Optimale Hydration und Elektrolytbalance im Leistungssport

Wasser ist im engeren Sinne kein Nährstoff, denn es liefert keine Energie. Der erwachsene Körper besteht zu 60-70 % aus Wasser. Der Wassergehalt eines Menschen ist abhängig vom Alter, Körpergewicht und Geschlecht. Ungefähr drei Viertel des Wassers befinden sich im Intrazellulärraum, das heißt innerhalb der Zellen, der Rest zirkuliert außerhalb der Zellen (extrazellulär). Muskeln bestehen zu 77 % aus Wasser. Das Fettgewebe hat einen Wasseranteil von 10-15 % Wasser.

Funktionen

Wasser ist die Voraussetzung für zahlreiche Stoffwechselvorgänge:

• Lösungs- und Transportmittel
• Strukturbestandteil von Proteinen (Eiweiß) und Vielfachzuckern (Polysaccharide; komplexe Kohlenhydrate)
• Ausgangsstoff für enzymatische Reaktionen bzw. ist deren Endprodukt
• Schutz vor Absinken der Körpertemperatur als auch vor Überhitzung
• Lebensnotwendig für den Säure-Basen- und Elektrolyt-Haushalt (Salzhaushalt)
• Ausscheidungs- und Entgiftungsfunktionen der Nieren

Zufuhr und Ausscheidung

Der Organismus passt die Wasserausscheidung der Flüssigkeitszufuhr an, damit die Wasserbilanz ausgeglichen ist. Erwachsene sollten täglich 2,5 Liter Flüssigkeit aufnehmen.
Der Wasserbedarf ist von verschiedenen Faktoren abhängig: Körpergewicht, Ernährung (Diät), Klima, Flüssigkeitsverlusten (Fieber, Durchfall) etc. und nimmt bezogen auf das Körpergewicht mit dem Alter ab.

Die Wasseraufnahme setzt sich zusammen aus dem Wassergehalt der flüssigen und festen Nahrungsmittel und Wasser, das bei der Verstoffwechselung von Nährstoffen entsteht (Oxidationswasser).

Die Wasseraufnahme ergibt sich aus:

Menge und Weg der Wasserausscheidung werden durch die körperliche Aktivität, der Zusammensetzung der Nahrung und der Körper- und Außentemperatur beeinflusst. Wie viel Wasser über die Nieren ausgeschieden wird, ist abhängig von der Menge harnpflichtiger Substanzen wie Stoffwechselendprodukten (z. B. Harnstoff) und Fremdstoffen (z. B. Medikamente).
Der Darm gibt täglich mehr als 5 Liter Verdauungssäfte ab. Der größte Teil davon wird wieder aufgenommen, sodass über den Stuhl nur wenig ausgeschieden wird.
Auch die Menge der Wasserabgabe über die Lunge ist variabel und hängt unter anderem von der Temperatur der Umgebungsluft ab. Verbrennungen und starkes Schwitzen erhöhen die Wasserabgabe über die Haut.
 
Die Wasserabgabe ergibt sich aus:

Regulation des Wasserhaushaltes

Innerhalb der Zellen findet die Regulation des Wasserhaushaltes durch Elektrolytverschiebungen (Natrium, Kalium) und osmotische Vorgänge statt und außerhalb der Zellen durch Hormone, wobei die Niere hier das Zielorgan für die beteiligten Hormone darstellt.

Bei einem Wasserverlust von mehr als 0,5 % des Körpergewichtes entsteht Durst.

Mangel

Wassermangel schadet dem menschlichen Organismus. Da Wasser auch Hauptbestandteil des Blutes ist, nimmt bei Wassermangel die Zähflüssigkeit des Blutes zu. Der gesamte Körper wird dann schlechter versorgt, Gehirnleistung und Konzentrationsfähigkeit lassen nach.

