Auswirkungen des Sports auf den Körper

Regelmäßige körperliche Aktivität gehört zu den wirksamsten nichtmedikamentösen Maßnahmen zur Erhaltung und Förderung der Gesundheit. Sie verbessert die kardiorespiratorische Fitness (Leistungsfähigkeit von Herz, Kreislauf und Atmung), Muskelkraft, Stoffwechselregulation, Körperzusammensetzung und körperliche Funktionsfähigkeit. Ferner ist ein höheres Aktivitätsniveau mit einem geringeren Risiko für Gesamtmortalität (Gesamtsterblichkeit), kardiovaskuläre Erkrankungen (Herz-Kreislauf-Erkrankungen), Diabetes mellitus Typ 2 (Zuckerkrankheit Typ 2) und mehrere Tumorerkrankungen (Krebserkrankungen) assoziiert [1-3, LL1].

Die körperlichen Anpassungen hängen von Trainingsform, Intensität, Dauer, Häufigkeit, Ausgangsfitness, Lebensalter, Gesundheitszustand, Ernährung und Regeneration ab. Ausdauer-, Kraft-, Gleichgewichts- und Koordinationstraining setzen unterschiedliche und sich ergänzende Reize. Eine Kombination dieser Trainingsformen ermöglicht daher ein besonders breites gesundheitliches Wirkungsspektrum [3-9, LL1].

Zwischen körperlicher Aktivität und zahlreichen Gesundheitsendpunkten besteht eine überwiegend nichtlineare Dosis-Wirkungs-Beziehung. Der größte relative Gesundheitsgewinn wird beim Übergang von körperlicher Inaktivität zu regelmäßiger leichter oder moderater Aktivität beobachtet. Auch Bewegungsmengen unterhalb der allgemeinen Bewegungsempfehlungen sind bereits gesundheitlich relevant [1, 2, LL1].

Herz-Kreislauf-System

Während körperlicher Belastung steigen Herzfrequenz (Pulsschlag), Schlagvolumen (Blutmenge pro Herzschlag) und Herzzeitvolumen (Blutmenge, die das Herz pro Minute pumpt). Gleichzeitig nimmt die Durchblutung der arbeitenden Skelettmuskulatur (willkürlich bewegliche Muskulatur) zu. Dadurch werden Sauerstoff und energieliefernde Substrate belastungsgerecht bereitgestellt.

Regelmäßiges Ausdauertraining verbessert die kardiorespiratorische Fitness und die Fähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems, Sauerstoff zur arbeitenden Muskulatur zu transportieren. Bei gleicher submaximaler Belastung kann das Herz zunehmend ökonomisch arbeiten; häufig sinkt die Herzfrequenz, während das Schlagvolumen zunimmt [3, LL3].

In Abhängigkeit von Sportart, Trainingsumfang, Trainingsdauer, Körpergröße und weiteren individuellen Faktoren können physiologische Anpassungen der Herzkammern, der Wanddicke und der diastolischen (unteren) Funktion (Füllungsfunktion des Herzens) entstehen. Longitudinale Untersuchungen an Sportlern belegen trainingsformspezifische kardiale Anpassungen unter Ausdauer- und Krafttraining [18].

Die kardiorespiratorische Fitness ist ein aussagekräftiger Marker der langfristigen Gesundheit. Eine Übersicht von Metaanalysen mit mehr als 20 Millionen Beobachtungen zeigt konsistente inverse Zusammenhänge zwischen kardiorespiratorischer Fitness und Gesamtmortalität, kardiovaskulärer Mortalität (Sterblichkeit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen) sowie zahlreichen chronischen Erkrankungen [3].

Blutdruckregulation

Eine einzelne Trainingseinheit kann zu einer über mehrere Stunden anhaltenden Blutdrucksenkung führen. Regelmäßiges aerobes Training, dynamisches Krafttraining, kombiniertes Training, hochintensives Intervalltraining und isometrisches Training senken im Mittel den systolischen (oberen) und diastolischen Ruheblutdruck. Besonders ausgeprägt sind die Effekte bei erhöhten Ausgangswerten [4].

