Kompendium der Sportmedizin

Die Hypothese, dass adäquate körperliche Betätigung zu positiven Gesundheitsergebnissen führt, ist nicht neu. Körperliche Aktivität und körperliches Training zur Prävention und Therapie verschiedener Krankheitsbilder werden seit langem propagiert. So finden sich schon im dritten vorchristlichen Jahrtausend bei Hua Tó Anweisungen für ein strukturiertes Bewegungstraining zur Gesunderhaltung. Auch Hippokrates (460–370 v. Chr.) und Galen (ca. 200–129 v. Chr.) glaubten an die Bedeutung regelmäßiger körperlicher Betätigung zur Gesundheitsvorsorge. Vom antiken Erklärungsansatz, der sich auf die biologische Plausibilität stützt, sollte es aber bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts dauern, bis der Grundstein für die formale wissenschaftliche Bestätigung dieses Zusammenhangs gelegt wurde.

Die Evidenz zum primärpräventiven Nutzen regelmäßiger körperlicher Aktivität auf nicht übertragbare chronische Erkrankungen beruht überwiegend auf epidemiologischen Studien. Randomisierte kontrollierte Studien (RCTs) sind in der Minderzahl und beschränken sich zumeist auf die Untersuchung intermediärer Endpunkte und Surrogatparameter (z.B. kardiovaskuläre Risikofaktoren, VO_2max, Knochendichte, HbA_1c). Aufgrund der enormen Anzahl publizierter Studienberichte wird die Evidenz zu den wichtigsten Krankheitsbildern bzw. Gesundheitsendpunkten auf Basis aktueller systematischer Reviews, Meta-Analysen sowie großer singulärer Kohorten- bzw. RCTs zusammengefasst.

Im Gegensatz zur Evidenz zum primärpräventiven Nutzen körperlicher Aktivität, die zu einem großen Teil auf observationellen Studien beruht, stehen für die Beurteilung der sekundärpräventiven Wirksamkeit körperlicher Aktivität und strukturierten körperlichen Trainings wesentlich mehr randomisierte kontrollierte Studien (RCTs) zur Verfügung.

So wie jede wirksame pharmakologische Substanz sind auch körperliche Aktivität und Sport, als präventives oder therapeutischen Mittel eingesetzt oder im Rahmen wettkampfbezogener Aktivität, mit bestimmten Risiken und Nebenwirkungen verbunden. Die Faktoren, die das Risiko für unerwünschte bewegungsbezogene Ereignisse erhöhen können, sind vielfältig und beinhalten den Aktivitätstyp und die -dosis, individuelle Charakteristika (z.B. Lebensalter, Gesundheitsstatus, Aktivitätsgewohnheiten), die Ausrüstung und Schutzausrüstung (z.B. Fahrradhelm, Klettersicherung etc.) sowie verschiedene Umweltbedingungen (z.B. Temperatur, Wetter, Verkehr, Luftqualität). Von den möglichen adversen aktivitätsbezogenen Ereignissen haben kardiovaskuläre Zwischenfälle als die schwerwiegendsten sowie negative muskuloskelettäre Effekte als die häufigsten unerwünschten Ereignisse die größte Bedeutung.

Regelmäßige körperliche Aktivität und Sport haben paradoxe Effekte. Einerseits schützen sie vor vorzeitiger Sterblichkeit und einer Vielzahl nicht übertragbarer Erkrankungen, andererseits können sie bei akuter oder chronischer Überdosierung, wenn auch äußerst selten, zu unerwünschten kardiovaskulären Ereignissen und, wesentlich häufiger, zu muskuloskelettalen Komplikationen führen. Der Nutzen regelmäßiger körperlicher Aktivität überwiegt aber bei weitem die damit verbundenen Risiken und Nebenwirkungen.

Der positive Effekt regelmäßig durchgeführter körperlicher Aktivität auf die Gesundheit ist unbestritten und mit hoher wissenschaftlicher Evidenz belegt. Regelmäßige körperliche Aktivität bzw. körperliches Training verringert sowohl in der Primär- als auch in der Sekundärprävention Morbidität und Mortalität und verbessert die Lebensqualität.

