Wie funktionieren die Knochen?

Knochen erfüllen vielfältige Aufgaben. Sie tragen das Körpergewicht und sind schnell wechselnden Kräften ausgesetzt, wenn wir stehen, sitzen und uns bewegen.

Durch ihren inneren Aufbau sind Knochen stabil und gleichzeitig so elastisch, dass sie Druck und Zug, leichter Biegung und Drehung standhalten. Fast alle Knochen sind durch Gelenke, Sehnen, Bänder und Muskeln zum beweglichen Skelett miteinander verbunden.

Knochen haben einen aktiven Stoffwechsel, der vor allem in der Blutbildung und im Kalzium-Haushalt des Körpers eine entscheidende Rolle spielt.

Wie sind die Knochen aufgebaut?

Die Außenwand des Knochens wird als äußere Knochenschicht (Kompakta) bezeichnet. Sie ist hart und besonders stabil. Der innere Teil des Knochens besteht aus einem Gerüst aus Knochenbälkchen (Trabekel). Es ist wie ein Schwamm aufgebaut und heißt Spongiosa. Röhrenknochen wie die der Arme und Beine enthalten außerdem eine Knochenmarkhöhle.

Die Knochen sind gut durchblutet: Sie sind mit zahlreichen Adern durchzogen. In der Spongiosa und in den Markhöhlen befindet sich rotes Knochenmark, in dem die Blutzellen gebildet werden, und sogenanntes Fettmark aus Fettgewebe. Bei Kindern enthalten viele Knochen rotes Knochenmark, bei Erwachsenen findet es sich nur noch in bestimmten Knochen wie den Rippen und Wirbelkörpern, dem Brustbein und den Beckenknochen.

 Grafik: Aufbau des gesunden KnochensAufbau des gesunden Knochens

 

Ständig im Umbau: die Knochensubstanz

Entscheidend für die Stabilität eines Knochens ist sein Mineralgehalt. Das wichtigste Knochenmineral ist Kalziumphospat. Es macht die Knochen hart und widerstandsfähig. Je mehr Mineralien ein Knochen enthält, desto fester und dichter ist er. Seine Stabilität hängt aber auch von der Form und Dichte der Spongiosa im Inneren ab.

In der Knochensubstanz sind zwei Arten von lebenden Zellen eingemauert, die den Knochen zu einer Art Dauerbaustelle machen: Die sogenannten Osteoblasten produzieren um sich herum Schicht für Schicht neues Knochenmaterial und lassen den Knochen wachsen. Die Osteoklasten machen das Gegenteil: Sie bauen ältere Knochensubstanz ab. Zusammen sorgen diese beiden Zellarten dafür, dass sich jeder Knochen an seine Belastungen anpassen und nach einem Bruch selbst reparieren kann.

Solange genauso viel Material ab- wie aufgebaut wird, erneuert sich der Knochen allmählich, ohne schwächer zu werden. Auf diese Weise wird die Knochensubstanz im Skelett etwa alle acht Jahre komplett ausgetauscht. Dieser Umbauprozess wird von verschiedenen Hormonen gesteuert, zum Beispiel von Geschlechts-, Wachstums- und Schilddrüsenhormonen.

Das Skelett eines Erwachsenen wiegt etwa sieben bis neun Kilogramm. Die Knochenzellen machen etwa ein Prozent des Knochens aus, der Rest ist die Knochensubstanz. Sie besteht zu einem Viertel aus Wasser, zu einem Viertel aus Proteinen wie Kollagen. Mineralien wie das Kalziumphosphat machen die Hälfte des Knochens aus.

Lebenslauf der Knochen

Bei Kindern und jungen Erwachsenen wachsen die Knochen noch: Sie werden länger, schwerer und dichter. Im Alter von etwa 30 Jahren sind die Knochen am stabilsten. Danach wird langsam mehr Knochen ab- als aufgebaut. Ungefähr ab 50 beschleunigt sich dieser Prozess, vor allem bei Frauen: Bis zu den Wechseljahren schützt das weibliche Geschlechtshormon Östrogen die Knochen, denn es verlangsamt ihren Abbau. Wenn die Wechseljahre begonnen haben und der Hormonspiegel allmählich sinkt, wird der Knochen schneller abgebaut.

Im höheren Alter kann das Risiko für Brüche zunehmen und sich eine Osteoporose entwickeln. Es gibt aber verschiedene Möglichkeiten, die Knochen zu schützen und kräftig zu halten – auch wenn man bereits älter ist. Wichtig ist vor allem Bewegung – denn wenn Knochen ausreichend belastet werden, bleibt auch ihr Stoffwechsel aktiv und es wird weiter Knochenmasse aufgebaut.

Veränderungen an Knochen und Knorpeln

In den Gelenken sind die Knochenenden mit Knorpel überzogen. Wenn in einem Gelenk zum Beispiel altersbedingt der Knorpel stark verschlissen ist, verändert sich auch der Knochen. Solche Verschleißerscheinungen (degenerative Veränderungen) der Knochen (osteo) und Knorpel (chrondro) werden als Osteochondrose bezeichnet.

Wenn eine Bandscheibe zwischen zwei Wirbeln dünner wird, bilden sich an den Rändern der Wirbel oft Knochenauswüchse (Osteophyten). Dies kann auch an abgenutzten Gelenken passieren, zum Beispiel am Knie oder an der Hüfte. Diese Auswüchse können wie Wülste oder Höcker geformt sein. Sie sind der Versuch des Körpers, das Gelenk zu vergrößern, um den Druck auf eine größere Fläche zu verteilen. Osteophyten können je nach Größe und Lage unbemerkt bleiben, aber auch schmerzen und die Beweglichkeit eines Gelenks einschränken. An der Wirbelsäule können sie zu Verengungen (Stenosen) des Spinalkanals führen, in dem das Rückenmark verläuft.

Was ist eine Osteochondrosis dissecans?

Vor allem bei Kindern und Jugendlichen kommt es vor, dass sich unter einer Gelenkfläche durch Knochenzerfall ein Fragment aus Knochen und Knorpel lockert. Dies wird als „Osteochondrosis dissecans“ bezeichnet. Wenn das gelockerte Stückchen an Ort und Stelle bleibt, verursacht es nur leichte Schmerzen oder fällt gar nicht auf. Es kann sich aber auch ganz ablösen und ins Gelenk wandern. Die Folge einer solchen „Gelenkmaus“ können schmerzhafte Schwellungen oder Gelenkblockaden sein. Mit der Zeit wird eine Gelenkmaus meist abgebaut. Weil die Ablösestelle im Gelenk jedoch nicht vollständig heilt, entwickelt sich später leichter eine Arthrose.

Fachleute vermuten, dass bei der Entstehung einer Gelenkmaus neben einer familiären Veranlagung starke Gelenkbelastungen, Stoffwechselstörungen sowie hormonelle Faktoren eine Rolle spielen. Eine Osteochondrosis dissecans kommt am häufigsten im Kniegelenk vor, kann aber jedes Gelenk betreffen.