OFZ — Osteoporoseforschungszentrum

 

Effekt hoher mechanischer Belastung auf die Frakturwiderstandsfähikeit ausgewählter Skelettregionen –
eine Querschnittsstudie mit Sportkletterern, Läufern und Allroundsportler

Hintergrund und Ziele:

Die Auswirkungen bestimmter körperlicher (sportlicher) Aktivität auf die wichtigsten Knochenparameter sind nach wie vor nicht umfassend erörtert. Gerade für Athleten der „weight-bearing“ Sportarten ist ein geringes Körpergewicht von Vorteil, was aber auch bislang als Indikator für geringere Knochendichtewerte (Bone-Mineral-Density=BMD) angesehen wurde. Zudem herrscht Unklarheit, ob BMD-Umverteilungsmechanismen von niedrig zu hoch beeinflussten Knochenregionen („Steal Effects“) stattfinden.

In dieser Arbeit wird analysiert, welchen Einfluss bei jungen männlichen Leistungssportlern die langjährig ausgeübte Sportart Sportklettern und Ausdauerlaufen im Vergleich zu polysportiven Allroundsportlern und einer anthropometrisch vergleichbaren Kontrollgruppe auf die wichtigsten Knochenparameter hat und welche Wechselwirkungen mit dem Faktor „geringes Körpergewicht“ bestehen.

Methoden:

Es wurden bei drei Kollektiven (Sportkletterer, Ausdauer-läufer, Spielsportler) von jeweils n=20 Probanden mittels verschiedener Mess- und Erfassungstechniken (Anthropometrie, Dual-Energie-X-Ray-Absorptiometrie: DXA-Gesamtkörper, Quantitative Computertomographie: QCT-Lendenwirbelsäule und -Hüfte, Ultraschall am Fersenbein, Fragebogen) an verschiedenen Skelettregionen (Calcaneus, Femurhals, BWS, LWS, Gesamtkörper) die relevanten Knochenparameter (BMD, je nach Messtechnik trabekulär /kortikal/integriert) bestimmt. Alle Probanden erfüllten strenge Einschlusskriterien (Kletterer: > 9. Grad; Läufer: < 1:15 h Halbmarathon; Allrounder: > 6h/Woche polysportive Belastung ohne ausgeprägte Schwerpunkte, hochsemestrige Sportstudenten), so dass eindeutige Spezialisierung in der jeweiligen Sportart und hinreichend große Trainingsvolumina garantiert waren. Die Messergebnisse wurden mit einer nichttrainierenden, alters- und BMI-gematchten Kontroll-gruppe verglichen. Alle Probanden wurden zudem hinsichtlich ihrer Nährstoffaufnahme über ein fünftägiges detailliertes Ernährungsprotokoll untersucht (s.u.).

Tabelle unten: Basisdaten der vier unterschiedlichen Kollektive
(n.s. = nicht signifikant; * p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001; Tr.=Training).

Variable

Sportkletterer

Läufer

Allrounder

KG

p

Alter [J]

28,7 ± 4,13

26,6 ± 5,57

25,6 ± 3,65

28,7 ± 4,36

n.s.

Größe [cm]

178,2 ± 4,80

179,0 ± 7,40

183,1 ± 5,49

182,8 ± 6,23

*

Gewicht [kg]

67,4 ± 4,67

67,3 ± 8,48

72,6 ± 6,67

69,1 ± 5,93

n.s.

Body Mass Index

21,2 ± 0,951

20,9 ± 1,49

21,6 ± 1,28

20,7 ± 1,82

n.s.

Körperfett [%]

11,0 ± 1,80

10,9 ± 1,77

12,0 ± 2,69

12,7 ± 2,06

n.s.

Trainingsalter [J]

13,2 ± 5,12

8,85 ± 3,01

11,8 ± 5,72

3,73 ± 4,71

***

Tr.-Umfang [min/Wo.]