Belastungsuntersuchungen sind heute ein integraler Bestandteil sportmedizinischer Untersuchungen. Sie erlauben einen differenzierten Einblick in die Leistungsfähigkeit und die Reaktionsbandbreite von gesunden und kranken, trainierten und untrainierten Personen. Es sind Prüfverfahren zur Untersuchung physiologischer und pathophysiologischer Merkmale der Leistungsfähigkeit, mit dem Ziel, möglichst genaue Angaben über die Ausprägung leistungsrelevanter Merkmale zu liefern sowie Erkrankungen auszuschließen bzw. differenzialdiagnostisch abzuklären.

Die Grundlagen für die „anaerobe Schwelle“ wurden bereits in den 20er-Jahren gelegt (A.V. Hill). Eine erste Benennung als Schwelle (Punkt des optimalen Wirkungsgrades der Atmung, PoW) erfolgte in den späten 50er-Jahren durch Hollmann. Der Begriff „anaerobic threshold“ stammt von Wasserman und McIlroy aus dem Jahr 1964. Ab diesem Zeitpunkt wurden unzählige Konzepte und Benennungen einer anaeroben Schwelle vorgestellt, welche sich somit zu einem der meist untersuchten Phänomene in der Leistungsphysiologie entwickelte.

Ein Muskel kann nur dann über eine längere Zeitspanne kontrahiert werden, wenn eine ausreichende Konzentration von Adenosintriphosphat (ATP) in den kontraktilen Elementen gegeben ist. ATP ist das einzige Substrat, das in der Lage ist, die Muskelkontraktion direkt herbeizuführen. Ob Tiere oder Pflanzen, ATP dient als universelle biologische Speicher- und Überträgersubstanz.

Unter einer Trainingsadaptation des Herz-Kreislauf-Systems versteht man eine durch Training bedingte physiologische Anpassung, die letztlich in eine erhöhte Leistungsfähigkeit mündet. Eindeutig belegt sind solche Trainingswirkungen vor allem für das Ausdauertraining bzw. für chronisch dynamische Belastungsformen. Bei anderen motorischen Beanspruchungsformen, wie Krafttraining bzw. statisches Training oder Schnelligkeitstraining, sind nur minimale oder keine Effekte auf das Herz-Kreislauf-System nachweisbar.

Die Wechselwirkungen zwischen Körper und Geist sind äußerst komplex und wissenschaftlich noch viel zu wenig erforscht. Jedenfalls befinden sie sich in einem sensiblen Gleichgewicht, das von vielen Faktoren abhängig ist. Bei einer Störung dieser Wechselwirkungen kann die Leistung vermindert werden. Zwei von vielen Störungsursachen stehen sich gegenüber: die Angst, zu versagen, und das Übertraining. Im ersteren Fall blockiert die mentale Seite das Funktionieren des gesunden und gut trainierten Körpers, d.h., „der Geist versagt und scheint zu schwach für den Körper“. Im Falle von Übertraining ist es umgekehrt, d.h., „der Geist ist zu stark für den Körper“ – oder andersherum: Der Wille verlangt zu viel vom Körper und lässt ihn nicht ausreichend regenerieren.

Die Spiroergometrie ist ein diagnostisches Verfahren, mit dem qualitativ und quantitativ die Reaktionen und das Zusammenspiel von Herz, Kreislauf, Atmung und Stoffwechsel während einer kontinuierlich ansteigenden Belastung analysiert werden.

Lange Zeit glaubte man, dass die Lunge die maximale Leistungsfähigkeit nicht beeinflusst. Heute gibt es allerdings immer mehr Anzeichen dafür, dass eine pulmonale Leistungsbegrenzung vor allem bei hochintensiver aerober Belastung möglich ist. Dies gilt naturgemäß für Lungen-Patienten, aber auch für Gesunde ist eine Leistungslimitierung durch pulmonale Faktoren denkbar.

Sportmedizinische Leistungsprüfverfahren haben als wesentliche Aufgaben die Überprüfung der Gesundheit und der Sport- und Belastungstauglichkeit von Athleten/innen sowie die Feststellung des aktuellen Leistungszustandes unter standardisierten Bedingungen als Grundlage für weiterführende sportmedizinische und trainingspraktische Entscheidungen. Sportmedizinische Leistungsdiagnostik bestimmt dabei die Größe, die Richtungen und die Dynamik der inneren Beanspruchung bei definierten und standardisierten Belastungen und überprüft die physiologischen und patho-physiologischen Reaktionen auf standardisierte ergometrische Belastungen unter Verwendung maximaler und submaximaler Kennwerte.

