Bandscheibe Aufbau & Funktion

Unsere Bandscheibe (Discus intervertebralis) hat eine rundlich-ellipsenförmige Struktur. Sie befindet sich zwischen allen Wirbelkörper ab C2-C3 bis L5-S1. Bei jungen Leuten ist sie eine weisse, gelartige und durchscheinende Struktur. Mit den Jahren nimmt sie wie alle kollagenen Strukturen eine mehr gelbbraune Farbe an und verliert auch zunehmend ihre Elastizität, Biegsamkeit und ihre Belastbarkeit.

Aufgabe und Funktion

Die Aufgabe der Bandscheibe ist verschieden:

• Zunächst einmal absorbiert sie Kompressions- und Stosskräfte, welche auf die Wirbelsäule einwirken.

• Weiter ermöglicht sie aber auch Beweglichkeit zwischen den einzelnen Wirbeln. Dabei scheint die Dicke der Bandscheibe das Ausmass an Bewegung zwischen zwei Wirbeln mit zu bestimmen, die Fazettengelenke hingegen wie die Bewegung verläuft.

• Und nicht zu letzt hält die Bandscheibe auch die Ligamente der Wirbelsäule auf Spannung. Dadurch sorgt bzw. vergrössert sie die Stabilität der Wirbelsäule.

Harrygouvas at Greek Wikipedia, Facet Joints Motion, CC BY-SA 3.0

Aufbau

Eine Bandscheibe verändert sich im Laufe der Jahre und unseres Wachstums und Alters markant und sehr deutlich. Man unterteilt sie in eine faserige Aussenseite (Annulus fibrosus) und einen wässrigen Inneren Kern (Nucleus pulposus). Bei Geburt besteht dabei die Bandscheibe noch zur Hälfte aus dem Nucleus mit wenig kollagenen Fasern. Die äussere Hälfte ist jedoch mit viel kollagenen Fasern in unterschiedlichen Ringen strukturiert ist. Diese deutliche Trennung von Nukleus und Annulus verschwindet jedoch im Laufe des Wachstums. Der Discus entwickelt sich zu einer mehr homogenen faserknorpligen Struktur.

Henry Vandyke Carter Henry Gray, Gray66, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons

Biomechanisch wird die Bandscheibe in den äusseren Bereichen vermehrt Zugbelastungen ausgesetzt, während der innere Bereich mehr Druck- und Kompressionsbelastungen ausgesetzt ist.

Die Bandscheibe steht mit den Deckplatten ihrer an beiden Seiten anliegenden Wirbelkörper in Kontakt. Diese Deckplatten bestehen zu Beginn aus hyalinem Knorpel. Mit den Jahren beginnen  sie jedoch - ausgehend von den Wirbelkörpern - zu kalzifizieren und zu verknöchern. Es ist immer noch ene Diskussion, ob die Deckplatten zur Bandscheibe oder zum Wirbelkörper gezählt werden sollen. Bei Verletzungen der Wirbelsäule zeigt sich jedoch oft, dass die Deckplatten eine festere Verbindung mit mit der Bandscheibe eingeht als mit den Wirbelkörpern.

Die Fähigkeit der Bandscheibe Wasser zu binden ist durch die negative Ladung der Proteoglykane und Glykosaminoglykanen in ihrer Grundsubstanz enorm gross. Durch die starke Wasserbindung wird das kollagene Netzwerk unter Spannung gehalten und es entsteht eine sehr grosse Stabilität und Widerstandskraft gegenüber Verformung.

Bemerkenswert ist zudem auch, dass die Grundsubstanz seine maximale Aufnahmekapzität für Wasser nicht ausschöpfen kann, da dies durch das kollagene Netzwerk verhindert wird. Wir kommen später nochmals auf diesen Punkt zurück

Was braucht unsere Bandscheibe

Wie bereits erwähnt wird die Bandscheibe nur zu einem kleinen Teil in ihrem äusseren Bereich durchblutet. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass sie auch über Diffusion und Osmose reichlich mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt wird. Folglich ist sie im gesamten Bereich zu einer Regeneration und Heilung fähig!

Durch Positionswechsel (unter Einwirkung der Schwerkraft), Bewegung oder Training werden die Transportmechanismen unterstütz und gefördert: Fällt die Kompression durch die Schwerkraft aus (z.B. im liegen), füllt sich die Bandscheibe mit Flüssigkeit (Hydration). Wirkt die Schwerkraft erneut, wird Flüssigkeit aus der Bandscheibe herausgepresst (Dehydration). Ähnliches geschieht natürlich auch bei verstärkter Belastung mit anschliessender Entlastung!

Durch die zunehmende Verknöcherung der Deckplatten im Alter werden die Transportprozesse (Diffusions- und Osmosevorgänge) zur Versorgung jedoch zunehmend schlechter. Die Bandscheibe erhält dadurch speziell in den weniger gut durchbluteten Bereichen immer weniger Nährstoffe.

Ein weiteres Problem stellt die sehr lange Turnover Zeit von Kollagen dar, welche bei 300 bis 500 Tagen liegt. Die Regeneration zu einem qualitativ hochwertigen Bandscheiben - Gewebe ist deshalb ein langer und teils mühsamer Weg.

Mit zunehmndem Alter verliert der Körper jedoch die Fähigkeit, Wasser zu binden. Deshalb ist gerade bei jungen Menschen am Morgen nach dem schlafen ein Gröössenunterschied zu beobachten, da sich die Bandscheiben etwas ausgedehnt bzw. vergrössert haben.

Henry Vandyke Carter Henry Gray, GA111, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons

Welchen Effekt hat Training

Durch einen Wechsel an Belastung und Entlastung entsteht ein ständiger Wechsel der elektrischen Spannung innerhalb der Bandscheibe. Dieser Ladungswechsel verursacht die piezoelektrische Aktivität (Piezoelektrizität: Änderung der elektrischen Polarisation und somit das Auftreten einer elektrischen Spannung an Festkörpern, wenn sie elastisch verformt werden, Wikipedia). Diese piezoelektrische Spannung ist für die Zellen ein auslösender Reiz zur synthetischen Aktivität, um verstärkt Grundsubstanzmaterial zu produzieren (siehe auch unser Blog Bindegewebe). Daneben kommen die durch den ständigen Wechsel von Belastung und Entlastung genannten Transportmechansimen der Diffusion und Osmose optimal zum Tragen, welche die Bandscheibe mit den notwendigen Bausteinen (Aminosäuren, Glukose, etc.) versorgen und die Abfallprodukte abtransportieren.

Durch die auf die kollagenen Strukturen und Fasern einwirkenden Kräfte bei Bewegung werden auch diese qualitativ besser und Widerstandsfähiger.

Bewegung und Training hat also – wie meistens im menschlichen Körper - einen positiven Einfluss auf die physiologischen Funktionen unserer Bandscheiben.

Häufige Probleme mit der Bandscheibe und Therapiemöglichkeiten besprechen wir in einem zukünftigen Blogg...

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Titelbild-Nachweis

Henry Vandyke Carter Henry Gray, Gray66, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons