Rückenmark: Definition, Aufbau und Funktionen

Das Rückenmark (Medulla spinalis) ist ein lebenswichtiger Bestandteil des zentralen Nervensystems, der eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Informationen zwischen Gehirn und Körper spielt. Es ist ein langer, zylindrischer Nervenstrang, der im Wirbelkanal der Wirbelsäule verläuft und von schützenden Membranen, den Rückenmarkshäuten, umgeben ist. In diesem Artikel werden wir die Definition, den Aufbau, die Funktionen und mögliche Erkrankungen des Rückenmarks detailliert untersuchen.

Was ist das Rückenmark?

Das Rückenmark ist ein im Wirbelkanal liegender Bestandteil des Zentralnervensystems. Bei Erwachsenen hat es einen Durchmesser von etwa 1 cm und eine Länge von etwa 40-50 cm, abhängig von der Körpergröße. Es leitet Informationen zwischen Gehirn und peripheren Nerven in beide Richtungen und verarbeitet eigenständig Informationen in Form von Reflexantworten (Reflex).

Man kann es sich wie einen langen Strang vorstellen, der den Rücken entlangläuft. Das Rückenmark läuft, geschützt im Wirbelkanal der Wirbelsäule, am Rücken entlang. Vom Kopf ausgehend (kranial) in Richtung Steißbein (kaudal) kann man es in verschiedene Segmente einteilen. Dabei ist der Aufbau des Rückenmarks symmetrisch, sodass aus jedem Segment jeweils ein spinales Nervenpaar entspringt. Das Rückenmark ist jedoch kürzer als die Wirbelsäule. Es endet ab dem ersten Lendenwirbel als Markkegel (Conus medullaris). Danach läuft nur noch ein Nervenfaserbündel weiter.

Anatomie und Aufbau des Rückenmarks

Das Rückenmark erstreckt sich vom Gehirn bis zum unteren Rückenbereich und ist von drei schützenden Häuten umgeben:

• Dura mater spinalis: Die äußere, harte Rückenmarkshaut.
• Arachnoidea spinalis: Die mittlere Spinnwebhaut.
• Pia mater spinalis: Die innere, weiche Rückenmarkshaut.

Zwischen der Arachnoidea und der Pia mater befindet sich der Subarachnoidalraum, der mit Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) gefüllt ist. Diese Flüssigkeit dient als Stoßdämpfer und schützt das Rückenmark vor mechanischen und thermischen Schädigungen.

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Segmente des Rückenmarks

Das Rückenmark ist in verschiedene Segmente unterteilt, die jeweils paarweise Spinalnerven abgeben. Nach dem Ursprung der austretenden Nerven unterscheidet man einen Hals-, Brust-, Lenden- und Kreuzbeinteil. Die Nerven werden nach den lateinischen Bezeichnungen der Segmente benannt:

• Hals (Cervix): C1 bis C8
• Brust (Thorax): Th1 bis Th12
• Lende (Lumbus): L1 bis L5
• Kreuzbein (Sacrum): S1 bis S5
• Steißbein (Coccygeus): Co1

Die Spinalnerven versorgen jeweils bestimmte Körperabschnitte mit Informationen. Beispielsweise sind die C1-C4-Nerven für die Atmung sowie Kopf- und Halsbewegungen zuständig, während die C8- und Th1-Nerven das Bewegen von Hand und Fingern kontrollieren.

Innere Struktur: Graue und weiße Substanz

Im Querschnitt des Rückenmarks lassen sich zwei Hauptbereiche unterscheiden: die graue und die weiße Substanz.

