Arthrose – Ursachen

Pathogenese

Die Arthrose (Gelenkverschleiß) ist eine Erkrankung mit vielen Ursachen, die das gesamte Gelenk betrifft. Neben dem Gelenkknorpel (glatte Schutzschicht im Gelenk) sind der Knochen unter dem Knorpel, die Gelenkinnenhaut (Synovialis), die Gelenkkapsel, die Bänder und gegebenenfalls die Menisken (Knorpelscheiben im Knie) betroffen. Mechanische, entzündliche, stoffwechselbedingte und altersassoziierte Prozesse verändern das Gleichgewicht im Gewebe. Eine vorausgehende akute Knorpelschädigung ist keine notwendige Voraussetzung; Gelenkverletzungen können jedoch eine Arthrose nach einer Verletzung auslösen. Eine infektiöse Gelenkentzündung (Arthritis) kann zu einer sekundären Zerstörung des Gelenks führen [4, 5].

Die nachfolgende Einteilung dient der Darstellung. Die Mechanismen greifen ineinander und folgen keiner zwingenden zeitlichen Reihenfolge [4, 6].

Primäre krankhafte Mechanismen

Anfänglicher Krankheitsmechanismus:

• Mechanische Über- und Fehlbelastung: Gelenkverletzungen, Fehlstellungen der Gelenkachse, Instabilität und bestimmte wiederholte berufliche Belastungen können die örtliche Belastung erhöhen und das Gleichgewicht im Gewebe stören. Normale Bewegung ist dagegen nicht mit einem allgemeinen „Knorpelverschleiß“ gleichzusetzen [7, 8, LL1].
  • Belastungsspitzen: Besonders relevant sind hohe wiederholte Belastungen, wenn sich das Gelenk nicht ausreichend anpassen kann oder bereits Verletzungen vorausgegangen sind [7, 8].
  • Adipositas (starkes Übergewicht): Neben der erhöhten mechanischen Belastung tragen möglicherweise stoffwechselbedingte und entzündliche Veränderungen zur Erkrankung bei [4, 9].
• Verminderte Belastbarkeit des Gelenkgewebes: Erbliche Veranlagung, Alterung und vorausgegangene Gewebeschäden können die Widerstandsfähigkeit und Reparaturfähigkeit vermindern. Der Begriff „minderwertiger Knorpel“ beschreibt diese unterschiedlichen Vorgänge nicht ausreichend [4, 6].
• Gelenkinstabilität: Bandverletzungen und Schäden an den Menisken können die Verteilung der Belastung verändern und eine Arthrose begünstigen. Instabilität kann zugleich Folge fortgeschrittener Gelenkveränderungen sein [5, 8].

Molekulare und zelluläre Veränderungen:

• Gestörtes Gleichgewicht der Knorpelmatrix: Der Abbau der außerhalb der Zellen liegenden Gewebestruktur übersteigt langfristig deren Neubildung. Enzyme, die Bestandteile der Gewebestruktur abbauen (Matrix-Metalloproteinasen und Aggrecanasen), tragen zum Abbau von Kollagen Typ II und Aggrecan bei [6].
  • Der Verlust von Proteoglykanen (Bestandteilen des Knorpels, die Wasser binden) und die Schädigung des Kollagennetzwerks verändern die Druckelastizität und die Flüssigkeitsverteilung. Anfangs kann der Wassergehalt des geschädigten Knorpels steigen; eine bloße Abnahme der Wasserbindung erklärt die Veränderungen nicht vollständig [6].
• Funktionsstörungen der Knorpelzellen: Zelluläre Alterungsprozesse, Störungen der Mitochondrien (Energiezentren der Zellen), oxidativer Stress (Schädigung durch aggressive Sauerstoffverbindungen) und gestörte Autophagie (Abbau und Wiederverwertung von Zellbestandteilen) können die Erhaltung der Gewebestruktur beeinträchtigen. Der programmierte Zelltod (Apoptose) und weitere Formen des Zelltods sind beteiligt, stellen jedoch keinen einheitlichen alleinigen Ausgangsmechanismus dar [6, 10].