Ursachen des Wassermangels

Mangelnde Flüssigkeitsaufnahme:

• durch vermindertes Durstempfinden im Alter
• bei Schluckstörung (Dysphagie), Mundschleimhautentzündung (Stomatitis), Entzündung der Schleimhaut der Speiseröhre (Ösophagitis), Einengung der Speiseröhre (Ösophagusstenose)
• im Pflegefall oder bei Bewusstseinsstörungen

Gesteigerte Flüssigkeitsabgabe bei:

• Fieber
• beschleunigter Atmung (Hyperventilation)
• gesteigerter Schweißabgabe (u. a. Sport, Sauna)
• Verbrennungen

Über die Nieren wird vermehrt Flüssigkeit ausgeschieden, bei:

• Alkoholkonsum
• chronischer Nierenschwäche (Niereninsuffizienz)
• krankhaft erhöhter Urinausscheidung (Polyurie) – bei akutem Nierenversagen
• Diabetes insipidus – Krankheit mit vermehrter Urinausscheidung und einem gesteigerten Durstgefühl mit vermehrtem Trinken
• erhöhtem Calciumspiegel im Blut (Hypercalcämie (Calciumüberschuss))
• Morbus Addison – Erkrankung der Nebennierenrinde
  
• Diuretika-Therapie (Entwässerungstherapie)
  
• erhöhter Harnproduktion infolge eines erhöhten Druckes in den harnableitenden Wegen der Nieren (osmotische Diurese) aufgrund von Glucose, Mannit, Sorbit (Zuckerersatzstoffe) oder Röntgenkontrastmittel

Flüssigkeitsverluste über den Darm kommen vor bei:

• Durchfall (Diarrhoe)
• Erbrechen
• Magen-Darm-Erkrankungen
• Sonden, Drainagen und Fisteln im Magen-Darm-Trakt

Bei chronischem Flüssigkeitsmangel steigt außerdem die Gefahr für die Bildung von Harnsteinen oder Verstopfung (Obstipation), Haut und Schleimhäute trocknen ebenfalls aus – virale und bakterielle Infektionen nehmen zu.
Ein Wasserverlust von wenigem Prozent kann bereits zu starken Leistungsminderungen führen. Symptome sind: Kopfschmerzen, Übelkeit, Mundtrockenheit, Durstgefühl oder auch Appetitlosigkeit.  

Das Durstempfinden lässt im Alter nach. Gerade ältere Menschen sind dann gefährdet, ein Flüssigkeitsdefizit zu entwickeln, denn sie merken gar nicht, dass sie zu wenig trinken.

Zufuhr-Empfehlungen

Die tägliche Wasserzufuhr sollte betragen:

Bei fortgeschrittener Nierenschwäche (Niereninsuffizienz) ist eine tägliche Trinkmenge von 2-3 Litern erforderlich, um die harnpflichtigen Substanzen auszuscheiden und Austrocknung zu vermeiden.

Im Endstadium der Nierenschwäche (Niereninsuffizienz) ist eine Überwässerung zu vermeiden.
Hier gilt die Regel: Trinkmenge = Urinvolumen des Vortags + 500 ml.

Bedeutung des Wasser- und Elektrolythaushaltes beim Leistungssport

Wasser- und Elektrolythaushalt

Je nach Art, Dauer und Intensität der Belastung sowie je nach Umgebungsbedingungen liegt der Wasserverlust bei körperlichen Belastungen zwischen 1 und 4 Kilogramm. Die Flüssigkeitsverluste erfolgen vorwiegend über die Haut, um die Körpertemperatur konstant zu halten. Wasserverluste in Höhe von 2 % des jeweiligen Gesamtkörpergewichts – bei 70 Kilogramm sind das 1,4 Liter – schränken die Versorgung der Muskelzellen mit Sauerstoff und Vitalstoffen (Mikronährstoffen) ein und können das Durchhaltevermögen, die körperliche Leistungsfähigkeit und die Muskelkraft stark vermindern [3]. Häufig treten infolge der Wasserverarmung Durchblutungsstörungen, Schwindelgefühl, Erbrechen und Muskelkrämpfe auf [3].

Arbeitende Muskeln erzeugen Wärme. Indem der Körper versucht zu kühlen, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, produziert er Schweiß. Schwitzen während sportlicher Betätigungen ist wichtig, da über den Schweiß unser Wärmehaushalt reguliert wird. Je höher die Umgebungstemperatur, umso größer ist die Bedeutung der Schweißbildung. Vom Körper kann maximal 1,8 Liter Schweiß pro Stunde abgegeben werden.
Trainierte Sportler weisen häufig erheblich höhere Schweißverluste auf – etwa 2-3 Liter in der Stunde [3].

