Kniearthrose und Muskelkraft – Warum starke Muskeln für unsere Gelenke entscheidend sind
Welche Rolle spielt unsere Muskulatur bei der Entstehung einer Kniearthrose? Kann gezieltes Krafttraining Schmerzen reduzieren und die körperliche Funktion verbessern? Und schützt eine kräftige Muskulatur tatsächlich vor dem Fortschreiten der Erkrankung?
Diese Fragen untersuchten Kim Bennell und ihre Kollegen in einem umfangreichen wissenschaftlichen Review, der 2013 in den Rheumatic Disease Clinics of North America veröffentlicht wurde.
Die Arbeit verdeutlicht, dass Kniearthrose nicht ausschließlich unter dem Gesichtspunkt struktureller Gelenkveränderungen betrachtet werden sollte. Vielmehr spielen Muskelkraft, neuromuskuläre Aktivierung und die Fähigkeit zur Bewältigung mechanischer Belastungen eine wesentliche Rolle.
Kniearthrose ist mehr als eine Veränderung des Gelenkknorpels
Bei der Kniearthrose stehen häufig Veränderungen des Gelenkknorpels und des Gelenkspalts im Mittelpunkt der medizinischen Betrachtung.
Das Kniegelenk ist jedoch Teil eines komplexen Bewegungssystems, dessen Funktion maßgeblich von der umgebenden Muskulatur beeinflusst wird.
Muskeln ermöglichen nicht nur Bewegung. Sie tragen zur dynamischen Gelenkstabilität bei, beeinflussen die Verteilung mechanischer Kräfte und kontrollieren die Bewegung des Körpers unter Belastung.
Insbesondere der Musculus quadriceps femoris, die rückseitige Oberschenkelmuskulatur und die Hüftmuskulatur übernehmen dabei wichtige Aufgaben.
Während des Gehens entstehen im Kniegelenk erhebliche Kräfte. Die Autoren beschreiben tibiofemorale Gelenkkräfte, die sich dem Dreifachen des Körpergewichts annähern können.
Diese Belastungen werden durch das Zusammenspiel von Muskulatur, Bändern und anderen Gelenkstrukturen aufgenommen und kontrolliert.
Dabei ist ein wichtiger biomechanischer Zusammenhang zu berücksichtigen:
Muskelaktivität kann einerseits die dynamische Stabilität verbessern, andererseits aber auch die auf das Gelenk wirkenden Kompressionskräfte erhöhen.
Eine stärkere Muskulatur bedeutet deshalb nicht zwangsläufig eine geringere mechanische Gelenkbelastung.
Muskelschwäche bei Kniearthrose: Ein häufig unterschätztes Problem
Ein zentrales Ergebnis der von Bennell und Kollegen zusammengetragenen Untersuchungen betrifft die ausgeprägten Kraftdefizite bei Menschen mit Kniearthrose.
In verschiedenen Studien wiesen Betroffene eine um etwa 20 bis 40 Prozent geringere relative Quadrizepskraft auf als gesunde Vergleichspersonen.
Auch andere Muskelgruppen können betroffen sein.
Für die Hüftmuskulatur wurden beispielsweise Kraftdefizite zwischen 16 und 27 Prozent beschrieben.
Diese Einschränkungen sind für alltägliche Bewegungen von erheblicher Bedeutung.
Das Aufstehen von einem Stuhl, das Treppensteigen oder längeres Gehen erfordern eine ausreichende Fähigkeit zur Kraftentwicklung.
Ist diese reduziert, können alltägliche Aktivitäten zunehmend anstrengend werden.
Allerdings stellt sich eine entscheidende Frage:
Warum ist die Muskulatur bei Menschen mit Kniearthrose häufig schwächer?
Muskelatrophie ist nur ein Teil der Erklärung
Eine naheliegende Erklärung ist der Verlust von Muskelmasse.
Tatsächlich berichten die Autoren über Untersuchungen, in denen eine reduzierte Querschnittsfläche der Oberschenkelmuskulatur festgestellt wurde.
Muskelatrophie kann somit zur verminderten Kraftentwicklung beitragen.
Allerdings lässt sich das gesamte Ausmaß der beobachteten Muskelschwäche nicht immer durch Veränderungen der Muskelmasse erklären.
Ein weiterer wesentlicher Faktor ist die Fähigkeit des Nervensystems, die vorhandene Muskulatur willentlich zu aktivieren.
Arthrogene Muskelinhibition: Wenn die Muskulatur nicht vollständig aktiviert werden kann
Bei Menschen mit Kniearthrose kann die willentliche Aktivierung der kniegelenkumgebenden Muskulatur beeinträchtigt sein.
