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Die Muskel-Knochen-Einheit:
Der Muskel als Kraftquelle für die Knochenmechanik
Zusammenfassung: Nach dem Mechanostat-Modell von Harold Frost ist die Knochenfestigkeit im Wesentlichen an die willentliche Maximalkraft adaptiert, so dass es zu keiner Schädigung des Knochens durch die Muskelkraft kommen kann. Am Unterschenkel können dabei z.B. aufgrund der Hebelverhältnisse Kräfte auf den Knochen wirken, die das Körpergewicht um mehr als das Zehnfache übertreffen. Diese Kräfte führen zu einer Verformung des Knochens. Übersteigt diese Verformung einen bestimmten Wert, führt dies zu einem Zuwachs an Knochenfestigkeit. Wird andererseits eine niedrigere Schwelle der Verformung nicht regelmäßig erreicht, führt dies zu einem Abbau von Knochenmaterial und Festigkeit. Durch diesen Optimierungsprozess wird ein Knochen ausgebildet, der bei minimaler Masse optimal an die Größe und Richtung der Kräfte angepasst ist. Die Empfindlichkeit der Zellen gegenüber der Verformung kann durch verschiedene Faktoren wie z.B. Hormone, Ernährung, genetische Einflüsse moduliert werden. Ein Verlust an Muskelkraft führt gleichzeitig zu einer verringerten Knochenfestigkeit und zu einer Zunahme des Sturz- und daraus resultierend zu einer Zunahme des Frakturrisikos.
Summary: According to Harold Frost’s mechanostat model bone strength is mainly adapted to the voluntary muscle force to avoid bone damage by muscle contractions. As an example, at the lower leg due to the lever ratios forces may act on the tibia that exceed the body weight more than tenfold. These forces cause a deformation of bone. If this deformation exceeds a certain threshold bone strength is increased. On the other hand if a lower threshold is not regularly exceeded bone mass is reduced. This optimization process forms a bone that is adapted to magnitude and direction of muscle forces with minimal bone mass. The sensitivity of bone cells to deformation can be modulated by different factors like hormones, nutrition or genetic factors. At the same time a loss of muscle force reduces bone strength and increases fall risk and therefore increases the fracture risk
