Liebe Mikroskopiker,
in diesem Beitrag möchte ich die Histologie eines Anteiles des Geweihknochens des Rothirsches (Cervus elaphus) an einem Dünnschnitt beschreiben. Einführend sollen zunächst einige allgemeine Merkmale der Geweihbildung beschrieben werden: Das Rothirschgeweih des Vorjahres wird zwischen Februar und April abgeworfen. Hierbei trennen sich die beiden Geweihstangen von den unterliegenden Rosenstöcken. Die Rosenstöcke sind aufsitzende Bildungen der paarigen Stirnbeinfortsätze und bleiben als Strukturen der alljährlichen Geweihneubildung erhalten. Das neue Geweih wird in einem Zeitraum von 110 bis 150 Tagen zwischen Juli und August gebildet; eine Rekordzeit der Knochenbildung bei Säugetieren (aber auch des gesamten Tierreiches). Die aus den Rosenstöcken auswachsenden Geweihstangen (das "Schieben") sind von einer behaarten, stark durchbluteten sowie von Nerven versorgten Basthaut/dem Bast umgeben, die den schnell wachsenden Knochen ernährt. Der Knochen selbst wird vom Periost (der Knochenhaut) umgeben, der für die direkte Versorgung der sich bildenden Knochenstruktur verantwotlich ist. Von hieraus ziehen Blutgefäße und Nerven in die lakunären Bereiche des Geweihknochens ein. Mit Abschluss der Geweihbildung wird die Blutversorgung unterbrochen, so dass die Basthaut stirbt und im Zuge eines Abstreifens/Abschieben (des "Fegens") entfernt wird. Da die ernährende Funktion der Basthaut nicht mehr gegeben ist, stirbt der Geweiknochen ab und steht nun als vollständig ausgebildetes Geweih für das Imponiergehabe des Hirsches bei der Brunft zur Verfügung. Mit einem starken hormonellen Abfall des Testesterongehaltes im Blut wird der Abwurf des Geweihes vorbereitet bzw. eingeleitet.
Ein Geweiknochen besteht, wie jeder Kochen eines Säugetieres, aus Wasser, organischen sowie anorganischen Bestandteilen. Bei den organischen Bestanteilen handelt es sich vor allem um Kollagen des Typs I, das für Elastizität und Zugfestigkeit verantwortlich ist und bei den anorganischen Bestandteilen im Verbindungen des Typs Calciumhydroxylapatit, das für Druckfestigkeit und Härte zuständig ist. Histologisch lässt sich beim Knochen eine dichte, äußere Knochenschicht, die Substantia compacta von einer inneren, trabekulär aufgebauten Substantia spongiosa unterscheiden. Im Folgenden soll die Strukturen der Substantia compacta eines Geweihknochens im entmineralisierten ("entkalkten") Zustand beschrieben werden.
Histologie: In Abbildung 1 wird eine mikroskopische Aufnahme eines Dünnschnittes durch einen vollständig entmineralisierten Randbereich eines Geweihknochens des Rothirsches (Cervus elaphus) gezeigt. Das Knochenstück wurde kurz oberhalb eines rechten Rosenstockes entnommen. Hierbei handelt es sich um Material der Substantia compacta. Nach einer Entmineralisierung/Entkalkung der S. compacta verbleibt nur die organische Grundmasse des Knochens, das Osteoid, das im Wesentlichem aus Kollagen besteht. Als morphologisch bestimmendes Elemente sind die Osteone zu nennen, die aus konzentrisch abgelagerten Kollagenfibrillen bestehen. Die Lumen der Osteone erscheinen nahezu leer, weisen aber an ihren Rändern Reste hämolysierten Blutes auf. Im vitalen Zustand enthalten die Zentren der Osteone Blutgefäße und Nerven, die in Längsrichtung des Knochens verlaufen. Als weitere auffällige Strukturen fallen die Volkmann-Kanäle auf. Im Unterschied zu den Havers-Kanalen verlaufen die Volkmann-Kanäle quer zur Knochenachse und sind auf diese Weise mit den Havers-Kanälen verbunden. Auch sie enthalten Blutgefäße und Nerven. Das Blut fließt hierbei vom Periost (der Knochenhaut) über die Volkmann- zu den Havers-Kanälen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Geweihknochen während des Wachstums ausreichend mit Blut und mit darin enthaltenen Elementen/Verbindungen (incl. Sauerstoff) versorgt wird. Im Osteoid sind zudem Schaltlamellen zu beobachten, bei denen es sich um Anteile abgebauter Osteone handelt. Im Vergleich zu typischen Röhrenknochen sind bei diesem Geweihknochen nur wenige Schaltlamellen zu beobachten, was auf einen geringen Grad eines Remodellings (Ab- und Umbau der Knochenmatrix) schließen lässt. Das histologische Bild des Geweihknochens entspricht dem einer Substantia compacta eines Röhrenknochens, der ebenfalls auf enchondrale Weise (d.h. über einer knorpelige Vorstufe) entsteht. Als wesentliche Unterschiede in der Genese des Geweihknochens ist die hohe Wachstumsgeschwindigkeit, die Ausbildung einer Basthaut sowie das Absterben/Abstreifen der Gleichen und der Knochenabwurf zu nennen. Die Frage, auf welche Weise die Trennung zwischen Geweihstange und Rosenstock stattfindet, kann ich hier nur spekulativ beantworten. Ich vermute, dass sich das Gleichgewicht zwischen osteoblastischer Aktivität (Bildner der Knochenmatrix) zugunsten der osteoclastischen Aktivität (Abbau der Knochenmatrix), vielleicht unter der Einwirkung des stark abgefallenen Testesteronspiegels, verschiebt und so der Knochenbereich zwischen Geweihstange und Rosenstock "perforiert" wird.