Dieses Phänomen wird als arthrogene Muskelinhibition bezeichnet.
Dabei ist die Fähigkeit zur vollständigen Rekrutierung der Muskulatur eingeschränkt.
Schmerzen, Gelenkergüsse und Veränderungen der Gelenkmechanik können zu dieser Einschränkung beitragen.
Bennell und Kollegen beschreiben beispielsweise Untersuchungen, in denen eine lokale Schmerzausschaltung zu einer verbesserten Quadrizepsaktivierung führte.
Auch Gelenkergüsse können die neuromuskuläre Aktivierung beeinflussen.
Die klinische Konsequenz ist bedeutsam:
Eine verminderte Kraftentwicklung muss nicht ausschließlich auf einen Verlust von Muskelmasse zurückzuführen sein.
Wer Muskelkraft beurteilt, sollte deshalb berücksichtigen, dass die gemessene Kraft sowohl von muskulären als auch von neuronalen Faktoren beeinflusst wird.
Ist Muskelschwäche eine Ursache oder eine Folge der Kniearthrose?
Diese Frage gehört zu den besonders interessanten Aspekten des Reviews.
Zunächst erscheint es plausibel, dass eine bestehende Kniearthrose durch Schmerzen, verminderte Aktivität und veränderte Bewegungsmuster zu einem Verlust muskulärer Leistungsfähigkeit führen kann.
Allerdings gibt es auch Hinweise darauf, dass eine reduzierte Muskelkraft bereits vor der Entwicklung einer Kniearthrose bestehen kann.
Die Autoren diskutieren mehrere Längsschnittuntersuchungen, in denen die Muskelkraft von zunächst nicht an Arthrose erkrankten Personen erfasst wurde.
Anschließend wurde untersucht, ob sich im weiteren Verlauf eine Kniearthrose entwickelte.
Einige dieser Untersuchungen zeigten, dass eine geringere Quadrizepskraft mit einem erhöhten Risiko für die spätere Entwicklung einer symptomatischen Kniearthrose verbunden war.
Dieser Zusammenhang wurde insbesondere bei Frauen beobachtet.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Muskelschwäche nicht ausschließlich als Folge einer bereits bestehenden Arthrose betrachtet werden sollte.
Sie könnte unter bestimmten Voraussetzungen auch einen Risikofaktor für deren Entwicklung darstellen.
Allerdings ist hier eine wichtige Unterscheidung notwendig.
Symptomatische und strukturelle Arthrose sind nicht dasselbe
Eine symptomatische Kniearthrose ist durch Beschwerden und funktionelle Einschränkungen gekennzeichnet.
Strukturelle Veränderungen hingegen werden beispielsweise durch bildgebende Untersuchungen nachgewiesen.
Diese beiden Aspekte müssen nicht zwangsläufig parallel verlaufen.
Bennell und Kollegen berichten, dass eine höhere Quadrizepskraft in verschiedenen Untersuchungen mit einem geringeren Risiko für die Entwicklung einer symptomatischen Kniearthrose verbunden war.
Für das Auftreten radiologisch nachweisbarer Veränderungen waren die Zusammenhänge dagegen weniger eindeutig.
Das bedeutet:
Eine höhere Muskelkraft kann mit einem geringeren Risiko für Beschwerden verbunden sein, ohne dass daraus automatisch ein Schutz vor strukturellen Gelenkveränderungen abgeleitet werden kann.
Kann eine kräftige Muskulatur das Fortschreiten der Arthrose verhindern?
Auch diese Frage wurde im Review ausführlich diskutiert.
Die Ergebnisse der verfügbaren Längsschnittuntersuchungen waren widersprüchlich.
Einige Studien fanden Hinweise darauf, dass eine höhere Quadrizepskraft mit einer geringeren strukturellen Progression verbunden sein könnte.
Andere Untersuchungen konnten diesen Zusammenhang nicht bestätigen.
Darüber hinaus scheinen biomechanische Faktoren wie die Beinachse und die Gelenkstabilität eine Rolle zu spielen.
So diskutieren die Autoren Untersuchungen, in denen eine höhere Muskelkraft bei ausgeprägten Achsabweichungen oder erhöhter Gelenklaxität nicht grundsätzlich mit günstigeren strukturellen Ergebnissen verbunden war.
Diese Beobachtungen verdeutlichen die Komplexität der mechanischen Belastungsverhältnisse im Kniegelenk.
Eine erhöhte Muskelkraft verändert nicht automatisch die Verteilung der Kräfte innerhalb des Gelenks.
Die Autoren betonen deshalb, dass weitere kontrollierte Untersuchungen notwendig sind, um den Einfluss von Krafttraining auf die strukturelle Arthroseprogression zu beurteilen.