Körperliche Aktivität ist daher ein zentraler Bestandteil der Prävention und Behandlung der arteriellen Hypertonie (Bluthochdruck). Die konkrete Trainingsverordnung wird an Ausgangsblutdruck, Begleiterkrankungen, Leistungsfähigkeit und medikamentöse Therapie angepasst [4, LL3].

Atmung und Sauerstoffaufnahme

Unter körperlicher Belastung steigen Atemzugvolumen (Luftmenge pro Atemzug), Atemfrequenz und Minutenventilation (pro Minute ein- und ausgeatmete Luftmenge). Die erhöhte Ventilation gewährleistet die Aufnahme des zusätzlich benötigten Sauerstoffs und die Abgabe des vermehrt entstehenden Kohlendioxids.

Die maximale Sauerstoffaufnahme wird durch das koordinierte Zusammenwirken von Herz, Kreislauf, Atmung, Blut und Skelettmuskulatur bestimmt. Regelmäßiges Ausdauertraining verbessert diese integrierte Leistungsfähigkeit und erhöht damit die kardiorespiratorische Fitness [3].

Skelettmuskulatur

Krafttraining verbessert die neuronale Aktivierung (Ansteuerung durch das Nervensystem) der Muskulatur, die Rekrutierung motorischer Einheiten (Nerven-Muskel-Einheiten) sowie die intra- und intermuskuläre Koordination (Zusammenspiel innerhalb eines Muskels und zwischen verschiedenen Muskeln). Bei ausreichender Trainingsintensität, angemessenem Trainingsvolumen und bedarfsgerechter Energie- und Proteinzufuhr nimmt auch die Muskelmasse zu.

Ausdauertraining erhöht unter anderem die Kapillarisierung (Ausbildung kleinster Blutgefäße), die mitochondriale Kapazität (Leistungsfähigkeit der Zellkraftwerke) und die Fähigkeit zur aeroben Energiegewinnung. Kraft- und Ausdauertraining setzen damit unterschiedliche und sich ergänzende Anpassungsreize.

Regelmäßiges Krafttraining unterstützt den Erhalt beziehungsweise Aufbau fettfreier Masse, Muskelkraft und körperlicher Funktion. Dies ist insbesondere für die Prävention von Sarkopenie (altersbedingter Muskelabbau) und altersbedingtem Funktionsverlust relevant [7-9].

Muskelkräftigende Aktivität ist in prospektiven Kohortenstudien mit einem geringeren Risiko für Gesamtmortalität und mehrere nichtübertragbare Erkrankungen assoziiert. In einer Metaanalyse wurden günstige Zusammenhänge insbesondere bei etwa 30-60 Minuten muskelkräftigender Aktivität pro Woche beobachtet [9].

Energieumsatz und Substratstoffwechsel

Während körperlicher Belastung steigt der Energieumsatz. Die Nutzung von Kohlenhydraten und Fettsäuren hängt insbesondere von Belastungsintensität, Belastungsdauer, Trainingszustand, Glykogenverfügbarkeit und vorausgehender Nahrungszufuhr ab.

Bei niedriger bis moderater Belastungsintensität trägt die Fettoxidation (Fettverbrennung) wesentlich zur Energiebereitstellung bei. Mit zunehmender Intensität steigt die Bedeutung der Kohlenhydratoxidation (Kohlenhydratverbrennung). Regelmäßiges Ausdauertraining verbessert die oxidative Kapazität der Muskulatur und die metabolische Flexibilität (Fähigkeit zum Wechsel zwischen verschiedenen Energiequellen).

Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass wiederholte moderate Ausdauerbelastungen mit einer zwischenzeitlichen Erholungsphase die akute Fettoxidation während der nachfolgenden Belastung erhöhen können [21].

Eine Kohlenhydratzufuhr vor der Belastung beeinflusst die akute Substratnutzung und die Belastungsintensität, bei der die maximale Fettoxidationsrate erreicht wird [22]. Je nach Trainingsziel kann die Kohlenhydratzufuhr vor oder während der Belastung zugleich die Trainingsqualität und Leistungsfähigkeit unterstützen.

Glucosestoffwechsel

Muskelkontraktionen steigern die Glucoseaufnahme (Zuckeraufnahme) in die Skelettmuskulatur über teilweise insulinunabhängige Signalwege. Nach einer Trainingseinheit bleibt die Insulinsensitivität (Empfindlichkeit des Körpers gegenüber Insulin) zeitlich begrenzt erhöht.

