51 Einfluss körperlicher Leistung auf Laborbefunde

Lothar Röcker, Holger Kiesewetter

Zu den bedeutsamen Einflussgrößen, durch die Laborbefunde gravierend verändert werden können, gehört körperliche Aktivität. Dieser Einflussgröße wird häufig nur wenig Beachtung beigemessen, obwohl dadurch die Laborwerte bis in den pathologischen Bereich verändert werden können. Fehldiagnosen und unnötige Zusatzuntersuchungen sind die Folge, wenn der Arzt die Sport- und Trainingsanamnese seines Patienten nicht beachtet oder kennt. Ein Beispiel sind starke Anstiege der Creatinkinase bei übertriebenem Kraftsport.

Durch körperliches Training und zum Teil auch durch akute körperliche Leistungen entstehen Veränderungen von Blutwerten, die nicht zu den präanalytischen Fehlern zählen, da es sowohl zu erwünschten Veränderungen kommen kann, z.B. Reduzierung von Risikofaktoren, wie Blutfette, Fibrinogen, als auch zu pathophysiologischen Veränderungen, z.B. Zellschädigungen. Eigentlich müssten für die große Subpopulation der körperlich Trainierten eigene Referenzwerte erstellt werden. Diese gibt es noch nicht, so dass im Folgenden nur Veränderungen der verschiedenen Laborwerte vor dem Hintergrund publizierter Studienergebnisse angegeben werden. Siehe Tab. 51-1 – Hämatologische und biochemische Marker im Blut mit Veränderung nach akuten und chronischen körperlichen Leistungen (Ausdauertraining).

51.1 Blut- und Plasmavolumen

Der Austausch von Flüssigkeit zwischen Intravasalraum und Interstitium erfolgt durch Poren im Kapillarbereich. Diese sind für Wasser und klein molekulare Substanzen durchgängig. Hochmolekulare Bestandteile, wie hochmolekulare Proteine sowie zelluläre Bestandteile, wie Erythrozyten, können den Intravasalraum durch diese Poren nicht verlassen. Im Ruhezustand ist die Abgabe von Flüssigkeit gleich der Aufnahme und folglich das Blutvolumen konstant.

Schon die Veränderung der Körperposition vom Liegen zum Stehen und vice versa (Orthostase) verändert dieses Gleichgewicht erheblich und führt zu Veränderungen des Plasmavolumens (PV) /1/.

Bei körperlicher Aktivität kommt zu es einer Erhöhung des Kapillardrucks und der Kapillarfläche und damit zu einer Filtration von Flüssigkeit in das Interstitium bis ein neues Gleichgewicht erreicht wird. Dadurch resultiert eine Hämokonzentration der Blutbestandteile, die den Intravasalraum nicht verlassen können. Folglich steigt die Konzentration der Blutbestandteile, deren Durchmesser größer als die der Kapillarmembran-Poren ist, in dem Maße an, in dem Flüssigkeit das Gefäßbett verlässt. Das BV nimmt bei akuter körperlicher Aktivität auf Kosten des PV ab. In Abhängigkeit von Dauer, Intensität, Sportart und Flüssigkeitsaufnahme vermindert sich das PV um 5–20 % /2/.

Nach einer akuten körperlichen Leistung normalisiert sich das PV innerhalb von 30 min. Nach Ausdauerleistungen kommt es in der längeren Erholungsphase zu einer Überkompensation, so dass sogar erhöhte PV-Werte resultieren, die zu einer Hämodilution führen und noch über mehrere Tage nachzuweisen sind /3/.

Neben diesen passiven, durch Flüssigkeitsverschiebungen induzierten Veränderungen von Blutbestandteilen führt körperliche Aktivität zu einer Umstellung des Organismus und bewirkt direkte Veränderungen von Blutbestandteilen. Als Ergebnis einer solchen Funktionsumstellung werden zum Teil erhebliche, aktiv bedingte Veränderungen der Zusammensetzung des Blutes gefunden.

Ausdauertraining führt zu einem Anstieg des Volumen des Blutes unter Ruhebedingungen /4/. Bei Ausdauer Trainierten ist das Plasmavolumen im Vergleich zur Masse der Erythrozyten überproportional vergrößert. Die Folge ist eine Hämodilution, ablesbar an einem niedrigen Hämatokrit- und Hämoglobinwert.

Bei den Veränderungen der Blutbestandteile ist stets das Ausmaß der jeweiligen Hämokonzentration bzw. Hämodilution zu berücksichtigen. Der zeitliche Verlauf der Veränderungen der Anteile des Blutvolumens verläuft unterschiedlich. Am schnellsten verändert sich das Plasmavolumen /3/. Schon 24 h nach einer Ausdauerleistung ist das Plasmavolumen um etwa 10 % erhöht. Das erhöhte Plasmavolumen bleibt 4 Tage lang nachweisbar.

Am Anfang eines Trainingsprogramms von 1–2 Wochen verändert sich zunächst nur das Plasmavolumen /4/. Erst nach 2–3 Wochen Training expandiert auch das erythrozytäre System, allerdings nicht im gleichen Ausmaß wie das Plasmavolumen, bis ein neues Gleichgewicht erreicht ist /4/. Diese Veränderungen sind als sinnvolle Adaptationen zu betrachten und tragen auch zu den Veränderungen der Kreislauffunktionen bei, z.B. Abnahme der Herzfrequenz beim Trainierten.

Durch chronischen Sport können neben positiven Effekten auch pathologische Störungen auftreten wie Eisenmangel und Zellschädigungen.