Geweih-DEF.jpg
Abb. 1: Mikrofotografische Aufnahmen eines Dünnschnittes der entmineralisierten Substantia compacta des Geweihknochens des Rothirsches Cervus
elaphus (Azan-Färbung)
Abkürzungen der Abb. 1:
eOst .......... entmineralisiertes Osteoid (org. Knochengrundmasse)
hBr ........... hämolysierte Blutreste
H.-K. ........... Havers-Kanal
Ks ............ Kittsubstanz
Os ........... Osteon (strukturelle Grundeinheit der S. compakte)
Oz ........... eingemauerter Osteozyt in Lacune (passive Form des Osteoblasten)
Sl ........... Schaltlamelle (degradierte, raumfüllende Reste eines Osteons)
Spl ........... konzentrische kollagene Schichtungen des Osteons
V.-K. ........... Volkmann-Kanal
Abschlussbemerkung: Nach Abwurf des Geweihs verbleiben breite Wundbereiche an den Bruchenden der Rosenstöcke. Von denWundrändern beginnend migrieren nicht differenzierte Zellen eines Blastems über die Wundfläche und führen so zu einem Wundverschluss. Unterhalb des Blastems bzw. der neu gebildeten Epidermis kommt es im Zuge einer Regeneration zu einer enchondralen Knochenneubildung des Geweihs. Hierbei wird zunächst ein knorpeliges Gefüge angelegt, das sekundär umgebaut wird und in Folge verknöchert. Eine besondere Herausforderung stellt für den Hirsch die Bereitstellung der anorganischen Bestandteile dar, die in der kurzen Zeitspanne des Geweihwachstums bereit gestellt werden müssen. Hierbei kann es vorkommen, dass die notwendigen, anorganischen Elemente und Verbindungen (Calcium, Magnesium, Phospate, usw.) nicht in ausreichender Menge über die Nahrungsaufnahme aufgenommen werden können. In einem solchen Fall werden die anorganischen Elemente und Verbindungen aus dem bestehenden Körperskelett remobilisiert. Das kann in ausgeprägten Hungerzeiten der Tiere zu einem Extrem führen, bei dem zwar ein vollständiges Geweih gebildet wird, das Skelett aber nicht in der Lage ist, das Gewicht des Geweihs zu tragen.
Vielen Dank für Euer Interesse an diesem Beitrag!
Dieter
Hallo Dieter,
ein sehr schöner Beitrag zum Aufbau dieses speziellen Knochens.
Womit hast Du fixiert und womit entkalkt?
Da sich noch Blutreste in den Haverschen Kanälen befinden, nehme ich mal an, dass das Geweih noch im Aufbau war?
Wenn Du erlaubst, würde ich den Beitrag gerne mit zwei Bildern von einem Dünnschliff aus dem Geweih eines nahen Verwandten, des Rehs (Capreolus capreolus L.) ergänzen. Da es ein Dünnschliff ist, war ein Entmineralisieren nicht nötig. Allerdings handelt es sich um eine Abwurfstange, also einen schon abgestorbenen Knochen:
06-SPA4-X-Pol-Rot-1-Randbereich.JPG
Das Bild ist im polarisierten Licht aufgenommen mit einem Rot-1-Hilfsobjekt, deshalb ist der Hintergrund rot. Die anderen Farben (Blau und die Komplementärfarbe Orange) zeigen die Richtung der Kalzit- bzw. Calciumhydroxylapatit-Kristalle. Das Bild wurde im Randbereich der Stange aufgenommen und zeigt auch, dass es einen deutlichen Rand mit stärker mineralisierten Osteonen gibt, wobei auch der innere Bereich noch zur S. compacta gehört.
Das Schleifen so porösen Materials stellt eine Herausforderung dar, der ich damals (2017) noch nicht wirklich gewachsen war. Ich habe Fehler gemacht, die ich heute sicher nicht mehr machen würde:
1. Quellfähiges Material muss trocken geschliffen werden, sonst verbiegen die immer dünner werden Schliffe leicht und lösen sich vom Objektträger.
2. Sollte man mit festen Schleifkörnern schleifen (z.B. mit Diamantplatten), nicht mit losen. Letztere setzen sich in den Hohlräumen fest, wo sie kaum noch zu entfernen sind, wie dieses Bild der S. spongiosa vom gleichen Präparat zeigt:
08-SPA10-X-Pol-Rot1-Sponginosa.JPG
Alternativ kann man eine kleine Knochenprobe auch in Kunstharz einbetten und dann schleifen.
Beste Grüße
Gerd
Hallo Dieter,
ein sehr interessanter Beitrag und ein spannender Schnitt!
Wurde die Probe eingebettet oder ist der entkalkte Knochen stabil genug um direkt geschnitten zu werden?
Verbleiben die Blutgefäße in den Osteonen oder wachsen die während der fortschreitenden Bildung langsam zu?
Viele Grüße
Kay
Hallo Gerd,
vielen Dank für Deine Rückmeldung!
Die Stücke des Geweihknochens wurden mit Neutralformol fixiert. Anschließend wurden die Knochenstücke innerhalb von 6 Monaten schonend mit EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) entkalkt. Der Fortschritt der Entkalkung wurde photometrisch geprüft. Anschließend wurden die Knochenstücke mit formalinhaltige, destilliertem Wasser bis zur vollständigen Auswaschung des EDTA´s behandelt. Anschließend ist es sinnvoll noch einmal Nachzufixieren, um zu garantieren, dass das Färbeergebnis passend ausfällt.
Die Geweihstücke, die ich bearbeitet haben, stammten vom unteren Abschnitt eines abgeworfenen Geweih, also auf unmittelbarer Höhe des Rosenstockes. Ich vermute, dass aus diesem Grunde noch viel Blut zu beobachten ist.
Bei der Herstellung von Knochenschliffen, wie von Dir gezeigt, schleife ich die Knochenunterseite in absoluten Isopropanol plan an, klebe diese Unterseite mit einem hoch vernetzendem Epoxidharzkleber auf einen Objekträger (Gießener Format) und schleife bis auf eine ungefähre Dicke von 40 Mikrometer trocken runter. Den Feinschliff führe ich in der Regel mit der Hand aus. Hierbei benetzte ich das Schleipapiert oder die Schleifscheibe wieder mit absolutem Isopropanol um mich an die Endschichtdicke heran zu arbeiten. Das hoch vernetzte Epoxid verhält sich auch bei geringer Schichtdicke gegenüber dem Isopropanol stabil und das Knochengewebe quillt nicht, da es ja mit absolutem Alkohol umspült wird.
