Schwerpunkt Herz 2015 DOI 10.1007/s00059-015-4216-4 © Urban & Vogel 2015

S. Wernhart1 · M. Dinic1 · A. Pressler1 · M. Halle1, 2, 3 1 Zentrum für Prävention und Sportmedizin, Klinikum rechts der Isar,

Technische Universität München 2 DZHK (German Centre for Cardiovascular Research), Partner Site Munich Heart Alliance, München 3 Else-Kröner-Fresenius-Zentrum, Klinikum Rechts der Isar, München

Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen durch Sport und körperliche Aktivität Eine Frage der Intensität?

Körperliche Inaktivität – Bedeutung für das Gesundheitssystem Die koronare Herzkrankheit (KHK) ist die häufigste Todesursache in westlichen Ländern und stellt dadurch eine auch gesundheitsökonomische Belastung der Gesundheitssysteme dar [1]. Klassische kardiovaskuläre Risikofaktoren sind Rauchen, arterielle Hypertonie, Hypercholesterinämie und Diabetes mellitus, die häufig in Kombination mit erblicher Konstellation, Adipositas und körperlicher Inaktivität das Risiko exponentiell erhöhen. In dieser Konstellation wird der körperlichen Inaktivität häufig zu wenig Beachtung geschenkt, obwohl direkte und indirekte positive Effekte auf den Arterioskleroseprozess und nachfolgende klinische Ereignisse bestehen. So können durch eine regelmäßige körperliche Aktivität, unabhängig von Adipositas, die arterielle Hypertonie ebenso wie der Diabetes mellitus sowie die assoziierten klinischen Ereignisse entscheidend beeinflusst werden [2, 3, 4, 5, 6]. Entsprechend entfallen gemäß einem Review der WHO-Datenbanken 1,5–3% der direkten Gesundheitskosten auf körperliche Inaktivität [7]. Insgesamt verursacht ein physisch inaktiver Lebensstil 9% der verfrühten Mortalität (mehr als 5,3 Mio. der weltweit insgesamt 57 Mio. Todesfälle im Jahr 2008). Dazu tragen die KHK 6%, der Diabetes mellitus Typ 2 7%, Brust- und Darmkrebs jeweils 10% bei.

Eine Reduktion der inaktiven Bevölkerung um 10% würde mehr als 533.000 Todesfälle pro Jahr verhindern. Hochrechnungen zufolge könnte, bei dieser Steigerung der physischen Aktivität, die Lebenserwartung der Weltbevölkerung im Mittel um 0,7 Jahre steigen [8]. Diesen epidemiologischen Daten und Hochrechnungen folgend, muss es ein wesentliches Ziel der Präventionsmedizin sein, Maßnahmen zu entwickeln, Inaktivität zu vermeiden und körperliche Aktivität gezielt in das tägliche Verhalten der Bevölkerung zu integrieren, um neben der Beeinflussung anderer Lebensstilfaktoren wie z. B. Rauchen oder Ernährung das Auftreten von Krankheiten a priori im Sinne der Primärprävention zu verhindern.

Einfluss körperlicher Aktivität und Fitness auf kardiovaskuläre Mortalität Falsch verstanden wäre es, allein „sportliche“ Aktivitäten zu erhöhen, sondern es geht insgesamt um eine Erhöhung der physischen oder körperlichen Aktivität, die im Alltag oder gezielt als sportliche Aktivität durchgeführt werden kann. So zeigen Metaanalysen aus vielen Studien der letzten Jahrzehnte, dass bereits ein Wechsel von Inaktivität hin zu 1100 kcal Energieverbrauch pro Woche (ca. 30 min Spazierengehen pro Tag) das Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse um 20% zu reduzieren vermag, während eine weite-