• Graue Substanz: Sie befindet sich im Inneren des Rückenmarks und hat eine schmetterlingsförmige Struktur. Die graue Substanz besteht hauptsächlich aus Nervenzellkörpern (Neuronen), Dendriten, marklosen Anfangsteilen der Axone, präsynaptischen Endigungen von Neuronen anderer Rückenmarksbereiche, Gliagewebe und Blutkapillaren. Sie ist die eigentliche Schaltstelle des Rückenmarks. An der grauen Substanz unterscheidet man die Vorderhörner, von denen die motorischen, zu den Muskeln ziehenden Nerven ausgehen, die Hinterhörner, an denen die sensiblen Empfindungsnerven eintreten, sowie die Seitenhörner mit Zellen für das vegetative Nervensystem.
• Weiße Substanz: Sie umgibt die graue Substanz und besteht hauptsächlich aus Nervenfasern (Axonen), die in unterschiedlichen Bahnen verlaufen. Die weiße Substanz enthält Leitungsbahnen der sensiblen und motorischen Impulse, und zwar sowohl innerhalb des Rückenmarks als auch zu und von den höheren Zentren im Gehirn. Teilweise voneinander getrennt verlaufen innerhalb des Rückenmarks auch die Nervenbahnen für die von der Großhirnrinde gesteuerte Willkürmotorik (Pyramidenbahn) und die von tieferen Hirnstrukturen und Kleinhirn gesteuerten Bahnen des extrapyramidalen Systems, das die Willkürmotorik modifiziert, unbewusst routinierte Bewegungsabläufe steuert und für die Aufrechterhaltung des Muskelspannungszustandes verantwortlich ist. In der weißen Substanz befinden sich aufsteigende und absteigende Nervenbahnen. Die aufsteigenden (afferenten) Bahnen laufen vom Rückenmark zum Gehirn und leiten Signale aus der Umwelt oder dem Körper ins Gehirn. Die absteigenden (efferenten) Bahnen sind vom Gehirn zurück zum Rückenmark zuständig. Die wichtigste und größte motorische Nervenbahn ist die sogenannte Pyramidenbahn.

Funktionen des Rückenmarks

Das Rückenmark erfüllt zwei Hauptaufgaben: die Weiterleitung von Informationen und die Verarbeitung von Reflexen.

Informationsübertragung

Das Rückenmark dient als wichtiger Vermittler zwischen Gehirn und Körper. Es leitet sensorische Informationen aus der Peripherie (z.B. Berührung, Schmerz, Temperatur) zum Gehirn und motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln.

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• Aufsteigende Bahnen (afferent): Diese Bahnen leiten sensorische Informationen vom Körper zum Gehirn. Beispiele hierfür sind der Vorderseitenstrang (Thermorezeptoren für Temperatursinn und Schmerzrezeptoren), der Kleinhirnseitenstrang (Mechanorezeptoren der Haut, Muskeln und Gelenke) und der Hinterstrang (Mechanorezeptoren der Haut, Muskeln und Gelenke).
• Absteigende Bahnen (efferent): Diese Bahnen leiten motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln. Die wichtigste absteigende Bahn ist die Pyramidenbahn, die für die Willkürmotorik verantwortlich ist.

Reflexe

Das Rückenmark ist auch für die Steuerung von Reflexen zuständig. Reflexe sind unwillkürliche, stereotype Reaktionen auf bestimmte Reize, die ohne Beteiligung des Gehirns ablaufen. Dies ermöglicht eine schnelle Reaktion auf potenziell gefährliche Situationen.

Ein bekanntes Beispiel ist der Kniesehnenreflex (Patellarsehnenreflex), bei dem ein Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe eine Streckung des Unterschenkels auslöst. Dieser Reflex dient der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Körperhaltung.

Vitalparameter

Das Rückenmark selbst hat keine Vitalparameter im herkömmlichen Sinne wie Blutdruck oder Herzfrequenz. Es ist jedoch ein wichtiger Teil des Nervensystems, das für die Regulation und Überwachung verschiedener Vitalparameter verantwortlich ist. Es kontrolliert beispielsweise die Atmung durch Signale an das Zwerchfell und die Atemmuskulatur und reguliert den Blutdruck und die Herzfrequenz durch Signale an das Herz und die Blutgefäße.

Mögliche Erkrankungen des Rückenmarks

Das Rückenmark kann durch verschiedene Ursachen geschädigt werden, was zu unterschiedlichen neurologischen Störungen führen kann. Der Grad der Auswirkungen hängt dabei vor allem mit dem Ort der Beschädigung zusammen. Je höher die Stelle liegt, an der das Rückenmark beschädigt ist, desto größer sind die Einschränkungen.