Für die Ergänzung meines Beitrages mit Deinen Aufnahmen von Capreolus capreolus möchte ich mich bei Dir bedanken!!!
Dieter
Hallo Kay,
auch bei Dir möchte ich mich für Deine Rückmeldung bedanken!
Der entkalkte Knochen kann nicht direkt zum Scheiden eingespannt werden, sondern muss eingebettet werden.
Im vorliegenden Fall wurden die Knochenstücke mit einer PEG-Mischung behandelt, bei der das Knochengewebe
in leicht gequollenem Zustand gehalten wurde. Geschnitten wurde sehr langsam mit einem D-Messer an einem Reichert-Jung Biocut 2030 ohne Retraktion. Die Schnitte wurden über Alkoholstufen entwässert und anschließend, und dass ist entscheident, über Rotihistol (3:1, 1:1 und 1:3) in Xylol übertragen. Dabei ist darauf zu achten, dass Reste des Rotihistol vollständig gegen Xylol ersetzt werden, da es ansonsten zu einem "Nachbluten" der eingeschlossenen Schnitte kommen kann. Das Nachbluten führt zu Schnitten mit Randbereichen, die sich bei Photooxidation des austretenden Rotihistols braun verfärben können.
Die Blutgefäße der Osteone bleiben solange erhalten, wie das Geweih wächst. Sobald die Blutversorgung unterbrochen ist, beginnden die Gefäße zu Teilen zu kollabieren. Ich vermute, dass der hohe Blutanteil meines Geweihknochens auf die rosenstocknahe Probenentnahme zurückzuführen ist.
Nochmals vielen Dank für Deine Rückmeldung!
Dieter
Liebe Moderatoren dieses Forums,
ich habe zum ersten Mal seit langem wieder ein Bild in dieses Forum eingestellt und war sehr
skeptisch, ob das problemlos möglich ist. Das Laden auf den Server des Forums verlief wie die
Bildeinstellung in den Beitrag völlig problemlos und mir scheint, es ist ein großer Gewinn, Aufnahmen
auf diese Art einstellen zu können.
Vielen Dank für Eure Arbeit und das Angebot dieses, wie ich finde, sehr gut strukturierten Forums!!!
Dieter
Hallo Dieter,
hast du Reihenuntersuchungen von Hirschgeweihen durchgeführt, um daraus den Gesundheitszustand des Wildes ablesen zu können? Du beherrschst nicht nur die Technik, sondern kennst dich auch mit dem biologischen Hintergrund aus.
Entstehen Knochenbrüche, wenn der Hirsch die Bausteine aus dem Knochen entnimmt?
Wie oft passiert das?
Ich muss mir das noch mal durchlesen...
Sehr beeindruckend und schön, dass du da bist.
Liebe Grüße
Rudolf
Lieber Rudolf,
vielen Dank für Deine freundliche Aufnahme in das Forum!
Ja, Du liegst richtig. Ich habe vor vielen Jahren an einem großen Biomonitoring teilgenommen.
Hierbei wurde im Besonderen untersucht, inwieweit Emissionen aus dem Braunkohleabbau bzw. dessen Verstromung Einfluss auf den Gesundheitszustand von Wildtiere und, hier vor allem, auf den der Cerviden (Cervus Elaphus und Capreolus capreolus) nimmt. Die Befunde
waren zum Teil mehr als erschreckend. Vor allem Fluorid- aber auch Schwermetallemmissionen hinterlassen deutliche Spuren bei den Tieren. Meine Aufgabe war die histologische Verarbeitung von Geweihknochen aus belasteten und unbelasteten Arealen, die Bestimmung von 18 Elementen (unter Einbeziehung der typischen Schwermetalle) mittels Röntgenfluoreszensanalyse und die photometrische Bestimmung von Fluorid.
Durch eine Remobilisierung von Elementen und Verbindungen aus dem Skelett kommt es zu Erscheinungen, die mit denen einer Osteoporose vergleichbar sind. Unter anderem verlieren die Unterkieferknochen eine so hohen Mineralanteil, dass die Halteapparate der Zähne nicht mehr stabil sind, die Zähne ausfallen und die Tiere aufgrund einer stark eingeschränkten Nahrungsaufnahme verhungern. Die Zähne weisen entgegen ihrer üblichen Nutzungsdauer starke Verschleißerscheinungen auf, usw.. Eine Umwelt, in einem derart schlechten Zustand, ist heute in Westeuropa wohl nicht mehr anzutreffen, aber auch heute gibt es noch Länder in denen billige Braunkohleverstromung ihren Preis fordert.
Nochmals vielen Dank für Deine freundlichen Worte!
Dieter
Hallo Dieter,
bei dem Thema rennst du in mehrfacher Weise die Türen ein, bzw. hast meine Aufmerksamkeit.
Was sind Kreidezähne (MIH)?Es handelt sich um eine Qualitätsstörung des Zahnschmelzes, bei der die Zähne
weniger Mineralien enthalten. Sie sind oft gelblich-bräunlich verfärbt, porös und sehr empfindlich. Die Ursachen sind noch nicht vollständig geklärt, es wird jedoch ein Zusammenhang mit Erkrankungen im Kleinkindalter, Antibiotikaeinnahme oder Umweltfaktoren vermutet.
Laut Sechster Deutscher Mundgesundheitsstudie (DMS VI, 2025) sind in Deutschland rund 15,3 Prozent der 12-jährigen, älteren Kindern betroffen. Bei einer MIH-Erkrankung weisen durchschnittlich 3,4 Zähne pro Kind den Defekt auf.
