Wie funktionieren Gelenke? Aufbau und Funktion

Was sind Gelenke?

Unter der Bezeichnung Gelenke (Articulatio) versteht man die bewegliche Verbindung zwischen zwei benachbarten Knochen- oder Knorpelelementen innerhalb des Körpers. Der menschliche Körper besitzt genau 143 Gelenke. Dabei ist jedoch zu beachten, dass nicht sämtliche Gelenke den bekannten Aufbau aus zwei Gelenkflächen mit Gelenkspalt aufweisen.

Im Hinblick auf den anatomischen Aufbau unterscheidet man zwischen "echten" und "unechten Gelenken.

Echte Gelenke werden auch als Diarthrosen oder Synovialgelenke bezeichnet. Diese Art von Gelenken besitzt zwischen den knöchernen Anteilen eine Unterbrechung (Diskontinuität), die man als Gelenkspalt bezeichnet. Eben dieser Gelenkspalt trennt die beiden Gelenkflächen, also den Gelenkkopf und die –pfanne voneinander.

Nach außen hin ist ein echtes Gelenk von einer straffen Kapsel umgeben. Innerhalb dieser Kapsel befindet sich die Höhle (Gelenkhöhle) mitsamt der einzelnen anatomischen Strukturen des Gelenks. Im Gelenkspalt, zwischen den beiden knöchernen Anteilen, befindet sich hyaliner Knorpel, der als eine Art Stoßdämpfer fungiert und die Knochen vor übermäßigen Krafteinwirkungen schützt, sowie zähflüssige Gelenkschmiere.

Unechte Gelenke, beziehungsweise Synarthrosen, hingegen besitzen keinen Gelenkspalt, weisen demnach auch keine Gelenkschmiere auf. Sie sind kontinuierlich, also ohne Unterbrechung, verlaufende Knochenverbindungen, die einen Knorpel- oder Bindegewebeanteil aufweisen.

Einen echten Gelenkspalt weisen Synarthrosen also nicht auf. Aus diesem Grund besitzen unechte Gelenke auch nur einen sehr geringen Bewegungsumfang. Ihre wichtigste Funktion innerhalb des menschlichen Körpers üben sie als sogenannte Wachstumszone aus.

Auch anhand der Form lassen sich verschiedene Formen von Gelenken unterscheiden. Wie umfangreich die Beweglichkeit eines Gelenks ist, hängt maßgeblich von dessen Form ab. Man unterscheidet zwischen Kugel-, Scharnier- Drehwinkel- Sattel-, Kondylen-, Dreh- und Eigelenke. Darüber hinaus gibt es sogenannte ebene Gelenke, die anatomisch auch als Articulatio plana bezeichnet werden.

Den größten Bewegungsumfang unter den verschiedenen Gelenkformen weisen die Kugelgelenke auf. Sie bestehen aus einem Kugelförmigen Gelenkkopf, einem Gelenkspalt mit Gelenkschmiere und einer zum knöchernen Gelenkkopf passenden Pfanne.  Der Mittelpunkt des Gelenkkopfs stellt den Drehpunkt, um den die Bewegungen ausgeführt werden, dar.

Auf drei Achsen im Raum können jegliche Bewegungen durchgeführt werden. Ein Kugelgelenk besitzt demnach drei sogenannte Freiheitsgrade und ist aus diesem Grund nahezu unbegrenzt beweglich. Eingeschränkt wird der Bewegungsumfang der Kugelgelenke lediglich durch deren straffe Kapsel.

Gelenkaufbau: Welche Bestandteile hat ein Gelenk?

Echte Gelenke

Nicht alle echten Gelenke sind anatomisch gleich. Tatsächlich ähnelt sich der Aufbau der verschiedenen Formen von echten Gelenken sehr stark. In der Regel bestehen sie aus zwei knöchernen Anteilen, die miteinander interagieren. Während das Ende des ersten Knochens den Gelenkkopf bildet, stellt das Ende des zweiten Knochens die dazu passende Pfanne dar.

Gelenkpfanne und –kopf sind von einer Schicht aus Faserknorpel überzogen. Dieser Faserknorpel fungiert als eine Art Stoßdämpfer, der übermäßige Belastungen abfängt und auf diese Weise die knöchernen Gelenkanteile schützt. Zwischen den Knochenenden befindet sich ein dünner Spalt, der sogenannte Gelenkspalt, der mit Gelenkflüssigkeit gefüllt ist. Über eben diese Gelenkflüssigkeit kann sich die schützende Knorpelschicht passiv ernähren.

Zudem verhindern der Knorpel und die Gelenkflüssigkeit, dass die knöchernen Strukturen aufeinander Reiben.

Typisch für echte Gelenke ist zudem, dass sie von einer straffen Kapsel umgeben sind. Diese Kapsel schließt die Gelenke von außen ab. Die für die Ernährung notwendigen Gefäße verlaufen in der sogenannten Gelenkinnenhaut. Dort sind auch Nervenfasern, welche zum Beispiel Schmerzreize aus den Gelenken  an das Schmerzzentrum des Gehirns leiten, angeordnet.