Ein medizinischer Fachbegriff für eine Schädigung des Rückenmarks jeglicher Ursache lautet Myelopathie.

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Ursachen von Rückenmarkserkrankungen

• Verletzungen: Frakturen der Wirbelsäule, Quetschungen oder Durchtrennungen des Rückenmarks können zu Querschnittssyndromen führen.
• Entzündungen: Myelitis (Entzündung des Rückenmarks) kann durch Viren, Bakterien oder Autoimmunerkrankungen verursacht werden. Ein Beispiel hierfür ist die Multiple Sklerose, bei der das Immunsystem die Myelinscheiden der Nervenfasern angreift.
• Gefäßerkrankungen: Erkrankungen oder Verschlüsse der versorgenden Gefäße (z.B. Blutung im Wirbelkanal oder Rückenmarksinfarkt) können zu einer vaskulären Myelopathie führen.
• Kompression: Ein Bandscheibenvorfall, eine Spinalkanalstenose oder ein Tumor können das Rückenmark einquetschen und zu einer Kompressionsmyelopathie führen.
• Tumore: Primäre Tumoren des Rückenmarks (z.B. Gliome, Neurofibrome, Meningeome) oder Metastasen anderer Krebserkrankungen können das Rückenmark schädigen.
• Infektionen: Meningitis und Enzephalitis (Entzündungen der Hirnhäute und des Gehirns) können sich auf das Rückenmark ausbreiten.
• Weitere Ursachen: Stoffwechselstörungen, toxische Einflüsse (z.B. Lathyrismus) oder angeborene Fehlbildungen (z.B. Spina bifida) können ebenfalls zu Rückenmarkserkrankungen führen.

Symptome von Rückenmarkserkrankungen

Die Symptome einer Rückenmarkserkrankung hängen von der Art, der Schwere und dem Ort der Schädigung ab. Mögliche Symptome sind:

• Motorische Störungen: Schwäche, Lähmungen (bis hin zur Querschnittslähmung), Spastik
• Sensibilitätsstörungen: Missempfindungen (z.B. Kribbeln, Taubheit), Schmerzen, Verlust der Temperatur- oder Schmerzempfindung
• ** vegetative Störungen:** Blasen- und Darmfunktionsstörungen, sexuelle Funktionsstörungen, Störungen der Schweißsekretion, Kreislaufprobleme
• Reflexstörungen: Ausfall oder Verstärkung von Reflexen

Diagnose und Behandlung von Rückenmarkserkrankungen

Die Diagnose von Rückenmarkserkrankungen umfasst in der Regel eine neurologische Untersuchung, bildgebende Verfahren (z.B. MRT, CT) und gegebenenfalls weitere spezielle Untersuchungen (z.B. Elektrophysiologie, Liquoruntersuchung).

Die Behandlung richtet sich nach der Ursache und Schwere der Erkrankung. Mögliche Behandlungsansätze sind:

• Medikamentöse Therapie: Entzündungshemmende Medikamente, Immunsuppressiva, Schmerzmittel, Antibiotika, Virostatika
• Physiotherapie: Kräftigung der Muskulatur, Verbesserung der Beweglichkeit und Koordination
• Ergotherapie: Anpassung des Lebensumfelds, Hilfsmittelversorgung
• Operation: Entlastung des Rückenmarks bei Kompression, Entfernung von Tumoren
• Rehabilitation: Wiederherstellung von Funktionen und Fähigkeiten nach einer Rückenmarksschädigung

Primäre Tumoren des Gehirns und Rückenmarks

Primäre Tumoren des Gehirns und Rückenmarks sind Neubildungen, die im zentralen Nervensystem entstehen und von der Gehirn- bzw. Rückenmarksubstanz selbst oder den sie umgebenden Hirnhäuten ausgehen. Tumoren, die ihren Ursprung von den im Schädelinnern gelegenen Hirnnerven oder den in der Wirbelsäule liegenden Nervenwurzeln des Rückenmarks nehmen, werden oft hinzugerechnet, gehören aber von ihrem Ursprung her bereits zu den Neubildungen des peripheren Nervensystems.

