Sport und Immunsystem

Stichwörter: Immunologie, Sport, Training, Zytokin, Lymphozyt
Die positive Wirkung von körperlicher Bewegung und Training als Bestandteil der Prävention von degenerativen HerzKreislauf-Erkrankungen und für die Förderung der körperlich geistigen Entwicklung ist unumstritten. Bis Mitte der siebziger Jahre stand das kardiopulmonale System im Mittelpunkt der sportmedizinischen Forschung. Danach verlagerten sich die Schwerpunkte auf die Beurteilung des Einflusses von Bewegung und Sport auf Stoffwechselprozesse und -erkrankungen. Erkenntnisse der Grundlagenforschung ermöglichten es, den in Theorie und Praxis ganzheitlichen Ansatz neu zu definieren, weiterzuentwickeln und auf das Immunsystem auszudehnen.
Key words: Immunology, exercise, training,cytokine, lymphocyte
Acute exercise is followed by a mobilization of white blood cells, mainly induced by increased levels of catecholamines and cortisol. NK-cell counts in particular can increase fivefold after intensive exercise. Additionally, a weak acute-phase reaction occurs. Humoral immune mediators may differ from the pre-exercise levels for up to seventy-two hours, while other changes normalize within twenty-four hours. With regular training only small changes of immunologic parameters occur at rest. Epidemiological studies suggest that the rate of upper respiratory tract infections in physically active subjects can be described by a j-shaped curve. Moderate activity is associated with the lowest rate of infection.

Akute Belastung löst deutliche Veränderungen des peripheren Blutbildes aus. Das zelluläre Immunsystem reagiert mit einer Leukozytose (Grafik 1). Besonders ausgeprägt ist die schon nach wenigen Sekunden auftretende Vermehrung von NK-(Natürlichen Killer-)-Zellen (Grafik 2), einer Lymphozytensubpopulation, die für die Abwehr von Tumorzellen und virusinfizierten Zellen eine wichtige Rolle spielt. Gleichzeitig werden Granulozyten, Monozyten, T- und B-Zellen mobilisiert (5, 9, 25, 26, 38, 41, 72, 73, 76, 80). Die humoralen Veränderungen sind im Vergleich hierzu oder mit einer infektionsbedingten Entzündungsreaktion deutlich schwächer. Es kommt zu einem diskreten Anstieg der Akut-Phase-Proteine und des Interleukin-6 im Serum (12, 19, 32, 59, 76). Eine 24 bis 48 Stunden nach intensiver Belastung meßbare Erhöhung des löslichen Interleukin-2Rezeptorspiegels spricht für eine zusätzliche leichte Aktivierung des spezifischen Immunsystems (5, 20, 60, 72) (Grafik 3). In der Nachbelastungsphase ist eine (Grafik 4) differenzierte Reaktion der einzelnen Leukozytenklassen zu beobachten. Granulozyten und Monozyten bleiben erhöht oder steigen noch weiter an. Die Lymphozyten reagieren biphasisch. Auf eine Lymphozytose folgt eine Lymphopenie mit einem Minimum eine bis drei Stunden nach Belastung (5, 9, 25, 26, 38, 41, 72, 73, 76, 80) (Grafik 4). Mit einer besonders deutlichen Verringerung reagieren die NK-Zellen (Grafik 2). In-vitro-Untersuchungen zeigen in der lymphopenischen Phase eine beeinträchtigte Funktion von NK-Zellen (65) und eine verminderte Interferon-g-Synthese durch Vollblutkulturen (11, 60) (Grafik 5). Klinisch werden diese Veränderungen mit einer erhöhten Rate an Atemwegsinfekten nach langen Ausdauerwettkämpfen in Verbindung gebracht (53, 67) (Grafik 6). Nach einem 56-km-Lauf konnte sogar ein Zusammenhang zwischen den Laufzeiten (= Intensität der Belastung) und der Infektionsrate beobachtet werden (67). Insgesamt sprechen die vorliegenden Studienergebnisse für eine vorübergehende Beeinträchtigung der Abwehrfunktion nach erschöpfenden Belastungen. Dies wirkt sich besonders ungünstig aus, wenn bei bestehenden Infekten intensives Training oder Wettkämpfe durchgeführt werden. In Tierversuchen führte psycho-physischer Streß zu einer erhöhten Myokarditisletalität in murinen experimentellen Infektionsmodellen (69). Einzelfallbeobachtungen an Menschen zeigen Zusammenhänge zwischen körperlicher Belastung, Myokarditis und plötzlichem Herztod. Von ärztlicher Seite ist daher bei Infektionen mit Zeichen der Generalisation (Fieber, Lymphknotenschwellung, allgemeine Abgeschlagenheit) ein Sportverbot notwendig. Wettkämpfe sollten unbedingt vermieden werden. Bei leichteren Erkrankungen (zum Beispiel Schnupfen ohne Fieber) ist niedrig dosiertes, eher regeneratives Training ohne ausgeprägte anaerobe Belastungen noch vertretbar.
