Wie sind Knorpel aufgebaut?

Knorpelgewebe:

Der Knorpel besteht aus einer Matrix (Zwischenzellensubstanz), in die ein 3-dimensionales Gitter aus Kollagenfasern eingebettet ist. Dazwischen liegen die Knorpelzellen, die das Eiweiß für die Kollagenfasern (Gerüsteiweiß) und die Baustoffe für die Knorpelgrundsubstanz produzieren. Die Knorpelfeinstruktur baut sich aus der Knorpelmatrix, Kollagenfasern und Knorpelzellen auf. Unsere Knorpelmatrix besteht hauptsächlich aus folgenden natürlich vorkommenden körpereigenen Bausteinen:

• Glykosaminoglykanen (sog. „GAG“)…
• Chondroitin…
• Hyaluronsäure…
• Kollagen…

Flüssigkeit zwischen den Knochen heißt „Gelenkschmiere“:

Damit die mit Knorpel überzogenen Knochen besser aufeinander gleiten können und ein reibungsloser Bewegungsablauf möglich ist, ist der Knochenspalt mit Flüssigkeit („Gelenkschmiere, Synovia“) gefüllt. Dieser Flüssigkeit kommt neben der Funktion als elastischer Stoßdämpfer zum Schutz der Knochen eine weitere, wichtige Aufgabe zu: Sie ernährt den Knorpel und die Knorpelzellen mit wichtigen Nährstoffen für das Knorpelgewebe.

Was sind GAG?

• Biochemisch sind GlykosAminoGlykane (GAG) Kohlenhydrate aus langen unverzweigten Zuckerketten.
• GAG bilden einen großen wasserhaltigen Molekülkomplex mit Stoßdämpferwirkung
• Sie bilden das Gerüst vieler faserbildender Stoffe und besitzen durch ihre Fähigkeit Wasser aufzunehmen, eine hohe Elastizität.

Biochemische Struktur:

• Die Zuckerketten werden aus der Aneinanderreihung bestimmter Disaccharid-Einheiten gebildet.
• Dabei ist immer ein Aminozucker (z. B. N-Acetylglucosamin) mit einer Uronsäure oder mit Galaktose verbunden.
• In der Regel besitzen GAG eine hohe Anzahl an Sulfatgruppen, welche zusammen mit den Säureresten der Zucker zu einer starken negativen Ladung des GAG führen. In der Folge kommt es zunächst zu einer starken Anziehung von positiv geladenen Ionen, wie osmotisch aktiven Natriumionen, die wiederum eine große Anzahl an Wassermoleküle anlagern.

GAG schützen Knochen:

• Die GAG-Matrix wird als Schutzmantel der Knochen angesehen, da sie durch das gebundene Wasser eine flexible, dynamische Struktur bildet, die extremem Kompressionsdruck entgegenwirkt und so die Knochen vor mechanischer Überbelastung schützt.
• GAG stellen neben elastischen Fasern und Kollagenfasern weitere Kernelemente der extrazellulären Matrix des Bindegewebes dar. Die Knorpelgrundsubstanz enthält 30-35 % GAG (Chondroitinsulfat und Hyaluronsäure), die zusammen mit Kollagenfasern zu sogenannten Proteoglykanen verbunden sind. Durch die extreme Länge der GAG und ihrer Fähigkeit eine große Menge an Wasser zu binden stellen GAG sehr sperrige und platzeinnehmende Moleküle dar. Zusätzlich zu der Größe bilden diese Kohlenhydrate aufgrund des hohen Wasseranteils eine gelartige Matrix.
• Man unterscheidet vier verschiedene Hauptgruppen der Glykosaminoglykane, die sich in der Zusammensetzung der Disaccharid-Einheiten unterscheiden. Insbesondere Chondroitin und Hyaluronsäure sind wichtig für die Gelenkfunktion!
  I. Chondroitinsulfat
  II. Hyaluronsäure
  III. Keratansulfat
  IV. Heparin/Heparansulf

Was ist Chondroitin?

