Gesundheit und Fitness von deutschen Schulkindern

Ausreichend körperliche Bewegung sowie eine altersentsprechende körperliche Leistungsfähigkeit sind entscheidend für eine adäquate kindliche Entwicklung. Defizite in diesem Bereich können zu erhöhter Morbidität im späteren Leben führen. Die körperliche Aktivität und Fitness von Kindern gehen jedoch zurück. Insbesondere der zunehmende Medienkonsum hat einen negativen Einfluss auf die Dauer von Sportaktivitäten und somit auf die allgemeine Gesundheit von Kindern [1]. Eine Folge davon ist die große Häufigkeit von Übergewicht und Adipositas bei Kindern in Deutschland [2]. Kinder mit Übergewicht zeigen eine motorische Entwicklungsretardierung [3], wobei sich die Differenz zu den normalgewichtigen Altersgenossen mit zunehmender Gewichtsklasse weiter erhöht [4]. Übergewichtige Kinder sind mit hoher Wahrscheinlichkeit auch im Erwachsenenalter übergewichtig [5], was mit deutlich höherer Mortalität verbunden ist [6]. Diese erhöhte Mortalität gilt besonders für kardiovaskuläre Erkrankungen, da diese bereits während der Kindheit in Form kardiovaskulärer Risikofaktoren ihren Ursprung nehmen und im Kindes- und Jugendalter zu subklinischer Arteriosklerose führen können [7]. Die Pulswellengeschwindigkeit (PWV) als Maß für die Gefäßelastizität spiegelt strukturelle Veränderungen in den größeren arteriellen Gefäßen wider. Hohe Messwerte weisen auf eine vermehrte Gefäßsteifigkeit hin und sind damit ein Marker für eine subklinische Gefäßschädigung. Die PWV ist prädiktiv für kardiovaskuläre Ereignisse und Mortalität bei Erwachsenen [8]. Die oszillometrische Bestimmung der PWV ist für das Kindesalter validiert. Die niedrige Intra- und Interobserver-Variabilität [9] sowie etablierte altersspezifische Normwerte für Kinder [10] ermöglichen es, subklinische Veränderungen in der Gefäßelastizität nichtinvasiv zu diagnostizieren. In Studien zeigten adipöse Kinder höhere PWV-Werte [11, 12]. Neben der Adipositas können auch andere klassische kardiovaskuläre Risikofaktoren (wie z. B. Hypertonie, Dyslipidämie, Diabetes), aber auch die chronische Niereninsuffizienz zu einer Erhöhung der PWV führen [13, 14].

Die Ergebnisse aus der Studie zur Gesundheit von Kindern und Jugendlichen in Deutschland (KiGGS) zeigen, dass geringere Fitness und höherer Medienkonsum mit niedrigerem sozioökonomischen Status der Eltern assoziiert sind [15]. Ebenso ist ein Zusammenhang zwischen höherem Body-Mass-Index (BMI) und niedrigerem sozioökonomischen Status sowie dem Vorliegen eines Migrationshintergrunds bekannt [2, 16]. In der Adipositas-Patienten-Verlaufsdokumentation(APV)-Studie war zwar ein deutlicher Anstieg der Frequenz von Screenings nach Komorbiditäten bei Patienten mit Übergewicht bzw. Adipositas nachweisbar, allerdings war diese Rate bei Patienten mit Migrationshintergrund signifikant niedriger [17]. In den beiden Studien wurde die subklinische Gefäßschädigung nicht untersucht.

Das Ziel dieser Studie war, das kardiovaskuläre Risikoprofil, die körperliche Fitness und Leistungsfähigkeit sowie die aortale Gefäßelastizität bei Schulkindern umfassend zu untersuchen und dabei das Vorliegen bekannter Einflussfaktoren wie elterlichen Bildungsstand (EBS) und Migrationshintergrund zu berücksichtigen. Dazu haben wir im Rahmen der Einführung eines schulischen Bewegungsprogrammes jeweils einen Jahrgang von 3 Grundschulen (2. Klasse) und 2 Gesamtschulen (5. Klasse) in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen beurteilt.