Entwicklung struktureller Veränderungen:

• Knorpelschäden: Ausfransungen der Oberfläche, Risse und zunehmende Knorpeldefekte können bis zum vollständigen Verlust des Knorpels an einzelnen Stellen reichen [6].
• Knochenanbauten (Osteophyten): Randständige Knochenneubildungen entstehen durch veränderte mechanische und biologische Signalprozesse. Sie können Beweglichkeit und Gelenkform verändern; ihre Bildung ist nicht ausschließlich als erfolgreicher Stabilisierungsmechanismus zu verstehen [5, 6].

Sekundäre krankhafte Veränderungen

Veränderungen im Gewebeaufbau:

• Entzündung der Gelenkinnenhaut (Synovitis): Eine unterschiedlich ausgeprägte Entzündung der Gelenkinnenhaut kann bereits in frühen Krankheitsstadien auftreten und zu Schmerzen sowie zum Gewebeabbau beitragen. Wie häufig sie vorkommt, hängt vom Gelenk, dem Krankheitsstadium und der Untersuchungsmethode ab; eine allgemeingültige Häufigkeit von 50 % ist nicht ausreichend begründet [4, 6].
  <liEntzündungsmarker im Blut können geringfügig erhöht sein. Eine Metaanalyse fand Zusammenhänge zwischen hs-CRP, Schmerzen und Funktionseinschränkung, jedoch keinen signifikanten Zusammenhang mit dem im Röntgenbild erkennbaren Ausmaß der Arthrose [3].
• Knochenumbau unter dem Knorpel: Frühe Stadien können durch einen verstärkten Knochenumsatz und örtlichen Knochenabbau gekennzeichnet sein. Im weiteren Verlauf können eine Verdickung der Knochenplatte unter dem Knorpel, eine Verdichtung des Knochens (Sklerose), Zysten (flüssigkeitsgefüllte Hohlräume) und Knochenmarkveränderungen entstehen. Sklerose bezeichnet eine Verdichtung und ist nicht mit Knochenschwund gleichzusetzen [11].

Beteiligung des umgebenden Gewebes:

• Bänder, Gelenkkapsel und Muskulatur: Veränderungen der Bänder, eine Verdickung oder Vernarbung der Gelenkkapsel und Funktionsstörungen der Muskulatur können die Führung des Gelenks beeinträchtigen. Am Knie sind außerdem Abnutzung und ein Heraustreten des Meniskus aus seiner normalen Position relevant [4, 5].

Veränderungen der Blutgefäße:

• Veränderungen der Knochen-Knorpel-Einheit: Gesunder Gelenkknorpel enthält keine Blutgefäße. Er wird überwiegend durch den Stofftransport aus der Gelenkflüssigkeit ernährt. Eine verminderte direkte „Knorpeldurchblutung“ ist daher keine zutreffende allgemeine Erklärung der Arthrose [12].
  • Beim arthrotischen Umbau können Blutgefäße und Nerven im Knochen unter dem Knorpel und an der Grenze zwischen Knochen und Knorpel wachsen. Diese Veränderungen werden mit Gewebeumbau und Schmerzentstehung in Verbindung gebracht [11, 12].

Krankheitszeichen

Leitsymptome:

• Belastungs- und Anlaufschmerzen: Typisch sind Schmerzen bei Belastung und Beschwerden beim Beginn einer Bewegung nach Ruhe. Morgensteifigkeit ist meist kurz; länger anhaltende ausgeprägte Steifigkeit erfordert die Prüfung anderer Ursachen [5].
• Bewegungseinschränkung: Schmerzen, Flüssigkeitsansammlungen im Gelenk (Ergüsse), Veränderungen der Gelenkkapsel, Knochenanbauten und Muskelfunktionsstörungen können die Beweglichkeit vermindern. Die Einschränkungen hängen vom betroffenen Gelenk ab [5].