Im Vergleich zu anderen Krebserkrankungen sind primäre Tumoren des Gehirns und Rückenmarks deutlich seltener. Sie machen insgesamt nur ungefähr 2% aller Krebserkrankungen aus. Für die Bundesrepublik Deutschland wird geschätzt, dass jedes Jahr etwa 7.040 Menschen neu an einem Tumor des Gehirns oder Rückenmarks erkranken. Primäre Tumoren des Gehirns sind dabei wesentlich häufiger als primäre Tumoren des Rückenmarks. Männer sind insgesamt etwas häufiger betroffen als Frauen. Es gibt jedoch bestimmte Tumoren, wie z.B. die von den Hirnhäuten ausgehenden Meningeome, die bei Frauen deutlich öfter vorkommen. Prinzipiell können Gehirn- und Rückenmarkstumoren in jedem Lebensalter auftreten. Am häufigsten sind Menschen zwischen dem 50. und 70. Lebensjahr betroffen. Ein zweiter, wesentlich kleinerer Häufigkeitsgipfel findet sich im Kindesalter. Bemerkenswert ist dabei, dass unter den verschiedenen Krebserkrankungen im Kindesalter die Tumoren des Gehirns nach dem Blutkrebs (Leukämie) an zweiter Stelle der Häufigkeitsstatistik stehen.

Ursachen und Risikofaktoren

Trotz intensiver Forschungsanstrengungen sind die Ursachen für die Entstehung von primären Tumoren des Nervensystems nach wie vor weitgehend unbekannt. Bei den meisten Patienten treten diese Tumoren auf, ohne dass sich auslösende Faktoren finden lassen. Der Arzt spricht in diesem Fall von sporadischen Tumoren und unterscheidet diese von den erblichen Tumoren. Unter den Patienten mit einem primären Gehirn- oder Rückenmarktumor liegt allerdings nur zu einem geringen Prozentsatz ein Erbleiden vor, das die Entstehung von Tumoren im Nervensystem fördert. Lebens- und Ernährungsgewohnheiten, die für das Auftreten von anderen Krebserkrankungen von großer Bedeutung sind, wie z.B. Rauchen oder übermäßiger Alkoholkonsum, spielen für die Entwicklung von primären Tumoren des Gehirns und Rückenmarks keine Rolle. Ebenso wenig gibt es überzeugende Beweise dafür, dass Stress oder ungewöhnliche seelische Belastungen diese Tumoren auslösen. Für die in jüngerer Zeit aufgeworfene Vermutung, dass bestimmte Umwelteinflüsse, wie z.B. eine verstärkte Belastung des Gehirns mit elektromagnetischen Feldern im Bereich von Hochspannungsleitungen oder die übermäßige Nutzung von Mobiltelefonen, zu einer Zunahme von Gehirntumoren führt, gibt es bislang ebenfalls keine Belege. Lediglich die direkte radioaktive Bestrahlung des Nervensystems, wie sie gelegentlich zur Behandlung anderer lebensbedrohender Erkrankungen, z.B. der akuten Leukämie, notwendig ist, geht mit einem leicht erhöhten Risiko für Tumoren des Gehirns und der Hirnhäute einher. Radioaktive Bestrahlung ist nur bei einem Bruchteil der Patienten mit zentralnervösen Tumoren als auslösender Faktor von Bedeutung.

