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Knochenmark und Blutbildung

Abstract

Das Knochenmark ist das Weichgewebe, das die Hohlräume aller Knochen ausfüllt. Es ist nach der Geburt als einziges Organ für die Blutbildung (= Hämatopoese) zuständig und zählt zu den primären lymphatischen Organen. Je nach hämatopoetischer Aktivität werden zwei Formen unterschieden: das rote (blutbildende) Knochenmark und das gelbe (nicht-blutbildende, fettspeichernde) Knochenmark. Bei Kindern kommt nur rotes Knochenmark vor, ab dem fünften Lebensjahr beginnt sich das blutbildende Mark aus den meisten Knochen zurückzuziehen und wird durch fettgewebig durchsetztes Mark ersetzt. Rotes Knochenmark findet sich beim gesunden Erwachsenen nur in den Epiphysen der Röhrenknochen sowie in den Knochen des Achsenskeletts.

Histologisch besteht das Knochenmark aus einer besonderen Bindegewebsform, dem reticulären Bindegewebe, das sich nur im Knochenmark und den sekundären lymphatischen Organen findet. Die hier vorkommenden Reticulumzellen bilden zusammen mit der an reticulären Fasern reichen, zytokinspeichernden Matrix die notwendigen Voraussetzungen für Proliferation und Differenzierung der hämatopoetischen Stammzellen sowie die Migration der reifen Zellen ins Blut.

Aus den multipotenten hämatopoetischen Stammzellen des roten Knochenmarks entstehen unter dem Einfluss von Signalstoffen (Stammzellfaktor, SCF) die determinierten Vorläuferzellen (colony forming units, CFU), deren weitere Differenzierung auf ein bis zwei nah verwandte Zelltypen festgelegt ist. Unter dem Einfluss spezifischer Wachstumsfaktoren (colony stimulating factors, CSF) reifen sie schließlich zu den terminal differenzierten Blutzellen heran und verlassen das Knochenmark.

Knochenmark

Die Blutbildung (Hämatopoese) findet im Knochenmark statt. Um die Hämatopoese zu verstehen, hilft es, den Aufbau des Knochenmarks näher kennenzulernen.

Steckbrief zum Knochenmark

Makroskopische Anatomie

Beim Knochenmark kann man makroskopisch anhand der Schnittfläche das rote, hämatopoetisch aktive Mark vom gelben, hämatopoetisch inaktiven Fettmark unterscheiden.

Rotes Knochenmark Gelbes Knochenmark
Aussehen
  • Rötlich-braune Schnittfläche
  • Gelblich-graue Schnittfläche
Funktion
Lokalisation
  • Kinder: In allen Knochen
  • Adulte
    • Kurze und platte Knochen
    • Lange Röhrenknochen: Epiphysen

Beim Erwachsenen findet sich das rote Knochenmark nur noch in den Knochen des Achsenskeletts: Die Blutbildung findet daher vor allem in den Knochen von Schädel, Wirbelsäule und Thorax (Scapula, Sternum und Rippen) statt! Das gelbe Mark findet man dagegen vor allem in den Diaphysen der Extremitäten!

Mikroskopische Anatomie

Sowohl das gelbe als auch das rote Knochenmark lässt sich in zwei Kompartimente unterteilen, das Hämatopoesekompartiment, in dem die eigentliche Reifung der Blutzellen stattfindet, und das Blutkompartiment, in dem die gereiften Zellen ins Blut übertreten können. Befinden sich im Hämatopoesekompartiment besonders viele Fettzellen, wird es als gelbes Knochenmark bezeichnet, befinden sich dort eher wenige Fettzellen, kann man es als rotes Knochenmark bezeichnen.

Hämatopoesekompartiment (= Extravasalraum des Knochenmarks)

Blutkompartiment (= Intravasalraum des Knochenmarks)