Chondroitinsulfat ist ein sehr langes und durch seine Struktur bedingtes sperriges Molekül, welches in der Lage ist eine extrem große Menge Wasser zu binden. Eingelagert in die Knorpelmatrix bildet es aufgrund des großen Wasseranteils eine elastische, gelartige Matrix, die enormen Druck ausgleichen kann. Chondroitin ist in der Regel an spezielle Proteine gebunden, die in dieser Form als Proteoglykane bezeichnet werden. Chondroitin-Proteoglykane stellen neben den Kollagenfasern einen der wichtigsten Bestandteile des Knorpels und der Flüssigkeit zwischen den Knochen (Synovia) dar. Die Funktion von Chondroitinsulfat ist abhängig vom jeweiligen Proteoglykan. Im Proteoglycan Aggrecan, welches einen wichtigen Bestandteil der Knorpelmasse darstellt, binden zahlreiche Chondroitinketten an ein Kernprotein.

Chondroitin „saugt“ Wasser in den Knorpel – wie ein Schwamm
Durch seine Fähigkeit Wasser wie eine Art Schwamm aufzusaugen kommt Chondroitinsulfat eine wichtige Rolle beim Ausgleich und Widerstand von Kompressionsdruck in den Gelenken zu und hat hier die Funktion eines Stoßdämpfers und verhindert zudem den Verschleiß der Knorpelmasse. Es wirkt außerdem hemmend auf gewisse knorpelabbauende Enzyme und fördert die Zufuhr von Nährstoffen, indem die Durchlässigkeit des Knorpels für Nährstoffe erhöht wird. Chondroitin hat auch einen positiven Effekt auf die Kollagenproduktion.

Wichtiger Hinweis: Mit zunehmendem Alter nimmt die Chondroitin-Bildung im Körper ab!
Chondroitin wird zum Teil über die Nahrung aufgenommen und zum Teil vom Körper selbst aus den Ausgangsstoffen Glucosamin, Glucose und Galactose hergestellt. Diese Fähigkeit wird mit dem Alter geringer.

Was ist Hyaluronsäure?

• Hyaluronsäure stellt das einfachste GAG dar. Es besteht aus der immer gleichen, sich wiederholenden Abfolge von bis zu 3000 Disaccharid-Einheiten. Im Gegensatz zu den restlichen GAG ist Hyaluronsäure nicht sulfatiert.
• Hyaluronsäure kommt unter anderem im Knorpelgewebe vor und ist zusätzlich ein Hauptbestandteil der Synovialflüssigkeit, wo es durch flexible und dynamische Aufnahme und Abspaltung von Wassermolekülen wie ein Schmiermittel für die Gelenke wirkt.
• Hyaluronsäure wird biotechnologisch gewonnen oder z.B. aus Hühnersternum oder Hahnenkämmen, weil diese einen sehr hohen Gehalt an natürlicher Hyaluronsäure aufweisen

Was ist Kollagen?

Kollagen ist das Strukturprotein des Bindegewebes. Die Nummerierung der Kollagen Typen klassifizieren die verschiedenen Kettenmoleküle, die sich in der Aminosäurezusammensetzung unterscheiden. Die Kollagentypen kommen in unterschiedlichen Körpergeweben vor:

• Kollagen Typ I: Knochen, Sehnen, Bänder, Faszien, Haut, Faserknorpel
• Kollagen Typ II: Knorpeliges Bindegewebe, Hyalinknorpel, elastischer Knorpel, Faserknorpel
• Kollagen Typ III: Haut, Gefäßwände, innere Organe

Kollagen-„Hydrolysat“ ist die wasserlösliche Form von fibrillärem Kollagen Typ I, II und/oder III. (Kollagen-„Hydrolysat“ wird üblicherweise vom Schwein gewonnen).