Quelle: https://ku64.de/zahnbeschwerden/kreidezaehne/#:~:text=2.,eine%20Ursache%20f%C3%BCr%20Kreidez%C3%A4hne%20sein.
OsteoporoseFrauen erkranken mit 7,8 Prozent mehr als drei Mal so häufig wie Männer (2,0 Prozent) an Osteoporose. Liegt das Erkrankungsrisiko sowohl bei Frauen als auch bei Männern vor dem 45. Lebensjahr noch bei unter 1 Prozent, steigt es insbesondere bei Frauen nach den Wechseljahren mit zunehmendem Alter an: Im Alter ab 65 Jahren sind 24 Prozent der Frauen von Osteoporose betroffen.
Bei der Osteoporose sind die Knochenmasse und die Anzahl der Knochenbälkchen im Knocheninnern vermindert sowie die Knochenqualität verringert.
Außerdem ist der natürliche Auf- und Abbauprozess der Knochensubstanz gestört - es wird mehr Knochen abgebaut als wieder erneuert. Dadurch wächst die Gefahr, dass ein Knochen auch bei einer geringen Belastung bricht, zum Beispiel beim Heben von Lasten oder bei einem Sturz.
Quelle: https://www.frauengesundheitsportal.de/themen/osteoporose/
Juvenile Knochenzysten = Hohlraum/Loch im Knochen- Gutartige, flüssigkeitsgefüllte Höhle im Knochen.
- Meist Jungen zwischen 5-15 Jahren
- Selten, aber in der Altersgruppe die häufigste ,,zystische" Knochenläsion.
- Kein Krebs, kein echtes Wachstum von Tumorzellen. Es ist eher eine Fehlbildung des Knochenstoffwechsels (Abflussstörung).
- Sie ,,frisst" keinen Knochen, aber sie schwächt ihn durch Druck, was das Bruchrisiko erhöht. Nach einer Fraktur heilen viele Zysten sogar von selbst aus (weil die Blutzirkulation sich normalisiert).
Faktisch haben wir von allen drei keine Ahnung?!
Bei der Osteoporose wurde durch den Therapieversuche, die hohe Gabe von Calcium in Verbindung mit Vitamin D ein vorzeitiges Ableben bei den Patienten(Innen) eingeleitet.
Da ich mal Umweltschutz studiert habe und heute alles nur noch Klima ist, bzw. die Gefährdung nur noch aus dieser Ecke zu kommen scheint, ist es wichtig für diese Bereiche wieder mehr Aufmerksamkeit/Forschungsaufwand zu generieren und Geld bereitzustellen.
Liebe Grüße
Rudolf
Lieber Rudolf,
zum Zeitpunkt an dem das Biomonitoring durchgeführt wurde, stand vor allem Fluorid im Zentrum der Diskussion.
Im Zuge des Braunkohleabbaus und dessen Verstromung konnten in den Emissionen, aber auch in dem entsprechenden Niedergängen der stark betroffenen Gebiete extrem hohe Fluoridwerte nachgewiesen werden. Fluorid wirkt auf molekularer Ebene als Antagonist und kann, wenn es zu einem bestimmten Zeitabschnitt der Zahnbildung aufgenommen wird, zu den schweren Langzeitschäden führen, die Du oben selbst beschrieben hast. Besonders empfindlich sind hierbei die Ameloblasten, die für die Schmelzbildung verantwortlich sind.
Leider sind hieraus keine Lehren gezogen worden und Fluorid wird auch heute noch, selbst bei Kleinkindern, in hoher Dosis verabreicht. Des Weiteren werden Zahnpasten mit Fluorid beworben, die angeblich den Schmelz regenerieren. Alles so ein Unsinn, der sich mit viel Werbung und Lobbyarbeit an die Unwissenden verkaufen lässt.
Vielen Dank für Deine Ausführungen!!!
Dieter
Hallo Dieter und Rolf,
sehr interessant, aber auch sehr erschreckend, denn den Emissionen sind ja nicht nur die Hirsche ausgesetzt, sondern auch wir selber.
Danke auch für die Ausführungen zur Schlifftechnik unter Isopropanol-"Schutzatmosphäre". Das müsste ich dann wohl lieber draußen im Garten machen und nicht in der Wohnung...
Beste Grüße
Gerd
Hallo Gerd,
Zitatohl lieber draußen im Garten
wieso? Isoprop riecht doch recht angenehm :-) ausserdem ein billiger Suff als Beigabe ;-) :-)
trunkene Grüße
Wolfgang
Ok, lieber Wolfgang,
dann bringe ich nächstes Wochenende alle Zutaten mit zu Dir und dann röhrt der Hirsch in Ahnatal. :D
Bis dann!
Gerd
Lieber Dieter,
ein spannendes Thema und eine tolle Aufarbeitung!Danke dafür.
Nach der Lektüre habe ich einen netten Artikel im Bereich des Themas gefunden, der einesteils die Zusammenhänge zwischen Körpergewicht, Testosteronspiegel, Mineralisation und Knochenzustand während des Geweihaufbaus und - abwurfs beschreibt und anderenteils Hirschprodukte als Behandlungsmöglichkeit gegen Osteoporose zur Diskussion stellt.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11600716/#notes1
Letzteres nur als Beleg dafür, wie vielschichtig Dein Thema ist 😊
Viele Grüße
Jürgen
Lieber Jürgen,
vielen Dank für Deine Rückmeldung und die Angaben der Literaturstellen.
Viele der Veröffentlichungen stammen aus der Zeit in der auch das Biomonitoring durchgeführt wurde und sind
in die Studie mit eingeflossen. Die Behandlungsmethoden unter Verwendung von Hirschprodukten möchte
ich hierbei aber ausnehmen; dass ist wohl eher Asien-typisch.
Nochmals vielen Dank für Deine Rückmeldung!
