Der Knochen - ein Wunderwerk

Osteoporose - Knochenbild

Das Skelett des menschlichen Körpers besteht aus über 200 Knochen. Das dem Knochen Stabilität und Elastizität verleihende Knochengewebe setzt sich aus 50 – 70% unbelebter Grundsubstanz (anorganischer Matrix), 20 – 40% belebter (organischer) Matrix und 5 bis 10% aus Wasser zusammen. Trotzdem weisen Knochen nur ein geringes Gewicht auf: Am gesamten Körpergewicht eines Menschen hat das Skelett nur einen Anteil von etwa 15%.

Anders als man wegen hohen Anteils an mineralischer Materie vermuten würde, stellen Knochen lebendige Gebilde dar. Sie bestehen neben dem Knochengewebe aus Blutgefässen und Nerven. Das Knochengewebe wird laufend durch An- und Abbau kleiner Knochenpakete erneuert. Der Umbauprozess wird über einen komplizierten Regelkreis kontrolliert und erfolgt nach mechanischen Prinzipien. Auf diesem Weg sind Knochen in der Lage, sich ändernden Belastungen anzupassen. Die Umbaurate beträgt etwa 8% pro Jahr, so dass das Skelett im Laufe eines Lebens gleich mehrmals komplett erneuert wird. Am Knochenauf- und umbau sind drei verschiedene Typen von Knochenzellen beteiligt: Osteoblasten, Osteoklasten und Osteozyten.


Themen auf dieser Seite:

Aufbau des Knochengerüsts

Knochen sind vereinfacht nach folgendem Prinzip aufgebaut: Aussen am Knochen befindet sich die sogenannte Knochenhaut, das Periost. Hier setzen Sehnen und Bänder an. Als nächstes folgt die Knochenrinde (Kortikalis), die etwa 80% der Knochenmasse ausmacht. Im Inneren ist der Knochen aus zarten Bälkchen aufgebaut. Diese bilden ein Gerüst, das Mediziner als Spongiosa bezeichnen, weil es im Aussehen einem Schwamm ähnelt. Die Bälkchen sind so angeordnet, wie es die Belastung an den einzelnen Knochen erfordert.

Knochenschema
Knochenaufbau

Aufbau des gesunden Knochens

Der anorganische Anteil des Knochengewebes besteht aus Hydroxylapatit, Calcium-Phosphat-Salzen von hohem Härtegrad, aus denen auch die Hartsubstanz der Zähne besteht. Daneben findet man noch einige andere Mineralstoffe wie Magnesium oder Silizium, die mengenmässig aber unbedeutend sind. Der organische Anteil besteht zu über 90% aus Kollagen sowie zu 10% aus anderen Eiweissen, Diese von den Osteoblasten produzierte Knochengrundsubstanz macht Knochen dehnbar und flexibel und sorgt dafür, dass sie nicht so schnell brechen. Durch Calcium- und Phosphateinlagerungen verkalkt sie nach und nach und macht so den Knochen hart und stabil. Osteoklasten wiederum lösen die verkalkte Grundsubstanz auf, wenn der Knochen nicht mehr belastet wird (bei längerdauernder Immobilität wie z.B. nach schweren Krankheiten). Zwischen diesen beiden Zelltypen befinden sich miteinander vernetzte Osteozyten, die vermutlich den Auf- und Abbau des Knochens steuern.

Regulation des Knochenstoffwechsels

Tabellen-Bild
Aufbau des Knochens: Materialien und beteiligte Zelltypen

Neben dem Knochenmineralstoff Calcium spielt Vitamin D eine wichtige Rolle für den Knochenstoffwechsel, indem es für die Calciumaufnahme aus der Nahrung und dessen optimalen Einbau in die Knochen sorgt. Um das Risiko für Osteoporose und damit verbundene Knochenbrüche zu verringern, müssen dem Körper sowohl Vitamin D als auch Calcium in ausreichender Menge zugeführt werden. Aus diesem Grund ist den Hauptfaktoren für gesunde und stabile Knochen ein separates Kapitel gewidmet.

An der Regulation des Knochenstoffwechsels sind neben Vitamin D (das eigentlich ein Hormon ist) noch weitere Hormone und Vitamine beteiligt. Das von den Nebenschilddrüsen gebildete Parathormon wird aktiviert, wenn der Calciumspiegel im Blut unter einen bestimmten Wert sinkt. Dann regt es die Osteoklasten an, Calcium aus den Knochen zu lösen und ins Blut abzugeben, damit der Calciumblutspiegel wieder steigt (s. Abbildung).

