Mechanische Belastung ist der primäre Regulator von Knochenmasse und -architektur. Gemäß dem Wolffschen Gesetz passt der Knochen seine Struktur an die erfahrenen Lasten an.
Zellulärer Mechanismus
- Osteozyten (Mechanosensoren in Lacunae) erkennen strain-induzierten Fluidfluss in Canaliculi.
- Signal über Wnt/β-Katenin, Prostaglandine, NO, Sklerostin-Downregulation.
- Osteoblasten rekrutiert → Knochenbildung auf periostalen/endostalen Oberflächen.
- Osteoklasten in belasteten Bereichen gehemmt; Resorption setzt sich in unbelasteten Regionen fort.
Ergebnisse
- Erhöhte Dichte & Festigkeit: Belastete Knochen (Tibia, Femur) > unbelastete (Radius).
- Geometrie-Optimierung: Periostale Apposition ↑ Querschnittsmomententrägheit → Biege-/Torsionswiderstand.
- Trabekuläre Ausrichtung: Entlang Hauptspannungsbahnen.
Klinische Implikationen
- Immobilisation/ Weltraumflug → schneller Knochenverlust (1–2%/Monat).
- Belastende Übung (Sprünge, Krafttraining) baut Knochen in der Jugend auf; erhält ihn im Erwachsenenalter.
- Osteoporoseprävention: Mechanische Belastung + Calcium/Vitamin D.
