Druck, Zug und Biegung: das Skelett unter Alltagslast

Was im Inneren eines Knochens die Last verteilt

Ein Oberschenkelknochen trägt beim Gehen ein Vielfaches des Körpergewichts, ohne dass sich seine Form dabei messbar ändert. Möglich wird das durch eine Bauweise, die zwei sehr verschiedene Materialeigenschaften in einem Gewebe zusammenführt.

Zwei Bauweisen an einem Röhrenknochen

Der Schaft eines langen Knochens besteht aus einer dichten Außenwand. In ihr liegen zylindrische Einheiten, die sich in Längsrichtung anordnen — jede mit einem zentralen Kanal, in dem ein Gefäß verläuft. Diese kompakte Substanz stellt etwa vier Fünftel der gesamten Skelettmasse. An den Gelenkenden geht sie in ein feinmaschiges Bälkchenwerk über, das nur ein Fünftel der Masse ausmacht, aber ein Vielfaches der inneren Oberfläche besitzt.

Die Ausrichtung dieser Bälkchen ist nicht zufällig. Sie folgt den Linien, entlang derer Druck- und Zugkräfte durch das Gelenk laufen. Röntgenaufnahmen eines Oberschenkelkopfes zeigen dieses Muster deutlich: Material liegt dort, wo Kraft anliegt, und fehlt dort, wo keine anliegt.

Eingemauerte Zellen als Messfühler

Im mineralisierten Gewebe sitzen Zellen, die während der Bildung eingeschlossen wurden. Sie liegen in winzigen Hohlräumen und stehen über feine Ausläufer miteinander in Verbindung. Verformt sich der Knochen unter Last um Bruchteile eines Millimeters, verschiebt sich die Flüssigkeit in diesem Kanalsystem. Die Zellen nehmen diese Strömung wahr und geben Signale an die Zellen der Oberfläche weiter, die Substanz abbauen oder neu anlagern.

Daraus ergibt sich ein Gewebe, das sich fortlaufend an seine mechanische Beanspruchung anpasst. Wo Belastung wegfällt — etwa bei längerer Bettruhe — nimmt der Mineralanteil in den betroffenen Abschnitten ab; kehrt die Belastung zurück, kehrt auch der Aufbau zurück.

An welcher Stelle die beiden Elemente im Verbund sitzen

Die Festigkeit gegen Druck stammt aus der mineralischen Phase, einem calciumreichen Phosphatkristall. Die Widerstandsfähigkeit gegen Zug stammt aus den Eiweißfasern, in die diese Kristalle eingelagert sind. Magnesium findet sich in geringerer Menge, aber an einer bezeichnenden Stelle: größtenteils an der Grenzschicht zwischen Kristall und umgebender Flüssigkeit.

Für beide Elemente hat die Europäische Kommission je einen Satz zum Knochen freigegeben. Calcium trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012. Magnesium trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012. Beide Sätze gelten jeweils für sich und wurden getrennt geprüft.

Der Anhang von 2012 und was er ausschließt

Bis 2012 durfte in der Europäischen Union jeder Anbieter selbst formulieren, was ein Nährstoff im Körper tut. Seither gilt eine geschlossene Liste: Nur wer einen der dort verzeichneten Sätze verwendet, darf auf einem Lebensmittel oder einem Nahrungsergänzungsmittel überhaupt von einer körperlichen Funktion sprechen. Alles andere ist unzulässig, auch wenn es fachlich richtig wäre.

Der Weg dorthin führte über Gutachten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit. Diese prüfte für jedes Paar aus Stoff und Funktion, ob die vorgelegte Literatur den behaupteten Zusammenhang trug. Aus mehreren tausend eingereichten Vorschlägen blieb eine vergleichsweise kleine Zahl übrig; sie steht seit 2012 im Anhang der Verordnung.

Zwei Einschränkungen gehören zu jedem dieser Sätze. Erstens gelten sie für die allgemeine Bevölkerung ohne ärztliche Diagnose, nicht für eine bestimmte Person und nicht für ein Krankheitsbild. Zweitens sind sie an eine Mindestmenge gebunden: Ein Erzeugnis darf den Satz nur tragen, wenn es je Portion einen festgelegten Anteil des Referenzwerts liefert. Fehlt diese Menge, fällt auch die Erlaubnis zur Aussage weg.

Diese Webseite zitiert die betreffenden Sätze im Wortlaut und macht kenntlich, welcher Satz zu welchem Element gehört. Ergänzende Erläuterungen im Fließtext sind Beschreibung des körperlichen Vorgangs und keine weitere Angabe im Sinne der Verordnung.