Aufbau der Knorpelmatrix: Ein wasserbindendes Gel
Gelenkknorpel besteht zu nur etwa 1 bis 5 Prozent aus lebenden Zellen, den Chondrozyten. Die restlichen 95 Prozent bilden die sogenannte extrazelluläre Matrix (ECM). Diese setzt sich im Wesentlichen aus drei Komponenten zusammen:
- Wasser (65–80 %): Bildet die hydraulische Dämpfungsgrundlage und ermöglicht den Molekültransport.
- Kollagen Typ II (15–22 %): Ein hochgeordnetes, dreidimensionales Fasergerüst, das dem Knorpel enorme Zugfestigkeit verleiht.
- Proteoglykane (vor allem Aggrecan, 4–7 %): Stark negativ geladene Makromoleküle mit Chondroitinsulfat- und Keratansulfatketten, die wie kleine Borsten an Hyaluronsäuresträngen sitzen. Sie ziehen Wassermoleküle elektrostatisch an und sperren sie im Fasernetzwerk ein.
Hydraulische Stoßdämpfung
Wenn beim Gehen oder Laufen Druck auf die Gelenkfläche ausgeübt wird, versucht das im Knorpel gebundene Wasser auszuweichen. Durch die engen Maschen des dichten Kollagennetzwerks wird dieser Wasserfluss stark abgebremst. Es entsteht ein hoher Innendruck, der die einwirkende Kraft elastisch abfedert und großflächig auf den darunterliegenden Knochen (subchondraler Knochen) überträgt.
Extrem geringe Reibungskoeffizienten
Im Zusammenspiel mit den Schmierstoffen der Synovialflüssigkeit (insbesondere Hyaluronsäure und dem Protein Lubricin) erreicht gesunder Knorpel einen Reibungskoeffizienten von unter 0,002. Zum Vergleich: Das Gleiten von poliertem Eis auf Eis erzeugt einen Reibungswert von etwa 0,03 – Knorpel im Gelenk gleitet also mehr als zehnmal reibungsärmer als Kufen auf einer Eisbahn.
Regenerationsfähigkeit und Belastungsgrenzen
Da Knorpel keine Blutgefäße besitzt, teilen sich Chondrozyten im Erwachsenenalter kaum noch. Oberflächliche Mikrorisse heilen daher nur sehr langsam oder narbig mit minderwertigem Faserknorpel. Aus diesem Grund zielt moderne Gelenkprävention darauf ab, die bestehende Knorpelgesundheit durch ausgewogene Bewegung, Vermeidung von Überlastungsspitzen und starke umgebende Muskulatur langfristig zu bewahren.