Mit dem Schweiß gehen neben 99 % Wasser auch viele Mineralstoffe und Spurenelemente – Natrium, Chlor, Kalium, Calcium, Magnesium, Sulfat, Phosphat, Zink, Eisen, Mangan und Kupfer – verloren [2].
Mineralstoffe werden auch als Elektrolyte bezeichnet, weil sie in gelöster Form elektrische Ladungen transportieren können. Durch die erhöhte Ausscheidung der Elektrolyte Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium sowie Chlor, Sulfat und Phosphat bei hoher körperlicher Belastung, wird der Elektrolythaushalt gestört (negative Elektrolytbilanz) [2]. Diese Stoffe haben mehrere Funktionen in Bezug auf die körperliche Leistungsfähigkeit und sind demzufolge unter anderem an der Regulation des Salz- und Wasserhaushaltes, an der Muskelkontraktion, an der Thermoregulation, an dem Energiestoffwechsel und an der Nervenleitung beteiligt [2].

Nimmt der Sportler nicht genügend Vitalstoffe (Mikronährstoffe) über die Nahrung und über die Flüssigkeitszufuhr auf, können die erhöhten Mineralstoff- und Spurenelementverluste nicht kompensiert werden [2].
Ein Mangel an Elektrolyten schränkt dessen belastungsbedingten Funktionen erheblich ein, was beispielsweise Störungen in der Erregungsleitung in den Nervenzellen und im Säure-Basen-Gleichgewicht verursacht [4]. Die Muskelkontraktion wird stark beeinträchtigt, was in der Folge Muskelschwäche, -lähmung, -zittern oder auch schwere Muskelkrämpfe bedeuten kann [4].

Durchschnittliche stoffliche Zusammensetzung des menschlichen Schweißes

Nach Konopka, verändert nach Elmadfa; Leitzmann, 1990 [4]

Neben Mineralstoffen und Spurenelementen werden auch kleinere Mengen von Stickstoff, Aminosäuren und wasserlösliche Vitamine mit dem Schweiß ausgeschieden [2].

Werden unter extremen Umgebungsbedingungen hohe Trainingsleistungen vollbracht, kann es zu ausgeprägten Elektrolytdefiziten kommen [2]. Auch bei sehr lang andauernden sportlichen Leistungen – Ultramarathonläufe oder Triathlonwettbewerbe – treten ebenfalls erhebliche Elektrolytverluste auf, wenn der Sportler nicht genügend Flüssigkeit und Mineralstoffe aufnimmt.
Trinkt der sportlich Aktive schon vor dem Training zu wenig natriumhaltiges Wasser, kann das heraus geschwitzte Salz dem Körper nicht ersetzt werden und das Blut wird stark verdünnt [2]. In der Folge hat der Sportler mit geschwollenen Händen und Füßen, mit Überhitzung, pulsierenden Kopfschmerz, Übelkeit, Erbrechen, Schwindel und Orientierungsstörungen zu kämpfen [2]. Bei Extrembelastungen kann der Gehalt an Natriumchlorid im Körper bis zu 7 % abnehmen, was unter Umständen zu epileptischen Krampfanfällen und sogar zu Todesfällen führen kann [2].
Füllt ein Leistungssportler seine Flüssigkeitsverluste nicht rechtzeitig auf, besteht die Gefahr, dass sich sein Blutvolumen vermindert (Bluteindickung) und dadurch sich der Vitalstoff- und Sauerstofftransport im Blut zu den Zellen verschlechtert [6].

Entsteht unter aerober intensiver körperlicher Belastung infolge des Abbaus erhöht Milchsäure, kann diese aufgrund der Bluteindickung nicht abtransportiert werden. Der Muskel übersäuert infolge des Absinkens des pH-Wertes [5].Die Laktatmenge in der Muskelzelle steigt und sammelt sich dort vermehrt an. Muskelschwäche, -krämpfe und eine daraus resultierende Leistungsverminderung sowie reduzierte Belastbarkeit sind unvermeidbar [5].

