Einleitung
Die chronische Inaktivität kennzeichnet unseren heutigen Lebensstil. Die häufig sitzenden Computerarbeitsplätze verlangen einen monoton bewegungsarmen Alltag, welcher oft durch einen fehlenden Ausgleich, in Form von Bewegung beziehungsweise Training gekennzeichnet ist. Die chronische Inaktivität ist in der Literatur als Grundlage vieler chronischer Erkrankungen, sowie frühen Sterbensraten beschrieben (1). Ding et al. (1) führten 2016 eine weltweite Analyse von 142 Ländern durch, um die Kosten für Myokardinfarkte, Apoplexe, Diabetes mellitus Typ 2 und verschiedenen Krebsarten, welche in Zusammenhang mit physischer Inaktivität stehen, zu bestimmen. Die internationalen Kosten dieser Pathologien betrugen sich auf 53,8 Billionen INT$ pro Jahr. Alleine in Europa sind dies laut der World Health Organisation (WHO) insgesamt 11,7 Billionen INT$ der jährlich anfallenden Gesundheitskosten. Ding et al. (1) und Kohl et al. (2) bezeichnen die physische Inaktivität als eine globale Pandemie, die sich weltweit und rapide ausbreitet. Durch die physische Inaktivität findet eine dauerhaft fortschreitende Dekonditionierung statt, denn ohne die biologisch erforderlich strukturerhaltende beziehungsweise strukturverbessernde physiologische Mindestbeanspruchung wird das gesamte körperliche System abgebaut. Die Folgen sind häufig nicht direkt spürbar, meist treten diese erst nach Jahren oder Jahrzehnten in Form von Erkrankungen des „diseasome of physical inactivity“ (7,8) oder als myofasciales Schmerzsyndrom auf (3). Längst breitet sich die physische Inaktivität auch in den ärmeren Ländern der Welt aus und ist nicht mehr nur ein Problem der Industriestaaten. Ding et al. (1) sowie die WHO (4) empfehlen dringend globale Maßnahmen zu ergreifen um physische Aktivität zu fördern.
Das „diseasome of physical inactivity“
Als physische Inaktivität wird jedes körperliche Aktivitätsniveau angesehen, welches unterhalb der Bewegungsempfehlung der WHO liegt (4). Sie definiert für Erwachsene mindestens 150-300 Minuten aerobe Belastung mit mittlerer Intensität oder 75-150 Minuten mit hoher Intensität und ab spätestens 65. Lebensjahren zusätzlich zweimal die Woche Kraft- und Koordinationstraining. In der neusten Bewegungsempfehlung der WHO von 2020 wird Krafttraining zweimal die Woche schon ab 18 Lebensjahren empfohlen (16). Unter den Begriff physische Aktivität/Belastung fallen alle durch die Skelettmuskulatur erbrachten Bewegungen, welche den Energieverbrauch über den Grundumsatz eines Individuums hinaus anheben (16). Physische Belastungen sollten als ein prägendes Standardelement des Lebensstils und somit, als primäre Prävention etabliert werden. Dies gilt aber vor allem auch für die Therapie von Erkrankungen bei denen die physische Inaktivität als ein eigenständiger Risikofaktor angesehen werden muss, was fast alle nicht akuten Krankheitszustände oder Verletzungen betrifft (3). Nur durch regelmäßige physische Belastung kann den zugrundeliegenden Strukturschädigungen der verschiedenen chronisch-degenerativen und dekonditionierungsbedingten Erkrankungen ursächlich begegnet werden (3). Aktivität und Inaktivität lösen verschiedene physiologische Prozesse aus und beeinflussen so die Bilanz von pro- und antiinflammatorischen Hormonen im Körper. Ein positives Verhältnis von Aktivität gegenüber Inaktivität dient als Initiator für Entwicklung, Struktur- und Funktionsaufbau, sowie Erhaltung oder Verbesserung der Strukturen des sensomotorischen Systems (SMS). Das SMS ist ein Regelkreis von verschiedenen Körperstrukturen, welche einen dauerhaften Austausch von Afferenzen und Efferenzen gewährleisten (5). Zu seinen engeren Bestandteilen zählt vor allem das zentrale Nervensystem, bestehend aus Gehirn und Rückenmark, bis zu den freien, peripheren Nervenendigungen, der Vestibularapparat, die Augen, die Golgi-Sehnen-Apparate und die Skelettmuskeln mit den dazugehörigen afferenten Sensoren. Mit diesem engeren Kreis des sensomotorischen Systems sind verschiedene Logistiksysteme, bindegewebsartige Strukturen, Skelettknochen, das Schmerzsystem und das anabol globale Hormonsystem verbunden (5).
