Bewegung stärkt Knochen

Bislang sahen Wissenschaftler den entscheidenden Indikator für das Frakturrisiko des alternden Knochens in der verringerten Knochendichte. Die Arbeitsgruppe um den Kölner Pädiater Professor Dr. Eckhard Schönau widerlegte mit ihren Untersuchungen nun diese Theorie und wurde dafür mit dem »Hufeland-Preis« ausgezeichnet. Erkrankungen des Knochenbaus zählen mittlerweile neben Stoffwechselstörun­gen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu den Volkskrankheiten. Immer mehr Menschen leben mit der Diagnose einer Osteoporose, die bislang als eine typische Krankheit des alternden Menschen ange­sehen wurde. Pädiater beobachten aber auch bei Kindern und Heranwachsenden, dass die für die Stabilität des Skelettsys­tems notwendige Knochenmasse entweder nicht genügend gebildet wird oder auf Grund chronischer Erkrankungen ab­nimmt, so zum Beispiel bei Mukoviszidose, Nierenerkrankungen, rheumatischen Krankheitsbildern oder nach der Behand­lung mit Steroiden.   

Knochen brauchen Muskeln

Eine nicht altersgerechte körperliche Ent­wicklung lässt sich häufig durch den Le­bensstil erklären. Vor allem mangelnde körperliche Bewegung in Verbindung mit Adipositas führt bei Kindern und Jugendlichen zu Haltungsschäden, gestörter Körperkoordination und mangelhaftem Muskelaufbau. Eine gesunde körperliche Entwicklung ihrer Kinder versuchten Eltern bislang pri­mär mit einer ausgewogenen Ernährung zu unterstützen.

Die Werbung überzeugte sie davon, dass Calcium den Knochen stark mache. Schönau untersuchte nun die Bedingungen für einen gesunden Auf­bau des kindlichen und jugendlichen Ske­lettsystems - und kam zu überraschen­den Ergebnissen. Gemeinsam mit dem Forschungsinsti­tut für Kinderernährung in Dortmund be­stimmten die Wissenschaftler drei ent­scheidende Knochenparameter (Dichte, Masse und Geometrie) sowie die Muskel­masse bei 349 gesunden Kindern. Entge­gen früherer Arbeiten, bei denen zur Mes­sung dieser Kenngrößen lineare Absorpti­onsmethoden (meist die Doppelenergie-Röntgenabsorptiometrie, kurz DEXA -Dual Energy X-ray Absorption) eingesetzt wurden, wendete Schönau die periphere quantitative Computertomografie (pOCT) an, die eine genauere Analyse der Kno­chenwerte ermöglicht. Überraschender­weise erwies sich dabei die Knochendichte als eine nahezu altersunabhängige Materialkonstante, während sich die Knochen­masse und deren Verteilung im Raum, also die Knochenfläche oder Knochengeome­trie, belastungsabhängig veränderte. Wie stabil und fest sich ein Knochen entwickelt, hängt von den Anforderungen seitens der Muskulatur ab, denen er genü­gen muss. Die Knochenmasse korreliert dabei mit der auf den Knochen einwirkenden Muskelkraft. Knochen und Muskel bil­den somit eine funktionelle Einheit, die von nicht mechanischen Einflüssen wie Ernährung, Hormonen oder Medikamen­ten lediglich moduliert wird.  

Osteozyten geben Steuersignale

Die Forschungsgruppe um Schönau be­stätigte damit die bereits in den 60er-Jahren durch den amerikanischen Orthopä­den Harald Frost aufgestellte Hypothese eines Mechanostaten. Im Zentrum dieses Regulationssystems stehen nach heuti­ger Auffassung die Osteozyten, die sich lange Zeit nicht kultivieren ließen, wo­durch sich der Mechanostat als eine Art Black Box darstellte. Die Osteozyten transformieren die von außen einwirken­den Kräfte in Signale an die Knochenzellen: aufbauende Osteoblasten sowie ab­bauende Osteoklasten. Damit bildet die­ses System einen geschlossenen Regel­kreis, der bei ungenügender muskulärer Belastung über ein negatives Feedback auch die Abnahme der Knochenmasse be­wirken kann. 

Muskelmangel erkennen

Die neuen Ergebnisse erfordern ein Um­denken in Diagnose und Therapie. Da Knochen und Muskel eine funktionelle Einheit darstellen, sollte bei der Beurtei­lung des Knochenstatus auch immer die Muskulatur mit untersucht werden (siehe Bild). Zuerst muss überprüft werden, ob die vorhandene Muskelmasse und / oder Muskelkraft normal ist. Wenn dies der Fall ist, aber Knochenmasse und -fläche unterdurchschnittliche Werte zeigen, handelt es sich um eine primäre Skeletter­krankung wie die Ciasknochenkrankheit. Hier sind Bisphosphonate Mittel der Wahl, um die inneren Umbauvorgänge des Knochens möglichst rasch zu stoppen. Parallel dazu sollte aber möglichst früh mit einer Mobi­lisierung begonnen werden, um mit der Muskulatur auch wieder den Mechanostaten und damit das Knochenwachstum anzuregen.

Liegt dagegen eine verminderte Mus­kelmasse mit adäquater Knochenanpas­sung vor, handelt es sich um eine sekun­däre Knochenerkrankung. Hierbei ist der Knochen gesund, auch wenn ein Knochenmangel diagnostiziert wurde. Die Ursache liegt dann im Mangel an Muskeln. Neben abbauenden Prozessen bei chronischen Erkrankungen, primären Muskelerkrankungen oder Hormon induziertem Muskelschwund bewirkt häufig auch der zunehmende Bewegungsman­gel diese Abnahme der Muskelmasse. Da die Ernährung und andere nicht mechanische Faktoren den Knochenstatus lediglich modifizieren, sollte der Fokus stärker auf dem Erhalt und der Stärkung der Muskulatur liegen. Bei der Abgabe von calciumhaltigen Nahrungsergänzungsmitteln oder Arzneimitteln zur Osteoporosetherapie sollte immer darauf hinge­wiesen werden, dass dies alles wenig nützt, wenn der Patient nicht in Bewe­gung kommt.