51.2 Blutbild

Erythrozyten

Akute körperliche Aktivität, insbesondere Ausdauerleistung, führt zu deutlichen Veränderungen des roten Blutbilds /5/. Die absolute Menge der im Blut zirkulierenden Erythrozyten wird durch die Erythropoese und den Erythrozytenabbau bestimmt. Beide Prozesse verlaufen so langsam, dass sie akut nicht wesentlich zu beeinflussen sind. Deshalb kann man das Volumen des Erythrozyten kurzfristig als konstant annehmen. Blutspeicher, die sich, wie bei manchen Tieren, bei körperlicher Arbeit entleeren können, existieren beim Menschen nicht /6/, so dass die Veränderungen des roten Blutbilds bei akuten Leistungen hauptsächlich durch eine Hämokonzentration bzw. Hämodilution bedingt sind.

In Folge Leistungs bedingter Hämokonzentration kommt es bei akuten körperlichen Leistungen zu einem Anstieg des Hämatokrits (Hkt), der Konzentration von Hämoglobin (Hb)- und der Erythrozyten, sowie aller hochmolekularen Substanzen von etwa 10–30 %. Diese Veränderungen sind von der Intensität und Dauer der körperlichen Leistung abhängig. Die größten Veränderungen werden nach kurzen Belastungen gemessen, wie z.B. bei einem Sprint von 200 m, der zu einer erheblichen Zunahme des Hkt sowie der Erythrozyten- und Hb-Konzentration führt, während die Erythrozyten-Indizes konstant bleiben. Die Normalisierung erfolgt innerhalb von 30 min nach dem Sprint.

Längere Ausdauerleistungen, wie ein Marathonlauf, zeigen dagegen deutlich geringere Auswirkungen auf das rote Blutbild. Jedoch verändern sich oft auch die Erythrozyten-Indizes. Das verminderte MCV ist dabei ein Hinweis auf einen Wasserverlust des Erythrozyten. Auch während länger dauernden körperlichen Leistungen wird immer eine Hämodilution beobachtet /7/, die zu gegensätzlichen Veränderungen des roten Blutbilds führt und über Tage bestehen bleibt.

Da die Konzentration der Erythrozyten durch die Regulation der Erythropoese und die Regulation des Blutvolumens bestimmt wird, hängen chronische Veränderungen des roten Blutbilds weitgehend davon ab, welcher dieser beiden Mechanismen durch körperliches Training stimuliert wird. Die Trainings bedingte Zunahme des Blutvolumens ist vor allem durch eine Vergrößerung des Plasmavolumens bedingt.

Hieraus folgt, dass zumindest beim auf Ausdauer Trainierten bereits im Ruhezustand von einer Verdünnung des Bluts auszugehen ist. So werden beim Trainierten gewöhnlich subnormale Werte des roten Blutbildes nachgewiesen /6/.

51.2.1 Hämolyse

Nach lang dauernden sportlichen Leistungen erfolgt ein vermehrter Untergang von Erythrozyten. Diese, durch eine mechanische Zerstörung bedingte Lyse der Erythrozyten ist die Ursache einer intravasalen Hämolyse, die auch vom Material der Lauffläche abhängt. Eine Ursache der Hämolyse ist die mechanischen Beanspruchung der Erythrozyten in der Mikrozirkulation der Fußsohlen. Unter gewissen Umständen tritt sogar eine Hämoglobinurie auf /6/. Das besonders bei Laufleistungen aus den geschädigten Erythrozyten freigesetzte Hb wird im Plasma an Haptoglobin im Verhältnis 1 : 1 gebunden und im retikuloendothelialen System abgebaut. Deshalb ist die Konzentration von Haptoglobin im Plasma nach Ausdauerleistungen mehr oder weniger vermindert oder nicht nachweisbar. Über diesen Mechanismus werden (21–59) × 10⁹ Erythrozyten, entsprechend 5–13 ml Blut bei einem Marathonlauf zerstört /7/.

51.2.2 Retikulozyten

Die Zählung der Retikulozyten und die Berechnung ihrer Indices spielt auch in der Sportmedizin eine Rolle, insbesondere im Rahmen der Kontrollen von Blutdoping. Allerdings sind die Ergebnisse Geräte abhängig. Die Verteilung der Reifestufen innerhalb der Population de Retikulozyten wird erfasst und die Immature reticulocyte fraction (IRF) ist ein zuverlässiger Parameter, da sie früher ansteigt als die Retikulo­zyten­zahl /8, 9/.

Die Erythropoese von Athleten ist durch den beschleunigten Eisenmetabolismus kontinuierlich stimuliert. Die Analyse des Hb-Gehalts der Retikulozyten (CHr, Ret-H_e) ist wichtig, da zeitnah ein Eisenmangel diagnostiziert oder der Erfolg einer Eisentherapie überprüft werden kann.

Über die Veränderungen der Retikulozytenzahl nach körperlicher Leistung gibt es nur wenige, z.T. kontroverse Untersuchungen. In einer Untersuchung bei Marathonläufern wurde erst 31 Std. nach dem Marathon eine Retikulozytenerhöhung gemessen /10/. Nach einem Ultra-Marathon über sechs Tage wurden keine Veränderungen der absoluten bzw. prozentualen Retikulozytenwerte gefunden /11/. Bei einem 1.600 km-Lauf wurden erhöhte Retikulozytenzahlen am Tag 4, Tag 11 und am Ende des Laufes gefunden /12/. Der CHr verhält sich nach einem Ultra-Marathon konstant /12/. Auch wird er von der Akute-Phase Reaktion nicht beeinflusst, so dass mit diesem Parameter die aktuelle Qualität der Erythrophorese verfolgt werden kann. Deshalb wird der CHr als zuverlässiger Parameter in der Diagnostik des Eisenstoffwechsel in der Sportmedizin verwendet. Die diagnostische Sensitiviät des CHr ist zur Beurteilung einer Eisen-defizienten Erythropoese höher als die von Ferritin, der Transferrinsättigung und dem löslichen Transferrinrezeptor /13/.

