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Sport als Therapie

CF und Sport:  Die Bedeutung sportlicher Tätigkeit für Lebensqualität und Lebenserwartung

Die grundsätzliche Bedeutung sportlichen Trainings bei CF

Es gibt mittlerweile eine große Anzahl von Studien, die belegen, dass sportliche Betätigung sinnvoll und nützlich für CF-Patienten ist.  Zu den typischen Wirkungen von Sport zählen z.B größeres Selbstvertrauen und Wohlbefinden sowie Zunahme und Erleichterung alltäglicher körperlicher Aktivität, außerdem erhöhte Leistungsfähigkeit und Ausdauer.

Gründe für solche Veränderungen bei CF-Patienten sind vor allem zurückzuführen auf Verbesserung bestimmter Körperfunktionen:

    1. Erhöhte mukoziliäre Clearance, d.h. der Abtransport von Schleim aus der Lunge durch
    die Bewegung der Flimmerhärchen funktioniert besser;

    2. Sputum kann leichter herausgebracht werden, die Atemwege werden freier;

    3. Training der Atemmuskulatur, sie ist dann stärker und länger belastbar;

    4. die Versorgung des Körpers mit Sauerstoff wird besser.

Je nach Studienprotokoll wurden auch noch andere Zielgrößen gemessen, z.B. wurde auch über positive Wirkungen auf die Skelettmuskulatur und auf die Gewichtsentwicklung berichtet.

 

Die entscheidende Frage

Eine zentrale Frage aber konnte in keiner der älteren Studien klar beantwortet werden: Kann man
die Lebenserwartung bei CF durch sportliche Betätigung verbessern?  Wenn ja, mit welcher Größenordnung kann man dabei rechnen?

Entscheidend für die Lebenserwartung ist bei CF fast immer die Entwicklung der Lungenfunktion.  Wenn man davon ausgeht, dass sich die Lungenfunktion bei CF durchschnittlich um Werte von 2 bis 4% (teilweise sogar um 5%!) pro Jahr verschlechtert, dann kann man die Lebenserwartung hochrechnen:  40 Jahre bei 2% Verschlechterung oder 20 Jahre bei 4% (und 16 Jahre! bei 5%), dann ist man bei 20% Lungenfunktion angekommen, und wenn man dann überhaupt noch am Leben ist, steht man wahrscheinlich auf der Warteliste für eine Lungentransplantation.

Das klingt hässlich, man liest (und schreibt) das nicht gerne, aber bei der Bewertung einer (zusätzlichen) therapeutischen Maßnahme muss man sich diese beiden Punkte überlegen:  Wie groß ist der Aufwand, und welchen Gewinn an Lebenserwartung und/oder Lebensqualität kann ich erwarten?

Wenn es also die Möglichkeit gäbe, Sport auf eine Weise zu betreiben, dass man sich nicht nur subjektiv wohler fühlt, sondern dass damit auch die Verschlechterung der Lungenfunktion verlangsamt würde, dann wäre das die ideale Basistherapie für CF.  Und wenn man einmal rechnet:  Bei einer Verschlechterung der Lungenfunktion um durchschnittlich nur noch 1% pro Jahr läge man erst nach 80 Jahren bei 20% Lungenfunktion, das heißt, man hätte fast schon eine normale Lebenserwartung!

 

Exkurs:  Das dänische Modell

Bevor es hier nun umstandslos weitergeht zum Sport, muss – immer wieder – erwähnt werden, dass von der CF-Therapie in Dänemark berichtet wird, dass sie solche Werte im Durchschnitt schon erreicht.  Zur Erinnerung:  Dänische CF-Patienten gehen jeden Monat einmal in die Ambulanz!  Dabei werden jedes Mal Lungenfunktionsmessung und Sputum-Bakteriologie durchgeführt.  Auch mit allen anderen medizinischen Problemen gehen die Patienten in ihre CF-Ambulanz.  Es findet strikte Trennung statt nach Patientengruppen:  frei von Pseudomonas, kolonisiert mit Pseudomonas, kolonisiert mit resistenten Keimen.  Bei Nachweis von Staphylokokkkus aureus wird aggressiv therapiert mit dem Ziel einer Entfernung des Keims aus den Atemwegen.  Über aggressive Frühtherapie bei Pseudomonas aeruginosa-Nachweis und über die vierteljährliche iv-Therapie bei chronischer Besiedlung mit Pseudomonas ist schon häufig berichtet worden.  Zwar ist noch nicht genug Zeit vergangen, um zu einem „endgültigen“ Urteil über diese therapeutischen Bemühungen zu kommen, aber die bisherigen Ergebnisse sind schon sehr viel versprechend. (Alle Angaben nach Littlewood, A Visit to the Copenhagen CF Centre, 1998)