Dieter
Hallo,
muss zugeben, ich habe mir nur eine Zusammenfassung von dem Artikel vom Jürgen machen lassen:
Aber schon interessant:
Der Artikel mit dem Titel ,,Bone metabolism associated with annual antler regeneration: a deer insight into osteoporosis reversal" (zu Deutsch etwa: *,,Knochenstoffwechsel bei der jährlichen Geweihregeneration: Einblicke vom Hirsch in die Umkehr von Osteoporose"*) analysiert den natürlichen Kreislauf von Osteoporose und deren vollständiger Rückbildung bei männlichen Hirschen als einzigartiges Modell für die Erforschung der menschlichen Osteoporose.
🦌 Das natürliche Modell: Zyklische physiologische Osteoporose (CPO) beim Hirsch
Die Autoren unterteilen den jährlichen Zyklus der Geweihregeneration in zwei Hauptphasen:
Phase I (ca. 115 Tage): Nach dem Abwurf des alten Geweihs wächst das neue Geweih extrem schnell (bis zu 2 cm pro Tag) und es beginnt mit der Verknöcherung. In dieser Phase entzieht das heranwachsende Geweih dem Skelett des Hirsches große Mengen an Mineralien (wie Kalzium und Phosphor), was zu einer schweren, aber reversiblen Osteoporose führt.
Phase II (bis zu 165 Tage): Die Verknöcherung des Geweihs wird abgeschlossen. Gleichzeitig erholt sich das zuvor poröse Skelett des Hirsches vollständig von der Osteoporose – ein Phänomen, das in dieser Form beim Menschen nicht vorkommt.
🔬 Paradoxer Knochenstoffwechsel
Ein zentraler Widerspruch, den der Artikel beleuchtet, ist, dass innerhalb derselben endokrinen Umgebung gegensätzliche Prozesse ablaufen können:
In Phase I: Das Skelett baut ab (Osteoporose), während das Geweih gleichzeitig neuen Knochen aufbaut (Ossifikation). Dies geschieht in einer Phase mit sehr niedrigem Testosteronspiegel, was im Widerspruch zum menschlichen Modell steht, bei dem niedrige Geschlechtshormone mit Knochenabbau verbunden sind.
In Phase II: Die vollständige Mineralisierung des Geweihs und die vollständige Rückbildung der Osteoporose im Skelett finden gleichzeitig statt, nun unter dem Einfluss eines stark angestiegenen Testosteronspiegels.
💡 Potenzial für die Osteoporose-Therapie beim Menschen
Das übergeordnete Ziel der Übersichtsarbeit ist es, aus diesen natürlichen Mechanismen neue Ansätze für die Behandlung von Osteoporose beim Menschen abzuleiten. Die Autoren vermuten, dass in der **Phase II**, also während der vollständigen Rückbildung der Osteoporose beim Hirsch, bisher unbekannte Substanzen oder Mechanismen wirken, die als Grundlage für neuartige Therapien dienen könnten.
Der Artikel diskutiert verschiedene vielversprechende Ansätze, darunter:
Genetische Faktoren: Es wurden Gene identifiziert (wie `S100A10`, `COL1A1`), die für die extrem schnelle Mineralisierung im Geweih verantwortlich sind und teilweise auch beim Menschen vorkommen.
Molekulare Mechanismen: Eine zentrale Rolle wird dem Neuropeptid CGRP (Calcitonin Gene-Related Peptide) zugeschrieben, das möglicherweise die Knochenbildung im Geweih auch bei niedrigem Hormonspiegel anregen kann.
Autophagie: Auch Prozesse der Autophagie (Zellreinigung) könnten eine Schlüsselrolle bei der einzigartigen Fähigkeit zur vollständigen Wiederherstellung des Knochens spielen.
📌 Fazit
Zusammenfassend stellt der Artikel das Phänomen der zyklischen physiologischen Osteoporose beim Hirsch als ein vielversprechendes, natürliches Modell dar, um die Mechanismen des Knochenauf- und -abbaus besser zu verstehen. Die Autoren sind überzeugt, dass die Entschlüsselung dieser Prozesse, insbesondere der vollständigen Rückbildung der Osteoporose in Phase II, das Potenzial für die Entwicklung neuartiger und effektiver Therapien für die menschliche Osteoporose birgt.
Hallo,
bei Osteoporose (Knochenschwund) wurden hohe Gaben an Calcium von den Ärzten zum Vitamin D verschrieben , was zu einer Katastrophe(Verkalkung der Blutgefäße) geführt hat(siehe das Buch: Vitamin K2 und das Calcium-Paradoxon, Kate Rhéaume-Bleue ). Dann ist man dahintergekommen, dass K2 wichtig ist. Es aber noch andere Co-Faktoren wie Magnesium gibt.
Das Calcium-Paradoxon beschreibt den Zustand, bei dem trotz eines Calciummangels im Knochen (Osteoporose) gleichzeitig ein Überschuss an Calcium im Weichgewebe, insbesondere in den Arterien (Arterienverkalkung), vorliegt. Es handelt sich um eine Fehlverteilung: Calcium lagert sich dort ab, wo es schadet, statt dort, wo es gebraucht wird.
Bor oder Boron(englisch) war mir neu:
Boron is a trace mineral that plays a significant, often overlooked role in supporting bone density and health by helping the body manage calcium, magnesium, and vitamin D metabolism. Consuming approximately 3 mg of boron daily is associated with improved bone health and increased mineral density, particularly in postmenopausal women and those with low dietary intake.
Daneben scheint noch das Hormon Testosteron und die Belastung der Knochen eine Rolle zu spielen.
Welche Umweltgifte reduzieren das Hormon. Was führt zu einer Erhöhung.
Ohne Belastung vom Knochenskelett durch Sport oder Training--> Abbau.
Liebe Grüße
Rudolf
Hallo Dieter,
du schreibst:
ZitatGeschnitten wurde sehr langsam mit einem D-Messer an einem Reichert-Jung Biocut 2030 ohne Retraktion.
Gibt es einen Grund Proben ohne Retraktion zu schneiden? Dachte immer das wäre nicht förderlich, weil die Klinge beim Zurückziehen an der Probe schleift?