Regelmäßiges Ausdauer-, Kraft- und kombiniertes Training verbessert die Insulinsensitivität, die muskuläre Glucoseutilisation (Zuckerverwertung) und die glykämische Kontrolle (Blutzuckereinstellung). Bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 kann Krafttraining das glykierte Hämoglobin und die Nüchternglucose reduzieren [8, LL4].

Bei insulin- oder sekretagogabehandelten Patienten werden Trainingszeitpunkt, Kohlenhydratzufuhr, Glucoseverlauf und Arzneimittelwirkung individuell aufeinander abgestimmt [LL4].

Lipidstoffwechsel

Regelmäßiges Training kann die Triglyceridkonzentration senken und das High-Density-Lipoprotein-Cholesterin erhöhen. Auch Gesamtcholesterin und Low-Density-Lipoprotein-Cholesterin können günstig beeinflusst werden. Die Größenordnung der Veränderungen hängt unter anderem von Ausgangswerten, Trainingsform, Trainingsdosis, Gewichtsveränderung und Ernährung ab [5].

Die Veränderungen des Lipidstoffwechsels tragen gemeinsam mit den Effekten auf Blutdruck, Insulinsensitivität und Körperzusammensetzung zur Verbesserung des kardiometabolischen Risikoprofils bei [4-6].

Körpergewicht und Körperzusammensetzung

Ausdauertraining unterstützt insbesondere die Reduktion von Körpergewicht, Taillenumfang und Körperfett. Krafttraining trägt zum Erhalt beziehungsweise Aufbau fettfreier Masse bei. Die Kombination beider Trainingsformen mit einer bedarfsgerechten Ernährung ist für die langfristige Steuerung der Körperzusammensetzung besonders geeignet [6, 7].

Eine Dosis-Wirkungs-Metaanalyse zeigt, dass aerobes Training bei Erwachsenen mit Übergewicht oder Adipositas (Fettleibigkeit) Körpergewicht, Taillenumfang und Körperfett moderat reduzieren kann. Mit zunehmender Trainingsdauer bis etwa 300 Minuten pro Woche nahmen die Effekte auf Gewicht, Taillenumfang und Körperfett tendenziell zu [6].

Auch bei nur geringer Veränderung des Körpergewichts können sich kardiorespiratorische Fitness, Blutdruck, Insulinsensitivität und Körperzusammensetzung verbessern [3, 4, 6-8].

Knochen

Mechanische Zug-, Druck-, Scher- und Stoßbelastungen stimulieren den Knochenumbau. Besonders relevante Reize entstehen durch progressive Kraftbelastungen sowie Sprung-, Stoß- und multidirektionale Belastungsformen.

Bei postmenopausalen Frauen (Frauen nach den Wechseljahren) kann körperliches Training die Knochenmineraldichte (Knochendichte) insbesondere an der Lendenwirbelsäule (unterer Abschnitt der Wirbelsäule) und am proximalen Femur (oberer Abschnitt des Oberschenkelknochens) erhalten oder moderat verbessern [11].

Eine gut entwickelte Muskulatur und ein verbessertes Gleichgewicht unterstützen zusätzlich die körperliche Stabilität und Sturzprävention. Kraft- und Gleichgewichtstraining sind deshalb wichtige Bestandteile der altersmedizinischen Bewegungsförderung [11, LL1].

Sehnen

Progressive mechanische Belastung bewirkt bei gesunden Sehnen Anpassungen der mechanischen und morphologischen Eigenschaften. Veränderungen können unter anderem die Sehnensteifigkeit, Materialeigenschaften, Querschnittsfläche und Kraftübertragung betreffen [10].

Besonders konsistente Anpassungen wurden bei ausreichend intensiven Widerstandsbelastungen und Trainingsformen mit hohen Sehnendehnungsreizen beobachtet [10].

Immunsystem

Akute körperliche Belastung führt zu einer vorübergehenden Mobilisierung und anschließenden Umverteilung verschiedener Immunzellpopulationen. Hierzu gehören natürliche Killerzellen (bestimmte Abwehrzellen), neutrophile Granulozyten (bestimmte weiße Blutkörperchen) und Lymphozyten (bestimmte Abwehrzellen).