 

Eine neue Studie belegt verbesserte Lebenserwartung

Zurück zum Sport:  In einer Studie aus Toronto (unten im Anhang I genaue Quellenangaben) aus dem Jahr 2000 wurde eine durchschnittliche Verzögerung der Lungenfunktionsverschlechterung um 2% gegenüber der Kontrollgruppe erreicht.  Die Durchschnittswerte in der „Sport-Gruppe“ lagen nur noch bei minus 0,25% für das Lungenvolumen FVC und minus 1,46% für die Einsekundenkapazität FEV1 pro Jahr.  2% weniger Verlust an Lungenfunktion jährlich:  Das sind 20% innerhalb von 10 Jahren, die man NICHT verloren hat!  Nun handelte es sich zwar bei der Studie um keine groß angelegte Multicenterstudie an Hunderten von Patienten, aber eine Studie mit 65 Teilnehmern in einem Zeitraum von 3 Jahren ist schon recht aussagekräftig.  Es ist ähnlich wie bei den Ergebnissen aus Dänemark:  Ob man diese erfolgreichen Strategien auch für sich selbst nutzen möchte, auch wenn sie vielleicht noch nicht bis zur Beseitigung der letzten Unsicherheiten bestätigt sind, ist letztlich jedem selbst überlassen.  Wer das einfordert bzw. selbst durchziehen möchte, wird sicher nicht von seinen CF-Ärzten daran gehindert.  Aufgabe der CF-Selbsthilfegruppen ist es, in den jeweiligen Behandlungszentren für die Bereitstellung der notwendigen Infrastruktur zu sorgen, damit diese Therapiestrategien wirklich allen CF-Patienten geboten werden können.

 

Welche Art von sportlicher Betätigung führt zu solchen Verbesserungen in der Entwicklung der Lungenfunktion?

Zunächst zur Sportart:  Im Prinzip ist jede Sportart geeignet, die zu einer Dauerbelastung des Herz-Kreislaufsystems führt:  Schwimmen, Laufen, Radfahren, Skilanglauf, Aerobic, oder vergleichbare Aktivitäten.  Die Bedingung dabei ist, dass man diese Tätigkeit
a) mindestens drei mal pro Woche
b) für jeweils mindestens 20 Minuten
c) bei der höchsten Belastung ausüben kann, die der/die Betreffende individuell als Dauerbelastung durchhalten kann
 

Bei körperlicher Belastung wird ein Hormon freigesetzt, das Adrenalin, das in den Atemwegen mehrfach positiv wirkt: Die Bronchialmuskulatur wird entspannt, die Aktivität der Flimmerhärchen wird erhöht, und es scheint dort auch eine gewisse antientzündliche Wirkung zu geben.

Diese positiven Wirkungen stellen sich aber nach den Ergebnissen vieler Studien nur bei einem Training mit hoher Belastungsintensität ein, zumal bei CF die Freisetzung des Adrenalins verzögert erfolgt und die Adrenalin-Konzentration im Blut wesentlich niedriger liegt als bei gesunden Vergleichspersonen.