Liebe Grüße
Rudolf
Hallo,
auch hier eine kurze Übersicht:
Was weißt du vom Fluoridgehalt in Braunkohle und Fluoridgehalt bei der Holz und deren Freisetzung bei der Verbrennung?
Wie wirkt sich die Fluoridkontamination auf die Umwelt und die Knochengesundheit beim Menschen und Tier aus?
Der Fluoridgehalt von Braunkohle und Holz, ihre Freisetzung bei der Verbrennung und die daraus resultierenden gesundheitlichen Auswirkungen unterscheiden sich grundlegend. Der folgende Überblick fasst die wesentlichen Erkenntnisse aus der Forschung zusammen.
🔬 1. Fluoridgehalt in Braunkohle und seine Freisetzung
Braunkohle kann als Brennstoff eine bedeutende Quelle für Fluorid-Emissionen sein.
Natürlicher Gehalt: Der natürliche Fluor-Gehalt in der Braunkohle variiert stark je nach Herkunft, liegt aber im Durchschnitt bei etwa 100 ppm (0,01%). In einigen Regionen, wie z. B. in China, gibt es Kohlevorkommen mit extrem hohen Gehalten von bis zu 2.000 ppm.
Freisetzung bei der Verbrennung*: Bei der Verbrennung wird das Fluorid in der Kohle freigesetzt. Die spezifischen Emissionsfaktoren für Fluorwasserstoff (HF) können stark variieren, z. B. zwischen 0,043 g/MWh und 35,76 g/MWh, abhängig von der Kohlezusammensetzung und der Feuerungstechnik.
Expositionswege: Die Freisetzung erfolgt sowohl direkt über die Luft (Emission von partikulärem Fluorid und Fluorwasserstoff) als auch indirekt über kontaminierte Lebensmittel. Besonders problematisch ist die Belastung von in Innenräumen getrockneten Lebensmitteln wie Mais oder Chilischoten, die das Fluorid aus der Raumluft aufnehmen.
🔥 2. Fluorid bei der Holzverbrennung
Die Fluorid-Emissionen bei der Holzverbrennung sind im Vergleich zu Kohle in der Regel weniger problematisch, hängen jedoch stark von der Art des verbrannten Holzes ab.
Unbehandeltes Holz: Reines, unbehandeltes Holz setzt bei der Verbrennung Fluorwasserstoff (HF) sowie andere Schadstoffe wie Chlorwasserstoff und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) frei.
Behandeltes Holz (Altholz): Eine wesentlich größere Gefahr geht von der Verbrennung von mit Fluorid-haltigen Holzschutzmitteln behandeltem Holz (Altholz) aus. In Deutschland gibt es für die stoffliche Verwertung von Altholz Grenzwerte, die eine maximale Konzentration von 100 mg Fluor pro Kilogramm Trockenmasse zulassen, um solche Risiken zu kontrollieren.
Emissionen: Studien zeigen, dass bei optimaler Verbrennungsführung unbehandelten Holzes die Schadstoffkonzentrationen im Rauchgas relativ gering sind. Bei der Verbrennung von fluoridhaltigen Holzwerkstoffen können die Emissionen jedoch signifikant ansteigen. Die Forschung konzentriert sich hier auf die damit verbundenen Gesundheitsrisiken, insbesondere durch eingeatmeten Fluorwasserstoff (HF).
🌍 3. Auswirkungen auf die Umwelt
Die Umweltauswirkungen von Fluorid-Emissionen sind vielfältig und betreffen vor allem Pflanzen und die Luftqualität.
Pflanzenschäden: Fluorid ist ein starkes Pflanzengift. Pflanzen, die über die Luft oder den Boden zu viel Fluorid aufnehmen, zeigen typische Schäden wie Nekrosen (Absterben von Blattgewebe) oder einen vollständigen Blattverlust. Die Schädigung tritt oft bei Konzentrationen auf, die für den Menschen noch unbedenklich sind.
Luftqualität: Die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Braunkohle trägt zur Freisetzung von gasförmigen Fluoriden (z. B. HF) und Feinstaub bei, die dann über weite Strecken transportiert werden können.
🦴 4. Auswirkungen auf die Knochengesundheit von Mensch und Tier
Die gesundheitlichen Auswirkungen einer chronischen Fluorid-Überbelastung werden als **Fluorose** bezeichnet. Die Schwere hängt von der Dosis und der Dauer der Exposition ab.
Dosiseffekt:
Niedrige Dosen(z. B. über fluoridiertes Trinkwasser mit ~1 mg/l) können die Knochenfestigkeit erhöhen und Karies vorbeugen.
Chronisch erhöhte Aufnahme führt jedoch zu gegenteiligen Effekten: Die Knochen werden brüchig, und es kommt zu Skelettveränderungen.
Die Forschung zeigt, dass Fluorid sowohl den Knochenabbau (Resorption) als auch den Knochenaufbau (Formation) stimulieren kann, was zu einem krankhaften Umbau führt.
Klinisches Bild der Fluorose:
Dentalfluorose: Eine übermäßige Fluoridaufnahme während der Zahnentwicklung führt zu Schmelzdefekten, die von weißen Flecken bis hin zu braunen Verfärbungen und brüchigen Zähnen reichen können.
Skelettfluorose: Bei anhaltend hoher Belastung lagert sich Fluorid in den Knochen ein. Im Frühstadium äußert sich dies durch Gelenkschmerzen und Steifigkeit. Im fortgeschrittenen Stadium kommt es zu einer pathologischen Sklerose (Verdichtung) der Knochen, die paradoxerweise mit einer erhöhten Brüchigkeit einhergeht. Die Folge können schwere Deformationen der Wirbelsäule und der Gliedmaßen sein.
Konkrete Fallbeispiele aus der Forschung: Besonders gut dokumentiert ist die Problematik in ländlichen Regionen Chinas, wo fluoridreiche Kohle in ineffizienten Öfen verbrannt wird.
Die Innenraumluft kann dort Fluorid-Konzentrationen aufweisen, die bis zu **97 Mal über den zulässigen Standards** liegen.