Knochenmarkspende
Bei mehreren Erkrankungen des blutbildenden Systems (z.B. angeborene Anämieformen, Leukämie) ist die therapeutische Knochenmarkspende die einzige Heilungsmöglichkeit. Dabei wird einem passenden Spender in Vollnarkose meist aus dem Beckenkamm über eine spezielle Nadel etwa ein Liter rotes Knochenmark entnommen. Die darin enthaltenen hämatopoetischen Stammzellen werden in einem sog. Knochenmarkskonzentrat angereichert, das dem Empfänger über einen Venenverweilkatheter intravenös verabreicht wird. Die Stammzellen migrieren dann selbstständig vom Blut ins Knochenmark des Empfängers und beginnen mit der Blutbildung. Diese Übertragung darf jedoch erst nach Zerstörung des kranken Empfängerknochenmarks durch Bestrahlung und/oder Chemotherapie erfolgen, damit zum einen die Zahl kranker Knochenmarkszellen (z.B. bei Leukämie) minimiert wird und zum anderen eine Abwehrreaktion des Empfängerimmunsystems auf die zu übertragenden Spenderzellen ausbleibt. Für den Spender ergeben sich keine dauerhaften Folgen, da die Menge des entnommenen Knochenmarks nach ca. zwei Wochen regeneriert ist.

Fettembolie
Nach traumatischer Knochenfraktur, aber auch bei bestimmten operativen Knocheneingriffen (z.B. Einsetzen von Hüftprothesen ) kann es zu einer sog. Fettembolie kommen. Eine Embolie ist der Verschluss eines arteriellen Gefäßes durch über den Blutstrom eingeschwemmtes Material. Je nach Material unterscheidet man Thrombembolien (Blutgerinnsel), Luftembolien (Gasbläschen) oder Fettembolien, wobei letztere typischerweise vom gelben Knochenmark (syn. Fettmark) ausgelöst werden: Wenn die langen Röhrenknochen, die bei Erwachsenen hauptsächlich gelbes Knochenmark enthalten, durch Fraktur oder Druckerhöhung beim Einschlagen einer Prothese belastet werden, können Fettzellverbände oder Fetttröpfchen in den Blutkreislauf gelangen und kleinere arterielle Gefäße (typischerweise der Lunge) verschließen. Je nach Anzahl der beteiligten Gefäße kann die Fettembolie symptomlos bis hin zu lebensbedrohlich mit den Symptomen einer Lungenembolie verlaufen (Atemnot, Lippenzyanose, Zeichen der Rechtsherzbelastung).

Blutbildung (= Hämatopoese)

Die Blutbildung (= Hämatopoese) findet beim Ungeborenen vor allem in Milz und Leber, beim Erwachsenen ausschließlich im Knochenmark statt. Die Hämatopoese beschreibt die einzelnen Reifungsschritte, ausgehend von der Knochenmarksstammzelle bis zur reifen Blutzelle.

Steckbrief zur Hämatopoese

Die fünf Reihen der Hämatopoese

Erythropoese

Thrombopoese

Granulopoese

Monopoese

Lymphopoese

Während die B-Zellen auch ihre Reifung größtenteils im Knochenmark vollziehen (B-Lymphozyten - Bone marrow), wandern die unreifen T-Lymphozyten zur Reifung in den Thymus aus (T-Lymphozyten - Thymus).

Myeloproliferative Neoplasien

  • Definition: Sammelbegriff für verschiedene Erkrankungen der myeloischen Zellreihen, die zur unkontrollierten Proliferation der Blutzellen führen
  • Pathogenese
    • Mutationen im Genom der multipotenten hämatopoetischen Stammzelle, v.a. Zellzyklus-assoziierte Tyrosinkinasen
    • Unkontrollierte Teilung einer mutierten Stammzelle (klonale Proliferation), die eine bestimmte Zellreihe besonders häufig entstehen lässt
    • Meist entstehen funktionstüchtige Zellen, die aufgrund der hohen Zellzahl im Blut zu bestimmten Symptomen führen
  • Formen
  • Klinik: Je nach betroffener Zellreihe: Bei der Polycythaemia vera leiden die Patienten z.B. an einer gesteigerten Thromboseneigung.
  • Komplikationen

Wiederholungsfragen zum Kapitel Knochenmark und Blutbildung

Knochenmark

Beschreibe die wesentlichen mikroskopischen Unterschiede zwischen rotem und gelbem Knochenmark.

Blutbildung

In welche drei Phasen lässt sich die pränatale Hämatopoese aufteilen?

Wodurch zeichnen sich Megakaryocyten aus? Welches Hormon stimuliert ihre Bildung und wo wird es synthetisiert?

Benenne die einzelnen Schritte der Granulopoese am Beispiel des segmentkernigen Granulozyten.

Wie entstehen Makrophagen?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.