Es ist also notwendig, dass das sportliche Training bei der höchsten Dauerbelastung stattfindet,die das jeweilige Individuum durchhalten kann.  Training bei geringerer Belastung ist zwar auch nicht schlecht für den Körper, man erreicht damit aber nicht die positiven Wirkungen für die Lungenfunktion.  Training bei zu hoher Belastung ist ganz schlecht und unbedingt zu vermeiden, weil es Erschöpfungszustände verursacht und durch Unterversorgung mit Sauerstoff langfristig zu einer Schädigung des Herzens führt.  Auch zu häufiges Training ist nicht günstig, weil die Muskulatur sich dann nicht ausreichend erholen kann.  Solche Übertreibungen im Training haben eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit zur Folge.  Wenig trainierte Menschen sollten jeweils einen Ruhetag zwischen zwei Trainingstagen einhalten, gut durchtrainierte Sportler können bis zu fünfmal pro Woche trainieren.

Die sportliche Betätigung muss außerdem regelmäßig und auf Dauer erfolgen.  Der Muskelaufbau und das Training des Herz-Kreislaufsystems haben keine bleibende Wirkung:  Wenn man nicht mehr trainiert, fällt man schon nach wenigen Wochen wieder zurück auf den vorherigen Stand.  Bei akuten fiebrigen Infekten allerdings muss man das Training unterbrechen oder mindestens stark einschränken.

 

Wie misst man die optimale Belastungsintensität? (Hier wird es leider etwas technisch)

Es gibt nur ein praktikables Messverfahren, das gut handhabbar ist und genaue Ergebnisse liefert.  Dies beruht auf einer Bestimmung des Milchsäuregehaltes im Blut.  Bei normaler Belastung gewinnen die Muskelzellen die notwendige Energie dadurch, dass sie die Stoffe, in denen der Körper Energie gespeichert hat (Glucose und Fettsäuren) mit Sauerstoff umsetzen.  Der Sauerstoff stammt aus der Atmung und wird den Zellen mit dem arteriellen Blut geliefert.  Aus Glucose oder Fettsäuren entstehen durch die Reaktion mit Sauerstoff als Endprodukte Wasser und Kohlendioxid.  Diese Stoffe werden ebenfalls über das Blut abtransportiert und ausgeatmet.  Einen solchen Vorgang, in dem Sauerstoff als Reaktionspartner verwendet wird, bezeichnet man als „aerob“.

Wenn die Sauerstoffzufuhr zu den Zellen bei höheren Belastungen nicht mehr ausreicht, entsteht statt Wasser und Kohlendioxid zunehmend aus der Glucose Milchsäure („Lactat“).  Das ist dann ein „anaerober“ Vorgang bzw. Zustand.  Das Lactat wird zwar laufend wieder abgebaut, aber bei andauernder starker Belastung wird der Lactatspiegel immer höher, denn dann verläuft die Produktion von Lactat schneller als der Abbau.  In diesem Zustand übersäuert die Muskelzelle, der Muskel verliert seine Arbeitsfähigkeit, der/die Betreffende ist „am Ende“.

Die höchstmögliche Dauerleistung liefert ein Muskel also dann, wenn zwar schon Lactat entsteht, aber nur genau so viel, wie auch gleichzeitig wieder abgebaut werden kann.

Weil die Milchsäure aus den Muskelzellen sich sehr schnell im gesamten Blutkreislauf verteilt, kann man die jeweilige Lactatbelastung sehr leicht und schnell messen, indem man eine kleine Menge Blut aus dem Ohrläppchen entnimmt und die Lactatkonzentration in automatischen Analysegeräten bestimmt.  Mit einem Fahrradergometer kann man die jeweilige Belastung genau einstellen und in festgelegten Abstufungen steigern.  Wenn man dann jeweils zu einer bestimmten Belastung auf dem Ergometer den Lactatspiegel misst, erhält man zusammengehörige Belastungs/Lactatspiegel-Werte, die man grafisch als Kurve darstellen kann (Lactatleistungskurve).  Dabei wird zur jeweiligen Belastung die Pulsfrequenz gemessen.  Man weiß dann also, welcher Lactatwert sich bei einer bestimmten Pulsfrequenz einstellt, und kann dann beim individuellen Training diesen Wert einhalten.  Jetzt kommt jedoch die eigentliche Schwierigkeit:  Wie erkennt man anhand einer solchen Kurve den Punkt, an dem der Körper seine maximale Dauerleistung liefert?