Leistungssport und Immunsystem
Mehrere Studien untersuchten den Einfluß von Leistungssport auf Laborparameter des Immunsystems (6, 8, 13, 27, 31, 43, 45, 57, 61, 72, 81). Ausdauerathleten wiesen im Vergleich zu Untrainierten niedrigere Leukozytenzahlen (28, 45, 61) auf, wobei die Mehrzahl der Autoren allerdings keine signifikanten Abweichungen feststellen konnte (6, 8, 13, 31, 43, 56, 81). Funktionelle Veränderungen weißer Blutzellen, zum Beispiel eine veränderte Phagozytose, beeinträchtigte Superoxidradikalbildung oder eine Reduzierung von sekretorischem Immunglobulin (IgA) an den Schleimhäuten, spielen für das Infektrisiko bei Leistungssportlern wahrscheinlich eine bedeutsamere Rolle (6, 20, 28, 33, 47-49, 57, 60, 70, 72, 75). Eine erhöhte Rate an Atemwegsinfektionen fand Linde (46) bei schwedischen Orientierungsläufern im Vergleich zu einer Kontrollgruppe. Zwei Untersuchungen (35, 53) konnten zeigen (Grafik 7), daß bei intensivem Training mit hohen Umfängen die Zahl der Atemwegsinfekte zunimmt. Zur Frage, ob die Inzidenz von Tumoren durch Leistungssport beeinflußt wird, liegen nur wenige Studien vor (68, 71). Sie deuten eine Zunahme des Erkrankungsrisikos an. In Einzelfällen beobachteten wir bei langfristigem extremen psychischen (intensive anaerobe Belastungen ohne Regeneration) und psychischen Streß (Kampf gegen den Abstieg oder um Sponsorenverträge) das Auftreten von Lymphomen. Vermehrte Forschungsanstrengungen sind nötig, um zu klären, ob wirklich kausale Zusammenhänge bestehen.
Präventives Training und Immunsystem
Bei moderater sportlicher Aktivität, wie sie im Gesundheitssport empfohlen wird, konnten in Trainingsstudien eine Verbesserung der NK-Zellfunktion und ein Anstieg des Immunglobulinspiegels gezeigt werden (17, 54, 55). Alterssportler (Ausdauerathleten) hatten im Vergleich zu Kontrollgruppen eine höhere In-vitro-Interferon-gProduktion (74) und Lymphozytenproliferation (51, 56). Diese Beobachtungen legen eine günstige Beeinflussung altersbedingter immunologischer Abbauprozesse nahe. Hierfür könnten Trainingsanpassungen verantwortlich sein, die zu einer Verminderung von oxidativem Streß und konsekutiven Schäden an der Erbsubstanz führen (33, 58). Epidemiologische Untersuchungen (35, 51, 54) fanden bei mäßig Ausdauertrainierten eine im Vergleich zu Untrainierten reduzierte Rate an Atemwegsinfekten (Grafik 8). Dies hat zu dem Modell der j-Kurve für die Beeinflussung der Häufigkeit von Atemwegsinfekten durch Sport geführt. Dabei sind Trainingsumfänge von etwa 15 bis 25 Laufkilometern (Grafik 9) pro Woche (oder vergleichbare Umfänge in anderen Ausdauersportarten) als moderat anzusehen. Die Belastungsintensität sollte eher niedrig gewählt werden, die Laktatwerte im Blut sollten bei 2 bis maximal 3 mmol/l liegen.