Die Verbesserung der Muskelkraft und die Verlangsamung struktureller Gelenkveränderungen sind zwei unterschiedliche therapeutische Zielgrößen.
Warum Krafttraining dennoch eine zentrale Rolle spielt
Während die Auswirkungen einer höheren Muskelkraft auf die strukturelle Arthroseprogression nicht abschließend geklärt waren, zeigte sich für die Verbesserung von Schmerzen und körperlicher Funktion eine deutlich konsistentere Studienlage.
Bennell und Kollegen fassen zahlreiche Untersuchungen zusammen, in denen gezieltes Krafttraining bei Menschen mit Kniearthrose eingesetzt wurde.
Die Ergebnisse zeigen, dass Widerstandstraining die Muskelkraft verbessern kann.
Ein im Review berücksichtigter systematischer Review berichtete eine durchschnittliche Kraftsteigerung von 17,4 Prozent.
Die Ergebnisse unterschieden sich allerdings erheblich zwischen den einzelnen Untersuchungen.
Neben der Muskelkraft wurden auch Verbesserungen hinsichtlich der Schmerzen und körperlichen Funktion beobachtet.
Für Quadrizepstraining berichteten die Autoren gepoolte Effektstärken von ungefähr 0,32 sowohl für Schmerzen als auch für körperliche Funktion.
Diese Ergebnisse entsprechen kleinen bis moderaten Effekten.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Wirkung eines Trainingsprogramms von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird.
Dazu gehören insbesondere die Trainingsintensität, die Regelmäßigkeit der Durchführung und die individuelle Ausgangssituation.
Nicht jede Verbesserung muss durch eine mechanische Entlastung entstehen
Ein interessanter Befund betrifft den Zusammenhang zwischen Krafttraining und der Belastung des Kniegelenks.
In mehreren Untersuchungen wurde das sogenannte externe Knieadduktionsmoment während des Gehens erfasst.
Dieser biomechanische Parameter wird häufig als indirektes Maß für die Belastungsverteilung im Kniegelenk verwendet.
Obwohl verschiedene Trainingsprogramme zu einer Verbesserung der Muskelkraft und der klinischen Beschwerden führten, veränderte sich das externe Knieadduktionsmoment häufig nicht signifikant.
Das ist eine wichtige Erkenntnis.
Sie verdeutlicht, dass eine Verbesserung von Schmerzen und körperlicher Funktion nicht zwangsläufig mit einer messbaren Veränderung dieses biomechanischen Parameters einhergehen muss.
Die Wirksamkeit von Krafttraining lässt sich daher nicht ausschließlich durch eine vermeintliche Entlastung des Kniegelenks erklären.
Welche Bedeutung hat die Propriozeption?
Neben der Muskelkraft untersuchten die Autoren auch Veränderungen der Propriozeption.
Propriozeption bezeichnet die Wahrnehmung von Gelenkstellung und Bewegung sowie die Verarbeitung entsprechender sensorischer Informationen.
Diese Informationen sind für die Koordination von Bewegungen und die dynamische Gelenkstabilität von Bedeutung.
Menschen mit Kniearthrose weisen in verschiedenen Untersuchungen Einschränkungen der propriozeptiven Wahrnehmung auf.
Dabei wurden beispielsweise Veränderungen der Fähigkeit festgestellt, bestimmte Gelenkpositionen möglichst genau zu reproduzieren.
Allerdings weisen Bennell und Kollegen auf eine wichtige methodische Einschränkung hin.
Die bewusste Wahrnehmung einer Gelenkposition ist nicht gleichbedeutend mit der Fähigkeit, sensorische Informationen während komplexer Bewegungen effizient zu nutzen.
Verschiedene Trainingsprogramme konnten propriozeptive Messwerte verbessern.
Die klinische Bedeutung dieser Veränderungen war jedoch nicht immer eindeutig.
Daraus ergibt sich eine differenzierte therapeutische Betrachtung.
Propriozeptives Training kann ein Bestandteil der Rehabilitation sein.
Es sollte jedoch nicht grundsätzlich davon ausgegangen werden, dass eine Verbesserung isolierter propriozeptiver Messwerte automatisch zu einer entsprechenden Verbesserung der alltäglichen Bewegungsfähigkeit führt.
Warum langfristiges Training entscheidend ist
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Reviews betrifft die Nachhaltigkeit therapeutischer Verbesserungen.
Die Autoren beschreiben Untersuchungen, in denen sich Schmerzen und körperliche Funktion während eines Trainingsprogramms verbesserten.
Nach Beendigung des Trainings gingen diese positiven Veränderungen jedoch teilweise wieder verloren.
Das verdeutlicht, dass Krafttraining nicht ausschließlich als zeitlich begrenzte therapeutische Intervention betrachtet werden sollte.