Fortgeschrittene Symptome:

• Ruhe- und Nachtschmerzen: Sie können bei symptomatischer Arthrose auftreten, sind jedoch weder zwingend noch ausschließlich ein Zeichen eines fortgeschrittenen Knorpelverlusts. Schmerzintensität und Röntgenbefund stimmen häufig nur begrenzt überein [12].
• Fehlstellungen: Gelenkumbau und ungleichmäßiger Gewebeverlust können Fehlstellungen verstärken. O-Bein- oder X-Bein-Stellungen können einer Kniearthrose vorausgehen oder sich im Verlauf entwickeln [5, 9].
• Schwellungen und Flüssigkeitsansammlungen im Gelenk: Sie können im Zusammenhang mit einer Entzündung der Gelenkinnenhaut auftreten. Ein akut stark entzündetes Gelenk erfordert die Abgrenzung insbesondere von einer Kristallarthritis (Gelenkentzündung durch Kristallablagerungen) und einer infektiösen Arthritis [5, 13].

Fortschreiten und Beteiligung des Gesamtorganismus

Örtliche Gewebeveränderungen:

• Fortschreitender Gelenkumbau: Knorpelverlust, Knochenveränderungen und Schäden an weiteren Gelenkstrukturen können sich gegenseitig verstärken. Der Verlauf ist unterschiedlich; nicht jede Arthrose schreitet stetig oder gleich schnell fort [4, 5].

Auswirkungen bei lang andauernden Verläufen:

• Auswirkungen auf den Gesamtorganismus: Schmerzen und eingeschränkte Beweglichkeit können Bewegungsmangel und funktionelle Einschränkungen begünstigen. Eine Arthrose verursacht jedoch keine zwingende entzündliche Beteiligung von Organen wie bestimmte rheumatische Erkrankungen, die den ganzen Körper betreffen [4, 5].
• Veränderte Belastung anderer Gelenke: Schonhaltungen und ein verändertes Gangbild können benachbarte Gelenke zusätzlich beanspruchen. Daraus lässt sich keine zwangsläufige Entstehung von „Folgearthrosen“ ableiten; gemeinsame Risikofaktoren können mehrere Gelenke betreffen [5].

Funktionelle Auswirkungen und strukturelle Schäden

Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften:

• Veränderte Verteilung der Belastung: Schäden am Kollagennetzwerk, an Proteoglykanen und gegebenenfalls an den Menisken vermindern die Fähigkeit des Gelenks, Belastungen gleichmäßig zu verteilen. Die Erkrankung lässt sich nicht auf eine erhöhte mechanische Reibung reduzieren [6, 8].

Verminderte Funktion:

• Einschränkung der Alltagsaktivitäten: Schmerzen, Kraftdefizite und Bewegungseinschränkungen können beispielsweise Gehen, Treppensteigen oder Greifen erschweren und die Lebensqualität vermindern [4].

Schmerzentstehung:

• Mechanische, entzündliche und nervliche Mechanismen: Gesunder Gelenkknorpel enthält keine Nerven und ist selbst keine unmittelbare Schmerzquelle. Schmerzen entstehen insbesondere durch Veränderungen in Strukturen mit Nerven, wie der Gelenkinnenhaut, der Gelenkkapsel, den Bändern und dem Knochen unter dem Knorpel [12].
  • Veränderungen der Schmerzempfindlichkeit im Körper und im Gehirn können die Schmerzverarbeitung verändern und anhaltende Schmerzen auch bei begrenzten sichtbaren Veränderungen erklären [12].

Regenerative und ausgleichende Prozesse

Versuche der Geweberegeneration:

• Begrenzte Reparaturfähigkeit: Knorpelzellen können anfangs mit verstärkter Bildung von Gewebebestandteilen und der Bildung von Zellgruppen reagieren. Diese Reaktionen reichen häufig nicht aus, um den normalen Gewebeaufbau wiederherzustellen. Eine regelmäßige spontane Neubildung von belastbarem Ersatzknorpel findet nicht statt [6, 10].

Ausgleichende Anpassungsmechanismen:

• Veränderte Zusammenarbeit von Nerven und Muskeln zur Stabilisierung des Gelenks: Muskelaktivität und Bewegungsmuster können sich an Schmerzen und Instabilität anpassen. Häufig bestehen jedoch Muskelschwäche und eine schmerzbedingte Hemmung der Muskelaktivität; ein allgemeiner ausgleichender Muskelzuwachs ist nicht typisch. Bei Kniearthrose wird gezieltes Training zur Verbesserung von Schmerzen und Funktion empfohlen [LL1].