401,0 ± 72,8

555,0 ± 128,7

590,2 ± 201,6

43,6 ± 55,9

***

Tr.-Häufigkeit[TE/Wo]

4,25 ± 1,21

8,10 ± 2,27

5,85 ± 1,46

1,00 ± 1,00

***

Energiezufuhr [kJ/d]

10524 ± 1939

11859 ± 2420

12837 ± 2218

9966 ± 1713

**

Calciumzufuhr [mg/d]

1223 ± 421,9

1301 ± 566,5

1451 ± 487,7

1088 ± 376,3

n.s.

Vit-D Zufuhr [IE/d]

1,69 ± 0,607

3,07 ± 2,28

2,75 ± 2,17

2,66 ± 1,77

n.s.

Ergebnisse und Beobachtungen:

Obwohl viele verschiedene belastete und nichtbelastete Knochenregionen mittels verschiedener valider Messtechniken untersucht wurden, konnte keinerlei negative Auswirkung der intensiven sportlichen Belastungen auf den Knochen nachgewiesen werden. Vielmehr wurden im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant höhere BMD-Werte an allen belasteten Knochenregionen festgestellt (s.u.), ohne dass Umverteilungsvorgänge an mechanisch weniger belasteten Skelettregionen zu beobachten waren (sog. „Steal Effects“). Die Allrounder-Gruppe mit dem osteogenetisch wirksamsten Belastungsprofil zeigte bis auf wenige Ausnahmen (bspw. Ultraschall-Messungen am Calcaneus: Läufer > Allrounder > Kletterer > Kontrollgruppe (s.u.); DXA Messung an Schädel, Arme und Rippen (s.u.) sowie QCT Messung am Schenkelhals: kortikale BMD, kortikale Dicke (s.u.): Kletterer > Allrounder > Läufer > Kontrollgruppe) an den mechanisch belasteten Skelettregionen die höchsten BMD-Werte auf, sowohl für die DXA-Messungen (total body, BWS, LWS, Hüfte, Beine), als auch für die QCT Messungen der LWS (s.u.) und am Schenkelhals (total BMD, trabekulär, CSA). Die Werte der Kontrollgruppe lagen mit Ausnahme der kortikalen BMD (+0.5%, n.s., gegenüber der Läufergruppe) bei allen erhobenen Knochenparametern z.T. erheblich unterhalb der Athletengruppen.

Abb. oben: Auf die Kontrollgruppe (gestrichelte Linie) bezogene Zwischengruppen-unterschiede für die Knochendichte unterschiedlichen Gesamtkörperregionen (rechts) bzw. für unterschiedliche Knochenparameter der Schenkelhalsmessung (3D-QCT).

Abb. unten: Auf die Kontrollgruppe (gestrichelte Linie) bezogene Zwischengruppenunterschiede für die Knochendichte unterschiedlichen Gesamtkörperregionen (rechts) bzw. für unterschiedliche Knochenparameter der Schenkelhalsmessung (3D-QCT).

Zudem war in der vorliegenden Untersuchung innerhalb der hochambitionierten Läufergruppe mit hohem Trainingsvolumen (80 - 180 km/Woche) kein signifikanter negativer Einfluss des Laufvolumens auf die Knochenparameter feststellbar.

Praktische Schlussfolgerungen:

Es konnte deutlich nachgewiesen werden, dass die protektiven Einflüsse der mechanischen Belastung auf die entsprechenden Skelettregionen eventuelle negative systemische Effekte niedrigen Körpergewichts und/oder hoher Trainingsvolumina zumindest egalisieren, wenn nicht sogar übertreffen können. Die belastungsspezifische Wirkung je nach Reizprofil und betroffener Skelettregion legt den Schluss nahe, dass die Knochendichte gezielt durch angepasstes Belastungstraining erhalten bzw. aufgebaut werden kann. Eine Aufgabe kommender Untersuchungen könnte deshalb sein, die besonders wirksamen Reizsituationen der jeweiligen Sportarten zu isolieren und in gezielten Interventionsprogrammen in ihrer Wirksamkeit auf den Knochenstoffwechsel zu optimieren, um so der Effektivität therapeutischer und präventiver Maßnahmen im Kampf gegen die Osteoporose weiter zu erhöhen.

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