Die Zahl der RNA-reichen unreifen Retikulozyten weist auf eine hyperproliferative Erythrophorese hin wie das auch der Fall bei ineffektiver Erythropoese ist. Bei Athleten sind die unreifen Retikulozyten im Vergleich zu Nicht-Athleten erhöht und übersteigen den Referenzbereich /14/.

CD34⁺T-Zellen sind multipotente Vorläuferzellen, die als indirektes Maß für die Aktivität der Hämatopoese angesehen werden. Im Vergleich zu Untrainierten zeigen Athleten eine 4 fach erhöhte Konzentration, welche einige Stunden nach einem Marathon wieder zurückgeht /15/. Insgesamt, zeigt die Retikulozyten nach einer Ausdauerleistung jedoch nur sehr geringe Veränderungen.

51.2.3 Pseudoanämie

Die subnormalen Konzentrationswerte des roten Blutbilds bei Ausdauersportlern dürfen nicht im Sinne einer Anämie (bzw. Sportanämie) fehl interpretiert werden, wie dies leider manchmal geschieht. Eine bessere Bezeichnung für dieses Phänomen wäre Pseudoanämie /7/. Vor allem kommt diesem Phänomen kein Krankheitswert zu, sondern es handelt sich um eine Anpassung an die erhöhten physiologischen Anforderungen beim Sport (Viskosität, Thermoregulation).

51.2.4 Anämiediagnostik beim Ausdauersportler

Unabhängig von dem subnormalen roten Blutbild können Sportler, insbesondere Ausdauersportler und verstärkt Frauen, eine Anämie entwickeln. Beim Ausdauersportler ist die Beurteilung des roten Blutbilds jedoch schwierig, da die Veränderungen der Erythrozytenzahl und des Plasmvolumens berücksichtigt werden müssen. Die herkömmlichen Referenzbereiche für das rote Blutbild können deshalb nicht zur Beurteilung herangezogen werden. Eine zuverlässigere Beurteilung ist die Messung der Erythrozytenmasse des Organismus. Die dazu notwendigen Messmethoden werden nur von spezialisierten Institutionen angeboten. Deshalb dienen die folgenden Hb-Werte als Richtgrößen für eine relevante Anämie beim Sportler /16/:

• Hb-Wert Frauen < 110 g/l.
• Hb-Wert Männer < 130 g/l.

51.2.5 Eisenstoffwechsel

Die häufigste Ursache der Anämie, besonders bei Ausdauersportlerinnen, ist der Eisenmangel. Dies liegt daran, dass Leistungssportler, insbesondere Frauen, einen erhöhten Bedarf und Verbrauch an Eisen haben. Denn der Eisenmangel hat negative Auswirkungen auf die Immunfunktion, Regulation der Temperatur, den Energiestoffwechsel sowie auf die Leistungskapazität des Organismus. Die Ferritinkonzentration ist bei Entzündungen kein Marker zur Feststellung eines Eisenmangels des Organismus. Im Verlaufe einer Akute-Phase-Reaktion wird das Ferritin noch 3 Tage nach einem Marathonlauf falsch-hoch in Relation zur Speichereisenreserve gemessen. Häufig findet man bei Ausdauersportlern im Ruhezustand im Vergleich zum Untrainierten niedrige Ferritin­werte /17/.

Hepcidin

Hepcidin ist der systemische Regulator des Stoffwechsels von Eisen /18, 19/. Bei zwei Dritteln der Marathonläuferinnen ist die Hepcidinausscheidung im Urin einen Tag nach dem Lauf um 4–27 fach erhöht /20, 21/. Nach submaximalen Leistungen wird keine Hepcidinvermehrung gemessen /22/.

51.2.6 Leukozyten

Das weiße Blutbild zeigt bei akuten Leistungen stärkere Veränderungen als das rote, die nicht allein durch Veränderungen des Plasmavolumens erklärt werden können. Nach körperlichen Leistungen unterschiedlicher Intensität werden erhebliche Leukozytosen gefunden /23/. Bei intensiver körperlicher Beanspruchung kann der Anstieg der Leukozyten mehr als das Doppelte des Ruhewerts betragen (im Einzelfall bis zu 31,8 × 10⁹/l bei einem Ausgangswert von 6,4 × 10⁹/l). Bei Leistungen bis zu 30 Minuten normalisieren die Leukozytenwerte innerhalb einer halben Stunde.

Unmittelbar nach einer Ausdauerleistung steigt die Zahl der Leukozyten um 50–100 % an (neutrophile Granulozyten, Lymphozyten). Nach 30 Minuten sinken die Lymphozyten für 3–6 Std. auf Werte, die 30–50 % niedriger liegen als die Werte vor der Leistung. Gleichzeitig wird eine ausgeprägte protrahierte Neutrophilie beobachtet. Dadurch entsteht bei der Leukozytenantwort nach Ausdauerleistungen ein biphasischer Verlauf mit einem erneuten Gipfel 2–4 Std nach der Leistung. Katecholamine sowie das konsekutiv erhöhte Herzzeitvolumen sind verantwortlich für die frühe Leukozytose, wodurch Leukozyten aus den marginalen Speichern ausgewaschen werden, während Cortisol die spätere Phase durch Freisetzung von Leukozyten aus dem Knochenmark bewirken soll. Diese Leukozytosen sind mindestens bis 8 Std. nachweisbar und können mitunter mehr als 24 h anhalten.