Muskuläre Leistungsfähigkeit ist eine körperliche Eigenschaft, die durch regelmäßige Belastung erhalten und verbessert werden kann.
Wird diese Belastung dauerhaft reduziert, können bereits erzielte Anpassungen wieder zurückgehen.
Für Menschen mit Kniearthrose ist deshalb eine langfristige Trainingsperspektive von Bedeutung.
Das Ziel sollte nicht ausschließlich darin bestehen, während einer physiotherapeutischen Behandlungsserie kurzfristige Verbesserungen zu erzielen.
Vielmehr sollte die Rehabilitation dazu beitragen, die Voraussetzungen für eine langfristig aktive Lebensführung zu schaffen.
Was bedeutet das für die physiotherapeutische Praxis?
Aus den Erkenntnissen von Bennell und Kollegen lassen sich mehrere wesentliche Schlussfolgerungen ableiten.
Zunächst sollte die Beurteilung einer Kniearthrose nicht ausschließlich auf Schmerzen, Beweglichkeit oder bildgebenden Befunden beruhen.
Auch die muskuläre Leistungsfähigkeit verdient eine systematische Betrachtung.
Dabei ist insbesondere die Fähigkeit zur Kraftentwicklung von Bedeutung.
Eine verminderte Muskelkraft kann unterschiedliche Ursachen haben und sollte deshalb im Zusammenhang mit der individuellen klinischen Situation beurteilt werden.
Darauf aufbauend kann ein gezieltes Trainingsprogramm entwickelt werden.
Die Auswahl der Übungen sollte sich an der körperlichen Leistungsfähigkeit, den Beschwerden und den funktionellen Anforderungen der jeweiligen Person orientieren.
Eine angemessene Trainingsintensität und eine schrittweise Anpassung der Belastung sind dabei wichtige Bestandteile.
Auch die langfristige Fortführung körperlicher Aktivität sollte frühzeitig berücksichtigt werden.
Die physiotherapeutische Behandlung kann somit nicht nur auf die kurzfristige Reduktion von Beschwerden ausgerichtet sein, sondern auch auf die Verbesserung und den Erhalt körperlicher Belastbarkeit.
Fazit: Die Muskulatur ist ein wesentlicher Bestandteil der Arthrosetherapie
Die wissenschaftliche Übersichtsarbeit von Bennell und Kollegen verdeutlicht, dass die Muskulatur bei der Entstehung und Behandlung der Kniearthrose eine wichtige Rolle spielt.
Menschen mit Kniearthrose weisen häufig Einschränkungen der Muskelkraft, der neuromuskulären Aktivierung und der propriozeptiven Wahrnehmung auf.
Diese Veränderungen können die körperliche Funktion beeinflussen und stehen teilweise mit dem Auftreten und der Entwicklung arthrosebedingter Beschwerden in Zusammenhang.
Gezieltes Krafttraining kann die muskuläre Leistungsfähigkeit verbessern und zu einer Reduktion von Schmerzen sowie einer Verbesserung der körperlichen Funktion beitragen.
Ob eine höhere Muskelkraft oder gezieltes Krafttraining gleichzeitig das strukturelle Fortschreiten einer Kniearthrose verlangsamen kann, ließ sich anhand der im Review ausgewerteten Untersuchungen nicht abschließend beantworten.
Entscheidend ist deshalb eine differenzierte Betrachtung der therapeutischen Ziele.
Nicht jede erfolgreiche Behandlung muss mit einer Veränderung der Gelenkstruktur verbunden sein. Eine Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit, der Belastbarkeit und der Lebensqualität stellt bereits einen eigenständigen therapeutischen Erfolg dar.
Vielen Dank für Ihre Zeit,
Thomas Nickl
Wissenschaftliche Grundlage
Bennell, K. L., Wrigley, T. V., Hunt, M. A., Lim, B.-W., & Hinman, R. S. (2013). Update on the Role of Muscle in the Genesis and Management of Knee Osteoarthritis. Rheumatic Disease Clinics of North America, 39(1), 145–176.
DOI: 10.1016/j.rdc.2012.11.003
Anmerkung des Verfassers: Dieser Beitrag basiert auf einer wissenschaftlichen Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2013. Er stellt die darin zusammengefassten Forschungsergebnisse dar und erhebt keinen Anspruch, die gesamte aktuelle Studienlage zur Kniearthrose abzubilden. Auch wenn dieser Artikel zugegebenermaßen „in die Jahre gekommen“ ist, so gibt er doch wichtige Informationen und stellt eine wichtige und großteils immer noch aktuelle Grundlage für die Betrachtung von Arthroseproblematiken dar.