Begrenzende Faktoren für Regeneration und Heilung:

• Anhaltende mechanische und biologische Störungen: Fehlbelastung, entzündliche Signalprozesse und altersbedingte Veränderungen der Zellen können Reparaturreaktionen beeinträchtigen [6, 10].

Zusammenfassung

Die Arthrose beruht auf dem Zusammenwirken mechanischer, zellulärer, entzündlicher und stoffwechselbedingter Prozesse im gesamten Gelenk. Strukturelle Veränderungen und Schmerzen hängen miteinander zusammen, verlaufen jedoch nicht zwingend parallel. Bewegungstherapie und gegebenenfalls Gewichtsabnahme verbessern bei Kniearthrose Schmerzen und Funktion. Dass diese Maßnahmen das Fortschreiten der strukturellen Veränderungen zuverlässig verhindern, ist nicht gleichermaßen belegt [4, 12, LL1].

Ätiologie

Biographische Ursachen

• Erbliche Veranlagung: Arthrose ist überwiegend durch viele Gene bedingt; die Bedeutung genetischer Faktoren unterscheidet sich je nach Gelenk [4].
  • Veränderungen im Vitamin-D-Rezeptor-Gen: Die vorhandene Metaanalyse von Zhu et al. berichtete einzelne Zusammenhänge abhängig von Bevölkerungsgruppe und Genvariante, darunter einen Befund für ApaI in asiatischen Bevölkerungsgruppen und einen auf lediglich zwei Studien beruhenden Befund für FokI. Diese Ergebnisse belegen keinen allgemeinen ursächlichen Zusammenhang [1].
  • Eine spätere Metaanalyse bestätigte keinen durchgängigen allgemeinen Zusammenhang der untersuchten Veränderungen im VDR-Gen. Daraus ergibt sich keine etablierte Indikation, das VDR-Gen zur Beurteilung des Arthroserisikos untersuchen zu lassen [14].
• Geschlecht: Frauen sind insbesondere im höheren Lebensalter häufiger von bestimmten Arthroseformen betroffen. Hormonelle Einflüsse werden diskutiert; die Menopause ist jedoch keine ausreichend belegte alleinige Ursache [5, 9].
• Lebensalter: Das Risiko steigt mit dem Alter. Zelluläre Alterungsprozesse und eine verminderte Anpassungsfähigkeit tragen dazu bei; Arthrose ist dennoch keine unvermeidliche Folge des Alterns [9, 10].