Übermäßiges Schwitzen im Leistungssport – Wirkungen auf die Gesundheit

• Starker Wasserverlust – Dehydratation (Flüssigkeitsmangel) [2]
• Erhöhte Verluste von Mineralstoffen – Elektrolyten und Spurenelementen sowie kleinere Verluste von Stickstoff, Aminosäuren und wasserlöslichen Vitaminen [2]
• Gestörter Elektrolythaushalt – negative Elektrolytbilanz [7]
• Verminderte Immunreaktion [1]
• Verminderung des Durchhaltevermögens, der körperlichen Leistungsfähigkeit, der Bewegungsfähigkeit und der Muskelkraft, Müdigkeit, Schwäche [3]
• Durchblutungsstörungen, Schwellungen der Hände und Füße, pulsierender Kopfschmerz, Gehunfähigkeit [3]
• Überwärmung sowie Hitzestau im Körper [1]
• Vermehrte Ansammlung von Milchsäure im Muskelgewebe beeinträchtigt die Muskelkontraktion [5]
• Beeinträchtigung der Muskelkontraktion führt zu Muskelschwäche, -lähmung, -zittern oder auch schwere Muskelkrämpfe, welche Leistungsabfall bewirken und die Belastbarkeit reduzieren [7]
• Bluteindickung führt zur Verschlechterung des Vitalstoff- und Sauerstofftransports im Blut zu den Zellen [5]
• Erhöhte Infekt- und Verletzungsanfälligkeit [1]
• Störungen des Salz- und Wasserhaushaltes, der Thermoregulation, des Energiestoffwechsels, in der Erregungsleitung in den Nervenzellen sowie im Säure-Basen-Gleichgewicht [5]
• Erschöpfungssymptome, Kreislaufkollaps [1]
• Atemnot, Schwindelgefühl, Orientierungsstörungen, Übelkeit, Erbrechen, [2]
• Erhöhter Mangel an Natriumchlorid führt zu epileptischen Krampfanfällen und sogar zu Todesfällen [2]
• Beeinträchtigung der Nierenfunktion [1]

Leistungssport und Flüssigkeitszufuhr

Sowohl aus gesundheitlicher Sicht als auch aus Sicht der sportlichen Leistung ist es ausgesprochen wichtig, vor, während und vor allem nach sportlicher Betätigung Flüssigkeit in ausreichenden Mengen zu sich zu nehmen. Warme Umgebungsbedingungen und hohe Intensitäten im Sport verstärken den Flüssigkeitsbedarf zusätzlich. In der Regel sollte etwa 1 Milliliter pro verbrauchter Kalorie zugeführt werden – Zufuhr von 1 Liter Flüssigkeit nach einem Energieverbrauch von 1.000 Kalorien [2].

Häufig trinken Leistungssportler zu wenig, denn das Durstgefühl stellt sich erst bei einem bereits fortgeschrittenen Wasserverlust ein [2]. Reichen die Flüssigkeitsreserven des Körpers nicht aus, entstehen hohe Defizite und der Körper droht auszutrocknen. Die Nieren können keine Stoffwechselendprodukte mehr aus dem Blut filtern. Schließlich reichern sich solche toxisch wirkenden Stoffe im Blut an [2]. Das kann die körperliche Leistungsfähigkeit erheblich herabsetzen und zu einem Koma führen [2].

Literatur

1. Bertelsmann Stiftung: Mineralstoffe und Spurenelemente. Kapitel 9, 121-135. Verlag Bertelsmann Stiftung Gütersloh 1992
2. Biesalski HK, Köhrle J, Schümann K: Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Kapitel 51, 326-342. Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York 2002
3. Biesalski HK, Fürst P, Kasper H, Kluthe R, Pölert W, Puchstein Ch, Stähelin H: Ernährungsmedizin. Kapitel 18, 231-237. Georg Thieme Verlag Stuttgart 1999
4. Eschenbruch B: Wasser und Mineralstoffe in der Ernährungsmedizin. Kapitel 5, 130-134. Umschau Zeitschriftenverlag Breidenstein GmbH Frankfurt am Main 1994
5. Gehring WG, Hoffmann P: Richtig Trinken. 62-66. Trophos-Verlag Frankfurt am Main 1998
6. Niestroj I; Praxis der Orthomolekularen Medizin. Kapitel 4, 94-96. Hippokrates Verlag GmbH Stuttgart 2000
7. Schmidt E, Schmidt N: Leitfaden Mikronährstoffe. Kapitel 1, 230-312, Urban & Fischer Verlag München, Februar 2004
8. Hollmann W: Sportmedizin: Grundlagen von körperlicher Aktivität, Training und Präventivmedizin. Schattauer Verlag 2009
9. de Marées H: Sportphysiologie. Sport & Buch Strauß Verlag 2003
10. Berg A: Optimale Ernährung des Sportlers. Hirzel Verlag 2008
11. Weineck J: Sportbiologie. Spitta Verlag 2004
12. Schmidt E: Leitfaden Mikronährstoffe. Urban & Fischer Verlag 2004