Unsere Daten zeigen einen hohen Anteil von Übergewicht und Adipositas an Grund- und Gesamtschulen. Diese Kinder zeigten eine geringere Gefäßelastizität und körperliche Fitness. Jüngeres Alter, das Vorliegen von Übergewicht bzw. Adipositas, ein höherer diastolischer Blutdruck und niedrigeres HDL konnten als unabhängige Prädiktoren für eine höhere alters- und geschlechtskorrigierte PWV identifiziert werden.

Die PWV ist ein Marker für die Gefäßelastizität und lässt damit Rückschlüsse über das Maß arteriosklerotischer Umbauprozesse zu [28]. Insgesamt lag die PWV bei 8 % aller Kinder über der 95. Pzt. und damit um 3 % höher, als bei einer normalen Verteilung zu erwarten wäre. Bei diesen Kindern ist die aortale Gefäßsteifigkeit erhöht und im Sinne einer subklinisch vorliegenden beginnenden Arteriosklerose einzustufen. In der untersuchten Gruppe von Kindern zeigten übergewichtige Kinder signifikant höhere Werte als Kinder ohne Übergewicht. Die PWV der Kinder ohne Übergewicht lag im Mittel auf der 57. Pzt., für die Übergewichtigen auf der 72. Pzt. und für die Adipösen im Mittel auf der 86. Pzt. Als unabhängig assoziierte Faktoren für eine höhere PWV konnten wir außerdem Vorliegen von Übergewicht bzw. Adipositas, höheren Blutdruck, jüngeres Alter sowie ein niedrigeres HDL identifizieren. Die Bedeutung von Blutdruck, HDL bzw. Adipositas auf PWV wurde bereits in der Literatur beschrieben [11‐14, 29]. Aufgrund des Studiendesigns (Untersuchung von 2 verschiedenen Jahrgängen) entspricht das jüngere Alter am ehesten den Kindern der 2. Klassen, bei denen im Vergleich zu den Kindern der 5. Klassen eine Tendenz zu höherer PWV zu erkennen ist (p = 0,078, Abb. 1). Eine mögliche Erklärung, wieso Grundschüler eher zu höherer PWV neigen, ist eine höhere Vulnerabilität des jüngeren Gefäßsystems [13, 30].

Übergewicht und Adipositas waren in unserer Kohorte deutlich häufiger, als die Prävalenzen der Welle 2 der KiGGS-Studie zeigten [2]. Besonders groß war der Unterschied bei den im Schnitt 11 Jahre alten Kindern der 5. Klassen, bei denen die Häufigkeit von 17 % etwa doppelt so hoch war wie in der zweiten KiGGS-Welle (6,5 % für 11- bis 13-jährige Mädchen bzw. 8,0 % für 11–13jährige Jungen) [2]. Nicht nur das Vorliegen von Übergewicht und Adipositas, basierend auf dem BMI, geht mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko einher, auch die bauchbetonte Fettverteilung ist ein wichtiger kardiovaskulärer Risikofaktor [31]. In der von uns untersuchten Gruppe zeigten nahezu alle Kinder (85 von 86) mit Übergewicht auch eine viszerale Adipositas (p < 0,001).

Kinder mit Übergewicht zeigten zudem eine Reihe weiterer Risikofaktoren und erste Hinweise für das Vorliegen von subklinischen Organschäden. Hierzu zählten ein höherer Blutdruck, ein nachteiligeres Fettstoffwechselprofil, höhere Harnsäure- und GPT-Werte und eine Tendenz zur renalen Hyperfiltration. Wenngleich in den meisten Fällen keine pathologischen Werte nachweisbar waren, so sind die Tendenzen eindeutig und weisen auf die starke Prädisposition übergewichtiger Kinder für die Entwicklung eines metabolischen Syndroms hin [32]. Zudem fanden sich Hinweise für bereits bestehende Organschädigungen. So zeigten übergewichtige Kinder deutlich häufiger eine geringere Gefäßelastizität (PWV-Werte >95. Pzt. in 24 % vs. in 3 % der Kinder ohne Übergewicht, p < 0,001), welches als bereits vorliegender subklinischer Gefäßschaden gedeutet werden kann. In Übereinstimmung mit der Literatur, in der Hyperfiltration als Folge der adipositasassoziierten Glomerulopathie beschrieben ist [33], fanden auch wir eine signifikante Korrelation von BMI und GFR. Die signifikant höheren GPT-Werte bei übergewichtigen Kindern können außerdem auf eine Beteiligung der Leber im Sinne einer „non-alcoholic fatty liver disease“ (NAFLD) hindeuten, bei der es sich um die hepatische Manifestation des metabolischen Syndroms handelt [34].