Ein Überwiegen der Inaktivität hingegen, fördert den Katabolismus sämtlicher Körperstrukturen. Dies ist vergleichbar mit einem verfrüht einsetzenden Alterungsprozess. Eine Studie von Halle et al. (6) stellte bereits im Jahr 2000 die Hypothese auf, dass es einen Zusammenhang zwischen Bewegungsmangel und cardiovaskulären Erkrankungen geben könnte. Das Ergebnis dieser Studie war, dass eine niedrige körperliche Fitness aufgrund von physischer Inaktivität vergleichbar mit anderen Risikofaktoren wie zum Beispiel Rauchen oder Hypertonie sei. Pedersen et al. (7,8) prägten erstmalig den Begriff des „diseasome of physical inactivity“. Sie zählten dazu metabolische Syndrome, wie Typ 2 Diabetes, Adipositas und Fettstoffwechselstörungen, Herz und Pulmonarkrankheiten wie zum Beispiel COPD (chronisch obstruktiver pulmonal disease), Asthma, Koronarherzerkrankungen, Claudicatio intermittens, Hypertonie oder chronische Herzerkrankungen, sowie Erkrankungen des musculoskelettalen Systems wie Osteoarthritis, rheumatoide Arthritis, Osteoporose, Fibromyalgie, Krebserkrankungen und Depressionen (7). Mittlerweile zählen auch neuro-degenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Demenz zu dieser Liste (8). Halle et al. (6) stellten die physische Inaktivität vor allem als Risikofaktor dar, weil diese zur Entwicklung von viszeralem Fettgewebe beiträgt. Viszerales Fettgewebe ist eine Bildungsquelle des Hormons Tumor-Nekrose-Faktor Alpha (TNF-α), welcher zu einer sogenannten chronischen „low-grade inflammation“ beiträgt. Die „low-grade inflammation“ begünstigt eine Insulinresistenz, Arteriosklerose, Neurodegeneration und Tumorwachstum (3). Pederson et al. (7,8) konnten nachweisen, dass physisch inaktive Menschen, die zwar rein vom Wert des Body-Maß-Index, kein Übergewicht aufwiesen, trotzdem einen erhöhten TNF-α Hormonspiegel haben.