Verhaltensbedingte Ursachen

• Ernährung
  • Überernährung, Übergewicht und Adipositas: Ein erhöhter BMI ist insbesondere für Kniearthrose ein etablierter Risikofaktor. Die Stärke des Zusammenhangs unterscheidet sich zwischen Gelenken; ein BMI von mindestens 25 kg/m² ist keine biologische Schwelle, ab der zwangsläufig eine Arthrose entsteht [4, 9].
  • Mangelernährung und Mikronährstoffe: Ein Mangel an Calcium, Vitamin D oder Magnesium ist nicht als allgemeine unmittelbare Ursache einer Arthrose gesichert. Studien mit zufälliger Zuteilung zu Vitamin D oder einem Vergleichsmittel belegen keine zuverlässige Verhinderung des Knorpelverlusts durch Vitamin-D-Ergänzung bei Kniearthrose. Die Behandlung eines Mangels aus anderen medizinischen Gründen bleibt davon unberührt [15].
  • Ernährungsmuster: Eine direkte arthroseauslösende Wirkung bestimmter Mengen an Zucker oder gesättigten Fettsäuren ist nicht ausreichend belegt. Der Einfluss auf Körpergewicht und Stoffwechselgesundheit ist für die Risikobeurteilung relevanter [4, 9].
• Genussmittelkonsum
  • Alkohol: Die vorhandene Fall-Kontroll-Studie fand bei hohem Bierkonsum höhere und bei bestimmten Weinkonsummengen niedrigere Chancen für Arthrose. Die rückblickende Erfassung und mögliche Störfaktoren begrenzen die Aussagekraft. Die Ergebnisse belegen weder eine ursächliche Schutzwirkung von Wein noch eine allgemeingültige arthrosespezifische Konsumgrenze; eine Empfehlung zum Alkoholkonsum lässt sich daraus nicht ableiten [2].
  • Tabak: Die wissenschaftlichen Erkenntnisse speziell zur Arthrose sind uneinheitlich. Eine Metaanalyse von Daten einzelner Studienteilnehmer fand keinen schützenden Effekt des Rauchens auf Kniearthrose. Eine gesicherte allgemeine Verursachung von Arthrose durch eine verminderte „Knorpeldurchblutung“ lässt sich daraus ebenfalls nicht ableiten [16].
• Körperliche Aktivität
  • Unterbelastung und Bewegungslosigkeit: Längere Bewegungslosigkeit beeinträchtigt die Gelenk- und Muskelfunktion. Bewegungsmangel ist nicht mit einer einzelnen, gesicherten Ursache der Arthrose durch mangelhafte Nährstoffversorgung gleichzusetzen. Regelmäßige, angepasste Bewegung gehört zur Basisbehandlung der Kniearthrose [LL1].
  • Freizeitsport: Angepasste körperliche Aktivität fördert nicht grundsätzlich Arthrose. Eine Metaanalyse zum Laufen fand bei Freizeitläufern keine höhere Arthrosehäufigkeit als bei Menschen, die nicht liefen; die Beobachtungsdaten beweisen allerdings keine ursächliche Schutzwirkung [17].
  • Leistungs- und Hochleistungssport: Das Risiko hängt von der Sportart, dem Belastungsumfang und insbesondere vorausgegangenen Gelenkverletzungen ab. Eine pauschale Gleichsetzung von Sport mit Knorpelverschleiß ist nicht gerechtfertigt [8, 17].
  • Berufliche Belastung: Wiederholtes Knien, Hocken, schweres Heben und weitere hohe körperliche Arbeitsbelastungen stehen mit Kniearthrose in Zusammenhang [7].
• Psychosoziale Situation: Stress, depressive Beschwerden, Schlafprobleme und eine starke gedankliche Beschäftigung mit dem Schmerz können die Schmerzverarbeitung und die Funktionseinschränkung mitbestimmen. Sie sind nicht als einheitliche direkte Ursachen der strukturellen Arthrose gesichert [5, 12].