Vor dem Hintergrund der dargestellten Zusammenhänge von Übergewicht und Adipositas für das kardiovaskuläre Risiko erscheint es wichtig hervorzuheben, dass auch in unserer Kohorte – übereinstimmend mit den Ergebnissen der KiGGS-Studie [2] – Kinder mit niedrigem EBS höhere BMI Werte aufwiesen. Zusätzlich konnten wir zeigen, dass diese Kinder seltener an außerschulischen sportlichen Aktivitäten teilnahmen, mehr Medienkonsum zeigten und eine niedrigere maximale Leistungsfähigkeit aufwiesen. Anders als für den EBS fanden wir keinen Hinweis auf mehr Übergewicht bei Kindern mit beidseitigem Migrationshintergrund, allerdings eine geringere maximale Leistungsfähigkeit. Außerdem fanden sich geschlechtsspezifische Unterschiede in dieser Gruppe (Mädchen nahmen seltener an außerschulischen sportlichen Aktivitäten teil, Jungen zeigten deutlich höheren Medienkonsum), die bei Kindern ohne bzw. einseitigem Migrationshintergrund nicht nachweisbar waren. Während Kinder mit niedrigem oder mittlerem EBS eine eindeutige Risikogruppe darstellen, die besonderer Aufmerksamkeit bedarf, scheinen bei Kindern mit beidseitigem Migrationshintergrund individuelle Präventionsstrategien besonders sinnvoll.

Die Stärke unserer Studie ist die umfassende Untersuchung einer großen Kohorte deutscher Schulkinder, bei der sowohl eine Vielzahl kardiovaskulärer Risikofaktoren als auch Parameter für körperliche Fitness und Leistungsfähigkeit bestimmt wurden. Zu den Limitationen der Studie gehören das „cross-sectional“ Studiendesign und die zahlreichen, wenn auch statistisch korrigierten Vergleiche. Auch waren Blutentnahmen nicht bei allen Kindern durchführbar, jedoch war die Rate von 78 % für eine freiwillige Blutentnahme erfreulich hoch. Die Gegenüberstellung der Kinder mit bzw. ohne Blutwerte zeigte keine signifikanten Unterschiede, sodass ein Bias nicht wahrscheinlich ist.

Die Pathogenese kardiovaskulärer Morbidität beginnt bereits im Kindesalter [7], daher muss die Prävention kardiovaskulärer Mortalität des Erwachsenen im Kindesalter ansetzen. Wir konnten in dieser prospektiven Beobachtungsstudie an 357 Schulkindern zeigen, dass Kinder mit Übergewicht/Adipositas (BMI >90. Pzt.) nicht nur ein eindeutiges Risikoprofil für die Entwicklung von kardiovaskulärer Morbidität im späteren Leben, sondern bereits im Kindesalter Hinweise auf subklinische Organschäden aufweisen.

Die PWV im Kindesalter ist als Marker für arterielle Gefäßelastizität validiert [8] und zudem einfach und nichtinvasiv zu messen [9]. Zwar ist der prädiktive Wert der PWV für kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität bisher nur für Erwachsene eindeutig bewiesen [6], dennoch ist ein Zusammenhang auch im Kindes- und Jugendalter plausibel und wahrscheinlich. Auch deshalb sind Studien mit Fokus auf eine mögliche positive Beeinflussung der PWV im Hinblick auf die kardiovaskuläre Gesundheit von Kindern und Jugendlichen von besonderer Bedeutung.

Der Anlass der Studie war die geplante Implementierung eines Bewegungsprogrammes, das in den täglichen schulischen Alltag integriert werden soll. Ob es durch dieses Bewegungsprogramm zu einer Veränderung des beschriebenen kardiovaskulären Risikoprofils und insbesondere der PWV kommt, werden die Ergebnisse der Folgeuntersuchungen nach einem Jahr zeigen.