Gesundheit heute

Aufbau und Funktion von Knochen und Gelenken

Knochen

2502_GRA_Knochenaufbau_Knochenbildung.png|Knochenaufbau und Knochenbildung. Beim wachsenden Kind bestehen die Knochenenden (Epiphysen) noch aus Knorpelgewebe (in der Abbildung blau). Von einem Knochenkern ausgehend verknöchert der Knorpel zunehmend, bis nur noch ein knorpeliger Überzug und eine Knorpelzone im Grenzbereich von Knochenende und -schaft übrig bleiben. Von dieser Knorpelzone, Wachstumsfuge genannt, geht das weitere Längenwachstum aus. Es ist abgeschlossen, wenn die Wachstumsfuge gegen Ende der Pubertät vollkommen verknöchert ist. Von der ursprünglichen Knorpelmasse bleibt nur eine Schicht auf den Gelenkflächen des Knochenendes, der Gelenkknorpel. Innerhalb des Knochenschafts der Röhrenknochen befindet sich bei Kindern rotes, blutbildendes Knochenmark, das sich mit zunehmendem Alter in gelbes fetthaltiges Knochenmark umwandelt.|[GRA 2502]|Schematischer Aufbau von Knochen im Kindes- und Erwachsenenalter

Das menschliche Skelett besteht aus 208 bis 214 Knochen. Die Anzahl variiert zwischen einzelnen Individuen, da insbesondere Hand, Fuß und Wirbelsäule unterschiedlich viele Knochen enthalten können. Das Stützgerüst der Gliedmaßen bilden die langen Röhrenknochen, zu denen z. B. Oberarmknochen, Elle und Speiche, Oberschenkelknochen, Schienbein und Wadenbein zählen. Sie bestehen jeweils aus den beiden Knochenenden (Epiphysen) und dem dazwischen liegenden Knochenschaft (Diaphyse). Neben den Röhrenknochen sind am Skelettaufbau verschiedene andere Knochenarten beteiligt: die platten Knochen, die z. B. Schädel, Becken und Rippen bilden, die kurzen Knochen, die sich v. a. in der Handwurzel befinden, sowie unregelmäßige Knochen, z. B. Wirbel oder Unterkiefer. Als Sesambeine werden kleine rundliche Knochen bezeichnet, deren Anzahl und Größe individuell verschieden ausgeprägt ist; ihr größter und bekanntester Vertreter ist die Kniescheibe.

Knochenaufbau. Knochenanteile, die innerhalb eines Gelenks liegen, sind von einer Knorpelschicht bedeckt, die auftretende Reibungskräfte reduziert. Außerhalb von Gelenken überzieht eine gut durchblutete Knochenhaut (Periost) die Oberfläche. Sie schützt und ernährt die äußere Knochenschicht und dient dem Ansatz von Bändern und Sehnen. Ihre extreme Schmerzempfindlichkeit ist jedem vertraut, der sich schon einmal das Schienbein angestoßen hat.

Unterhalb der Knochenhaut liegt eine unterschiedlich dicke Schicht aus dichtem Knochengewebe. Im Bereich des Knochenschafts heißt diese Schicht Kompakta, an den Knochenenden Kortikalis. Letztere wird im Knocheninneren abgelöst von der Spongiosa, einem schwammartig aufgebauten Gerüstwerk aus feinen Knochenbälkchen. Diese Konstruktion sorgt für eine große Stabilität des Knochens bei relativ geringem Gewicht. In den Zwischenräumen der Knochenbälkchen befindet sich bei Erwachsenen v. a. Fettgewebe, in den platten Knochen auch rotes, blutbildendes Knochenmark. Die Knochensubstanz besteht aus verschiedenartigen Knochenzellen (Osteozyten), die in eine Knochenmatrix aus kalziumhaltigem Hydroxylapatit, Eiweißstoffen (z. B. Kollagen), Wasser und anderen Substanzen eingebettet sind.

2504_GTV_Verletzung_Wachstumsfuge.jpg|Die Wachstumsfuge ist bei Knochenbrüchen gefährdet. Wird sie verletzt, wie hier bei einem 5-jährigen Mädchen mit einem Bruch am Innenknöchel, droht eine Störung des Knochenwachstums. Der Pfeil (linkes Bild) zeigt auf die Knochenbruchlinie, die die untere Wachstumsfuge des Schienbeins durchtrennt. Als Folge können ein Beinlängenunterschied oder eine Achsabweichung entstehen (rechtes Bild). Die Wachstumsfugenverletzungen werden in Schweregrade unterteilt. Während beim Schweregrad 1 eine konservative Therapie erfolgreich ist, müssen Verletzungen ab dem Schweregrad 2 operativ versorgt werden. |[GTV 2504]|Verletzung einer Schienbein-Wachstumsfuge und resultierende Achsenabweichung im Röntgenbild

