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Um das Thema richtig zu beleuchten, ist es notwendig, zunächst zu klären, was sich hinter den Begriffen "Grundsubstanz Bindegewebe und Kollagen" verbirgt. Im nächsten Schritt betrachten wir dann deren Synthese im Bindegewebe.
Abschließend wird dargestellt, welche Rolle die einzelnen Bestandteile und Fasern des Bindegewebes und deren reibungslose Funktion für die Gesundheit des Bewegungsapparates und die Leistungsfähigkeit im Sport spielt.
Im menschlichen Körper ist das Bindegewebe von besonders hoher Bedeutung. Das Bindegewebe setzt sich aus Flüssigkeit, der Grundsubstanz und Fasern, vor allem Kollagen - und Elastin - Fasern, zusammen.
Beim Kollagen handelt es sich um Proteinstrukturen, die mehr als 30% aller Proteine im menschlichen Körper ausmachen. Kollagen ist wichtiger Bestandteil der Haut, der Sehnen, der Bänder und der Gelenkkapseln. Aber auch Knorpel und sogar Knochen und Zähne bestehen aus Kollagen. Charakteristisch für den Aufbau der Kollagene sind drei Aminosäuren - Glycin, Prolin und Hydroxyprolin. Diese 3 Aminosäuren sind für den helix-artigen Aufbau des Kollagens verantwortlich. Vom Aufbau her ähnelt das Kollagen dabei einer DNA-Kette.
Kollagen spielt durch seine besonderen Eigenschaften eine wichtige Rolle im Gewebe. Einzelne Kollagen-Moleküle lagern sich zu komplexen Kollagenfasern zusammen. Diese Fasern sind äußerst zugfest - stärker als Stahlseile und damit auch stabiler als jede Muskelfaser. Durch die Wicklung der einzelnen Kollagen-Moleküle umeinander, sind die Kollagen-Fasern nahezu unelastisch und nur minimal dehnfähig. Dadurch ergibt sich die hohe Zugfestigkeit.
Kollagenfasern bestehen aus vielen einzelnen Kollagenmolekülen - wobei es verschiedene Typen an Kollagenen gibt. Mittlerweile unterscheidet man in der Histologie (=Gewebslehre) 25 verschiedene Typen - Typ I bis Typ XXV.
Jede Kollagen Untergruppe besitzt charakteristische Eigenschaften und diese Eigenschaften erfüllen spezifische Funktionen im Bindegewebe. Das Vorkommen der einzelnen Typen im Gewebe entscheidet darüber, welche Eigenschaften das Gewebe hat und ob das Gewebe als gesund und leistungsfähig oder als gestört und geschwächt einzustufen ist.
In der Haut sind die Kollagenfasern die wichtigsten Strukturproteine. Die Qualität und Beschaffenheit der Kollagene in der Haut entscheiden über die Festigkeit und Elastizität der Haut. Falten, als auch Orangenhaut - auch bekannt als Cellulite - sind auf Veränderungen der Kollagen-Zusammensetzung und -Qualität zurückzuführen.
Aber auch für den Bewegungsapparat ist die Qualität und Zusammensetzung der Kollagene im Bindegewebe wichtig. Kommt es zu einem Abbau von Kollagen oder einem unfunktionellen Umbau können Bewegungseinschränkungen, Kraft- und Leistungsminderungen bis hin zu chronischen Beschwerden die Folge sein.
Kollagen Synthese findet zuerst intrazellulär statt, dann extrazellulär!
Kollagen wird von Bindegewebszellen, den sogenannten Fibroblasten, produziert. Fibroblasten sind die zahlenmäßig häufigsten Zellen innerhalb des Bindegewebes. Je nach Zustand des Gewebes haben die Bindegewebszellen einen hohem Aktivitäts- und Synthesegrad. Je mehr das Bindegewebe durch Bewegung und Belastung gefordert wird, desto aktiver sind die Bindegewebszellen. Sie bilden die Bestandteile des Bindegewebes und bauen das Bindegewebe den Anforderungen entsprechend auf und um.
Zu den Bestandteilen gehören unter anderem:
Durch die einzelnen Bestandteile erhält das Bindegewebe seine Zugfestigkeit - je nach Elastin-Anteil aber auch eine gewisse Elastizität. So enthält beispielsweise das Bindegewebe um die Lunge mehr Elastin, damit sich die Lunge beim Einatmen weit ausdehnen kann. Beim Ausatmen unterstützt das elastische Bindegewebe das Zusammenziehen der Lunge.
In den Sehnen und Gelenkbändern, aber auch den Gelenkkapseln liegt ein höherer Anteil an Typ-I-Kollagen vor. Dadurch werden diese Strukturen extrem zugstabil, sind aber nur in minimalem Maße dehnfähig und elastisch. So können große Kräfte auf diese Strukturen wirken, ohne dass sie sich verformen.
Die Synthese des Kollagens findet innerhalb der Fibroblasten im rauen endoplasmatischen Retikulum statt. Diese Zellorganelle ist zuständig für die Speicherung und Synthese von Proteinen und deren Faltung.
Das raue endoplasmatische Retikulum synthetisiert eine Vorstufe des Kollagens, das sogenannte Pro-Kollagen. Dieses wird unter Zuhilfenahme von Vitamin-C weiter umgebaut. Anschließend findet die Glycolysierung statt. Glucose und Galaktose, zwei Einfachzucker, werden an die Kollagen-Moleküle gebunden.