Wichtig zu wissen ist allerdings, dass die Gefäße nicht unmittelbar bis zum Faserknorpel reichen. Aus diesem Grund kann der Knorpel nicht über das Blut ernährt werden. Vielmehr erreichen die notwendigen Nährstoffe den Faserknorpel passiv über die Gelenkflüssigkeit. Die Produktion der Gelenkflüssigkeit wird durch die Bewegung des Gelenks stimuliert. Das bedeutet, dass die Knorpelschicht umso mehr man sich bewegt, desto besser kann der Gelenkknorpel versorgt werden und desto gesünder bleibt das Gelenk.

Bewegungsmangel hingegen führt langfristig zu einer Unterversorgung des Gelenkknorpels, die zu weitreichenden Schädigungen führen kann. Wie dick der Faserknorpel ist, hängt vom jeweiligen Gelenk ab. Im Fingermittelgelenk beträgt die Höhe der Knorpelschicht zum Beispiel zwischen 0,2 und 0,7mm. Im Kniegelenk kann der Faserknorpel hingegen bis zu 6mm dick sein.

Unechte Gelenke

Unechte Gelenke weisen einen völlig anderen anatomischen Aufbau auf als echte Gelenke. Im Gegensatz zu Diarthrosen haben unechte Gelenke keinen Gelenkspalt, der die beiden knöchernen Anteile voneinander trennt. Die Knochenenden sind bei dieser Form von Gelenken unmittelbar über Knorpel oder Bindegewebe miteinander verbunden.

Diese direkte Verbindung hat zur Folge, dass unechte Gelenke sehr viel weniger beweglich sind als Diarthrosen. Klassische Beispiele für unechte Gelenke sind die Bandscheiben und das Brustbein. Von den insgesamt 143 Gelenken im menschlichen Körper machen sind 70 Gelenke unecht.

Welche Gelenkarten lassen sich unterscheiden?

Gelenke können anhand ihres eigentlichen anatmoischen Aufbaus in echte und unechte Gelenke eingeteilt werden. Während echte Gelenke über einen mit Flüssigkeit gefüllten Gelenkspalt verfügen, sind die knöchernen Anteile der unechten Gelenke unmittelbar über Knorpel oder Bindegewebe miteinander verbunden.

Aber auch die Gruppe der echten Gelenke kann weiter unterteilt werden. Diese Unterteilung nimmt Bezug auf die Form und die damit einhergehende Beweglichkeit des jeweiligen Gelenks.

Welche Aufgaben erfüllen die Gelenke?

Welche Funktionen ein Gelenk erfüllt hängt vor allem von dessen Aufbau und Form ab. Echte Gelenke, die über einen Gelenkkopf, eine Gelenkpfanne sowie einen mit Flüssigkeit gefüllten Gelenkspalt verfügen, führen tagtäglich eine Vielzahl von Bewegungen aus. Nicht jede dieser Bewegungen wird bewusst ausgeführt.

Tatsächlich verlaufen die meisten durch echte Gelenke vermittelten Bewegungen eher unbewusst. Der menschliche Körper verfügt über 140 echte Gelenke, deren Beweglichkeit durch den schützenden Faserknorpel und die Gelenkflüssigkeit gesteigert wird. Welche Bewegungen genau ein echtes Gelenk ausführen kann, steht maßgeblich mit dessen anatomischer Form in Zusammenhang. 

Im Falle des Kugelgelenks sind drei sogenannte „Bewegungsachsen“ beziehungsweise „Freiheitsgrade“ möglich. Das bedeutet weiter, dass Kugelgelenke sechs verschiedene Bewegungsrichtungen aufweisen. Sie vermitteln zum Beispiel die Bewegung nach vorne und hinten, nach oben und unten sowie von der Körpermitte weg und zur Körpermitte hin.

Im Gegensatz dazu weist ein Scharniergelenk lediglich einen Freiheitsgrad auf. Das bedeutet, dass über diese Formvariante der echten Gelenke nur zwei Bewegungsrichtungen möglich sind. Scharniergelenke können Bewegungen von vorne nach hinten oder umgekehrt ausführen.

Neben dem Ausführen verschiedenster Bewegungen besteht eine wichtige Funktion der Gelenke darin, dem Bewegungsapparat Halt zu geben. Gelenke haben also zusätzlich eine Stützfunktion. Wie stark ein Gelenk das Skelett stützen kann, hängt von dessen Beweglichkeit ab. Im Allgemeinen gilt der Grundsatz: Je beweglicher ein Gelenk ist, desto geringer ist dessen Stabilität. 

Gesteigert wird die Haltefunktion der Gelenke auf zwei Ebenen, der aktiven und passiven Stabilisierung. Die aktive Stabilisierung des Bewegungsapparats erfolgt über verschiedene Muskeln und Sehnen wohingegen Bänder und die Gelenkkapsel für die passive Stabilisierung verantwortlich sind. 