Knochenbildung. Der Vorgang der Knochenbildung, Osteogenese oder Ossifikation genannt, verläuft beim kindlichen Knochenwachstum und bei der Verknöcherung von Knochenbrüchen im Wesentlichen gleich. Zwei Formen werden unterschieden: Bei der direkten Ossifikation produzieren Osteoblasten, knochenbildende Zellen, die Knochenmatrix direkt an Ort und Stelle. Dagegen entsteht bei der chondralen Ossifikation zunächst Knorpelgewebe, das schrittweise durch Knochengewebe ersetzt wird. Während des kindlichen Knochenwachstums bilden sich im Mutterleib in den noch knorpelig angelegten Knochen Knochenkerne. Diese verknöcherten Bereiche werden größer und verschmelzen schließlich, sodass nur noch schmale Knorpelzonen zwischen Knochenende und Knochenschaft verbleiben, die als Wachstumsfugen oder Epiphysenfugen bezeichnet werden. Von ihnen geht so lange das weitere Längenwachstum des Knochens aus, bis sie gegen Ende des zweiten Lebensjahrzehnts schließlich verknöchern und damit die pubertäre Wachstumsphase abschließen.

2503_GTV_Knochenbaelkchen.png|Die Knochenbälkchen übernehmen die gleiche Funktion wie Stahlstützen und tragende Mauern eines Gebäudes. Sie nehmen die Last von „oben“ auf, verteilen sie und verleihen dem Knochen Festigkeit. Dünnen die Knochenbälkchen aus – dies ist z. B. bei der Osteoporose der Fall – kommt es schon bei geringen Fehlbelastungen zum Bruch des Knochens. Der Oberschenkelhals ist dafür sehr anfällig, weil er durch die Achse, die der Schenkelhals mit dem Hüftkopf bildet, eine erhebliche statische Last zu tragen hat. |[GTV 2503]|Struktureller Aufbau von Knochen (hier Oberschenkelkopf) mit Knochenbälkchen

Auch nach dieser Wachstumsphase ist der Knochen nicht fertig, sondern baut sich ständig auf, ab und um. An diesem Prozess sind verschiedene Hormone in komplizierten Regelkreisen beteiligt, insbesondere die Sexualhormone Östrogen und Testosteron, das knochenaufbauende Kalzitonin aus der Schilddrüse und das knochenabbauende Parathormon aus der Nebenschilddrüse. Zur Verarbeitung von Kalzium, einem wichtigen Bestandteil der Knochenmatrix, ist außerdem Vitamin D erforderlich. Bis zum 35. Lebensjahr überwiegen die Aufbauprozesse und die Knochenmasse nimmt ständig zu. Danach vermindert sich die Knochenmasse normalerweise jährlich um etwa
1,5 %.

Gelenke

Wenn sich Knochen zu einem Gelenk zusammenfügen, bestimmt v. a. die Form der beteiligten Knochenoberflächen, welche Bewegungen in diesem Bereich möglich sind. Bei den Kugelgelenken in Hüfte und Schulter liegt ein kugelförmiger Gelenkkopf in einer Gelenkpfanne und erlaubt dort Bewegungen in sämtliche Richtungen. Ein Scharniergelenk, wie es sich im oberen Sprunggelenk befindet, lässt dagegen lediglich Bewegungen um eine Achse zu, da seine Gelenkflächen als Walze und Rinne gestaltet sind. Bei Sattelgelenken wie dem Daumensattelgelenk greifen zwei Y-förmige Gelenkflächen ineinander und ermöglichen dort Bewegungen um zwei senkrecht zueinander stehende Richtungen. Als weitere Formvarianten gibt es Eigelenke (zwischen Schädel und oberstem Wirbel), ebene Gelenke (z. B. zwischen Wirbelfortsätzen) und Zapfengelenke, die reine Drehbewegungen erlauben, z. B. zwischen den beiden oberen Halswirbeln oder zwischen Elle und Speiche.

Jedes Gelenk ist von einer straffen Gelenkkapsel umschlossen, die es führt und vor Verrenkungen schützt. Die als Gelenkschleimhaut (Synovialis) ausgebildete, innere Schicht der Kapsel sondert in die Gelenkhöhle eine zähe Flüssigkeit ab, die Gelenkschmiere oder Synovia. Diese erfüllt zwei wichtige Aufgaben: Sie ernährt den gefäßlosen Gelenkknorpel, der die Gelenkflächen überzieht, und erhöht gleichzeitig dessen Gleitfähigkeit.