Über die verschiedenen Leukozytenarten gibt es keine eindeutigen Ergebnisse. Es kommt zu einer Neutrophilie, Lymphozytose und Eosinopenie. Monozyten zeigen einen leichten Anstieg, basophile Granulozyten sind leicht vermindert.

Über chronische Veränderungen des weißen Blutbilds beim Trainierten liegen nur wenige Untersuchungen vor. Die Höhe der Leukozytenreaktion auf akute Leistungen unterscheidet sich zwischen Untrainierten und Trainierten nicht. Es wird angenommen, dass hoch trainierte Athleten leicht verminderte Leukozytenwerte haben /24/.

Lymphozyten-Subpopulationen

Körperliche Aktivität und körperliches Training haben einen beachtlichen Einfluss auf Zahlen und Funktion der Subpopulationen von Lymphozyten. Von den drei wichtigsten Lymphozyten Subpopulationen (T-, B- und NK-Zellen) reagieren die NK-Zellen am stärksten. Typisch ist eine Erhöhung während und kurz nach der Leistung auf 150–400 % /25/. Dann erfolgt ab 1 Std. nach der Leistung für längere Zeit eine Suppression auf Werte weit unterhalb des Kontrollwerts vor der Leistung. Sieben Tage nach einer Ausdauerleistung von 120 Minuten sind die NK-Zellen noch um 40 % vermindert /26/. Die Zahl der CD8⁺T-Zellen steigt um 50–100 % an, während die Zahl der CD4⁺T-Zellen und B-Zellen relativ unbeeinflusst bleiben. Da die Konzentration der CD8⁺T-Zellen stärker ansteigt als die der CD4⁺T-Zellen, resultiert eine Verminderung des T-Zell-Quotienten CD4⁺/CD8⁺auf 50 % /25/. Dem verminderten Quotienten wird klinische Bedeutung beigemessen. Er könnte bei starker Erschöpfung zu dem Open window führen, in dem gehäuft Infektionen der oberen Atemwege entstehen. Diese Phase dauert 3–72 Std. nach einer anstrengenden Leistung /27/.

Die Literaturangaben über chronische Veränderungen der Lymphozyten-Subpopulationen sind kontrovers. Die Zellzahlen scheinen beim Trainierten im Ruhezustand zum Teil beachtlich vermindert zu sein, wenn sie mit denen von Untrainierten verglichen werden. Dies gilt für zahlreiche Sportarten.

51.2.7 Thrombozyten

Thrombozyten zirkulieren im Ruhezustand in diskoider Form. Die Zunahme der Thrombozytenzahl nach körperlichen Leistungen ist bekannt /28/. Der Anstieg wird auf eine Freisetzung aus den Gefäßen der Milz, des Knochenmarks und der Lunge zurückgeführt, normalisiert sich jedoch schnell wieder. Trainingseffekte auf Thrombozytenzahlen wurden bisher nur vereinzelt untersucht. Die Sportler zeigen einen wesentlich geringeren Anstieg der Zahl an Thrombozyten und eine rasche Normalisierung. So wird von einer verminderten Stimulierbarkeit der Thrombozyten nach 12-monatigem Training berichtet. Tägliches Training führt zu einer Verminderung der Thrombozytenaktivität im Ruhezustand /28/.

51.3 Hämostasesystem

Thromboplastinzeit

Es werden keine Veränderungen nach körperlichen Leistungen gefunden /29/.

Aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT)

Die aPTT ist bei Kurz-, Mittel- und Ausdauerleistungen erheblich verkürzt, auch noch 3 Std. nach einem Marathonlauf. Als Einzelfaktoren des endogenen Aktivierungsweges ist besonders F VIII bei körperlicher Aktivität erhöht /29/, begleitet von äquivalenten Anstiegen des von Willebrand-Faktors (vWF). Auch soll es zur Veränderung des vWF-Multimermusters nach körperlichen Ausdauerleistungen kommen /30/.

Fibrinogen

Zum Verhalten von Fibrinogen bei körperlichen Leistungen gibt es unterschiedliche Ergebnisse. In der Mehrzahl der Untersuchungen werden keine Veränderungen der Konzentration von Fibrinogen gefunden; einzelne Publikationen beschreiben Erhöhungen oder Verminderungen.

Einen Tag nach einem Marathonlauf war immunologisch gemessenes Fibrinogen von 233 mg/dl auf 279 mg/dl angestiegen und als Ursache wurde eine Stress bedingte Akute-Phase-Reaktion angenommen /31/. Dem Fibrinogen kommt eine Bedeutung als unabhängiger Risikoindikator für kardiovaskuläre Erkrankungen zu. Longitudinalstudien haben einen begünstigenden Effekt von Ausdauertraining auf die Konzentration von Fibrinogen ergeben. Im Mittel beträgt die Abnahme etwa 40 mg/dl /32/.

Prothrombinfragment (F1 + F2)

Sowohl nach submaximaler als auch nach maximaler ergometrischer Leistung sind F1 + F2 erhöht /33/.

