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Wirbelsäule Was uns aufrecht hält

Die Wirbelsäule ist filigran konstruiert, höchst beweglich und doch ungemein robust - ein Erfolgsmodell der Evolution. Doch unser Alltag mit viel Sitzen und wenig Bewegung macht ihr zu schaffen
Was uns aufrecht hält

Zwei Dutzend bewegliche Wirbel, 23 Bandscheiben und zahlreiche Bänder: Die in die Muskulatur eingebettete Wirbelsäule ist die perfekte Stütze für den menschlichen Körper

Unser Rücken muss gewaltigen Spannungen standhalten: Der Nacken balanciert den Kopf, auf die Lenden drückt das Gewicht des Oberkörpers. Noch größer wird die Last, wenn wir springen, laufen, uns bücken oder etwas anheben. Und mitunter scheint es, als sei der Rücken voller Konstruktionsfehler und den Anforderungen des Alltags nur mäßig gewachsen. Tatsächlich ist diese Partie unseres Körpers viel mehr als nur die hintere Seite des Rumpfes: nämlich ein überaus komplexer Verbund aus Knochen, Muskeln und Nervensträngen, der vielfältige Funktionen erfüllt.

Das zentrale Element dieser Konstruktion ist die Wirbelsäule. Ihr gelingt es wie keinem anderen Körperteil, überaus widersprüchlichen Anforderungen den Beckengürtel mündet) sowie das Steißbein an.

Auch die Bandscheiben dienen nicht nur als schlichte Platzhalter zwischen den Wirbeln. Der äußere Ring dieser elastischen Gebilde besteht aus mehreren Lagen reißfester Fasern. In der Mitte liegt ein gallertiger Kern, der sich mit Flüssigkeit vollsaugt und wie ein Kissen Stöße dämpft, wie sie etwa beim Laufen entstehen. Diese besondere Bauweise ermöglicht es einer gesunden Scheibe, enormen Belastungen standzuhalten. Denn schon im Sitzen erzeugt das Gewicht unseres Oberkörpers in den unteren Bandscheiben der Lendenwirbelsäule etwa 4,5 Bar Druck - rund doppelt so viel wie in einem Autoreifen.

Heben wir mit vorgebeugtem Oberkörper ein Gewicht von 20 Kilogramm hoch, steigt der Druck in diesem Stoßdämpfer auf 23 Bar an. Aufgrund der Hebelverhältnisse wirkt in diesem Moment eine Kraft auf die Bandscheibe, die einem Gewicht von 300 Kilo entspricht. In keinem anderen Gewebe des Körpers treten höhere Spannungen auf.

Was uns aufrecht hält

Als tragende Zentralachse des Körpers verbindet die Wirbelsäule große Teile des Skeletts miteinander: Sie gibt nicht nur dem Kopf, sondern auch den Rippen und dem Becken Halt

Doch Belastungen zermürben die Puffer nicht etwa: Sie sind geradezu lebenswichtig. Denn das Bandscheibengewebe wird nicht über Blutbahnen versorgt, sondern dadurch, dass es nach einer Stauchung wie ein Schwamm erneut Nährstoffe und Wasser aus der Umgebung aufsaugt. Dies geschieht vor allem nachts, wenn wir schlafen und das Gewebe entspannen kann. Dass das Rückgrat enorme mechanische Beanspruchungen zu überstehen vermag, ist aber auch auf seine Gestalt zurückzuführen: seine Krümmung in Form eines doppelten S. Die macht die Wirbelsäule zehnmal widerstandsfähiger, als es ein gerader Stab wäre. Und doch fiele das Konstrukt aus Wirbelknochen und Bandscheiben in sich zusammen, würde es nicht durch Bänder und vor allem Muskeln stabilisiert.

Sie erst geben dem Rücken Halt. Zudem zieht sich durch die Wirbelsäule ein kleiner Kanal, in dem das Rückenmark verläuft: ein dicker Nervenstrang, der unser Gehirn mit dem Rest des Organismus verdrahtet. Zwischen jeweils zwei Wirbeln treten Spinalnerven aus dem Kanal, führen zu verschiedenen Körperregionen und verzweigen sich dort zu Netzen. Über diese Nervenbahnen steuert das Gehirn unsere Bewegungen und Organfunktionen; zugleich übermitteln die Leitungen zahlreiche Informationen, etwa Schmerzreize, an das Denkorgan.

Was uns aufrecht hält

Die Wirbel werden durch die Bandscheiben abgepuffert: elastische Gebilde mit einem gallertartigen Kern und reißfester Hülle. Unter Belastung werden die Bandscheiben zusammengepresst (1) Wird der Rücken wieder entlastet (2), können sich die Dämpfer regenerieren, sie nehmen wie ein Schwamm Nährstoffe und Flüssigkeit auf.

Der regelmäßige Wechsel zwischen den beiden Zuständen erhält die Bandscheiben flexibel

Dieses Zusammenspiel aus Wirbeln, Bandscheiben, Bändern, Muskeln und Nerven hat sich über Jahrmillionen entwickelt. Der Wirbelsäule des Menschen liegt ein Bauplan zugrunde, der namensgebend ist für die Wirbeltiere.