Eine systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse zeigte, dass regelmäßige körperliche Aktivität mit einem niedrigeren Risiko ambulant erworbener Infektionen (ansteckende Erkrankungen) sowie mit günstigen Veränderungen ausgewählter Immunparameter und einer verbesserten Antikörperantwort nach Impfungen assoziiert war [15].

Regelmäßige Aktivität kann außerdem über Veränderungen der Körperzusammensetzung und des Stoffwechsels zur Regulation niedriggradiger systemischer Entzündungsprozesse (den ganzen Körper betreffende Entzündungsvorgänge) beitragen [6, 15].

Gehirn und Kognition

Körperliche Aktivität beeinflusst die zerebrale Durchblutung (Durchblutung des Gehirns), vaskuläre Gesundheit (Gesundheit der Blutgefäße) und neuroplastische Prozesse (Anpassungsvorgänge des Gehirns). Bei älteren Menschen ist ein höheres Maß körperlicher Aktivität mit einem geringeren kognitiven Abbau (Nachlassen geistiger Fähigkeiten) assoziiert [12].

Eine bevölkerungsbasierte bildgebende Studie zeigte positive Zusammenhänge zwischen kardiorespiratorischer Fitness und dem Volumen der grauen Substanz (Bereiche des Gehirns mit Nervenzellkörpern), dem Gesamthirnvolumen sowie ausgewählten kortikalen (in der Hirnrinde gelegenen) und subkortikalen (unterhalb der Hirnrinde gelegenen) Hirnregionen [20].

Depression

Regelmäßige körperliche Aktivität kann depressive Symptome (Anzeichen einer Depression) reduzieren. Eine Netzwerk-Metaanalyse von 218 randomisierten Studien mit 14.170 Teilnehmern zeigte klinisch relevante Effekte verschiedener Trainingsformen, darunter Gehen oder Joggen, Krafttraining, Yoga und gemischte aerobe Belastungen [13].

Training kann bei depressiven Erkrankungen als eigenständige Intervention oder als Bestandteil eines multimodalen Behandlungskonzepts (Behandlungskonzept mit mehreren Therapieformen) eingesetzt werden. Die Auswahl der Trainingsform richtet sich nach Symptomatik, körperlicher Belastbarkeit, persönlichen Präferenzen und Behandlungsziel [13].

Schlaf

Regelmäßige körperliche Aktivität kann die subjektive Schlafqualität, die Insomnie (Schlaflosigkeit)schwere (Ausmaß der Schlaflosigkeit) und einzelne objektive Schlafparameter verbessern. Eine aktuelle systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse unterstützt körperliches Training als Bestandteil der nichtmedikamentösen Behandlung einer Insomnie [14].

Tumorprävention

Körperliche Aktivität kann das Tumorrisiko über Veränderungen der Körperfettmasse, Insulinsensitivität, Entzündungsregulation und Sexualhormonexposition beeinflussen.

Höhere körperliche Aktivität ist mit einem geringeren Risiko mehrerer Tumorentitäten (Krebsarten) assoziiert. Eine gepoolte Analyse von 1,44 Millionen Erwachsenen fand Zusammenhänge zwischen höherer Freizeitaktivität und einem geringeren Risiko für 13 von 26 untersuchten Tumorarten [16].

Training bei und nach einer Tumorerkrankung

Bei Patienten mit Tumorerkrankungen kann angepasstes Training die kardiorespiratorische Fitness, Muskelkraft, körperliche Funktion, Fatigue (anhaltende Erschöpfung) und gesundheitsbezogene Lebensqualität verbessern [LL6]. Trainingsform und Trainingsdosis werden an Tumorentität, Krankheitsstadium, Behandlung, Komorbiditäten (Begleiterkrankungen) und therapiebedingte Einschränkungen angepasst.

Für Patienten mit vollständig reseziertem Kolonkarzinom (Dickdarmkrebs) im Stadium III oder Hochrisiko-Stadium II zeigte die randomisierte CHALLENGE-Studie nach Abschluss einer adjuvanten Chemotherapie (ergänzenden medikamentösen Krebsbehandlung), dass ein dreijähriges strukturiertes Trainingsprogramm das krankheitsfreie Überleben und das Gesamtüberleben verbesserte [17].