Thrombin-Antithrombin-Komplex (TAT)

Nach kurzen, maximalen körperlichen Leistungen werden erhöhte TAT-Konzentrationen gemessen. Die Veränderungen können als eine erhöhte Thrombinbildung interpretiert werden. Ein Anstieg von Fibrinopeptid A wird nach Ausdauersport nachgewiesen, in Einzelfällen werden Fibrinmonomere gefunden /29/.

Trainingseffekt und Blutgerinnung

Es gibt nur wenige Informationen bezüglich eines Effektes von Training auf die Blutgerinnung. Querschnittsvergleiche zeigen keinen Unterschied in der aPTT bei anscheinend gesunden Joggern, Marathonläufern und Untrainierten, weder in Ruhe noch nach einer körperlichen Anstrengung. Ganz anders verhält es sich bei Patienten mit einem koronaren Risiko. Körperliches Training scheint einen hemmenden Einfluss auf die Blutgerinnung zu haben. Nach mehreren Trainingseinheiten kommt es zu einer Verlängerung der aPTT. Bereits nach einem vierwöchigen Training in der Koronarsportgruppe resultiert eine Abnahme der Aktivität von F VIII, bei gesunden Probanden treten dagegen keine Änderungen auf.

51.4 Fibrinolysesystem

Die Bestimmung der Euglobulinysezeit ist der Global-Test, mit dem eine erhöhte in vitro-Aktivität der Fibrinolyse nach körperlichen Leistungen festgestellt werden kann. Nach einem Marathonlauf ist die Euglobulinlysezeit stark verkürzt und die Konzentration des Spaltprodukts B (Peptid 15-42) steigt an. Auch die Konzentration der D-Dimere nimmt erheblich zu. Die D-Dimere gelten als spezifisch für die Spaltung von Fibrin.

Ein Hauptregulator der Fibrinolyse ist der im Gefäßendothel lokalisierte Gewebe (tissue) Plasminogenaktivator (t-PA). Bei körperlicher Aktivität werden Aktivatoren von Plasminogen aus dem Gefäßendothel freigesetzt und bewirken eine erhöhte fibrinolytische Aktivität. Nach einer Fahrrad-ergometrischen Leistung unter aeroben Stoffwechselbedingungen zeigt sich eine deutlich geringere Aktivierung der Fibrinolyse (t-PA, D-Dimere) als nach anschließender kurzzeitiger Maximalleistung im anaeroben Bereich /33/. Das freigesetzte t-PA scheint bei körperlichen Leistungen nicht vollständig durch Inhibitoren gehemmt zu werden, da die t-PA-Aktivität nach der Leistung in anaerober Stoffwechsellage sprunghaft zunimmt. Die Plasminogen activator inhibitor (PAI)-Aktivität fällt während der ergometrischen Leistung ab, wahrscheinlich durch Verbrauch dieses Inhibitors. Nach einem Marathonlauf erhöht sich die t-PA-Aktivität auf das etwa 30 fache und sinkt 3 h danach wieder auf den Ausgangswert ab. Die t-PA-Konzentration erhöht sich auf das 5 fache, die PAI-Aktivität ist nach dem Marathonlauf nicht mehr nachweisbar. Die t-PA-Konzentration nach kurz dauernden Maximalleistungen auf dem Fahrradergometer ist etwa ebenso hoch, wie nach einem Marathonlauf /29, 33/.

Es bleibt festzustellen, dass nach körperlichen Leistungen der erhöhten Gerinnungsneigung beim Gesunden sowohl das Inhibitorpotenzial als auch eine über proportionale Aktivierung des Fibrinolysesystems gegenüber stehen. Thromboembolien sind somit nicht zu erwarten. Das hämostatische Gleichgewicht ist beim Gesunden lediglich auf ein höheres Niveau eingestellt. Es gibt aber in der Erholungsphase nach einer Ausdauerleistung ein Zeitfenster, in dem die Gerinnungsneigung erhöht ist, weil die Gerinnung länger aktiviert ist als die Fibrinolyse. In dieser Phase ist das thrombotische Risiko erhöht und kann bei Risikopatienten zu thromboembolischen Ereignissen führen.

Obwohl körperliche Aktivität unumstritten zu einer Reduzierung des kardiovaskulären Risikos beiträgt, ist die ursächliche Wirkung noch unverstanden und bleibt spekulativ. Die körperliche Ertüchtigung scheint einen positiven Effekt auf die Fibrinolyse auszuüben. Von 132 untersuchten Probanden vor und 3 Jahre nach einem moderaten Trainingsprogramm waren keine Veränderung in der PAI-1-Aktivität festzustellen. Allerdings zeigt eine Subpopulation, die homozygot für das 4G-Allel des 4G/5G-Polymorphismus im Promotorgen von PAI-1 ist, eine Reduktion von 36 % für die PAI-1-Aktivität. Für solche Probanden ist ein Trainingsprogramm vorteilhaft /34/.

Fasst man die Untersuchungen auf diesem Gebiet zusammen, so ist festzustellen, dass ein einheitlicher Effekt körperlichen Trainings auf das fibrinolytische System nicht zu erkennen ist. Es spielen vielmehr eine Vielzahl von Faktoren, wie die Intensität des Trainingsprogramms, die untersuchte Population sowie die angewendeten Analysenmethoden eine Rolle, obwohl eine Steigerung der Fibrinolyse sehr wahrscheinlich ist.

51.5 Serumenzyme

Akute körperliche Aktivität führt bei Trainierten, aber besonders bei Untrainierten, zu Stunden bis Tagen andauernden Erhöhungen von Enzymen im Serum /5/. Vorwiegend sind dabei Enzyme betroffen, die aus der Skelettmuskulatur stammen (CK, AST, LDH). Sie treten durch veränderte Permeabilität der Membran von Muskelfasern oder durch Muskelzerstörung vermehrt in das Blut über.