Mehr als 50.000 Arten zählen dazu, darunter der über 30 Meter lange Blauwal und der nur wenige Zentimeter große Zwergkolibri. All diese Tiere werden von einer Zentralachse stabilisiert. Vor etwa 530 Millionen Jahren handelte es sich dabei noch um einen biegsamen Stab, der sich durch den Körper eines kaum drei Zentimeter großen, spindelförmigen Ozeanbewohners zog. Dieser Urahn der Wirbeltiere war dank der Körperachse in der Lage, seinen Rumpf zu krümmen, ihn hin und her zu bewegen - und sich so äußerst effizient durchs Wasser zu schlängeln.

Im Laufe der folgenden Jahrmillionen gingen aus den Ahnen der Wirbeltiere die ersten Fische hervor. Bei einigen bildeten sich knöcherne Elemente, die den biegsamen Stab sowie das parallel verlaufende Rückenmark umgaben und ihrem Körper noch mehr Stabilität und Beweglichkeit verliehen. Aus diesen Knochen entstanden in der weiteren Entwicklung schließlich die Wirbel - während sich der biegsame Stab nach und nach zurückbildete. Zunächst war die Wirbelsäule für ein Leben im Wasser konstruiert. Wegen des Auftriebs spielte die Schwerkraft dort keine Rolle. Als aber die Vorfahren der Landwirbeltiere dauerhaft auf festem Boden zu leben begannen, war ihr Muskel-Skelett-System neuen Belastungen ausgesetzt: An Land musste es dem eigenen Gewicht trotzen.

War die Wirbelsäule der Fische über ihre ganze Länge annähernd gleichmäßig flexibel, musste sie sich bei den Landbewohnern an einigen Stellen versteifen, an anderen dagegen beweglicher werden. Das Becken etwa wurde massiger und verband sich nach und nach fest mit der Wirbelsäule. Der Schultergürtel trennte sich vom Schädel, und die Wirbel zwischen Schulter und Kopf wurden mobiler, sodass die Landgänger das Haupt auch zur Seite drehen konnten. Als vor spätestens 200 Millionen Jahren schließlich die Säugetiere entstanden, bildete sich die für diese Tierklasse typische Gestalt des Rückgrats.

Was uns aufrecht hält

Die sieben Wirbel der Halswirbelsäule (1) verbinden Rumpf und Kopf – ganz oben tritt das Rückenmark (gelb) in den Spinalkanal ein. Die Brustwirbelsäule (2) besteht aus zwölf Wirbeln: Wie auch am Hals zweigen hier zwischen den Wirbeln feine Nerven (gelb) ab. Fünf Wirbel bilden die Lendenwirbelsäule (3); auf der Höhe des ersten endet meist das Rückenmark. Von dort läuft nur noch ein Bündel von Nervenwurzeln im Spinalkanal abwärts. Zur Wirbelsäule gehören auch Kreuzbein (4) und Steißbein (5)

Unser Rücken ist damit eine stammesgeschichtlich uralte, sehr bewährte Konstruktion. Sie lässt uns gleichermaßen gut gehen, rennen und springen - und ermöglicht es geübten Sportlern, sich akrobatisch zu verbiegen, Salti zu schlagen, schwere Hanteln zu wuchten. Theoretisch wäre unsere Lendenwirbelsäule sogar imstande, eine Last von 1,5 Tonnen zu tragen, das ist so viel, wie ein mittelgroßer Pkw wiegt. Doch so sehr der Rücken extremen mechanischen Belastungen standhält, mit einem kommt er offenbar schwer zurecht: unserem modernen Leben.

Der menschliche Bewegungsapparat ist entstanden, als unsere Ahnen vor Jahrtausenden ein unstetes, an physischen Herausforderungen reiches Leben als Jäger und Sammler führten. Und noch vor relativ kurzer Zeit kannten auch die meisten Menschen in den entwickelten Ländern kaum einen Mangel an Bewegung.

Ein typischer Fabrikarbeiter im Deutschland des frühen 20. Jahrhunderts etwa schuftete zwölf Stunden und mehr am Tag, zudem legte er zwischen Heim und Arbeitsstätte meist etliche Kilometer zu Fuß zurück. Das konnte viele aber nicht davon abhalten, nach Feierabend auch noch Fußball zu spielen oder anderen Sport zu treiben. Heute dagegen fährt ein großer Teil der Erwerbstätigen mit Auto, Bus oder Bahn zur Arbeit und sitzt dort stundenlang nahezu bewegungslos vor Computerbildschirmen. Und auch ihre Freizeit verbringen viele von uns vor einem Monitor statt mit sportlicher Aktivität. So leiden wir vor allem an physischer Unterforderung und muten dem Bewegungsapparat eine Gefahr zu, für die er evolutionär nicht geschaffen ist. Untätigkeit.

Was uns aufrecht hält

Unterschiedliche Wirbelformen, vom Hals (A, B) über den Brustkorb (C) bis zum Lendenbereich (D, E). Dort, wo das fingerdicke Rückenmark aus dem Schädel austritt, ist das Wirbelloch besonders groß. Weiter unten braucht es weniger Platz, da an jedem Wirbel Spinalnerven abzweigen. Dafür werden die Wirbelkörper im Brustund Lendenbereich zunehmend stabiler, um dem Gewicht des Körpers standzuhalten