Entstehung und Ursachen von Osteoporose

Um zu verstehen, wie Osteoporose entsteht, muss zunächst der Aufbau und die Funktion des Knochens betrachtet werden. Der menschliche Knochen besteht aus einer dünnen Knochenhaut (Periost), der festen Rindenschicht (Kortikalis) als robuster äußerer Begrenzung und dem inneren schwammartigen Knochengewebe (Spongiosa), welches mit seinen feinen Knochenbälkchen an die Belastungslinien des jeweiligen Knochens angepasst ist und diesen von innen stützt. Außerdem beherbergt die Spongiosa die blutbildenden Zellen des Knochenmarks.

Wichtig ist, nun zu verstehen, dass es sich beim menschlichen Knochen nicht um totes, rein mineralisches Material handelt, sondern um lebendiges Gewebe, das stark durchblutet ist und eine hohe Stoffwechselaktivität besitzt. Bis ins hohe Alter findet ein ständiger Umbau des Knochens statt. In diesem Zuge erfolgen nicht nur ein Ersatz von altem Knochengewebe und Reparaturen nach Verletzungen, der Knochen passt sich so auch geänderten Belastungen an, z.B. bei einer O-Bein-Entwicklung im Zuge eines Kniegelenkverschleißes. Darüber hinaus dient der Knochen dem Gesamtorganismus bei Mangelzuständen auch als Mineralienspeicher, v.a. Calcium ist hier gefragt.

Querschnitt eines Knochens mit Beschriftung: Knochenhaut, Rindenschicht, schwammartiges Knochengewebe und Knochenmark. Osteoporose entsteht durch den Abbau der Knochendichte.

Die Entstehung einer Osteoporose ist meist das Ergebnis verschiedener Faktoren, die das empfindliche Gleichgewicht zwischen Knochenauf- und -abbau stören. Die folgenden Ursachen treten besonders häufig auf:

  • Hormonelle Veränderungen: Besonders bei Frauen nach der Menopause sinkt der Östrogenspiegel, was den Knochenabbau beschleunigt. Auch Männer sind betroffen, wenn der Testosteronspiegel im Alter sinkt.
  • Kalzium- und Vitamin-D-Mangel: Kalzium ist entscheidend für den Aufbau starker Knochen. Ein Mangel führt dazu, dass der Körper Kalzium aus den Knochen entzieht. Vitamin D hilft dabei, Kalzium aus der Nahrung aufzunehmen und in die Knochen einzulagern. Ein Mangel an Vitamin D schwächt daher die Knochen.
  • Bewegungsmangel: Knochen reagieren auf Belastung, indem sie stärker werden. Ohne ausreichende Bewegung, insbesondere Krafttraining oder Muskelaufbautraining, verlieren die Knochen an Festigkeit.
  • Altersbedingter Knochenabbau: Mit zunehmendem Alter verlangsamt sich der Aufbau von neuem Knochengewebe, während der Abbau weiterhin stattfindet. Dies führt zu Knochenschwund und einer geringeren Knochendichte.

Für den Auf- und Abbau des Knochens sind verschiedene Zellen verantwortlich:

  • Osteoklasten: Körpereigene „Fresszellen" - bauen alte Knochensubstanz ab. Sie entstehen aus Zellen des Knochenmarks. Östrogen (weibliches Geschlechtshormon) hemmt die Osteoklasten
  • Osteoblasten: Bauen neue Knochen auf (Synthese von Knochenmatrix). Sie haben ebenfalls Östrogenrezeptoren
  • Osteozyten: Entstehen aus Osteoblasten und werden in den Knochen eingebaut
  • Endostzellen: Bedecken die Oberfläche des Knochens und wirken als eine Art Schutzschicht
Grafische Darstellung des Knochen-Remodelings: Osteoklasten bauen Knochen in ca. 3 Wochen ab, während Osteoblasten und Osteozyten ihn in ca. 3 Monaten wieder aufbauen. Bei Osteoporose überwiegt der Knochenabbau.

Der Prozess der Knochenerneuerung (Remodeling)

Der Prozess der Knochenerneuerung (Remodeling) ist der Dreh- und Angelpunkt bei der Entstehung der Osteoporose. Eine negative Knochenbilanz kann durch drei verschiedene Störungen im Erneuerungsprozess entstehen:

  • Vermehrte Aktivität der Osteoklasten bei normalen Osteoblasten („High Turnover"): Die Knochen abbauenden Zellen sind in ihrer Aktivität gesteigert und bauen den Knochen schneller ab, als die normal arbeitenden Knochen aufbauenden Zellen ihn wieder aufbauen können.
  • Normale Aktivität der Osteoklasten bei verminderter Aktivität der Osteoblasten („Low Turnover"): Die Knochen aufbauenden Zellen sind in ihrer Aktivität reduziert und können den normal ausgeprägten Knochenabbau nicht ausgleichen.
  • Verminderte Aktivität beider Zellarten („Knochenatrophie"): Sowohl die Knochen abbauenden als auch die Knochen aufbauenden Zellen sind in ihrer Aktivität reduziert. Der gesamte Stoffwechsel des Knochens verlangsamt sich, wodurch das Knochengewebe altert und an Leistungsfähigkeit verliert.

Faktoren, die den Knochenstoffwechsel beeinflussen

  • Hormone wie Parathormon, Kalzitonin, Östrogen, Schilddrüsenhormone, Insulin, Wachstumshormon und Kortison spielen eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel.
  • Vitamine, insbesondere Vitamin D, aber auch Vitamin K, C, B6 und A, sind entscheidend für die Knochengesundheit.
  • Zytokine, spezielle Regulatorproteine, die die Signalübertragung zwischen Zellen steuern

Ein gesundes Gleichgewicht zwischen diesen beiden Prozessen ist wichtig, um starke Knochen zu erhalten. Bei Osteoporose überwiegt der Abbau der Knochen, was zu einer Abnahme der Knochendichte und einer erhöhten Bruchgefahr führt. Eine Kombination aus gesunder Ernährung, ausreichend Kalzium und Vitamin D sowie regelmäßiger körperlicher Aktivität, insbesondere Krafttraining, kann helfen, den Knochenabbau zu verlangsamen und das Risiko für Knochenbrüche zu senken.

Welche Knochen sind besonders betroffen?

Osteoporose betrifft vor allem den spongiösen Knochen, der sich im Inneren des Knochens befindet und schneller abgebaut wird als die äußere Schicht, die Kortikalis. Der kortikale Knochen ist sehr dicht, zu 90% kalzifiziert und wird langsam umgebaut (ca. 2,5% pro Jahr). Der spongiöse Knochen hingegen ist feingliedrig, hat eine große Oberfläche und wird schneller umgebaut (ca. 25% pro Jahr). Besonders anfällig sind Knochen mit einem hohen Anteil an Spongiosa:

  • Wirbelsäule: Etwa 75% der Knochenmasse besteht aus Spongiosa
  • Hüftgelenk: Der Anteil an Spongiosa liegt zwischen 50-75%
  • Handgelenk: Hier macht die Spongiosa etwa 25% aus
  • Unterarmschaft: Hier beträgt der Anteil nur etwa 5%