Knochengesundheit und Hochleistungssport

Hochleistungssport zeichnet sich durch Spitzenleistungen in einer bestimmten Sportart aus. Die Begriffsdefinition des Hochleistungssports erscheint insbesondere vor dem Hintergrund wichtig, dass es sonst zu Verallgemeinerungen für alle Sportlerinnen kommen kann. Als Leistungssportlerinnen gelten alle Athletinnen, bei denen der Leistungsgedanke und das Streben nach einer überdurchschnittlichen Leistung klar in den Vordergrund gerückt sind, in der Regel verbunden mit einer regelmäßigen Teilnahme an Wettkämpfen. Darüber hinaus werden alle Sportlerinnen, welche nach nationalen oder internationalen Maßstäben hervorragende Leistungen erbringen, als Hochleistungssportlerinnen bezeichnet. Das Training findet in beiden Gruppen bereits mindestens über mehrere Jahre mittels geplanten, meist mehrstündigen täglichen Trainings bei hohen Intensitäten statt.

Leistungssport kann verschiedene Altersgruppen umfassen:

In manchen Sportarten, z. B. im Geräteturnen oder in der Rhythmischen Sportgymnastik betreiben schon 7‑ bis 8‑Jährige Leistungssport, z. T. im Landeskader. Es gibt Trainer, die schon in dieser Altersgruppe die Kalorienzufuhr kontrollieren und auf einem niedrigen Niveau halten wollen.

Bewegung ist ein wichtiger und protektiver Faktor zur Prävention des Auftretens einer Osteoporose. Mit 20 Jahren sind ungefähr 90 % der maximalen Knochenmasse erreicht, und die mit 30 Jahren erreichte Knochenmasse entspricht dem Maximum, welches in einer Lebensspanne erreicht werden kann. Daher sollte für Leistungssportlerinnen der langfristige Erhalt einer gesunden Knochenmasse bzw. der positive Effekt der physischen Aktivität ihrer Sportart über eine Maximierung der sportlichen Leistungsfähigkeit gestellt werden. Ein einmal erworbenes Defizit in dieser Zeitspanne lässt sich nach Beendigung der sportlichen Karriere nicht mehr gänzlich wiederherstellen.

Allein durch die Art der mechanischen Belastung der jeweiligen Sportart ergibt sich bereits ein unterschiedlicher Einfluss auf das Knochengewebe. Insbesondere High-impact-Sportarten oder Sportarten, bei welchen rasche Richtungswechsel, Sprünge oder Drehmomente erforderlich sind (z. B. Fußball, Volleyball, Tennis, Turnen und Kampfsport) scheinen mit höherer Knochendichte und Knochenstärke einherzugehen. Im Gegenzug hierzu weisen Ausdauersportler (insbesondere Langstreckenläufer und Rennradfahrer) sowie Schwimmer ein erhöhtes Risikoprofil für einen alternierten Knochenstoffwechsel in Bezug auf ihre ausgeübte Sportart auf. Besonders ausgeprägt scheinen solche positiven Knocheneffekte in der Präpubertät bzw. frühen Pubertät zu sein. So konnte beispielsweise bei jungen Turnerinnen ein bis zu 85 %iger Anstieg der BMD („bone mineral density“) im Vergleich zu ihren nicht sportlich aktiven Altersgenossinnen gezeigt werden [1]. Auch junge Tennisspielerinnen wiesen eine deutliche Seitendifferenz beider Arme mit um bis zu 15 % höherer BMD im Seitenvergleich auf [2]. Es scheint, dass dieser in jungen Jahren erworbene positive Effekt auch nach Einstellen der leistungssportlichen Tätigkeit für 5 bis 10 Jahre in signifikanter Ausprägung erhalten bleibt und sogar für weitere 4 bis 5 Dekaden bis ins späte Erwachsenenalter weiterhin mit einem kleinen Nutzen verbunden ist [1‐3].

Unabhängig von der mechanischen Belastung der ausgeübten Sportart sollte jedoch auch ein besonderes Augenmerk auf allen Sportarten liegen, bei welchen aus ästhetischen oder sportlichen Gründen die Einhaltung eines bestimmten Körpergewichts notwendig ist (Läufer, Tänzer, Jockeys etc.). Durch die starke Nahrungsabhängigkeit des Knochens ergibt sich sowohl aus dem langfristigen als auch aus dem akuten Mangel an Nährstoffen eine unmittelbare Modulation des Knochenstoffwechsels.