Klassifikation und Gradeinteilung

Primäre Tumoren des Gehirns und Rückenmarks umfassen eine große Vielfalt verschiedener Tumorarten, die ihren Ursprung von unterschiedlichen Zellen des Nervensystems nehmen und sich im Hinblick auf ihr Wachstumsverhalten, das Ansprechen auf Behandlung und die Prognose erheblich unterscheiden. Die genaue Einstufung (Klassifikation) der unterschiedlichen Tumorarten sowie die Einschätzung ihrer biologischen Wertigkeit, d.h. die Unterscheidung zwischen gut- oder bösartig (Gradierung), erfolgt anhand von feingeweblichen Merkmalen, die an Schnittpräparaten des Tumorgewebes unter dem Mikroskop bestimmt werden. Da die exakte Klassifikation die wichtigste Vorraussetzung für die Abschätzung der Prognose und die weitere Behandlungsplanung bildet, sollte das Tumorgewebe immer von einem erfahrenen Neuropathologen, d.h. einem speziell für die feingewebliche Diagnose von Erkrankungen des Nervensystems ausgebildeten Spezialisten, untersucht werden. Gemäß dieser WHO-Klassifikation wird jedem Tumor zusätzlich zur Artdiagnose ein WHO-"Grad" zugeordnet. Man unterscheidet insgesamt vier WHO-Grade. Der WHO-Grad I entspricht einem gutartigen, langsam wachsenden Tumor mit günstiger Prognose und guter Heilungschance durch eine operative Tumorentfernung. Die WHO-Gradierung spielt nicht nur zur Beurteilung der individuellen Prognose eine wichtige Rolle, sondern dient auch als Richtschnur für die weitere Behandlung. Während Tumoren der WHO-Grade I und II oft durch eine alleinige Operation behandelt werden, erfolgt bei Tumoren der WHO-Grade III und IV nach der Operation eine zusätzliche Bestrahlung oder Chemotherapie. Das Ansprechen auf diese zusätzliche Therapie kann dabei von Tumor zu Tumor sehr unterschiedlich sein. Bestimmte Tumorarten, wie z.B. die anaplastischen Oligodendrogliome, lassen sich durch eine Behandlung sehr gut und langfristig kontrollieren, während andere, wie z.B. die Glioblastome, eine Tendenz haben, auch nach einer aggressiven Therapie wieder zu wachsen.

Zelltypen und Tumorentstehung

Gehirn und Rückenmark enthalten neben den eigentlichen Nervenzellen verschiedene Formen von Stützzellen (Gliazellen), deren wichtigste Vertreter die Astrozyten sind. Hinzu treten die Oligodendrozyten, die die Markscheiden der Nervenzellfortsätze im zentralen Nervensystem bilden, und die Ependymzellen, die die inneren Hirnkammern auskleiden und den Zentralkanal des Rückenmarks bilden. In den inneren Hirnkammern gibt es zusätzlich noch spezielle Strukturen, die u.a. für die Bildung des Hirnwassers von Bedeutung sind. Diese werden als Plexus choroideus bezeichnet und besitzen einen speziellen Deckzellbelag aus Plexusepithelzellen.Die Hirnhäute (Meningen) bestehen im Wesentlichen aus Bindegewebszellen und meningealen Deckzellen. Hirnnerven und Rückenmarkswurzeln enthalten neben den Nervenfortsätzen Schwann-Zellen, denen die wichtige Aufgabe zukommt, die Nervenfortsätze im peripheren Nerv voneinander elektrisch zu isolieren. Aus allen genannten Zelltypen können sich prinzipiell Tumoren entwickeln. Dies bedingt die große Vielfalt an unterschiedlichen Neubildungen des Nervensystems. Interessanterweise gehen dabei die wenigsten Tumoren von den Nervenzellen selbst, den Neuronen, aus. Insgesamt am häufigsten gehen Gehirntumoren von den verschiedenen Gliazellen aus. Diese "Gliome" machen zusammen etwa 60% aller primären Tumoren des Gehirns und Rückenmarks aus. Entsprechend den verschiedenen glialen Zelltypen im zentralen Nervensystem lassen sich mehrere Untergruppen von Gliomen unterscheiden. Am häufigsten sind die Astrozytome, unter denen sich mit dem Glioblastom der häufigste und zugleich bösartigste primäre Gehirntumor befindet. Weitere Gliomarten sind Oligodendrogliome, Mischgliome (Oligoastrozytome) und Ependymome. Nach den Gliomen bilden die von den Hirnhäuten ausgehenden Meningeome die zweithäufigste Gruppe unter den primären Tumoren des Zentralnervensystems. Der wichtigste bösartige Gehirntumor des Kindesalters ist das Medulloblastom des Kleinhirns. Die häufigsten Tumoren der Hirnnerven und Rückenmarkswurzeln werden als Neurinome oder Schwannome bezeichnet. Sie gehen von den Schwann-Zellen des peripheren Nervensystems aus.

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