Telomere (Schutzkappen an den Enden der Chromosomen) und zelluläre Anpassungsprozesse

Telomere und Telomerase (Enzym zur Erhaltung der Telomere) sind wissenschaftlich relevante Marker zellulärer Alterungs- und Regenerationsprozesse. In einer randomisierten kontrollierten Studie waren sechs Monate Ausdauer- und Intervalltraining mit einer Zunahme der Telomeraseaktivität und der gemessenen Leukozytentelomerlänge (Länge der Telomere weißer Blutkörperchen) verbunden [19].

Diese Ergebnisse erweitern das Verständnis der molekularen Anpassungsprozesse an regelmäßiges Ausdauertraining [19].

Schrittzahl und Alltagsaktivität

Die tägliche Schrittzahl ist ein praktikabler Marker der Alltagsaktivität. Bereits Steigerungen von einem niedrigen Ausgangsniveau sind mit günstigeren gesundheitlichen Endpunkten verbunden.

Eine aktuelle systematische Übersichtsarbeit und Dosis-Wirkungs-Metaanalyse zeigte, dass gesundheitliche Vorteile für Gesamtmortalität, kardiovaskuläre Erkrankungen, Diabetes mellitus Typ 2, Demenz und depressive Symptome bereits deutlich unterhalb von 10.000 Schritten pro Tag einsetzen [2].

Schrittziele können die Erhöhung der Alltagsaktivität unterstützen und werden sinnvoll durch Kraft-, Gleichgewichts- und gezieltes Ausdauertraining ergänzt [2, LL1].

Gesundheitliche Schwerpunkte verschiedener Trainingsformen

Leitliniengerechte Bewegungsdosis

Längere Sitzzeiten sollten begrenzt und wiederholt durch körperliche Aktivität unterschiedlicher Intensität unterbrochen werden [LL1].

Sportmedizinische Trainingssteuerung

Eine individuell angepasste Trainingsplanung berücksichtigt Gesundheitszustand, Ausgangsfitness, Trainingsziel, Vorerkrankungen, Medikamenteneinnahme, Trainingshistorie und persönliche Präferenzen.

Vor Aufnahme eines intensiven Trainings oder Wettkampfsports ist eine sportmedizinische Beurteilung insbesondere bei belastungsabhängigen Thoraxschmerzen (Brustkorbschmerzen), Dyspnoe (Atemnot), Palpitationen (Herzklopfen), Präsynkope (Beinahe-Ohnmacht), Synkope (Ohnmacht), bekannten kardiovaskulären oder pulmonalen Erkrankungen (Lungenerkrankungen), multiplen kardiovaskulären Risikofaktoren, ungeklärtem Leistungsabfall oder auffälliger Familienanamnese sinnvoll [LL2, LL3].

Eine ausreichende Energie- und Nährstoffzufuhr, angemessene Regeneration und stufenweise Belastungsprogression unterstützen die langfristige Gesundheit und Leistungsentwicklung. Bei Sportlern mit hohem Trainingsumfang ist zudem auf Zeichen einer niedrigen Energieverfügbarkeit und eines Relative Energy Deficiency in Sport (relatives Energiedefizit im Sport) zu achten [LL5].

Fazit

Regelmäßige körperliche Aktivität verbessert kardiorespiratorische Fitness, Muskelkraft, Blutdruckregulation, Insulinsensitivität, Lipidstoffwechsel, Körperzusammensetzung, Knochen- und Sehnenfunktion, psychische Gesundheit, Schlaf und körperliche Leistungsfähigkeit.

Sie ist mit einem geringeren Risiko für vorzeitige Mortalität sowie zahlreiche kardiometabolische und ausgewählte maligne Erkrankungen assoziiert. Der größte relative Nutzen entsteht, wenn bislang körperlich inaktive Personen beginnen, sich regelmäßig zu bewegen [1-3].

Eine umfassende gesundheitliche Wirkung wird am ehesten durch die Kombination aus Ausdauer-, Kraft-, Gleichgewichts- und Koordinationstraining erreicht. Entscheidend sind eine dem Gesundheitszustand angepasste Trainingsdosis, eine stufenweise Progression, ausreichende Energie- und Nährstoffzufuhr sowie angemessene Regeneration [LL1-LL5].

Literatur

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Leitlinien, Referenzwerte und Protokolle

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