Mittels der „female athlete triad“ (FAT) wurde 1992 ursprünglich der klinische Zusammenhang definiert, der die abhängige Beziehung zwischen Energieverfügbarkeit, Menstruationszyklus und Knochengesundheit beschreibt. Diese Definition wurde 2014 im Rahmen eines Konsensusstatements des Internationalen Olympischen Komitees (IOC) überarbeitet, erweitert und ersetzt durch den Begriff des relativen Energiemangels im Sport („relative energy deficiency in sports“, RED-S), welcher nun – da nicht zwangsläufig auf Sportlerinnen beschränkt – auch für männliche Athleten sowie Paraathleten Anwendung findet.

RED‑S beschreibt ein pathophysiologisches Kontinuum der gesunden Athletin mit optimaler Energieverfügbarkeit („energy availability“, EA), normalem Zyklus und gesunder Knochendichte bis hin zur Athletin mit Amenorrhö, niedriger Energieverfügbarkeit („low energy availability“, LEA) und Osteoporose am anderen Ende.

Die weitreichenden Auswirkungen der LEA auf endokrine Funktionen sind in den Abb. 1 und 2 zusammengefasst.

Die Evidenz der letzten Jahre hat gezeigt, dass der dem RED‑S ätiologisch zugrunde liegende Faktor ein relativer Energiemangel (LEA) ist. Die Energieverfügbarkeit des Athleten wird definiert durch die Differenz von Energieaufnahme und Energieverbrauch durch physische Aktivität, bezogen auf die fettfreie Körpermasse (FFM). Die Schwierigkeit dieser an sich sehr einfachen Definition liegt darin zu bestimmen, wie hoch sowohl die Aufnahme als auch der Verbrauch ist und welcher sich daraus ergebende Wert tatsächlich einen Schwellenwert für einen veränderten Knochenstoffwechsel darstellen könnte. Bei erwachsenen Athleten wird eine Ernergieverfügbarkeit von 45 kcal/kg FFM/Tag empfohlen, um das Auftreten eines RED‑S sicher zu vermeiden. Ihle und Loucks [4] konnten zeigen, dass schon eine leicht reduzierte Energieverfügbarkeit von 30 kcal/kg FFM/Tag bei jungen gesunden Frauen modulierende Effekte auf den Knochenaufbau ergab, nicht aber auf die Resorption. Diese Veränderungen lassen sich schon nach wenigen Tagen erkennen. Bei noch ausgeprägteren Werten von ungefähr 15 kcal/kg FFM/Tag wird ein Zusammenhang mit amenorrhoischen Athletinnen beschrieben [4, 5]. Hierbei scheint das Risiko desto höher zu sein, je geringer die Kalorienaufnahme anteilig im Verhältnis zur berechneten Bedarfsenergieverfügbarkeit ist. Anders formuliert, scheint bei adäquater Nährstoffaufnahme auch ein umfangreiches und intensives Training nicht so unmittelbar zu den beschriebenen Effekten zu führen [6].

Eine 57 kg schwere Läuferin mit einem Körperfettanteil von weniger als 10 % sollte demnach etwa 2450 kcal/Tag zur Verfügung haben. Wenn sie jedoch durch das tägliche mehrstündige Training eine Energiemenge in der Größenordnung zwischen 3000 und 4000 kcal/Tag verbraucht, ergibt dies einen Gesamttagesbedarf von ungefähr 5500–6000 kcal/Tag. Dass dies unter Beachtung gesunder Ernährungsempfehlungen und der zeitlichen Verfügbarkeit angesichts von Trainingsload, Regenerationszeiten, Reisen, Wettkämpfen etc. nicht einfach umzusetzen ist, ist offensichtlich.

Hinzu kommen noch differenziertere Betrachtungsweisen, welche beispielsweise den optimalen Zeitpunkt vor, während und nach intensiven Trainingseinheiten sowie die Zusammensetzung der Nahrung betreffen. Obwohl keine Studie bisher den Zusammenhang zwischen niedriger Kohlenhydratverfügbarkeit und der Knochengesundheit untersucht hat, konnte gezeigt werden, dass ausreichende Kohlenhydratzufuhr den Knochenumsatz („turnover“) reduzieren kann, wohingegen eine protein-/fettgestützte kohlenhydratreduzierte Nahrungszusammensetzung wohl eher negative Einflüsse generiert [6‐10].