Inwieweit das Risiko, an einem Tumor zu erkranken, durch regelmäßigen Ausdauersport reduziert werden kann, wurde in zahlreichen epidemiologischen Studien untersucht (1, 2, 4, 14, 18, 23, 24, 29, 30, 39, 42, 63, 64). Zur Klärung dieser Fragestellung erfaßten Studien das Aktivitätslevel zum Teil retrospektiv anhand von Fragebögen oder Berufsbeschreibungen. Diese, bezüglich einer objektiven Fitneßbeurteilung methodisch problematischen Untersuchungen konnten eine um etwa 50 Prozent reduzierte Inzidenz von Dickdarmtumoren bei regelmäßig körperlich Aktiven nachweisen, während andere Tumorlokalisationen weniger eindeutig beeinflußt werden. Blair et al. (14) bestimmten prospektiv die körperliche Leistungsfähigkeit im Rahmen einer ergometrischen Fitneßtests. Krebserkrankungen traten in den Folgejahren bei leistungsschwachen Probanden viermal häufiger auf (im Vergleich zu den Leistungsstarken). Für ein vermindertes Erkrankungsrisiko an Tumoren könnten neben sportbedingten Modifikationen des Immunstatus auch andere Faktoren von Bedeutung sein wie zum Beispiel Abnahme des Körpergewichts, niedrigere Östrogenspiegel oder veränderte Ernährungs- und Lebensgewohnheiten.
Fazit für die Praxis
Studienergebnisse zeigen günstige Effekte eines moderaten Ausdauertrainings auf die Funktionalität des Immunsystems. Besonders Patienten, die über Infektanfälligkeit klagen, kann eine entsprechende Trainingstherapie uneingeschränkt empfohlen werden. Auch altersbedingte immunologische Defizite und das Risiko, an Krebs zu erkranken, werden verringert. Hohe Trainingsumfänge und -intensitäten sind dabei nicht nötig, sie können den gewünschten Effekt sogar umkehren. Epidemiologischen Studien zufolge ist die optimale Wirkung für den Laufsport bei Trainingsumfängen zwischen 15 bis 25 km/Woche, verteilt auf drei bis vier Trainingseinheiten, zu erwarten. Dieser Umfang kann sinngemäß auf andere Ausdauersportarten übertragen werden, obwohl keine entsprechenden Untersuchungen dazu vorliegen. Die Belastungsintensität sollte so gewählt werden, daß Milchsäurekonzentrationen von 2,5 bis 3 mmol/l im Blut nicht überschritten werden. Als Richtwert kann auch eine Herzfrequenz zwischen 110 bis 140 Schlägen pro Minute, abhängig von Alter und Sportart, angesehen werden. Die Trainingssteuerung anhand der Laktatkonzentrationen ist jedoch genauer und kann zusätzlich eine eventuelle Leistungssteigerung dokumentieren. Notwendige Regenerationszeiten müssen eingehalten werden, bei intensiverem Training sind mindestens 48 Stunden erforderlich. Hochintensive oder erschöpfende Belastungen und Leistungssport scheinen sich eher ungünstig auf die Funktionalität des Immunsystems auszuwirken. Es sollte versucht werden, durch angepaßte Trainingsgestaltung die negativen Auswirkungen in Grenzen zu halten. Hier sind besonders eine ausreichende Grundlagenausdauer und die Beachtung von Regenerationszeiten von Bedeutung.
Zitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 1998; 95: A-538-541
[Heft 10]
Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis, das über den Sonderdruck beim Verfasser und über die Internetseiten (unter http://www.aerzteblatt.de) erhältlich ist.
Anschrift für die Verfasser
Dr. med. Matthias Baum
Sportmedizinisches Institut
Warburger Straße 100
33098 Paderborn

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