Aktualisiert 23.06.2015 13:04

Dr. MuscleSo schlau sind unsere Knochen

Nach welchem Prinzip wachsen Knochen? Dr. Muscle erklärt das komplexe Prinzip mit einem einfachen Vergleich.

Was haben unsere Knochen mit einem Temperaturregler zu tun? Dr. Muscle verrät es Ihnen.

Was haben unsere Knochen mit einem Temperaturregler zu tun? Dr. Muscle verrät es Ihnen.

Im Verlauf von Kindheit und Jugend wachsen unsere Knochen. Dabei werden sie nicht nur länger, sondern auch stärker. Diese Anpassung geschieht nach dem «Minimax»-Prinzip: Der Knochen soll möglichst leicht sein, aber trotzdem genug stark, um der täglichen bzeziehungsweise üblichen Beanspruchung standzuhalten. Die biologische und somit auch die mechanische Funktion des Knochens ist es folglich, ein Leben lang ohne Materialversagen die Knochenbeanspruchungen aufzunehmen. Entgegen der landläufigen Meinung ist das Ziel unseres Knochenstoffwechsels demnach nicht, die Knochen so schwer wie möglich, sondern so stark wie nötig zu machen. Nur, wie «weiß» der Knochen, wie stark er sein muss?

Er misst die sehr kleinen Knochenverformungen (Mikroverformungen), die beim täglichen Gebrauch auftreten, und vergleicht sie mit dem gewünschten Wert (Sollwert). Der Sollwert entspricht im Normalfall einer Mikroverformung von ca. 0,2 Prozent der Knochenlänge. Sind die typischen Mikroverformungen größer als der Sollwert, so produziert der Knochenstoffwechsel als Korrekturmasßnahme mehr Knochenmaße und ändert auch die Knochenarchitektur, das heißt die räumliche Anordnung der Knochenmasse.

Das Resultat: Der Knochen wird stärker. Die Folge ist, dass bei der üblichen Beanspruchung die Mikroverformung des Knochens wieder im Sollbereich liegt. Führt umgekehrt die übliche Knochenbeanspruchung zu Knochendeformationen, die tiefer liegen als der Sollwert, so werden als Korrekturmaßnahme Knochenmaße und -architektur abgebaut. Dieser Abbau findet so lange statt, bis die typische Knochendeformation wieder im Sollbereich liegt.

Wie ein Temperaturregler

Wie Sie sehen, funktioniert die Knochenanpassung an seine Beanspruchung nach dem Prinzip eines Regelkreises mit negativer Rückkoppelung. Dieses Prinzip kennen Sie bereits in einem ganz anderen Zusammenhang, nämlich der Temperaturregelung in beheizten Räumen. Dort erfasst ein Regler die Zimmertemperatur (in unserem Beispiel entspricht dies der Mikroverformung des Knochens) und vergleicht Sie mit dem eingestellten Sollwert.

Liegt die gemessene Temperatur (Mikroverformung) tiefer als der Sollwert, wird geheizt (Knochenstärke wird reduziert). Liegt die Temperatur (Knochendeformation) höher, wird gekühlt (Knochenstärke wird erhöht). Das Resultat der Regelung ist in beiden Fällen dasselbe: Die Zimmertemperatur beziehungsweise Knochenverformung wird möglichst konstant gehalten.

Dr. sc. nat. Marco Toigo befasst sich im Rahmen seiner universitären Forschungsarbeit im Labor für Muskelplastizität der Universitätsklinik Balgrist (Schweiz) mit den Mechanismen des Muskelaufbaus und -abbaus. Nebst seiner Forschungstätigkeit ist er als Hochschuldozent fur Muskel- und Sportphysiologie sowie als Buchautor tätig. Er verfügt zudem über jahrelange Erfahrung in der Ausbildung von Fitnesstrainern und der Instruktion und Betreuung von Trainierenden.

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