Hormonelle Regulation des Knochenstoffwechsels

Auf diese Weise bauen die Osteoklasten die Knochensubstanz ab. Calcitonin aus der Schilddrüse bremst schliesslich die Tätigkeit der Osteoklasten wieder ab; es vermeidet einen übermässigen Abbau von Calciumsubstanz und dient so dem Knochenaufbau.

Eine weitere wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel spielen die Sexualhormone, d.h. Östrogene bei den Frauen und Testosteron bei den Männern. Sie beeinflussen die Bildung und die Wirkung der für den Knochenstoffwechsel notwendigen Hormone.
Vitamin C fördert unter anderem auch die Resorption von Calcium aus dem Darm.

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Bedeutung von Calcium und Vitamin D für die Knochengesundheit

Calcium ist mengenmässig der wichtigste Mineralstoff im menschlichen Körper und der wichtigste Baustein der Knochen. Zudem ist Calcium für die ordnungsgemässe Funktion von Muskeln und Nerven erforderlich. Damit ein stabiles Skelett aufgebaut werden kann und der altersbedingte Rückgang der Knochenmasse möglichst hinausgezögert wird, muss über die Nahrung täglich genügend Calcium aufgenommen werden. Ist dies nicht der Fall, greift der Körper auf die Calciumspeicher der Knochen zurück. Die weitaus besten Calciumlieferanten sind Milch und Milchprodukte. Sie liefern zusätzlich zum Calcium auch Eiweiss, das für die Knochen- und Muskelgesundheit ebenfalls wichtig ist. Auch einige Gemüse (Broccoli, Mangold, Spinat), Kräuter, Hülsenfrüchte und Vollkornprodukte sowie Mineralwasser enthalten Calcium. Aber Achtung: Bei den Mineralwassern gibt es grosse Unterschiede bezüglich des Calciumgehalts. Wie viel Calcium der Mensch benötigt und in welchen Lebensmitteln wie viel davon enthalten ist, finden Sie im Kapitel Knochengesund ernähren. Mit Hilfe des Calciumrechners können Sie ganz einfach selber ausrechnen, ob Sie genügend Calcium zu sich nehmen.

Vitamin-D spielt eine zentrale Rolle

Vitamin D spielt ebenfalls eine zentrale Rolle wird jedoch anders als Calcium und gewisse Spurenelemente nicht in den Knochen eingebaut. Dennoch ist es eine unverzichtbare Hilfe bei der Aufnahme des Calciums aus dem Darm und aus der Niere. Zudem fördert es zusammen mit Calcitonin den Einbau von calciumhaltigem Hydroxylapatit in die Knochenmatrix (siehe Abbildung). Die wirkungsvollste Form des Vitamin D ist das Calcitriol. Es wird im Körper aus der „Vorstufe“ Vitamin D (genauer gesagt Vitamin D3) gebildet und hat den Stellenwert eines Hormons (daher auch der Name Vitamin-D-Hormon), weil es im Körper gebildet wird und Fernwirkungen hat. Vitamine, sind ja definitionsgemäss Substanzen, die vom Organismus nicht selbst hergestellt werden können. Vitamin D wird aber von bestimmten Zellen in der Haut mit Hilfe von Sonnenlicht selbst hergestellt. Im Alter nimmt die hauteigene Kapazität, Vitamin D zu produzieren, allerdings sehr stark ab. Ein weiteres Problem ergibt sich durch die Verwendung von Sonnenschutzmitteln, mit denen sinnvollerweise die Haut geschützt wird. Sie vermindern aber auch die Vitamin D-Bildung in der Haut.

Nahrungsquellen für Vitamin-D

Die natürlichen Nahrungsquellen für Vitamin D sind dagegen eher begrenzt. Grössere Mengen sind nur in fettem Fisch wie Lachs und Sardinen, in Pilzen und Eiern enthalten. Kleinere Mengen an Vitamin D sind in Fleisch und Milchprodukten zu finden. Folge des Vitamin D-Mangels ist unter anderem eine unzureichende Calciumaufnahme im Darm. Dadurch kommt es zu einem Absinken des Calciumspiegels im Blut. Wie Sie einem möglichen Calciummangel entgegenwirken können, lesen Sie im Kapitel Knochengesund ernähren.

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