Die Muskulatur ist nicht nur dazu da, um uns Fortbewegung und ein Leben gegen die Erdanziehungskraft zu ermöglichen, sondern wird auch als ein eigenes Organsystem angesehen. Sie setzt durch Ausdauer- und Kraftkontraktionen sogenannte Myokine frei (Gegenspiele der Adipokine), die eine anabole und antidiabetogene Wirkung auf sich selbst, andere Organe wie zum Beispiel das Gehirn oder die Leber und andere Gewebearten, zum Beispiel Knochengewebe oder das viszerale Fettgewebe haben. Die Muskulatur kann also als ein endo-, para-, und autokrines Organ bezeichnet werden (3). Die freigesetzten Myokine stehen in direktem Gegensatz zu dem Hormon TNF-α. Die Gesamthormonbilanz sollte immer zugunsten der Myokine ausfallen, denn eine fehlende Myokinproduktion, durch zum Beispiel physische Inaktivität, beeinflusst den Gesundheitsstatus massiv negativ (3). Durch die chronisch physische Inaktivität kommt es zur körperlichen Dekonditionierung. Diese sorgt dafür, dass die Aktivität anaboler Prozesse sinkt und die der katabolen steigt. Durch die fehlenden Muskelaktivitäten verschiedener Art, Umfang und Intensität kommt es zur Atrophie dieser und zu einer erhöhten TNF-α Konzentration im Blut. Das „diseasome of physical inactivity“ entsteht über variabel lange Zeiträume und dieser Vorgang ist anfangs nicht spürbar. Erst wenn Symptome auftauchen und die Erkrankung sich bereits manifestiert hat, wird der defizitäre Zustand sichtbar. Die deadaptiven und degenerativen Strukturveränderungen in der Muskulatur, wie in den Bindegewebsstrukturen verändern zugleich und auch ihre informative Funktion für das Gehirn. Diese wird pronozizeptiv geprägt. Entsprechend sind mit der chronischen Inaktivität häufig auch chronische Schmerzsyndrome verknüpft (3). Der biologische Aspekt des biopsychosozialen Krankheitsmodells basiert auf den atrophen-degenerativen-entzündlichen-nozizeptiven Veränderungen aller Körperstrukturen (3). Schreitet die Atrophie der Muskulatur weiter voran, spricht man von einer sarkopenen Veränderung dieser. Diese Veränderungen sind in der Magnetresonanztomographie gut sichtbar. Die Muskelfasern werden in einem irreversiblen Prozess von Binde- und Fettgewebe infiltriert und umgebaut. Damit können dann nur noch die nicht von Binde- und Fettgewebe infiltrierten übrigen Muskelfasern trainiert werden. Dieser Prozess ist physiologisch im Alterungsprozesses und kann verfrüht bei chronischer Inaktivität festgestellt werden. Die Sarkopenie ist mit Funktionseinschränkungen, Gebrechlichkeit und Stürzen assoziiert. Seit 2016 steht diese als eigenständige Entität im ICD-10 Code (M62.50). Die Sarkopenie kann jedoch durch lebenslanges Training herausgezögert und minimiert werden.
Die Dekonditionierung als pathologische Grundlage
Die heutigen Lebensaktivitäten der vor allem westlichen Welt, aber mittlerweile auch vieler anderer Länder, sind häufig Computer Arbeitsplätze oder monoton bewegungsarme Industriearbeitsplätze. Diese sind definiert als Arbeitsplätze ohne großen nennenswerten Energieumsatz. Zusätzlich fordern sie weder Koordination, denn es gibt keine Bewegungsvielfalt und keine Bewegungsausführungen unter verschiedenen oder häufig wechselnden Umweltbedingungen, keine Ausdauer, weil keine langandauernde Belastung mit durchgängig mäßigem bis moderatem Anstrengungsgrad gefordert wird, noch Kraft, denn es gibt keine intensiven oder sehr intensiven Belastungen (3). Ein wichtiger Faktor der Dekonditionierung ist die fehlende Ausdauerfähigkeit, denn sie bestimmt über die Erholungs-, Kompensations- und Regenerationsfähigkeit eines Individuums. Die unzureichende Erholungskapazität wird sowohl in der täglich geringeren Arbeitsbelastung als auch zum nächsten Arbeitstag wirksam. Mit fortschreitender Zeit wird die nächste Arbeitsbelastung