Ärztenetz-Düsseldorf

Der Knochen aus ORTHOpress

Der Knochen und sein Stoffwechsel

Ähnlich wie eine ausgeklügelte Stahlkonstruktion moderne Brücken oder Hochhäuser stabilisiert, so trägt das knöcherne Skelett den menschlichen Körper. Diese Aussage ist allerdings nur zu einem kleinen Teil richtig. Denn im Gegensatz zu einem Gerüst aus Stahl, das – einmal errichtet – auf äußere Einflüsse so gut wie nicht reagieren kann, stellt der Knochen kein lebloses, sondern sehr lebendiges Material dar. Er unterliegt ständigen Auf-, Ab- und Umbauprozessen und kann sich so – weitaus stärker als Stahl – wechselnden Bedingungen und Belastungen anpassen.

Erleichtert wird dies dadurch, dass der Knochen nach den Prinzipien der Leichtbauweise aufgebaut ist. Das bedeutet, dass nur dort, wo die Druck- und Zugkräfte besonders groß sind, der Knochen sehr fest und kompakt ist. In den Bereichen geringerer Belastung wird Material gespart. Dort verlaufen entlang der Kraftlinien lediglich feinere Knochenbälkchen. Daraus ergibt sich der normale Knochenaufbau mit einer festen, harten Oberfläche, einem System von Knochenbälkchen im Inneren und – zumindest in der Mitte der langen Röhrenknochen – einem nahezu freien Raum, der allerdings von blutbildendem Knochenmark ausgefüllt wird. Umhüllt werden die Knochen von der Knochenhaut, dem Periost. Aus dieser Bindegewebsschicht sprossen die versorgenden Blutgefäße und Nerven ein. Von hier aus können auch immer wieder knochenaufbauende Zellen, so genannte Osteoblasten, für den lebenslang stattfindenden Knochenaufbau rekrutiert werden.
Hätten Sie’s gewusst?

• Knochen sind – neben den Zähnen – festester Baubestandteil des menschlichen Körpers.
• Sie haben eine Zugfestigkeit von 10 kg/mm2 und eine Druckfestigkeit von 15 kg/mm2.
• Bestandteile des Knochens sind:
  o 10 % Wasser
  o 25 – 30 % organische Substanzen (Kollagen, Mukopolysaccharide)
  o 60 – 65 % Mineralsalze (Kalzium, Phosphat, Karbonate)
  o 1 % Zellen (Osteoblasten, Osteozyten, Osteoklasten)
• Knochen sind der größte Kalziumspeicher, 2/3 des Kalziums liegen mobil vor und werden innerhalb weniger Tage – abhängig von Durchblutung und Muskelaktivität – völlig umgesetzt.

Knochenzellen sind wandlungsfähig
Permanent wird irgendwo Knochen durch knochenabbauende Zellen, die so genannten Osteoklasten, abgetragen, während er gleichzeitig an anderen Stellen wieder aufgebaut wird. Osteoklasten sind bewegliche Zellen, die aus dem Knochenmark stammen. Sie entziehen dem Knochen die Mineralien, vor allem Kalzium, und lösen die Knochengrundsubstanz auf. In die entstehenden Löcher wandern Osteoblasten, knochenaufbauende Zellen, ein. Sie bilden neue Knochengrundsubstanz (Osteoid) aus Kollagen, bis der Defekt ausgefüllt ist. In dieses zunächst rein organische Material werden dann Kalkmineralien eingelagert, die dem Knochen Härte und Festigkeit verleihen. Bei dieser Aushärtung werden die Osteoblasten regelrecht eingemauert. Sie wandeln sich dabei in so genannte Osteozyten, die eigentlichen Knochenzellen, um. Untereinander bleiben die Osteozyten über feine Zellausläufer miteinander in Verbindung, über die sowohl ein Stoff- als auch ein Informationsaustausch erfolgen kann. Mit dem Alter wird weniger organische Grundsubstanz produziert, so dass der Anteil der Mineralien noch stärker überwiegt. Das macht den Knochen spröder und damit bruchanfälliger. Bei der so genannten Glasknochen-Krankheit, bei der angeboren zu wenig organische Grundsubstanz in den Knochen gebildet wird, kommt es von Geburt an zu häufigen Knochenbrüchen, vielfach ohne erkennbaren Anlass.
Regulation des Kalziumstoffwechsels

Kalzitonin

• fördert die Kalziumaufnahme in den Knochen
• steigert die Kalziumausscheidung in den Nieren
• senkt den Blutspiegel an Kalzium