Gelegentlich ist eine Rhabdomyolyse die Ursache von Enzymerhöhungen. Ausdauerleistungen und intensive Muskelbeanspruchung können, vor allem bei wenig trainierten oder atypisch belasteten Myozyten zu einer Schädigung führen. Die Folge ist, dass zytoplasmische Enzyme wie CK, CK-MB, LDH, AST und Proteine, wie Myoglobin, aus der Zelle austreten und ihre Konzentrationen im Serum ansteigen /35/. Durch den sehr hohen Gradienten der Konzentrationen der CK von der Muskelzelle zum Blut von 500.000 : 1 reagiert die CK besonders empfindlich auf intensive Muskelbeanspruchung.

Auch Leber spezifische Enzyme können bei starker körperlicher Belastung erhöht sein. Ursache ist eine gesteigerte Membranpermeabilität der Hepatozyten auf Grund eines geringen hepatischen Blutflusses und einer verminderten hepatische Sauerstoffsättigung.

Aktivierte Produkte, wie H₂O₂ aus polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten, sind möglicherweise für die Veränderung der Zellmembran bei Sport verantwortlich /36/. Im Serum sind CK-MM, CK-MB, AST, LDH, alkalische Phosphatase und Aldolase nach dem Marathonlauf erhöht /37/. Etwa 12 h später wird ein weiterer Anstieg von CK-MM, CK-MB, Aldolase und AST gemessen. Die CK-MM, CK-MB, AST und ALT bleiben bis 3 Std. nach dem Marathonlauf erhöht; Aldolase, LDH und alkalische Phosphatase erreichen den Ausgangswert erst nach 7 Tagen. Der Enzymanstieg ist von der Intensität und der Dauer der Leistung abhängig und beim Untrainierten am stärksten.

Körperliches Training führt zu Veränderungen in den Muskelzellen. Größe, Zahl und Fläche der Mitochondrien nehmen je nach Trainingsart und Trainingszustand zu. Auch kommt es zu einer vermehrten Synthese von intrazellulären Enzymen und deren Anstieg im Blut /38/. Das Verhalten der CK ist verschieden zwischen Trainierten und Untrainierten. Die CK-Werte sind bei Trainierten in Ruhe höher, während bei Untrainierten der CK-Anstieg progressiv nach einer akuten Leistung bis zu 5 Tagen ansteigt. Die gemessenen Maximalwerte können um das 33 fache höher liegen als die Kontrollwerte.

Bei Trainierten ist dagegen nur 24 h nach der Leistung die CK erhöht und ist im Maximum nur um das 2,3 fache des Ausgangswerts angestiegen /39/. Auch die CK-MB-Ruhewerte sind bei Trainierten höher als bei Untrainierten. Das Sport spezifische Referenzintervall für CK von Athleten (zentraler 95 %-Bereich) ist 47–513 U/l bei weiblichen Athleten und 82–1.083 U/l bei männlichen Athleten /40/.

Eine Statin bedingte Myopathie wird durch körperliche Belastungen deutlich verstärkt /41/.

Symptome des Myokardinfarkts sind für den Arzt bei Trainierten eine schwierige diagnostische Herausforderung, zumal auch Troponin I erhöht ist jedoch weit unterhalb des pathologischen Bereichs konventioneller Troponintests /42/.

In einer Untersuchung mit einem hoch sensitivem TnT-Assay waren 28 % der Marathonläufern vor dem Lauf positiv. Nach dem Marathon hatten alle Läufer positive Werte. Bei 94 % der positiven Läufer überschritten diese Werte den Grenzwert der 99. Perzentile kardial Gesunder /43/.

51.6 Serumlipide

Serumlipide verändern entsprechend der Hämokonzentration oder Hämodilution die Konzentration bei akuten Leistungen.

Bei Ausdauerleistungen werden durch Lipolyse vermehrt Lipide zur Energiegewinnung herangezogen. Infolgedessen resultiert ein Abfall von Triglyceriden bis auf die Hälfte des Ausgangswerts, der bis zu 3 Tage nach der Leistung nachweisbar ist. Durch die gesteigerte Lipolyse sind besonders Glycerin und freie Fettsäuren im Blut stark erhöht /5/. Lp (a) zeigt keine Veränderungen nach akuter Belastung /44/.

Nach akuter Ausdauerleistung besteht ein geringer Anstieg des HDL-Cholesterins und ein tendenziell geringer Abfall des LDL-Cholesterins /45/. Der Lipidmetabolimus wird durch Ausdauertraining günstig verändert /46/.

Aerobes Training führt zu einer Erhöhung des HDL-Cholesterins und einer Verminderung des VLDL- und LDL-Cholesterins, sowie der Triglyceride.

Bei Ausdauersportlern ist von den Apolipoproteinen das Apo A-1 meist erhöht, das Apo B dagegen vermindert. Veränderungen der übrigen Apolipoproteine (Apo A-II, C-II, C-III, E, Apo(a)) werden in der Regel nicht gefunden /46/. Die Dauer des Trainings hat einen größeren Einfluss auf das Lipoproteinprofil als die Intensität. Der Anstieg von HDL-Cholesterin betrifft hauptsächlich die HDL2-Fraktion /47/. Es besteht aber eine große Variabilität, die stark abhängt von genetischen Faktoren.