beziehungsweise der neue Arbeitstag mit einem Ermüdungsrückstand begonnen. Die ungenügende Erholungskapazität beschleunigt den arbeitsbedingten Ermüdungsprozess. Aus der Sicht der Kraft fehlen die Leistung und die Kompensationsfähigkeit gegen einwirkende oder reaktive Kräfte und aus der Sicht der Ausdauer ergeben sich Nachteile für die Mikrozirkulation und die Kapazität der für alle Lebensprozesse essenziellen Adenosintriphosphat (ATP)-Produktion (3). Diese Entwicklungen starten heute bereits häufig schon im Kindes- und Jugendalter (3). Dustan et al. (10) beschreiben, dass nur eine Stunde, täglich längeres Fernsehen gucken ein für Frauen erhöhtes Risiko von 26% hat, ein metabolisches Syndrom zu entwickeln. Jedoch senkt schon 30 Minuten tägliche Bewegung dieses Risiko um 28%. Washburn et al. (11) legten ebenfalls ein Bewegungsvolumen von 30 Minuten für fünfmal die Woche mit circa drei bis sechs Metabolic Equivalent of Task (MET) Umsatz fest, um cardiovaskuläre Erkrankungen und die Gesamtmortalität zu reduzieren. Diese Empfehlung deckt sich mich den von der WHO empfohlenen 150-300 Minuten Bewegung. Ein Mensch verbraucht in Ruhezustand circa 3,5ml Sauerstoff pro Kilogramm Körpergewicht pro Minute, was einem MET entspricht. Um die Leistungsfähigkeit eines Menschen zu definieren, kann eine maximale Aufnahmefähigkeit von Sauerstoff, die VO2max, gemessen werden. Ein marathonlaufender Hochleistungssportler, hat teilweise eine maximale Umsetzungsfähigkeit von bis zu 20 MET. Untersuchungen von Diabetikern zeigten, dass diese teilweise eine maximale Aufnahmefähigkeit von 3-5 MET aufweisen. Zum Beispiel verbraucht eine Minute Treppen steigen circa acht MET, Joggen bei circa 9,5km/h knapp zehn MET und eine Minute schnelles Seilspringen sogar bis zu elf MET. Golf spielen und zwischen den Bahnen mit dem Caddy fahren verbraucht 2-3 MET. Eine genauere Übersicht des MET-Verbrauchs verschiedener Aktivitäten kann der Studie von Ainsworth et al. (12) entnommen werden.
Empfehlung Ausdauertraining
Der Körper benötigt Ausdauertraining, um einen guten Durchblutungsstatus zu haben und möglichst effektiv in der ATP-Herstellung zu sein. Eine gute Ausdauerdauerfähigkeit sichert die energetische Basis ab, welche für jede körperliche Beanspruchung benötigt wird. ATP ist für jeden körperlichen Vorgang nötig und somit ist die ATP-Produktion essenziell wichtig, denn der im Körper vorhandene ATP-Vorrat reicht nur für zwei bis drei Sekunden aus. Zusätzlich wird Ausdauertraining als Antiapoptosetraining angesehen. Apoptose ist der inaktivitäts- oder altersbedingte Verlust von Zellen. Eine höhere Ausdauerfähigkeit bedeutet eine größere Ermüdungsresitenz und gleichzeitig eine verbesserte Erholungsfähigkeit. Zusätzlich verbessert sich die ATP-Resynthese der Zellen. Präpuberale Kinder sind stoffwechselmäßig vergleichbar mit gut ausdauertrainierten Erwachsenen. Sie entwickeln auf hoch intensive Belastungen eine geringere Ermüdung als untrainierte Erwachsene und brauchen wesentlich mehr Energie zum Wachstum (3). Jedoch verfolgt der Körper den Grundsatz: Jede Anpassung ist funktionsspezifisch. Findet also in der Adoleszenten- und Erwachsenenphase ungenügend Bewegung statt, geht die Ausdauerfähigkeit verloren. Das teilweise niedrige Ausdauerniveau der Patienten ist damit zu erklären, dass ihr Körper nicht mehr dazu fähig ist eine Energiegewinnung mittels Betaoxidation durchzuführen. Deshalb findet auch schon bei submaximalen Belastungen ein großer Anstieg von Laktat im Körper statt, denn der Stoffwechsel ist diabetogen. Die Folge daraus ist, dass schon geringe Anstrengungen des täglichen Lebens einen großen Teil der maximalen Sauerstoffaufnahme, der sogenannten VO2max, fordern und stark belastend sein können. Eigentlich müssten diese Patienten solche Warnsignale