Ebenso scheint der Zeitpunkt der Kohlenhydratzufuhr eine Rolle zu spielen, da eine Zufuhr während oder vor einer intensiven Trainingseinheit einen möglichen negativen Einfluss auf den Knochenstoffwechsel deutlicher vermindern kann als eine Zufuhr nach dem Training. Darüber hinaus führt eine unzureichende Kohlenhydratsubstitution vor oder während intensiver körperlicher Aktivität zu deutlichen, wenn auch kurzzeitigen Anstiegen des Kortisolspiegels. Zudem ist bei restriktivem Essverhalten häufig auch die Kalziumzufuhr zu gering. V. a. bei den Hallensportarten (Geräteturnen, Rhythmische Sportgymnastik, Eiskunstlauf) wird aufgrund der fehlenden Sonneneinstrahlung Vitamin D vermindert gebildet, und selbst das angebotene Kalzium wird daher unzureichend vom Körper aufgenommen.

Die aufgeführten Anmerkungen zu den unmittelbaren Wechselwirkungen zwischen Trainingsload, Energiezufuhr, Knochenstoffwechsel und endokrinologischen Faktoren sollen verdeutlichen, wie komplex die Überlegungen zu einer adäquaten Planung einer ausreichenden Energiezufuhr im Hochleistungssport sein können.

Erschwert werden solche sportphysiologischen Überlegungen durch sportartspezische Rahmenbedingungen, welche ein niedriges Gewicht im Hochleistungssport erforderlich machen. Dies erfolgt nicht nur aus ästhetischen Gesichtspunkten wie beispielsweise bei Tänzerinnen oder Turnerinnen, sondern sowohl aus Gründen der Notwendigkeit und Voraussetzung für den Sport (Eiskunstpaarlauf, Jockey) als auch zum Zweck, Gewichtsklassen bei Wettkämpfen zu entsprechen, die sportliche Performance zu optimieren und zugleich den gewichtsabhängigen muskuloskelettalen Einfluss zu minimieren (Läufer, Radrennfahrer).

Besonders interessant für Gynäkologen sind die Zyklusstörungen, die auch im Rahmen von FAT und RED‑S auftreten, da sie oft der Grund für die gynäkologische Vorstellung sind.

Bei einer beispielhaften Befragung berichteten 7 % in einer Gruppe von Hochschulsportlerinnen und sogar 22 % in der Subgruppe der Cheerleaderinnen, Taucherinnen und Turnerinnen eine primäre Amenorrhö [11]. Eine sekundäre Amenorrhö wurde bei Hochleistungssportlerinnen noch häufiger diagnostiziert – beispielsweise bei 69 % der Ballettänzerinnen [12] und 65 % der Langstreckenläuferinnen [13]. Bei der sekundären Amenorrhö handelt es sich pathophysiologisch um eine funktionelle hypothalamische Amenorrhö: Durch Stress, sehr kontrolliertes Essverhalten („restrained eating“, Orthorexie) und eine erniedrigte EA, welche über Neurotransmitter Auswirkungen auf den Hypothalamus hat, kann es zu Veränderungen in der Amplitude und Frequenz der GnRH-Pulse und in der Folge auch der LH-Sekretion kommen. Es entwickeln sich oft zunächst eine Anovulation mit konsekutiver Lutealphaseninsuffizienz (klinisches Zeichen: Vorschmierblutung vor der noch vorhandenen Periode) und bei stärkerer Ausprägung eine Oligoamenorrhö.

Im gesunden Organismus führt ein ausgeglichener Hormonstatus dazu, dass Östrogene die Kalziumresorption und den Einbau des Kalziums in den Knochen fördern und Progesteron diese Wirkung über unterschiedliche Mechanismen unterstützt [14].

In der Literatur zeigen sich unterschiedliche Zusammenhänge zwischen Knochenstoffwechsel und Anovulation. Anovulation im Rahmen eines polyzystischen Ovarialsyndroms (PCOS) ist durch die gleichzeitig oft endogen erhöhten Androgene (mit osteoanaboler Wirkung) möglicherweise weniger knochenschädlich, andererseits gibt es Hinweise auf einen evtl. geringeren Knochenaufbau durch zusätzliche chronische Inflammation [15].

Niethammer et al. zeigten 2015 an Frauen ohne PCOS, dass sich der Knochenstoffwechsel in der Lutealphase bei ovulatorischen Zyklen von anovulatorischen Zyklen unterscheidet. Anhand der Knochenumsatzmarker (alkalische Phosphatase, Pyridinolyd und „C-terminal crosslinks“) konnte eine reduzierte Knochenresorption in der Lutealphase von ovulatorischen Zyklen im Gegensatz zu anovulatorischen Zyklen nachgewiesen werden. Dieser Effekt wirkte sich auch auf den Folgezyklus aus [16]. Auch subklinische Ovulationsstörungen bei normalen Menstruationsabständen – die als Vorstufe von klinischer Oligomenorrhö und Amenorrhö auftreten – können zu einem negativen Einfluss auf den Knochenstoffwechsel führen [17].