Darüber hinaus wirken Gelenke als eine Art Stoßdämpfer, der starke Bewegungen und Krafteinwirkungen abfedern kann. Die eigentliche Funktion als Stoßdämpfer erfüllt der in den Gelenken enthaltene Faserknorpel, der auf diese Weise die knöchernen Elemente vor Schäden bewahrt. Auch die Gelenkflüssigkeit trägt maßgeblich zur Reduktion der Belastungen, die auf die Knochen einwirken, bei. 

Gelenkknorpel: Wie kommt es zur Arthrose?

Bei einer Arthrose handelt es sich um eine Erkrankung, die durch den übermäßigen Verschleiß des Faserknorpels, der die Knochenenden innerhalb der Gelenke überzieht. Eben dieser Faserknorpel fungiert gemeinsam mit der Gelenkflüssigkeit als eine Art Stoßdämpfer. Aus diesem Grund ist es vollkommen normal, dass sich der Knorpel im Zuge des Alterungsprozess mehr und mehr abnutzt. Erst wenn diese Abnutzung das für das Alter des jeweiligen Menschen übliche Maß überschreitet, spricht man von einer Arthrose.

Bei der Arthrose handelt es sich um eine relativ häufige Erkrankung der Gelenke. Frauen sind dabei deutlich häufiger betroffen als Männer. Das Risiko für die Entstehung des übermäßigen Gelenkverschleiß nimmt mit steigendem Lebensalter zu. Ungefähr ein Drittel der Menschen, die das 60. Lebensjahr überschritten haben, ist von Arthrose betroffen.

Ungefähr 17 Prozent aller Männer und 27 Prozent aller Frauen erkranken im Laufe ihres Lebens an übermäßigem Gelenkverschleiß. Am häufigsten zeigt sich die degenerative Erkrankung in den Hüft- und Kniegelenken. 

Die Ursachen für die übermäßige Abnutzung des Gelenkknorpels können vielfältig sein. Tatsächlich lässt sich zumeist nicht der eine Grund für die Entstehung der Erkrankung nachweisen. Vielmehr wird die Ausbildung der Arthrose durch das Zusammenspiel verschiedener Faktoren getriggert.

Bei diesen Faktoren spricht man von sogenannten „Risikofaktoren“. Zu den wichtigsten Risikofaktoren für die Entstehung der Arthrose sind zum Beispiel anhaltender Bewegungsmangel, Übergewicht sowie einseitige, ungesunde Ernährung. Zudem spielt eine genetische Veranlagung eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des übermäßigen Gelenkverschleiß. Darüber hinaus zeigt sich, dass der regelmäßige Konsum verschiedener Genussgifte, wie Alkohol und Nikotin, als wichtiger Risikofaktor. 

Menschen, die einen Unfall erleiden und sich im Zuge dessen eine Verletzung des Knorpels oder der Bänder zuziehen, weisen ein höheres Risiko für die übermäßige Abnutzung des Faserknorpels der Gelenke dar. Gleiches gilt für gelenknahe Knochenbrüche (Frakturen). Auch angeborene oder erworbene Fehlstellungen der Beinachsen, wie zum Beispiel X- oder O-Beine, können zur Ausbildung einer Arthrose führen. 

Funktion der Gelenke durch Übungen fördern

Durch gezielte Maßnahmen ist es möglich die Funktionen der Gelenke zu fördern. Gelenke haben neben der Ausführung von Bewegungen die Aufgabe, den Bewegungsapparat zu stützen. Diese Funktion kann durch das Training der Muskulatur deutlich verbessert werden.

Vor allem für Sportler und Menschen, die sehr aktiv sind, ist diese Verbesserung der Stützfunktion besonders wichtig. Grund dafür ist die Tatsache, dass eine schwache Stützfunktion das Risiko für die Entstehung von Sportverletzungen im Bereich der Sehnen und Bänder steigert. 

Neben dem Muskeltraining ist es deshalb wichtig, sich und seine Gelenke auf die starken Belastungen während des Sports vorzubereiten. Aus diesem Grund sollte man sich vor dem Sport ausgiebig aufwärmen, festes Schuhwerk tragen und bei der Ausübung von sportlichen Betätigungen stets auf die richtige Technik achten.

Wichtig ist auch die Sicherheit in dem Bereich, in dem die sportliche Betätigung ausgeführt wird. Aus diesem Grund sollten Hindernisse und Gegenstände aus dem Trainingsbereich entfernt werden. Zusätzlich kann die Beweglichkeit der einzelnen Gelenke durch gezielte Dehnübungen deutlich verbessert werden. 

Für Menschen, die eher weniger aktiv sind ist es sehr wichtig, in Bewegung zu kommen. Anhaltender Bewegungsmangel kann die Gelenke langfristig schädigen und das Risiko für die Entstehung von übermäßigem Gelenkverschleiß steigern. Zudem wirkt sich regelmäßige Bewegung positiv auf das Körpergewicht auf. In Kombination mit einer Umstellung der Ernährung kann sie dabei helfen das Gewicht zu reduzieren, was sich positiv auf die Gelenkgesundheit auswirkt.