51.7 Nierenfunktion

Bei körperlicher Leistung vermindert sich die renale Durchblutung in Abhängigkeit von der Intensität. Nach erschöpfender Leistung am Ergometer sinkt die renale Durchblutung um 53,4 % direkt nach der Leistung ab im Vergleich zum Ausgangswert und beträgt 30 und 60 Minuten nach der Leistung 82,5 % und 78,9 % vom Ausgangswert /48/. Diese vorübergehende Verschlechterung der renalen Funktion resultiert in einem Anstieg von Harnstoff, Creatinin und Harnsäure im Serum und kann unter ungünstigen Bedingungen zu schweren renalen Komplikationen führen /49/. Bei einem Marathonlauf können die Werte von Harnstoff und Harnsäure um 53 bzw. 42 % ansteigen und bleiben bis 24 Std. erhöht. Bei allen Athleten ist der Harnstoff/Creatinin-Quotient über 40 und zeigt damit eine prärenale Azotämie an, die auch noch 24 Std. nach der Leistung nachweisbar ist. Der Anstieg von Creatinin um 20,5 % spricht für eine Verminderung der Clearance von Creatinin um 18 % entsprechend der Formel von Cockroft und Gault. Der Anstieg von Creatinin ist wahrscheinlich das Resultat einer Freisetzung von Creatin aus der arbeitenden Muskulatur, Dehydrierung und/oder die Reduktion des renalen Blutflusses und der glomerulären Filtrationsrate.

Im Vergleich zu Creatinin wird Cystatin C nach einem Marathon weniger stark beeinflusst /50/. Die Cystatin C-Werte waren bei 26 % der Läufer, die Creatininwerte bei 46 % der Läufer erhöht. Der mittlere Anstieg von Creatinin war doppelt so hoch wie der von Cystatin C (21 bzw. 41 %).

Die Ausscheidung von Protein im Harn nimmt unter körperlicher Belastung zu. Dieses Phänomen ist reversibel, stellt jedoch einen Störfaktor bei der Interpretation renaler Proteinurieformen dar. Es reichen bereits moderate Anstrengungen, wie z.B. Freizeitsport, zur Induktion tubulärer und im geringen Maße auch glomerulärer Proteinurien /51/.

Über chronische Veränderungen beim Athleten gibt es kaum Untersuchungen. Wahrscheinlich sind die Veränderungen voll reversibel oder es kommt in ganz seltenen Fällen zu pathophysiologischen Veränderungen. Athleten zeigen im Allgemeinen höhere Harnstoffwerte in Ruhe, wahrscheinlich durch den fortgesetzten Trainingsablauf.

51.8 Andere Blutbestandteile

Die Osmolalität des Plasmas ist einer der am engsten regulierten physiologischen Variablen.

51.8.1 Natrium (Na⁺)

Die Konzentration von Na⁺ ist von der Wasseraufnahme und dessen Ausscheidung abhängig. Deshalb ist der häufigste Grund einer abnormalen Na⁺-Konzentration ein Defizit oder Überschuss an Wasser.

Bei moderaten oder kurzzeitigen körperlichen Leistungen verändert sich die Na⁺-Konzentration nicht oder nur gering.

Bei Ausdauerleistungen kommt es in Abhängigkeit von Umgebungstemperatur, Verlust und Aufnahme von Flüssigkeit nicht selten zu einer Hyponatriämie, wobei das weibliche Geschlecht besonders betroffen ist.

Bei Ultradistanz Belastungen ist die Hyponatriämie die häufigste Komplikation. Eine Hyponatriämie von 130–134 mmol/l bleibt asymptomatisch, während extreme Hyponatriämien mit Konzentrationen unter 130 mmol/l meist zu Symptomen führen. Die Häufigkeit einer Behandlungs bedürftigen Hyponatriämie bei Athleten nach einem Marathonlauf wird mit 23 % angegeben /52/.

Bei gesunden Marathonläufern kann sich ein nicht kardiogen bedingtes pulmonales Ödem mit erhöhten intrakraniellem Druck und folgender hyponatriämischer Enzephalopathie entwickeln. Nicht Erkennen dieses Zustands führt zum Tod, während die richtig behandelten Patienten sich erholen.

51.8.2 Kalium (K⁺)

Der K⁺-Gehalt der Skelettmuskulatur nimmt bei körperlicher Leistung ab. Das K⁺ verlässt die Muskelzellen und kann im Blut in erhöhter Konzentration nachgewiesen werden, normalisiert aber schnell. Durch eine vermehrte Aufnahme von K⁺ aus dem Blut in die Muskelzellen kann eine leichte Hypokaliämie auftreten /53/.

51.8.3 Calcium (Ca)

Obwohl sich der Ca-Metabolismus durch körperliches Training verändert, bleibt die Ca-Konzentration im Blut unverändert. Bei akuten Leistungen steigt die Ca-Konzentration kurzfristig durch die Hämokonzentration an, durch die partielle Bindung von Ca an hochmolekulare Proteine. Es gibt zu wenig Studien über Sport und Ca, um ein endgültiges Urteil abzugeben.

51.8.4 Magnesium (Mg)

Mg ist nach K⁺ das zweithäufigste Kation im Organismus. Nach Ausdauerleistungen zeigt sich ein vorübergehender Abfall der Mg-Konzentration im Plasma durch einen Shift von Mg in die Erythrozyten. Ausdauersportler zeigen häufiger einen Mg-Mangel als Personen, die keinen Ausdauersport treiben. Der Mangel wird durch eine erhöhte renale Mg-Ausscheidung verursacht /54/.