Das Wissen um trainingswissenschaftliche Grundlagen ist ein integraler Bestandteil der sportmedizinischen Betreuung von Sportlern und Sportlerinnen aller Leistungsklassen. Aufgrund der Komplexität und der Vielfalt der unterschiedlichen Trainingsmaßnahmen in den verschiedensten Sportarten kann die sportmedizinische Beratung meist nur auf wesentliche Grundlagen, die allen Sportarten gemeinsam sind, eingehen. Eine Basiskenntnis über die grundlegenden Ziele, Inhalte und Methoden sportlichen Trainings sowie deren gesetzmäßige Abhängigkeiten und Abläufe ist Voraussetzung für eine, über die rein klinisch-medizinische Betreuung hinausgehende sportspezifische Beratung von Sportlern und Sportlerinnen. In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Trainingslehre komprimiert zusammengefasst dargestellt.

Da die Ausdauer diejenige Hauptkomponente der Leistungsfähigkeit darstellt, die für den Sportmediziner das größte Feld für trainingsrelevante Maßnahmen und Beratung bietet, wird ihr ein Großteil des folgenden Kapitels gewidmet. Dabei stehen insbesondere physiologische Akutreaktionen während der Belastung, die dadurch über spezifische Pfade der Signalgebung ausgelösten molekularen Prozesse und die mittel- und langfristigen Trainingsanpassungen (etwa des Skelettmuskels) im Mittelpunkt der Betrachtung und werden mit den durch Krafttraining ausgelösten Adaptionsprozessen verglichen.

Populärwissenschaftlich formulierte Aussagen in den Medien, glaubhaft dargestellte pseudomedizinische Informationen von bekannten und erfolgreichen Persönlichkeiten, mündliche „Überlieferungen“ von Trainingspartnern oder Wettbewerbskollegen, nicht evidenz-basierte Werbeversprechungen der Nahrungsmittel- und Getränkebranche etc. führen immer wieder zu Verunsicherungen auf dem Gebiet der Sporternährung, speziell auf dem Gebiet der Supplementationen.

Die Kohlenhydrate sind der wichtigste Energieträger im Belastungsstoffwechsel. Energetisch verwertbar ist ausschließlich die Glukose. Alle anderen Saccharide müssen zu Glukose aufgeschlossen werden, um Energie in Form von ATP liefern zu können.

Die westliche Zivilisationskost enthält im Durchschnitt knapp 40% an Fettkalorien in Bezug auf die Tageskalorienzufuhr. Im Ausdauerleistungssport und in Spielsportarten sollte der tageskalorische Fettanteil über ca. 70% des Trainingsjahres 25% nicht übersteigen. Bei fehlender Ernährungsmotivation, in der Übergangsperiode, evtl. in der Aufbauphase, können kürzere Phasen mit höherem Fettanteil, zum Zwecke der Motivation und Abwechslung, eingeschoben werden. In der Wettkampfphase wäre eine Reduktion des Fettkalorienanteils auf 20–25% leistungsoptimierend. Sehr fettarme Ernährungsinterventionen (< 20% der Tagesenergieaufnahme aus Fett) sollten jedoch nicht länger als einen Monat durchgeführt werden, da der Aufwand dafür, die in der Regel fehlende geschmackliche Komponente in der Nahrung, die Athleten demotiviert, und die Motivation für das Training rauben kann.

Proteine sind in erster Linie Baustoffe. Für die Energiebereitstellung spielen sie eine untergeordnete Rolle. Die Einbeziehung von Aminosäuren in den Energiestoffwechsel erfolgt erst bei mehrstündigen Langzeitbelastungen (im energetischen Notfall), was durch die Zunahme von Harnstoff und Kreatinin im Serum messbar ist.

Vitamine sind essentielle Nahrungsbestandteile, d.h., sie können im Körper nicht selbst oder nicht im benötigten Ausmaß aufgebaut werden und müssen deshalb mit der Nahrung zugeführt werden. Sie werden, wie die Mineralstoffe, als Mikronährstoffe bezeichnet.Mikronährstoffe

Die Gesamtkörpermasse des normalgewichtigen erwachsenen Menschen besteht zu ca. 55–60% aus Wasser, welches in verschiedenen Flüssigkeitsräumen verteilt ist. Bei einem 70 kg schweren Mann wären dies ca. 40 l Wasser, wobei sich zwei Drittel des Wassers innerhalb der Zellen (intrazelluläre Flüssigkeit) befindet, ein Drittel außerhalb der Zellen (extrazelluläre Flüssigkeit). Im Zellraum befinden sich demnach ca. 30 l Wasser (in der Muskulatur 20–25 l), die Flüssigkeit des Extrazellulärraumes liegt im Blutplasma (ca. 3 l) und im Zwischenzellraum (Interstitium, ca. 8 l).