Parathormon

• fördert die Kalziumaufnahme aus dem Darm
• mobilisiert das Kalzium aus den Knochen
• hemmt die Kalziumausscheidung in den Nieren
• steigert den Blutspiegel an Kalzium

Vitamin D

• fördert die Kalziumaufnahme aus dem Darm
• steigert die Kalziumabgabe aus dem Knochen

Knochen: eine permanente Baustelle
Durch die ständigen Ab- und Anbauprozesse wird innerhalb von etwa zehn Jahren einmal das ganze Skelettsystem komplett erneuert. In jungen Jahren überwiegen dabei die Aufbauvorgänge, so dass die Knochenmasse insgesamt wächst. Je intensiver die Knochen durch eine entsprechende Muskeltätigkeit beansprucht werden, umso mehr und stärkere Knochenmasse wird aufgebaut. Es gilt: Form und Dichte des Knochens passen sich den statischen Erfordernissen an, das heißt, Form und Dichte folgen der Funktion. Das bedeutet aber auch, dass sich z. B. ein veränderter Gang bei schmerzendem Knie oder Hüftarthrose mittelfristig auch auf den Knochenbau auswirkt und dort zu knöchernen Formveränderungen führen kann, die bei Wegfall des Auslösers natürlich auch wieder reversibel sind. Das Maximum an Knochenmasse (peak bone mass) ist mit etwa 30 Jahren erreicht. Danach überwiegen allmählich die Abbauvorgänge, so dass es – vor allem, wenn die so genannte peak bone mass nicht sonderlich hoch war – im Alter zu einer gefährlichen Ausdünnung der Knochenbälkchen kommen kann. Die krankhafte Veränderung der Knochenstruktur mit einer erheblichen Abnahme der Knochendichte nennt man Osteoporose. Die Fähigkeit zur Heilung von Knochenbrüchen bleibt aber lebenslang erhalten. Zudem können Knochen ein Leben lang durch ein entsprechendes Training gestärkt werden und an Festigkeit gewinnen – auch bei älteren und sogar sehr alten Menschen.
Störungen des Knochenstoffwechsels
Angeborene Störungen: Es gibt zahlreiche angeborene Störungen, die insgesamt aber eher selten auftreten. Sie können lokalisiert (nur einzelne Knochen sind betroffen) oder generalisiert auftreten, wie z. B. die Glasknochen-Krankheit oder Osteogenesis imperfecta.

• Vitamin-D-Mangelsyndrom (Rachitis oder Englische Krankheit in der Kindheit, Osteomalazie im Erwachsenenalter)
• Mineralisationsstörungen bei krankhafter Nierenfunktion (Renale Osteopathie)
• Überproduktion von Parathormon (Ostitis fibrosa cystica generalisata v. Recklinghausen)
• Ostitis deformans (Morbus Paget)
• Osteoporose

Viele Hormone spielen eine Rolle
Gesteuert wird der Knochenstoffwechsel durch das Zusammenspiel mehrerer Hormone. Das in der Schilddrüse gebildete Kalzitonin fördert den Knochenaufbau, indem es die Kalziumaufnahme aus dem Blut in die Knochen ermöglicht und die Tätigkeit der Osteoklasten hemmt. Sinkt dadurch der Blutspiegel an Kalzium zu sehr ab, wird vermehrt der Gegenspieler, das Parathormon aus den Nebenschilddrüsen, produziert. Dieses lässt den Kalziumspiegel im Blut wieder ansteigen, weil es die Aufnahme von Kalzium aus dem Darm steigert, die Ausscheidung über die Nieren hemmt und gleichzeitig durch die Förderung des Knochenabbaus Kalzium aus dem Knochen mobilisiert. Eine wichtige Rolle spielt auch Vitamin D, das ebenfalls die Aufnahme von Kalzium aus dem Darm steigert und die Mobilisierung von Kalzium in den Knochen fördert. Bei einem Mangel an Vitamin D in jungen Jahren können die Knochen nicht richtig aushärten, weil zu wenig Kalzium zur Verfügung gestellt wird, es kommt zu Rachitis. Tritt ein Mangel später auf, erweichen die Knochen. Eine derartige Mineralisationsstörung nennt man Osteomalazie. Darüber hinaus beeinflussen auch die Sexualhormone Östrogen und Testosteron den Knochenstoffwechsel. Sie bestimmen die typisch weibliche oder männliche Form des Skeletts.
von Sigrid Eberle