Krankheitsbedingte Ursachen

• Angeborene und während der Entwicklung entstandene Gelenkveränderungen:
  • Hüftdysplasie (Fehlentwicklung der Hüftpfanne) und bestimmte Formveränderungen, beispielsweise eine Cam-Morphologie (knöcherne Vorwölbung am Übergang von Hüftkopf zu Schenkelhals), können eine Hüftarthrose begünstigen [5].
  • Wachstumsstörungen mit verbleibender Fehlpassung des Gelenks, beispielsweise nach einer Wachstumsstörung am oberen Ende des Oberschenkelknochens (Epiphysiolysis capitis femoris), können zu einer sekundären Arthrose führen [5].
• Fehlstellung der Gelenkachse und Fehlpassung der Gelenkflächen: O-Bein- und X-Bein-Fehlstellungen können die Verteilung der Belastung am Knie verändern. Teilverrenkungen (Subluxationen) oder andere relevante Fehlpassungen begünstigen eine sekundäre Arthrose. Eine seitliche Verkrümmung der Wirbelsäule (Skoliose), ein schiefes Becken und Plattfüße sind nicht pauschal als gesicherte Ursachen aller Arthroseformen anzusehen [5, 9].
• Hormonelle Störungen und Erkrankungen:
  • Akromegalie (krankhafte Vergrößerung von Händen, Füßen und Gesichtszügen durch übermäßige Wachstumshormonproduktion): Die charakteristische Gelenkerkrankung kann langfristig degenerative Veränderungen verursachen [5].
  • Überfunktion der Nebenschilddrüsen (Hyperparathyreoidismus): Sie steht insbesondere mit der Erkrankung durch Ablagerung von Calciumpyrophosphat in Zusammenhang und sollte nicht ohne diesen Zusammenhang als allgemeine direkte Arthroseursache aufgeführt werden [13].
• Stoffwechselstörungen und Gelenkerkrankungen durch Kristallablagerungen:
  • Calciumpyrophosphat-Ablagerungserkrankung (CPPD): Sie kann gleichzeitig mit Arthrose auftreten und untypische degenerative Gelenkveränderungen verursachen. Chondrokalzinose bezeichnet einen Verkalkungsbefund; „Pseudogicht“ bezeichnet die akute Gelenkentzündung durch CPP-Kristalle. Die Begriffe sind nicht vollständig gleichbedeutend [13].
  • Eisenspeicherkrankheit (Hämochromatose): Sie kann eine charakteristische Gelenkerkrankung verursachen und steht mit CPPD in Zusammenhang [13].
  • Gicht: Chronische Kristallablagerung und Entzündung können Gelenke schädigen. Eine erhöhte Harnsäure im Blut ohne Beschwerden (asymptomatische Hyperurikämie) ist davon zu unterscheiden [5].
  • Alkaptonurie mit Ochronose (dunkle Verfärbung von Bindegewebe durch Ablagerung eines Stoffwechselprodukts): Die durch Homogentisinsäure verursachten Gewebeveränderungen können eine sekundäre Gelenkerkrankung verursachen [5].
• Andere chronische Gelenkerkrankungen: Entzündliche Gelenkerkrankungen, eine vorausgegangene bakterielle Gelenkentzündung (septische Arthritis), wiederholte Gelenkblutungen bei Hämophilie (Bluterkrankheit) und Gelenkerkrankungen durch Nervenschädigung können zu einer sekundären Zerstörung des Gelenks führen. Eine diabetische Charcot-Arthropathie (Gelenkschädigung durch Nervenschäden bei Diabetes) beruht auf einer Nervenschädigung und ist keine einfache „glucosebedingte Arthrose“ [5].
• Veränderungen nach Verletzungen: Brüche mit Beteiligung der Gelenkfläche, Verrenkungen, Kreuzband- und Meniskusverletzungen sind wichtige Ursachen beziehungsweise Risikofaktoren einer sekundären Arthrose [8].

Laboruntersuchungen – Einordnung möglicher Risikomarker

• Erhöhte Harnsäure im Blut (Hyperurikämie): Sie ist kein allgemein anerkannter eigenständiger ursächlicher Risikofaktor für Arthrose. Befunde sind im Zusammenhang mit Gicht, Nierenfunktion und stoffwechselbedingten Begleiterkrankungen zu bewerten [5, 9].
• hs-CRP: Geringfügige Erhöhungen können mit Beschwerden in Zusammenhang stehen, sind jedoch unspezifisch. hs-CRP ist weder ein diagnostischer Arthrosemarker noch aufgrund dieses Zusammenhangs ein gesicherter ursächlicher Risikofaktor [3].

Operationen

• Entfernung von Meniskusgewebe: Der Verlust funktionsfähigen Meniskusgewebes kann die Belastungsverteilung verschlechtern und eine Kniearthrose begünstigen. Eine pauschale 20-fache Risikoerhöhung nach jedem Meniskusschaden ist nicht belegt [8, LL1].
  • Eine Metaanalyse berichtete im Vergleich zu unverletzten Knien eine Chancenquote (Odds-Ratio) von 4,2 nach einer Kreuzbandverletzung, 6,3 nach einer Meniskusverletzung und 6,4 nach einer kombinierten Verletzung. Die Studien unterschieden sich deutlich; die Werte sind weder individuelle Vorhersagen des Risikos noch isolierte Schätzungen des Effekts einer Operation [8].

Abkürzungen

• BMI: Body-Mass-Index
• CPP: Calciumpyrophosphat
• CPPD: Calciumpyrophosphat-Ablagerungserkrankung
• hs-CRP: hochsensitives C-reaktives Protein
• VDR: Vitamin-D-Rezeptor

Literatur

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Leitlinien

1. S3-Leitlinie: Prävention und Therapie der Kniearthrose. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie. (AWMF-Registernummer: 187-050), Juli 2024, Version 5.0, veröffentlicht Mai 2025. Langfassung [LL1]