Dieses Kapitel beschreibt die aktuellen Erkenntnisse zu speziellen Substanzen, Inhaltsstoffen, Nährstoffsupplementen und Präparaten, die im Handel zurzeit erhältlich sind.

Trotz Verbesserungen bei der Manufaktur von Nahrungsergänzungen und bei den gesetzlichen Regelungen sind verunreinigte Nahrungsergänzungsmittel für Athleten, die unter WADA/NADA-Kontrolle (world anti doping agency/national anti doping agency) stehen, ein wichtiges Thema. Eine Kontamination eines Sportnahrungsproduktes mit verbotenen Substanzen kann zu einem positiven Dopingbefund führen und in weiterer Folge zu einer Sperre oder gar Karriereende des Athleten.

Das Immunsystem ist ein fein reguliertes System von Molekülen, Proteinen und Prozessen, die uns gegen Erkrankungen schützen. Didaktisch unterscheidet das Immunsystem zwischen dem, was zu mir gehört (Selbst), und dem, was nicht zu mir gehört (Nicht-Selbst). Das Immunsystem schützt uns mit mehreren komplex organisierten und wirksamen Abwehrlinien gegen erkennbare virale, bakterielle, parasitäre und Pilz-Infektionen. Im Falle einer erfolgreichen Aktivierung des Immunsystems wird ein adaptierbarer Zustand von Immunität (lat.: immunitas, freisein von) erreicht, d.h., das Immunsystem lernt hinzu, behält Krankheitserreger im Gedächtnis und wird in seiner Infektionsabwehr effektiver.

Die Kindersportmedizin als relativ junger Zweig der Sportmedizin hat als Hauptaufgabe, Kinder und Jugendliche bei allgemeiner körperlicher Aktivität bis hin zum Leistungssport zu unterstützen. Einerseits sollen Bezugspersonen motiviert werden, ihren Kindern körperliche Aktivität als gesundheitsfördernde Lebensweise zu ermöglichen, andererseits soll und muss das sporttreibende Kind begleitet werden, um nicht durch vorhandene Grundkrankheiten oder aber auch durch übereifrige Erwachsene Schaden zu erleiden (somatisch wie psychisch).

Sport wird heute von Frauen und Männern ausgeübt. Spitzenathletinnen zeigen ausgereifte Leistungen bei Olympischen Spielen, bei internationalen Großveranstaltungen, beim Bergsteigen, beim Tauchen und bei jeder Art extremer Belastung oder bei Belastung unter extremen Bedingungen. Ganz rezent haben im August 2015 die ersten beiden Frauen die Rangerausbildung der US Armee erfolgreich bestanden und haben damit Geschichte geschrieben.

Der Anteil älterer Menschen an der Gesamtbevölkerung nimmt stetig zu. Während die mittlere Lebenserwartung für Männer in westlichen Industrieländern vor 100 Jahren noch 47 Jahre und für Frauen 53 Jahre betrug, wurden zuletzt für Männer 75 Jahre und für Frauen nahezu 80 Jahre ermittelt. Trotz der Tatsache, dass die höhere Lebenserwartung vor allem auf eine drastische Reduktion der Säuglingssterblichkeit sowie der Sterblichkeit an Infektionskrankheiten im jungen und mittleren Lebensalter zurückzuführen ist, kann man annehmen, dass unter anderem auch die Fortschritte der Medizin in der Behandlung von chronischen Krankheiten zur Zunahme der Anzahl an lebenswerten Jahren beigetragen haben.

Die ersten Aktivitäten im Behindertensport sind aus dem 18. Jahrhundert überliefert, den wirklichen Aufschwung jedoch erlebte der Behindertensport erst nach den beiden Weltkriegen. Einen Meilenstein setzte Sir Ludwig Guttmann, der in England ein Rehabilitationszentrum für Rückenmarkserkrankungen aufbaute und damit begann, Sport und körperliche Aktivität zur Rehabilitation einzusetzen. Die 1948 erstmals stattfindenden Stoke Mandeville Games werden als Geburtsstunde der paralympischen Bewegung bezeichnet und ermöglichten die Entwicklung des Behindertensports vom Rehabilitationssport bis hin zum Spitzensport, die 2012 bei den Paralympics in London einen glanzvollen Höhepunkt verzeichnete.