Anfangs hat man einen festen Lactat-Wert von 4 mmol/l als Maß für die maximale Dauerbelastungsfähigkeit angenommen.  Es zeigte sich dann aber, dass die Lactatkonzentration an der „anaeroben Schwelle“ bei verschiedenen Menschen außerordentlich verschieden sein kann, sogar dann, wenn sie sich durch Training die gleiche Kondition erarbeitet haben.  (Man misst dafür Werte zwischen 2 und 5 mmol/l!)  Nachdem man das erkannt hatte, versuchte man, aus der Form (Steigung) der Lactatleistungskurve die so genannt „individuelle aerobe Schwelle“ zu ermitteln.  Das ist allerdings aus prinzipiellen Gründen ein sehr zweifelhaftes Verfahren, das auf ungeklärten und kaum begründbaren Annahmen beruht.  Wenn man also – und das ist das übliche Verfahren - nur eine einzige Kurve bestimmt, die anfängt bei niedriger Belastung und endet bei Maximalbelastung, ist es prinzipiell gar nicht möglich, damit die anaerobe Schwelle genau genug zu bestimmen. 

Als grundsätzliches Problem stellt sich hier auch, dass die Lage der Lactatleistungskurve davon abhängt, wie gut die Muskelzellen mit Glycogen gefüllt sind.  Dieses Glycogen ist die Speicherform der Glucose, und das Lactat entsteht ja durch den Abbau der Glucose zum Zweck des Energiegewinns.  Daher ist die Lage der Lactatkurve abhängig von Ernährungsgewohnheiten oder auch von eventueller sportlicher Betätigung kurz vor dem Test:  Reduzierter Glycogengehalt in den Muskelzellen kann daher eine zu hohe Leistungsfähigkeit anzeigen, weil wegen des Glycogenmangels die Konzentration des Lactats erst bei höherer Belastung ansteigt. Auch eine Messung in glycogenreichem Zustand nach mehrtägigger kohlenhydratreicher Nahrung kann eine Verfälschung der Messung verursachen, weil zwar die Kurve sehr früh ansteigt, aber die Maximalleistung deutlich höher läge.

Die einzige Methode, die wirklich zu genauen Ergebnissen führt, ist der „doppelte Senkentest“.  Eine genaue Beschreibung dieser Methode findet Ihr im Anhang II dieses Artikels. 

 

Wer kann einen solchen Lactat-Test durchführen?

Viele Ärzte haben ein Fahrradergometer, sind aber nicht auf Lactat-Tests eingestellt.  Die Sportärzte, die Leistungssportler betreuen, bieten meistens die Bestimmung der Lactat-Leistungskurve an, aber ob sie den „doppelten Senkentest“ durchführen, ist fraglich.  Die meisten werden mit der „individuellen aeroben Schwelle“ arbeiten. 

Außerdem ist es fragwürdig bis leichtsinnig, wenn ein Arzt, der keine Erfahrung mit CF hat, einen CF-Patienten bis zur Leistungsgrenze belastet.  Das kann auch nicht in unserem Interesse sein.  Wenn ein CF-Patient sich solchen Untersuchungen unterzieht, dann sollten diese in seiner CF-Ambulanz stattfinden.  Dort wird man ohnehin meist ein Fahrradergometer finden, der Lactattest selbst ist kein aufwändiges Verfahren.  In der Ambulanz kann (und sollte) man während des Tests die Atmung und die Blutgase kontrollieren, und bei unerwarteten Zwischenfällen findet man dort die nötige ärztliche Kompetenz. 

Es ist daher sinnvoll, dass die Vertreter der regionalen CF-Gruppen an ihre Ambulanzen vor Ort herantreten und klären, ob es nicht sinnvoll oder sogar nötig wäre, dass die Ambulanzen diese Leistung anbieten.  Die CF-Gruppen könnten dabei ihre Kooperation und auch finanzielle Fördermaßnahmen in Aussicht stellen.  Ich bin sicher, dass der Aufwand gerechtfertigt ist.

