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Knochenmineralzusammensetzung: Wesentliche Elemente und ihr Gewichtsanteil

Knochenmineral besteht primär aus Hydroxylapatit [Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂], einem Calciumphosphat-Kristall. Spurenelemente substituieren im Gitter oder regulieren zelluläre Aktivität.

Haupt- & Nebenelemente (Gewichts-% des trockenen, fettfreien Knochens)

ElementSymbolGewichts %Primäre Rolle
CalciumCa39 %Hydroxylapatit-Struktur; Rigidität.
PhosphorP18,5 %Hydroxylapatit; Energiestoffwechsel.
MagnesiumMg1,5 %Kristallstabilisierung; Funktion von Osteoblasten/Osteoklasten.
NatriumNa0,5 %Austauschpool an der Oberfläche; Fluidbilanz.
KaliumK0,4 %Zelluläre Funktion; Aktivität der Knochenzellen.
ZinkZn0,3 %Enzym-Kofaktor (Alkalische Phosphatase); Mineralisation.
KupferCu0,01 %Lysyloxidase (Kollagenvernetzung).
EisenFe0,005 %Häm-Enzyme; Kollagensynthese.
FluorF0,001 %Fluorapatit-Bildung; ↑ Kristallstabilität, ↓ Löslichkeit.

Organische Matrix (20–30 % des Knochengewichts)

  • Typ-I-Kollagen (90 %) – Zugfestigkeit.
  • Nicht-kollagene Proteine (Osteocalcin, Osteonectin, Knochensialoprotein) – Mineralisationsregulation, Zellsignalisierung.

Klinische Relevanz

  • Ca/P-Verhältnis kritisch für Mineralisation; Vitamin D ermöglicht Resorption.
  • Fluorid-Exzess → Fluorose (brüchiger Knochen, gefleckter Zahnschmelz).
  • Spurenelementmangel (Zn, Cu) → Wachstumsverzögerung, Osteoporose.
  • Strontium ranelat (ehemals verwendet) substituiert Calcium; ↑ Knochenbildung.
Knochen, Gelenke und Muskeln

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