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Medizin: Wie entstehen Knochen?

Eine spezielle Knorpelschicht sorgt dafür, dass unsere ­Röhrenknochen in die Länge wachsen. Forscher haben in ihr nun Stammzellen entdeckt, die sowohl Knorpel- als auch Knochenmarkstammzellen hervorbringen.

Für das Wachstum von Röhren­knochen – etwa die langen ­Knochen in unseren Armen und Beinen – sind spezielle Knorpel­schichten zuständig, die so genannten Wachstumsfugen. Diese trennen die Knochenenden vom Schaft und enthalten drei verschiedene Arten von Knorpelzellen (Chondrozyten): Rundliche Zellen bringen flache Abkömmlinge hervor, die sich stark teilen (proliferieren) und sich entlang der Knochenlängsachse in Säulen anordnen. Dieser Säulenknorpel entwickelt sich weiter zu hypertrophen Chondro­zyten, welche ihre Teilungsaktivität einstellen, durch Wasseraufnahme ihr Volumen vergrößern und später durch Knochen ersetzt werden.

Um das Längenwachstum eines Röhrenknochens aufrechtzuerhalten, müssen die Chondrozyten der Wachstumsfugen kontinuierlich nachgeliefert werden …

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Spektrum der Wissenschaft – Aktive Materialien - An der Grenze zum Leben

»Materialien sind für uns Menschen essenzieller als Sprache«, sagt Mark Miodownik, Materialwissenschaftler am University College London. Eine steile These? Vielleicht. Doch in der Forschung liegt der Fokus immer stärker auf sogenannten aktiven oder »lebenden« Materialien, die sich mehr oder weniger selbstständig verändern. In unserem Titelthema geben wir Ihnen einen Einblick, welche Chancen sich damit beispielsweise in der Krebsforschung eröffnen. In »Die Jagd nach dem Suprafestkörper« präsentieren wir Ihnen einen starren Kristall, der zugleich flüssig ist – sogar suprafluid! Auf Tauchgang erfahren Sie außerdem, wie bei einem Projekt Seegraswiesen wieder angepflanzt werden. Diese Lebensräume sind nicht nur ökologisch höchst wertvoll, sondern haben sich auch als effiziente Kohlenstoffspeicher erwiesen. Im Kampf gegen den Klimawandel versucht ein Forschungsteam, das Meereis nördlich des Polarkreises mithilfe von Drohnen und Pumpen wiedereinzufrieren. Doch das Projekt ist umstritten - lesen Sie mehr darüber in unserer neuen Ausgabe!

Spektrum Kompakt – Organtransplantation - Innovationen und ethische Fragen

Eine Organtransplantation kann unterschiedliche Formen annehmen: Von transplantierten Schweinenieren bis hin zur künstlichen Gebärmutter gibt es viele Ansätze, die sogar ein Menschenleben retten können. Doch es stellen sich auch ethische Fragen.

Spektrum - Die Woche – Wie Psychopharmaka das Gehirn verändern

Wie wirken Antidepressiva, Neuroleptika und Psychostimulanzien auf das Gehirn? Psychopharmaka bringen schnelle Linderung bei psychischen Störungen, doch die langfristigen Folgen auf unser Denkorgan sind noch nicht ausreichend erforscht. Außerdem: Süßwasser unter dem Meer. Ein Weg aus der Wassernot?

  • Quellen

Mizuhashi, K. et al.: Resting zone of the growth plate houses a unique class of skeletal stem cells. Nature 563, 2018

Newton, P. T. et al.: A radical switch in clonality reveals a stem cell niche in the epiphyseal growth plate. Nature 567, 2019

Ohba, S.: Hedgehog Signaling in Endochondral Ossification. Journal of Developmental Biology 4, 2016

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