Das Knochenmark besteht aus spezialisierten Blutgefäßen und extravaskulären Zellen. Sie befinden sich im Markraum der Röhrenknochen und in den intertrabekulären Räumen der Spongiosa. Diese Hohlräume sind von einer Membran, dem Endosteum, ausgekleidet. Die Arterienversorgung des Knochens gliedert sich in breite Sinus, bevor sie in Venolen übergeht.
Die Sinuswand besteht aus Endothelzellen, die als einfaches Plattenepithel angeordnet sind; sie sitzen auf einer Basalmembran und sind von der adventitialen Schicht aus retikulären Zellen umgeben. An der Außenseite der retikulären Schicht des Sinus befindet sich ein Netzwerk aus hämopoetischen Zellen, die in fadenförmigen Strängen angeordnet sind.
Im roten Mark enthalten die Stränge Cluster von sich entwickelnden Blutzellen und Megakaryozyten nahe der Sinuswand, während Granulozytenvorläufer etwas weiter entfernt sind. Auch Makrophagen, Mastzellen und Plasmazellen sind in den Strängen zu finden.
Reife Blutzellen gelangen von den Strängen zu den Sinus, indem sie die Adventitialschicht beiseite schieben und die Basalmembran durchdringen. Die Endothelzelle schafft eine spezielle, mit einer Membran ausgekleidete Öffnung, durch die die neue Zelle hindurchgeht. Megakaryozyten strecken einen Teil ihrer Zelle durch solche Öffnungen, um Blutplättchen ins Blut abzugeben. Die Öffnung verschließt sich, nachdem das Blutelement hindurchgetreten ist.
Gelbes Knochenmark unterscheidet sich von rotem dadurch, dass sein Hauptbestandteil Adipozyten sind; die normalen Bestandteile des roten Knochenmarks sind in weitaus geringerem Umfang vorhanden.
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