Bei älteren, chronisch amenorrhoischen Athletinnen war ein einmal stattgehabter Verlust von Knochendichte auch nach 9 Jahren noch nachweisbar [18].

Nose-Ogura et al. berichteten unter 390 Athletinnen das Auftreten einer Stressfraktur bei 36 Teilnehmerinnen innerhalb der ersten 3 Monate nach Studieneinschluss. Bei Teenagern mit sekundärer Amenorrhö war das Risiko 12,9-fach erhöht, bei Mädchen mit niedriger Knochendichte 4,5-fach, wohingegen ein erniedrigtes Körpergewicht allein das Risiko nur um 1,1 erhöhte [19].

Auch andere Publikationen berichten vom Risiko einer Stressfraktur bei Vorliegen einer Komponente der FAT im Bereich von 15–20 %, bei Vorliegen von mehreren Komponenten steigt das Risiko auf 30–50 % [20]. Das Auftreten von Stressfrakturen bei Leistungssportlerinnen ist mit einer Lebenszeitprävalenz von bis zu 40 % eine häufige Pathologie [21].

Hochleistungssportlerinnen unterziehen sich zu Saisonbeginn in der Regel kaderassoziierten oder vereinsassoziierten sportmedizinischen Untersuchungen. In größeren Vereinen oder Trainingsstützpunkten stehen oftmals ebenfalls ein oder mehrere Sportmediziner zur Verfügung. Dennoch liegt der Schwerpunkt dieser Screeninguntersuchungen überwiegend auf der kardiopulmonalen und orthopädischen Leistungsfähigkeit der Athletinnen. Die üblichen durchgeführten Laboruntersuchungen decken ernährungsmedizinische oder endokrinologische Parameter meist nicht ab. In einer 2018 während des Harvard Sports Medicine Meetings durchgeführten Untersuchung zur Awareness des RED‑S gaben 76 % der Teilnehmer an, den Begriff der FAT zu kennen, jedoch kannten nur 29 % den Begriff des RED‑S. Hier wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen Ärzten, Physiotherapeuten und Sportwissenschaftlern gefunden [22].

Die Ausrichtung einer sportmedizinischen Untersuchung mit Fokus auf RED‑S erfolgt oftmals erst bei Vorliegen rezidivierender Stressfrakturen, Gewichtsverlust in größerer Menge oder kurzem Zeitraum, psychischen Problemen wie Depression, Motivationsverlust oder bei Anzeichen für das Vorliegen einer Essstörung.

Eine höhere Awareness mit konsequentem Screening für vorliegende Risikofaktoren wäre angesichts der Bedeutung eines relativen Energiemangels unbedingt empfehlenswert.

Unter verschiedenen erhältlichen Fragebögen und Konzepten zur Erleichterung einer sicheren Diagnostik sticht besonders das RED‑S Clinical Assessment Tool (RED‑S CAT) des IOC hervor. In die Bewertung gehen u. a. Fragen zur Identifizierung einer Essstörung, zum Körperfettanteil, zum Ergebnis einer Knochendichtemessung („dual energy X‑ray absorptiometry“, DXA), zu Zyklusgewohnheiten und zur Entwicklung des Körpergewichts ein. Aufgrund der Ergebnisse erfolgt eine Eingruppierung der Athletin nach dem Ampelsystem (grün = niedriges Risiko, gelb = moderates Risiko, rot = hohes Risiko) und erlaubt somit auch die Abgabe einer Empfehlung zur weiteren Ausübung des Leistungssports bei Wettkämpfen [21].

Die effektivste und wichtigste Therapie bei Vorliegen einer komplexen und schwerwiegenden Störung wie FAT oder RED‑S stellt die Korrektur der LEA dar. Auch die in der Folge vorgestellten Ansätze können nur eine „Krückenfunktion“ erfüllen – solange die Ursache, die erniedrigte EA, bestehen bleibt, bestehen auch weitere langfristige negative Folgen für die Frau. Welche Möglichkeiten sich dieAthletin vorstellen kann (Reduktion des Sportumfangs sowie/oder Erhöhung der Energiezufuhr in multidisziplinärem Approach), sollte individuell besprochen werden.

