Knochenumbau: Zellulärer Mechanismus und physiologische Regulation

Der Umbauzyklus (BMU – Basic Multicellular Unit)

1. Aktivierung: Osteozyten-Signalgebung (Sklerostin↓, RANKL↑) rekrutiert Osteoklast-Vorläuferzellen → Fusion zu multinukleären Osteoklasten.
2. Resorption: Osteoklasten dichten die geräumte Grenze ab → sezernieren H⁺ (Säure) + Cathepsin K → lösen Mineral & Kollagen auf. ~2–3 Wochen.
3. Umkehrung: Osteoklast-Apoptose; mononukleäre „Umkehrzellen“ deponieren Zementlinie (Kollagen + Proteine).
4. Bildung: Osteoblasten (aus mesenchymalen Vorläuferzellen) legen Osteoid an → Mineralisation. ~3–4 Monate.
5. Ruhephase: Lining-Zellen (flache Osteoblasten) bedecken die Oberfläche; einige werden zu Osteozyten.

Regulation

• Hormonell: PTH (intermittierend → anabol; kontinuierlich → katabol), Östrogen (↓ RANKL), Calcitonin, Vitamin D, GH/IGF-1.
• Mechanisch: Belastung → Osteozyten-Signalgebung → gezielter Umbau (Wolffsches Gesetz).
• Lokale Faktoren: RANKL/OPG-Verhältnis, Wnt/β-Katenin (Sklerostin-Inhibition), BMPs, Prostaglandine.

Klinische Relevanz

• Osteoporose: Resorption > Bildung → netto Knochenverlust.
• Bisphosphonate/Denosumab: Hemmen Osteoklasten.
• Teriparatid/Abaloparatid: Stimulieren Osteoblasten.
• Paget-Krankheit: Gestörter, beschleunigter Umbau.