 

Anhang I:  Quellenangaben

Grundlage für die folgenden Ausführungen sind vor allem zwei Quellen:

 

a) Für die Bedeutung sportlichen Trainings als therapeutische Maßnahme zur Verbesserung der Lungenfunktion:

Schneiderman-Walker, J:  A randomized controlled trial of a 3-year home exercise program in cystic fibrosis; The Journal of Pediatrics, 136, Nr. 3, S. 304-310, März 2000. Es handelt sich um eine kontrollierte, randomisierte Studie über einen Zeitraum von 3 Jahren mit insgesamt 65 CF-Patienten aus dem Hospital for Sick Children in Toronto, Kanada.

 

b) Für die Angaben zum „technischen“ Teil, den Messverfahren:

Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin in der Medizinischen Hochschule Hannover von Cordula Schippert, vorgelegt September 1998 in der Abteilung Sport- und Arbeitsphysiologie des Zentrums Physiologie, Titel:  Regulation der Ventilation und des Sympathikotonus während ansteigender und konstanter Belastung bei Mukoviszidosepatienten.

Ein neues Testverfahren zur Bestimmung der individuellen Dauerleistungsgrenze.

 

In dieser Arbeit finden sich auch genauere Angaben zu den bei CF-Patienten gemessenen veränderten Anpassungs- und Regelungsmechanismen des Körpers bei Belastung (Adrenalin, Kalium, Atemfrequenz).

 

Anhang II:  Der doppelte Senkentest (nach Schippert)

 

1. Aufwärmphase                     5 Minuten bei 20 Watt

2. Vorbelastung (Test A)        Beginn bei 30 Watt
                                                    Stufendauer je 1 Minute
                                                    Stufensteigerung 10 Watt jede Minute bis zur subjektiven
                                                    Erschöpfung.

      Kommentar:  Hier soll ein möglichst hoher Lactatwert erzeugt werden.
      Außerdem soll die Leistungsfähigkeit des Patienten ermittelt werden. 

 

3. Pause                                    5 Minuten bei 20 Watt

      Kommentar:  Die Belastung während der Pause soll möglichen Kreislaufprob-
      lemen vorbeugen.  Wenn es keine Probleme damit gibt, ist es günstiger, in den letzten
      zwei Minuten der Pause auf eine Belastung zu verzichten.  Während der Pause soll sich
      das Lactat möglichst gleichmäßig im Körper verteilen.

 

4. Senkentest (Test B)            Beginn bei 20 Watt
                                                   Stufendauer je 1 Minute
                                                   Stufensteigerung abhängig von der Maximalleistung in der
                                                   Vorbelastung:

               - Bis 119 Watt:  5 Watt jede Minute

               - 120-199 Watt: 10 Watt jede Minute

               - 200-299 Watt: 15 Watt jede Minute

               - über 300 Watt: 20 Watt jede Minute.

        Kommentar:  Während dieser allmählichen Leistungssteigerung überwiegt an-
        fangs der Lactatabbau, später die Lactatproduktion.

 

5. Erholungsphase:                   5 Minuten bei 20 Watt

        Kommentar:  Die Belastung soll möglichen Kreislaufproblemen vorbeugen.

 

Messungen der Lactatkonzentration  (kapillar aus hyperämisiertem Ohläppchen):

In Ruhe, nach 5 Minuten bei 20 Watt, dann jede Minute im ersten Teil des Tests (Ausbelastung, Erzeugung der Lactatazidose).  In der Pause nach der 1., 3. und 5. Minute.  In Test B alle 3 Minuten und bei Abbruch.  In der Erholungsphase nach der 1., 3. und 5. Minute.

 

Herzfrequenz bzw. EKG werden kontinuierlich gemessen, ebenso Sauerstoffsättigung (Pulsoxymetrie).

 

Man erhält eine Lactat-Leistungs-Kurve, die etwa so aussehen könnte:

 

Der Pfeil zeigt auf die „Senke“, in der Abbau und Neuproduktion von Lactat genau gleich groß sind.  Die an dieser Stelle gemessene Herzfrequenz ist das Maß für die optimale Belastungsintensität.

 

Beschrieben wurde der doppelte Stufentest von Tegtbur, U., Busse, M.W. und anderen:  Estimation of an individual equilibrium between lactate production and catabolism during exercise, Med.Sci.Sports Exerc. 1993, 25: 620-627

 

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