51.8.5 Zink (Zn)

Zn ist im muskulären Stoffwechsel, in der Proteinsynthese und am Infektionsschutz beteiligt. Leistungssportler und Schwerarbeiter können an Zn-Mangel leiden, betroffen sind 23 % der weiblichen und 43 % der männlichen Probanden mit Zn-Werten im Serum unterhalb des Referenzbereichs von 75 ng/dl (11,4 μmol/l). Erhöhte Verluste von Zn werden durch starkes Schwitzen, über den Urin und eine katabole Stoffwechsellage nach körperlichen Leistungen verursacht.

51.8.6 Glucose

Abhängig von der Intensität und Dauer kommt es nach körperlicher Leistung zu einem vermehrten Einstrom von Glucose aus dem Blut in die Muskelzellen. Gleichzeitig wird dem Blut, vorwiegend durch eine hepatische Glykogenolyse, Glucose zugeführt, so dass die Konzentration von Glucose im Blut im Steady state konstant bleibt. Die Glykogenolyse kann jedoch nur, abhängig von der Größe der Glykogenreserven, für eine begrenzte Zeit aufrecht erhalten werden /55/. Dadurch tritt nach länger dauernden körperlichen Leistungen (etwa eine Stunde) ein Abfall der Glucose im Blut auf (70 % des Ausgangswerts). Die Glucosekonzentration bleibt jedoch nach einer lang dauernden körperlichen Leistung häufig noch relativ lange vermindert, da die Muskelzellen weiterhin vermehrt Glucose aufnehmen /55/. Ein zusätzlicher Faktor für eine lang dauernde Verminderung der Glucosekonzentration ist das Adrenalin (Insulinantagonist), das nach einer erschöpfenden Anstrengung nicht mehr ausgeschüttet wird, wodurch die Insulinwirkung etwa 2 h nach Ende der Leistung überwiegt und eine Hypoglykämie verstärkt.

Bei hohen Glucosewerten (Diabetiker) ist der Glucoseabfall in Folge körperlicher Anstrengung besonders ausgeprägt /55/. Obwohl sich Trainierte erheblich von Untrainierten bezüglich des Glucosestoffwechsels unterscheiden, ist die Glucosekonzentration nicht different. Die Homöostase der Glucose ist bei Trainierten jedoch konstanter. Intensives Training zeigt nach 16 Wochen bei Typ 2-Diabetes eine Reduktion des HbA_1c-Werts von 8,7 % auf 7,6 % und resultiert in einer Einschränkung der Medikation. Bei der nicht diabetischen Kontrollgruppe fand sich kein Unterschied in den HbA_1c-Werten /56/.

51.8.7 C-reaktives Protein (CRP)

Anstrengende körperliche Leistungen führen in Folge von Muskelschädigungen innerhalb von 2–6 Std. zu einem Anstieg pro inflammatorischer und anti inflammatorischer Zytokine. Die Konzentration von Interleukin-6 steigt nach einem Marathonlauf bis auf das 100 fache an. Nach Ausdauerleistungen (besonders Laufleistungen) werden CRP-Werte von mehr als 10 mg/l gemessen. Diese Werte werden erst verzögert in der längeren Erholungsphase (etwa nach 24 h) erreicht und normalisieren sich innerhalb weniger Tage /57/.

Während eine akute körperliche Aktivität zu einem vom Trainingszustand abhängigen verzögerten Anstieg von CRP führt, mindert regelmäßiges Training die CRP Werte im Ruhezustand. Die Ruhewerte von CRP vor und nach einem 9-monatigen Ausdauertraining (Vorbereitung auf einen Marathonlauf) verringerten sich von 1,19 mg/l auf 0,82 mg/l. Eine Kontrollgruppe zeigte während dieser Zeit keine Veränderungen /58/.

51.8.8 Blutviskosität

Die Blutviskosität ist abhängig von der Viskosität des Plasmas, vom Hämatokrit (Hkt) und den Eigenschaften der roten Blutzellen. Die Plasmaviskosität limitiert den Blutfluss in den Versorgungskapillaren, da der Hkt hier nur Werte um 15 % aufweist. Die Plasmaviskosität ist ein Maß für die Durchblutung und den Hydrierungszustand bei vorgegebenen Druckgradienten und Geometrie der Endstrombahn. Trotz der großen Bedeutung wird in den meisten Laboratorien die Plasmaviskosität nicht gemessen. Akute körperliche Aktivität verursacht, unabhängig von der Intensität, die rheologischen Eigenschaften des Blutes im Sinne einer erhöhten Blutviskosität. Das ist bedingt durch einen Anstieg des Hkt und der Plasmaviskosität.

Körperliches Training führt zu günstigen Veränderungen einiger rheologischer Blutfaktoren, besonders reduzierte Blutviskosität und verminderter Aggregationsfähigkeit der roten Blutzellen. Dieser Effekt ist wichtig, da eine erhöhte Blutviskosität einen erheblichen Krankheitswert hat. Als Grenzwert für das Auftreten von Symptomen bei gesunden Personen gelten ein Hkt über 0,60 und eine Plasmaviskosität über 4 mPas /59/. Bei Patienten mit atherosklerotisch veränderten Gefäßen kann bereits ein Hkt über 0,48 und Plasmaviskositäten über 1,6 mPas zum Auftreten von akuten Symptomen führen. Bei den günstigen Auswirkungen vom Training ist zu beachten, dass Übertraining frühzeitig zu einem Anstieg der Blutviskosität führt /60/.

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