Von: Dr. med. Arne Schäffler in: Gesundheit heute, herausgegeben von Dr. med. Arne Schäffler. Trias, Stuttgart, 3. Auflage (2014). Überarbeitung und Aktualisierung: Dr. med. Sonja Kempinski
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Alarmzeichen bei Rückenschmerzen

Bei jungen Männern mit morgendlichen Rückenschmerzen kann ein Morbus Bechterew die Ursache sein.

Alarmzeichen bei Rückenschmerzen

Nachts oder von Fieber begleitet

Rückenschmerzen sind weit verbreitet – und zum Glück meist harmlos. In manchen Fällen können allerdings ernste Erkrankungen dahinterstecken. Bei bestimmten Warnzeichen sollte man zügig eine Arztpraxis aufsuchen.

Häufig und meist harmlos

Bis zu 90% der Bevölkerung leiden irgendwann in ihrem Leben unter Rückenschmerzen. Am häufigsten entstehen sie durch Muskelverspannungen und Fehlhaltungen, wobei Bewegungsmangel und eine sitzende Lebensweise Rückenprobleme stark fördern. Auch Stress und Depressionen tragen dazu bei, dass Muskeln verkrampfen und der Rücken oder der Nacken schmerzen.

Auf Warnzeichen achten

Manchmal stecken hinter Rückenschmerzen aber auch spezifische Ursachen. Dabei handelt es sich um strukturelle Schäden der Gelenke, Bänder oder Knochen. Hellhörig werden muss man bei folgenden Warnzeichen:

  • Nächtlicher Rückenschmerz. Rückenschmerzen, die insbesondere nachts auftreten, haben oft eine ernste Ursache. Sie sollten deshalb immer gründlich von der Ärzt*in abgeklärt werden. Mögliche Erkrankungen sind die Spondyloarthritis, eine Infektion der Wirbelsäule, Tumoren sowie Metastasen. 
  • Fieber. Werden Rückenschmerzen von Fieber begleitet, weist dies auf eine Infektion hin – insbesondere, wenn der Schmerz vor allem nachts auftritt. Typisch sind bakterielle Infektionen von Bandscheiben oder Wirbelkörpern, aber auch eine schwere Niereninfektion kann hinter Fieber und Rückenschmerzen stecken. Auf jeden Fall ist sofort Kontakt zu einer Ärzt*in aufzunehmen. In manchen Fällen ist Fieber auch das Zeichen einer entzündlich-rheumatischen Erkrankung – auch dies gehört frühzeitig diagnostiziert und behandelt.
  • Morgensteifigkeit von mehr als einer Stunde. Starke Muskel- oder Gelenkentzündungen können zu einer besonders ausgeprägten Steifigkeit am Morgen führen. Beispiele sind der Morbus Bechterew und die rheumatoide Arthritis. 
  • Gewichtsabnahme. Ebenfalls aufmerksam sollte man sein, wenn es begleitend zu den Rückenschmerzen zu einer unerklärlichen Gewichtsabnahme kommt. Dies kann ein Hinweis auf Tumoren oder Metastasen in der Wirbelsäule sein. 
  • Gesäßschmerzen. Wechselseitige, mal links und mal rechts auftretende Schmerzen im Gesäß können auf den entzündlichen Befall des Kreuz-Darmbein-Gelenks hindeuten. Das tritt z. B. im Rahmen einer Spondyloarthritis auf. 
  • Gefühlsstörungen oder Lähmungen. Alarmstufe Rot gilt bei plötzlich einsetzenden Lähmungen oder Gefühlsstörungen in den Beinen und bei akuten Störungen beim Wasserlassen oder beim Stuhlgang. In diesen Fällen ist womöglich ein Nerv oder eine Nervenwurzel eingeklemmt – ein Notfall, der einer sofortigen Behandlung bedarf.

Alter und Vorerkrankungen auch von Bedeutung

Rückenschmerzen sollten auch bei bestimmten Risikogruppen gründlich untersucht werden. Menschen mit einer vorangegangenen Krebserkrankungen haben z. B. ein erhöhtes Risiko für Wirbelsäulenmetastasen. Patient*innen, die aufgrund von Autoimmunerkrankungen regelmäßig immununterdrückende Medikamente einnehmen, sind besonders gefährdet für Infektionen. Und bei jungen Männern mit morgendlichen Rückenschmerzen, die sich bei Bewegung bessern, könnte ein Morbus Bechterew dahinterstecken.

Quelle: SpringerMedizin

Von: Dr. med Sonja Kempinski; Bild: mauritius images / Science Photo Library