Angesichts des komplexen Zusammenspiels zwischen Energiezufuhr und körperlicher Aktivität ist die Ausbildung der Athletin selbst und ihres Umfelds hinsichtlich eines soliden sportwissenschaftlichen Wissens elementar. Das durchschnittliche Alter der Athletinnen im Hochleistungssport ist in den letzten Jahren über alle Sportarten hinweg angestiegen, sodass die Vorstellung des autarken, sich selbst aufmerksam monitorierenden Sportlers, der Gesundheitsentscheidungen zum eigenen Vorteil und nicht zugunsten einer kurzzeitigen Performanceerhöhung trifft, zunehmend realistisch ist. Denn die Prävention sollte das vorherrschende Ziel sein und nicht erst die Therapie einer LEA kurzfristig wie auch langfristig.

Für die besonders vulnerable Gruppe der jugendlichen Athletinnen ist ein Umfeld aus Trainern, Sportwissenschaftlern, Ärzten und ggf. Ernährungswissenschaftlern in enger Ankopplung an das familiäre Umfeld elementar für ihre sportliche Gesundheit und Zukunft. In einigen Sportvereinen mit größerer finanzieller Unterstützung oder in männlichen Profiteams im Ausdauersport (z. B. Radsport [Tour de France]) werden solche Konzepte teilweise umgesetzt, für die breite Mehrheit der Hochleistungssportler sind sie aber meist nicht verfügbar [25].

Der Fokus für ausreichenden Knochenstoffwechsel liegt auf einer adäquaten Versorgung mit Kalzium (1500 mg/Tag) und Vitamin D3 (1500–2000 IE/Tag). Auf einen Zielblutspiegel von 40–80 ng/ml 25-Hydroxyvitamin D3 sollte dabei geachtet werden [26].

Bei der gynäkologischen Betreuung von Leistungssportlerinnen mit Amenorrhö ist der Therapieansatz abhängig von der Art der Amenorrhö. Liegt eine Oligo‑/Amenorrhö mit niedrignormalen Estrogenwerten vor, wie sie oft im Rahmen des PCOS auftritt, kann durch periodische Gestagengabe (analog zum Gestagentest) eine Blutung ausgelöst werden. Die 14-tägige Einnahme und die nachfolgend zu erwartende Blutung können in Wettkampfpausen gelegt werden. Bei einer sekundären Amenorrhö mit dauerhaft sehr niedrigen Estradiolspiegeln ist eine Hormonsubstitution bei erniedrigten BMD-Werten zusätzlich zur Basistherapie eine mögliche spezifische Osteoporoseprävention. Bei Einsatz von kombinierten oralen Kontrazeptiva (KOK) wurde ein BMD-Anstieg von bis zu 1 %/Jahr an der LWS beobachtet, vergleichbar dem Anstieg bei spontanem Wiedereinsetzen der Menses [26, 27]. Der Einsatz einer KOK als Dauertherapie des Hormonmangels ist trotzdem kritisch zu sehen, da die Ursache der funktionellen hypothalamischen Amenorrhö nicht behoben wird. Zudem gibt es Beobachtungen, dass durch sehr frühe Einnahme einer KOK (Beginn innerhalb der ersten 3 Jahre nach der Menarche) eine Minderung der maximalen Knochendichte resultiert [28].

Ansätze, wie sie – derzeit empirisch verankert – in einigen Ausdauersportarten an Bedeutung gewinnen, unterstützen das aufmerksame Monitoring des eigenen Menstruationszyklus, kombiniert mit einer Ausrichtung der adaptierten Trainingspläne im Sinne von Belastungsmanagement und -effizienz auf den eigenen Zyklus. So können möglicherweise z. B. anabole Effekte (durch körpereigenes Testosteron) optimiert oder hohe Stressbelastungen mit trainingsbedingten Kortisolanstiegen reduziert werden [30].

Bei erlittenen Stressfrakturen mit stärkeren Schmerzen (≥ 5/10) können im Einzelfall Bisphosphonate kurzfristig helfen, die Schmerzen durch das entstehende Knochenödem zu vermindern. Hierbei ist zu beachten, dass Bisphosphonate durch ihre Einlagerung in den Knochen über den Zeitraum der aktiven Therapie hinauswirken [29]. Daher sind sie prämenopausal nicht zugelassen und vor Abschluss des Kinderwunsches zurückhaltend zu empfehlen. Auch andere Medikamentenklassen zur Prävention und Behandlung einer Osteoporose, wie z. B. der Antikörper Denosumab, der selektive Östrogenrezeptormodulator (SERM) Raloxifen oder rekombinantes Parathormon (Teriparatid), sind für prämenopausale Frauen nicht zugelassen (Ausnahmen bei glukokortikoidinduzierter Osteoporose), die Hormontherapie jedoch schon.