Anschließend werden die Kollagenmoleküle zu einer Trippelhelix zusammen gelagert und in den Extra zellular-Raum, dem Raum außerhalb der Zellen, freigesetzt. Hier findet eine Zusammenführung von 5 dieser Trippelhelices zu einer Mikrofibrille statt.
Die Kollagen-Typen, die in dieser Mikrofibrille eingelagert sind, entscheiden darüber, welche Eigenschaften die Mikrofibrille und das Bindegewebe, in dem diese Mikrofibrille eingelagert sind, haben. Am Beispiel der Haut kann die Zusammensetzung darüber entscheiden, ob sich das Hautbild in Form von glatter, jugendlich straffer Haut oder in Form von Falten und einer schlaffen Hautstruktur äußert.
Die Grundsubstanz ist ein Flüssigkeits-Protein-Gemisch, das im extrazellulären Raum zwischen den Zellen des Bindegewebes und den Kollagen- und Elastin-Fasern liegt. Durch das Mischung aus Wasser und Proteinstrukturen, wie beispielsweise Hyaluron und anderen Proteoglykanen, entsteht eine gelartige Substanz. Von der Konsistenz ist die Grundsubstanz vergleichbar mit dem Eiweiß aus Hühnereiern.
Die Hyaluronsäure und die anderen Proteoglykane binden großen Mengen an Flüssigkeit. 1 Gramm Hyaluron beispielsweise bindet bis zu 5 Litern Wasser. Dadurch werden große Mengen an Flüssigkeit im Bindegewebe gespeichert. Auf diese Weise wird die Gleitfähigkeit der einzelnen Fasern und der Faserschichten im Bindegewebe erhöht, Nährstoffe können besser zu den einzelnen Zellen im Bindegewebe transportiert werden und Abbauprodukte des Stoffwechsels können von diesen Zellen wieder abtransportiert werden.
Gemeinsam bildet die Gelee-artige Grundsubstanz mit den Faserproteinen-Kollagen und Elastin - ein stabiles Geflecht, dass großen Kräften standhalten kann. Dieses Gemisch aus Grundsubstanz und Fasern wird auch als Matrix oder extrazelluläre Matrix bezeichnet.
Diese Matrix umhüllt nicht nur Zellen und Gewebe, sie enthält auch viele Rezeptoren des Nervensystems. Daher spielt die extrazelluläre Matrix und das Bindegewebe eine wichtige Rolle in der Körperwahrnehmung. Einerseits für die Wahrnehmung von Bewegung und Haltung der einzelnen Körperabschnitte zueinander und die beteiligten Kräfte - andererseits auch für die Gesundheit und Beschaffenheit des Gewebes. Die Rezeptoren reagieren auf verschiedene Botenstoffe, unter anderem auf Entzündungsmediatoren und sind dadurch auch an der Schmerzentwicklung bei Beschwerden, Verletzungen und chronischen Erkrankungen beteiligt.
Die Grundsubstanz-Synthese und Kollagen-Synthese, ebenso wie die Elastin-Synthese, wird durch die Fibroblasten gewährleistet. Während die Kollagen-Synthese auch ohne Zutun eine gewisse Aktivität aufweist, ist die Grundsubstanz-Synthese von externen Reizen abhängig.
Damit die Fibroblasten Grundsubstanz produzieren, müssen sie Verformungs-Reize erfahren. Werden durch Druck und Zug das Bindegewebe und dadurch auch die Zellmembranen der Fibroblasten verformt, werden Prozesse in den Fibroblasten aktiviert, die die Synthese von Grundsubstanz anregen.
Bewegung aktiviert die Grundsubstanz-Synthese.
Ohne ausreichende Bewegungs- und Verformungsreize wird keine oder nur ungenügend Grundsubstanz gebildet. Außerdem wird die Faserausrichtung der Kollagen-Fasern direkt durch die Bewegungsreize auf das Bindegewebe reguliert. Bewegung formt die Erscheinung des Bindegewebes und sorgt dadurch für eine optimale Funktion. Ein Mangel an Bewegung lässt Fibroblasten unfunktionelles Kollagen bilden - die Beweglichkeit wird gestört und die Belastbarkeit des Bindegewebes nimmt ab.
Bewegung reguliert die Faser-Ausrichtung im Bindegewebe. Ohne Bewegung nimmt die Beweglichkeit und Belastbarkeit des Bindegewebes ab.
Damit der Bewegungsapparat gesund und leistungsfähig bleibt, sind regelmäßige gezielte Reize notwendig. So wird die Synthese der einzelnen Bindegewebs-Bestandteile optimal angeregt. Die Folge ist bewegliches und belastbares Bindegewebe. Dadurch können Gelenk-Bänder und Gelenk-Kapseln, aber auch Sehnen und Muskelhüllen selbst bei hohen Belastungen Bewegungen optimal führen und hohe Kräfte aufnehmen. Das wiederum schützt Gewebe wie Knochen und Knorpel, die sich nicht so stark verformen können und nur schlecht hohe Kräfte kompensieren können.
Ein gut trainiertes Bindegewebe entlastet Strukturen am Bewegungsapparat, ermöglicht effiziente Bewegung und effizientes bewegen und spart dadurch Energie und schützt vor Verletzungen. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit im Alltag bis hin zum Leistungssport ermöglicht.
Ohne leistungsfähiges Bindegewebe sind Verletzungen und Beschwerden am Bewegungsapparat vorprogrammiert.
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