Doping ist im Spitzensport ein weit verbreitetes Thema. Immer wieder kursieren Medienmeldungen über die Verwendung unerlaubter leistungssteigernder Substanzen, aber auch Meldungen über Todesfälle im Zusammenhang mit Doping. Das Thema ist nicht neu, erste Berichte über die Verabreichung leistungssteigernder Substanzen stammen aus der Antike, wo durch das Kauen von Kokablättern die Leistungsfähigkeit von Soldaten maßgeblich gefördert wurde.

Durch sportliche Aktivität in der freien Natur kann es durch ungünstige klimatische Bedingungen zu großen zusätzlichen Belastungen für den menschlichen Organismus kommen. So können z.B. durch einen Schlechtwettereinbruch oder durch große Hitze und/oder Luftfeuchtigkeit während der sportlichen Betätigung die Mechanismen der Temperaturregulation des Organismus völlig entgleisen und infolgedessen eine akute Notfallsituation entstehen. Leider werden die Risiken einer intensiven körperlichen Belastung bei ungünstigen klimatischen Bedingungen oft unterschätzt. Zahlreiche Erstversorgungen am Rande eines Marathons seien hier nur als eines von vielen Beispielen genannt. Im Folgenden wird auf physiologische Mechanismen zur Temperaturregulation und -adaptation und auf mögliche Risiken von Sportausübung bei Hitze, Kälte, hoher Luftfeuchtigkeit etc. eingegangen.

Die Zusammensetzung der Atemluft ist bekanntlich: O2: 21%, N2: 78,1%, Edelgase: 0,9%. Unter regulären Druckverhältnissen, wie sie auf Meereshöhe an der Wasseroberfläche herrschen, nimmt Stickstoff an keinerlei Stoffwechselprozessen im Körper teil und wird demzufolge als Inertgas bezeichnet. Beim SportSporttauchen- oder Freizeittauchen wird entweder Pressluft mit der gleichen Zusammensetzung wie unsere Umgebungsluft (79% N2, 21% O2, Rest vernachlässigbar) verwendet, oder es wird ein künstliches Gasgemisch eingesetzt, das sich im Wesentlichen durch einen reduzierten Stickstoff-Anteil unterscheidet.

Alpinsport ist „in“, das zeigen aktuelle Statistiken: Unter den alpinen Urlaubsgästen befinden sich etwa 20 Millionen Skifahrer, 5–10 Millionen Wanderer, 3 Millionen Mountainbiker, 500.000 Kletterer und 100.000 Skitourengeher. Gerade aus sportmedizinischer und sportwissenschaftlicher Sicht ist es ein Anliegen, verstärkt auf die Bedeutung der Physiologie der mittleren Höhe hinzuweisen. Im Folgenden wird auf die Anpassung des menschlichen Organismus an mittlere Höhenlagen eingegangen, wobei besonders das Herz-Kreislauf-System, das blutbildende System und der Flüssigkeitshaushalt berücksichtigt werden. Ein zweiter Schwerpunkt des Artikels ist die Zusammenfassung aktueller Erkenntnisse zur vieldiskutierten Thematik des Höhentrainings.

Die Entstehung bzw. der ungünstige Verlauf chronischer Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist sehr oft durch einen Mangel an körperlicher Aktivität verursacht. Da Bewegungsmangel auch bei völlig gesunden Personen zu atrophischen Vorgängen an den die Leistungsfähigkeit vermittelnden Organsystemen führen kann, ist es naheliegend, dass bei bereits erkrankten Organsystemen diese Vorgänge noch verstärkt werden. Die Schwäche chronisch kranker Menschen besteht daher fast immer aus zwei Komponenten: zum einen aus dem organpathologisch bedingten Funktionsdefizit, zum anderen aber auch aus der durch den Bewegungsmangel bedingten Leistungsschwäche. Durch eine noch so gute konventionelle Therapie kann aber immer nur die auf der Organpathologie beruhende Krankheitskomponente, nicht nicht das Zusammenspiel der Ganzkörperfunktionen gebessert werden.