In einer Studie aus einer stark betroffenen Gemeinde in China litten 84 % der untersuchten 51 Personen an einer schweren Skelettfluorose (Grad III).
Weltweit sind durch diese Art der Umweltverschmutzung in China über 14 Provinzen mit einer betroffenen Bevölkerung von 33 Millionen Menschen belastet.
--> China wird der Vorreiter im Umweltschutz werden, schon aus Eigennutz.
💎 Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verbrennung von Braunkohle eine wesentlich größere und besser dokumentierte Quelle für umwelt- und gesundheitsschädliche Fluorid-Emissionen darstellt als die Verbrennung von unbehandeltem Holz. Die kritischste Situation entsteht durch die Verbrennung fluoridreicher Kohle in schlecht belüfteten Wohnräumen, was zu schweren gesundheitlichen Schäden wie der Skelettfluorose führen kann. Die Holzverbrennung ist hauptsächlich dann problematisch, wenn mit fluoridhaltigen Schutzmitteln behandeltes Altholz verbrannt wird, da auch hier relevante Mengen an Fluorwasserstoff freigesetzt werden können.
Liebe Grüße
Rudolf
Hallo,
Frage: Wie sieht es mit Steinkohle und anderen Energieträgern aus?
Im Vergleich zur Braunkohle, die im vorherigen Gespräch im Fokus stand, unterscheiden sich andere Energieträger teils deutlich in ihrem Fluorgehalt und den daraus resultierenden Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Während Braunkohle für ihre hohen Fluorid-Emissionen bekannt ist, insbesondere bei ineffizienter Verbrennung, zeigen Steinkohle und Biomasse ein komplexeres Bild. Die folgende Übersicht fasst die wesentlichen Punkte zusammen.
⚫️ Steinkohle: Deutlich geringerer Fluorgehalt
Fluorgehalt: Der natürliche Fluorgehalt in Steinkohle ist in der Regel deutlich niedriger als in Braunkohle. Typische Werte liegen zwischen **0,001 % und 0,01 %** (10 bis 100 ppm).
Freisetzung bei Verbrennung: Bei der Verbrennung wird das Fluorid nahezu quantitativ (zu etwa 100 %) als gasförmiger Fluorwasserstoff (HF) freigesetzt. Ein Emissionsfaktor wird mit **ca. 0,15 kg HF pro Terajoule (TJ) Energieinhalt angegeben.
Umwelt- & Gesundheitsauswirkungen: Moderne Steinkohlekraftwerke sind mit effektiven Filtersystemen (z. B. Rauchgaswäschern) ausgestattet, die bis zu **90 % der Fluorid-Emissionen** abscheiden können. Das verbleibende Restrisiko ist daher gering. Ohne solche Filter ist das Gefahrenpotenzial ähnlich dem von Braunkohle.
🔥 Torf & Ölschiefer: Problematische Nischenbrennstoffe
Torf: Enthält natürlicherweise weniger Fluor als Braunkohle. Die größere Umweltproblematik ist jedoch die Treibhausgasemission, da beim Abbau und der Verbrennung jahrtausendealter Kohlenstoff freigesetzt wird. Sein hoher Wassergehalt und die korrosiven Aschebestandteile machen ihn zudem ineffizient.
Ölschiefer: Das größte Problem ist nicht der Fluorgehalt, sondern die hohe Belastung mit **Schwermetallen wie Blei, Zink und Cadmium** in den Verbrennungsrückständen (Schlacke, Asche). Zudem werden bei der Nutzung erhebliche Mengen an **Schwefel- und Stickoxiden (SO₂, NOₓ)** freigesetzt.
🛢Erdöl & Erdgas: Geringe bis vernachlässigbare Fluorid-Emissionen
Erdöl & Erdgas: Diese Brennstoffe bestehen hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen und enthalten nur minimale Spuren von Fluor. Ihre Verbrennung setzt überwiegend Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) frei. Umwelt- und Gesundheitsrisiken durch Fluorid sind hier als vernachlässigbar zu betrachten.
🔥 Holz & Biomasse: Größter Beitrag zu Fluorid-Emissionen?
Neueste Forschungen zeichnen ein überraschendes Bild: Die weltweite Verbrennung von Biomasse (Waldbrände, kontrollierte Verbrennung von Ernterückständen, Holzheizungen) könnte eine bisher **massiv unterschätzte Quelle** für Fluorid-Emissionen sein.
Globaler Ausstoß: Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass Biomassebrände jährlich 40.000 bis 150.000 Tonnen Fluorid in Form von feinen Partikeln (PM2.5) freisetzen. Die Studie weist explizit darauf hin, dass dieser Ausstoß mit den gesamten Fluorid-Emissionen aus der Kohleverbrennung vergleichbar ist.
📊 Einordnung der Emissionsquellen
Um die Größenordnungen der einzelnen Quellen einzuordnen, kann man die geschätzten jährlichen Fluorid-Emissionen vergleichen:
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💎 Fazit: Komplexeres Bild
Zusammenfassend ist die Fluorid-Problematik vielschichtiger als oft angenommen:
Steinkohle ist aufgrund der effektiven Filtertechnik in modernen Kraftwerken heute eine vergleichsweise geringe Quelle für Fluorid-Emissionen.
Erdöl und Erdgas** spielen für die Fluorid-Belastung praktisch keine Rolle.
Biomasse hingegen – insbesondere unkontrollierte Waldbrände und die traditionelle Verbrennung von Ernterückständen – könnte eine der größten globalen Quellen sein.
Diese Erkenntnis unterstreicht, dass das Problem der Fluorid-Emissionen nicht allein bei der Kohle liegt, sondern ein globales Phänomen ist, bei dem natürliche und anthropogene Prozesse der Biomasseverbrennung eine bedeutende Rolle spielen.
Liebe Grüße
Rudolf
Hallo,
Frage: Sind Vulkanausbrüche, Natur und industrielle Produktion relevant?