als Anreiz nehmen um ihre Ausdauerfähigkeit zu trainieren, aber oft tritt das Gegenteil ein, denn die Meisten vermeiden nun Aktivitäten, welche sie zu sehr anstrengen. Stellt man sich vor, dass einige Patienten eine maximale Energie- bzw. Sauerstoffumsetzung von bis zu vier MET haben, kommen diese dennoch einigermaßen gut durch ihren bewegungsarmen Alltag. Auf die Frage nach sportlicher Tätigkeit geben viele Patienten in der Anamnese an spazieren zu gehen, im Garten zu arbeiten oder viel im Haushalt zu machen. Diese Tätigkeiten setzen zwischen zwei und vier MET um, also ist dies trotz einer grundsätzlich schlechten aeroben Kapazität kein Problem. Computerarbeitsplätze fordern sogar nur 1,5 MET (12). Diese Tätigkeiten reichen aber bei weitem nicht aus, um die biologische Mindestanforderung zur Erhaltung der körperlichen Fitness auszulösen und damit anabole Prozesse in Gang zu bringen. Somit ist Ausdauertraining absolut empfehlenswert. Hier empfiehlt sich vor allem das Grundlagenausdauertraining. Ausdauertraining kann in fünf Herzfrequenzzonen unterteilt werden. Die Patienten sollten ihr Training vor allem in der ersten und zweiten Herzfrequenzzone mit der sogenannten Dauermethode absolvieren. Die Zone 1 ist definiert durch einen 45-65% Sauerstoffverbrauch der VO2max und findet bei circa 55-75% der maximalen Herzfrequenz statt. Maximal sollten sie in die zweite Zone des Ausdauertrainings geraten, die bei 66-80% der VO2max und zwischen 75-85% der maximalen Herzfrequenz stattfindet. Alle Belastungen jenseits dieser Grenze fördern die anaerobe Energiegewinnung und nicht die aerobe Betaoxidation. Die beschriebenen Vorteile des Ausdauertrainings in Zone 1 und 2 sind: eine vermehrte Kapillarisierung, eine Vergrößerung des Mitochondrienvolumens, Entwicklung und Erhalt der Grundlagenausdauer (GA1) und die Verbesserung der Betaoxidation (13). Somit ist Ausdauertraining Vitalität für das Atmungssystem, das Herz, das Gefäßsystem, alle beteiligten Strukturen an der ATP-Resynthese und aktiviert die anabolen Hormonsysteme. In dem vor über 100 Jahren vom „Turnvater“ Jahn formulierten Drei-Säulenmodell bestehend aus Kraft, Ausdauer, Koordination – nimmt das Ausdauertraining für die Aufrechterhaltung unserer allgemeinen Leistungsfähigkeit eine vorrangige Rolle ein und sollte man sein Leben getreu dem Zitat leben:
„Turne, turne bis zur Urne.“
-Turnvater Jahn (1778-1852)
1. Ding D, Lawson KD, Kolbe-Alexander TL, Finkelstein EA, Katzmarzyk PT, van Mechelen W et al. The economic burden of physical inactivity: a global analysis of major non-communicable diseases. The Lancet 2016; 388(10051):1311–24.
2. Kohl HW, Craig CL, Lambert EV, Inoue S, Alkandari JR, Leetongin G et al. The pandemic of physical inactivity: global action for public health. The Lancet 2012; 380(9838):294–305.
3. Laube W. Sensomotorik und Schmerz. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg; 2020.
4. World Health Organization. Global recommendations on physical activity for health. Geneva, Switzerland: World Health Organization; 2010. Available from: URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK305057/.
5. Laube W, editor. Sensomotorisches System: Physiologisches Detailwissen für Physiotherapeuten ; 28 Tabellen. 1. Aufl. Stuttgart, New York, NY: Thieme; 2009. (physiofachbuch).
6. Halle M, Berg A, Keul J. Adipositas und Bewegungsmangel als kardiovaskuläre Risikofaktoren. DEUTSCHE ZEITSCHRIFT FÜR SPORTMEDIZIN 2000.
7. Pedersen BK. The diseasome of physical inactivity–and the role of myokines in muscle–fat cross talk. J Physiol 2009; 587(Pt 23):5559–68.
8. Pedersen BK, Saltin B. Evidence for prescribing exercise as therapy in chronic disease. Scand J Med Sci Sports 2006; 16 Suppl 1:3–63.
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