Ja, diese drei Bereiche – Vulkanausbrüche, natürliche geologische Prozesse und die industrielle Produktion – sind von zentraler Bedeutung, wenn man die Herkunft und den Eintrag von Fluorid in die Umwelt verstehen will. Sie ergänzen sich zu einem komplexen Bild aus globalen Kreisläufen und lokalen Belastungsschwerpunkten.
🌋 Vulkane: Die große natürliche Quelle
Vulkane sind die bedeutendste natürliche Quelle für Fluorid-Emissionen in die Atmosphäre.
Freisetzung: Bei Eruptionen werden große Mengen an gasförmigem **Fluorwasserstoff (HF)** freigesetzt, aber auch die Asche selbst ist mit Fluorid belastet. Die Freisetzung erfolgt sowohl bei großen explosiven Ausbrüchen als auch durch die anhaltende, ununterbrochene Entgasung aktiver Vulkane, wie z. B. am Ätna.
Umweltauswirkungen: Die fluoridhaltige Asche und der Regen kontaminieren Böden, Wasser und vor allem Weidepflanzen. Für Tiere, die diese Pflanzen fressen, kann dies zu akuten Vergiftungen führen. Ein historisches Beispiel ist die Hypothese, dass die Asche des Laacher-See-Vulkans vor etwa 13.000 Jahren zu einer Fluorid-Vergiftung von Wildtieren und Menschen führte.
🏞 Natürliche Gesteinsverwitterung: Die diffuse, aber globale Quelle
Neben Vulkanen ist die Verwitterung von fluoridhaltigem Gestein eine wesentliche Quelle, besonders für die Belastung von Grundwasser.
Freisetzung: Fluorid ist ein häufiges Element in der Erdkruste und in Mineralien wie Flussspat (CaF₂) oder Fluorapatit enthalten. Durch die langsame Zersetzung (Verwitterung) dieser Gesteine gelangt es in den Wasserkreislauf.
Umweltauswirkungen: In bestimmten geologischen Regionen (oft mit vulkanischer Aktivität oder in ariden Zonen) kann die Konzentration im Grundwasser auf gesundheitsschädliche Werte ansteigen, was zu endemischer Fluorose führt. Eine globale Karte zeigt, dass solche Risikogebiete praktisch ganz Afrika und große Teile Asiens umfassen.
🏭 Industrielle Produktion: Die punktuell konzentrierte Quelle
Industrielle Prozesse sind die Hauptquelle für anthropogene Fluoridemissionen, die jedoch oft lokal begrenzt sind.
Freisetzung: Sie entsteht als **gasförmige Emission** in die Luft oder als **Abwasser** in Gewässer.
Hauptindustrien: Zu den wichtigsten Emittenten zählen:
- Aluminiumproduktion: Es werden große Mengen an Fluorverbindungen freigesetzt.
- Kohlekraftwerke: Gelten als die größte Quelle anthropogener Fluoridemissionen.
- Herstellung von Phosphatdüngern.
- Zement-, Ziegel- und Keramikherstellung.
- Stahl- und Glasindustrie**, die Flussspat als Flussmittel einsetzt.
Die Zahlen sind beträchtlich: So wurden allein in Deutschland im Jahr 2014 478.000 kg Fluorid durch die Industrie in die Gewässer abgegeben. Zudem gibt es dokumentierte Fälle von Grundwasserverschmutzung in der Umgebung von Aluminiumhütten oder Phosphatbergwerken.
⚖️ Die drei Quellen im Vergleich
Die folgende Tabelle fasst die wesentlichen Unterschiede dieser drei Quellen zusammen:
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Vulkanausbrüche die markantesten natürlichen, aber zeitlich begrenzten Ereignisse sind, während die Verwitterung von Gestein eine diffuse, aber global bedeutende Quelle für Fluorid im Grundwasser darstellt. Die industrielle Produktion schließlich ist die dominierende anthropogene Quelle, deren Auswirkungen zwar lokal begrenzt, aber in ihrem Einzugsgebiet oft sehr konzentriert sein können.
Liebe Grüße
Rudolf
Hallo Rudolf,
die vielen Informationen mögen zwar ganz interessant sein, aber ich habe den Eindruck, dass sie in einem eigenen Beitrag besser aufgehoben wären da sich der ursprüngliche Beitrag hauptsächlich auf die Histologie bezog und nicht auf seitenlange Abhandlungen über Fluorid Emissionen im Bergbau.
Viele Grüße
Kay
Lieber Rudolf,
dass mein Beitrag auf so fruchtbaren Boden fällt, hätte ich nicht erwartet. Für Deine weiteren
Ausführungen möchte ich mich ausdrücklich bei Dir bedanken und hiermit Deine Frage beantworten:
Als ich die Geweihknochen verarbeitet habe, wurden Mikrotome mit Retraktion (soweit ich mich errinnere)
noch nicht angeboten oder waren unbezahlbar. Retraktion gab es erst mit der Einführung motorischer Mikro-
tome und somit mit der Kunststoffschnitttechnik. Ich habe die Knochenproben in meinem eigenen Labor ver-
arbeitet und ein paar Jahre zuvor das Reichert-Jung Biocut 2030 von meinem Lehrlingsgeld gekauft. Bei An-
fertigung der Arbeit gab es auch im Institut kein Mikrotom mit Retraktion.
"Heute ist das aber anders; d.h. heute sind Mikrotome in der Uni selten aber Pipetten häufig"
Ein Mikrotom mit Retraktion ist in jedem Falle für die Verarbeitung solcher Knochenproben geeignet und
sollte, wenn vorhanden, auch dafür genutzt werden!
Die Frage, ob es erforderlich ist, motorisch zu schneiden, möchte ich offen lassen. Probenmaterial wie ent-
kalkte Knochen lassen sich häufig mit dem "Feingefühl der menschlichen Hand" besser schneiden; aber wahr-
scheinlich fällt diese Einschätzung individuell unterschiedlich aus.
Nochmals vielen Dank für die Aufwertung meines Beitrages !!!
Dieter