re Steigerung der Aktivität – auch wesentlich mehr – nur noch einen geringen klinisch positiven Effekt hat, der zwischen 5 und 10% liegt [9]. Gleichzeitig spielt die mit regelmäßiger Aktivität und körperlichem Training eng assoziierte körperliche maximale Leistungsfähigkeit (Wmax, VO2max) eine mindestens ebenso entscheidende Rolle. So zeigt sich eine direkte inverse Beziehung zwischen körperlicher Fitness und kardiovaskulären Ereignissen [10, 11, 12]. Interessant ist in diesem Kontext, dass dies für beide Geschlechter und altersunabhängig zutrifft, also auch für Personen über 65 Jahre, und insgesamt das kardiovaskuläre Risiko bei guter altersadjustierter körperlicher Fitness entscheidend niedriger ist, selbst wenn ein deutliches Risikofaktorenprofil wie Rauchen, Hypertonie, Hypercholesterinämie oder Diabetes mellitus vorliegt ([10, 11]; . Abb. 1, 2). Eine der bekanntesten Studien zur Bedeutung von körperlicher Fitness und kardiovaskulärem Risiko stammt aus Kalifornien. Dort wurden 6213 männliche Probanden (mittleres Alter 59±11,2 Jahre) sowohl mit als auch ohne kardiovaskuläre Anamnese mittels Laufbandergometrie nach ihrer Leistungsfähigkeit getestet und über einen Zeitraum von durchschnittlich 6,2 (±3,7) Jahren nachverfolgt [13]. Das maximale Leistungsvermögen wurde in Metabolic Equivalent Tasks (MET; 1 MET = Grundumsatz) abgeschätzt. Pro 1 MET Anstieg der Leistungsfähigkeit ergab sich eine Verbesserung des ÜberleHerz 2015 

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Schwerpunkt Variable

Männer

Frauen

Alter* Systolischer Blutdruck* Diabetes Gesamtcholesterin* Raucher Fitness Quintile 2 Quintile 3 Quintile 4 Quintile 5 0,1

0,3

1

3,2

10

Vermindertes Risiko des Erhöhtes Risiko des kardiovaskulären Todes kardiovaskulären Todes

0,1

0,3

1

Vermindertes Risiko des kardiovaskulären Todes

Bedeutung der Intensität von körperlicher Aktivität

Krankheitsrisiko bei geringer Fitness/hohem Risikoprofil Krankheitsrisiko bei geringer Fitness/geringem Risikoprofil Krankheitsrisiko bei hoher Fitness/hohem Risikoprofil Krankheitsrisiko bei hoher Fitness/geringem Risikoprofil

Lebenszeitrisiko (%)

35 30 25 20 15 10 5 0 55

65

75 Alter (Jahre)

85

95

Abb. 2 8 Bedeutung von körperlicher Fitness für das Risiko bei Personen mit kardiovaskulärem Risiko („geringe Fitness“ definiert als unterste Quintile; „hohes Risikoprofil“ als Raucher, Blutdruck >140/90 mmHg, Cholesterin >200 mg/dl, Diabetes). (Mit freundlicher Genehmigung aus [10])

bens um 12% am Ende des Beobachtungszeitraums mit einer Gesamtmortalität von 2,6%/Jahr. Dies betraf sowohl die Gruppe gesunder Probanden [Hazard-Ratio (HR) pro 1 MET Anstieg: 0,84; 95%-Konfidenzintervall (KI): 0,79–0,89] als auch jene mit kardiovaskulärer Vorgeschichte bzw. pathologischer Ergometrie (HR pro 1 MET Anstieg: 0,91; 95%-KI: 0,88–0,94; [13]). Diese Daten machen deutlich, wie wichtig eine Strategie der Erhöhung der

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Herz 2015

10

Erhöhtes Risiko des kardiovaskulären Todes

45 40

3,2

Abb. 1 9 Bedeutung von körperlicher Fitness und klassischen Risikofaktoren für kardiovaskulären Tod bei Männern und Frauen. (Mit freundlicher Genehmigung aus [11])

Alltagsaktivität ist und dass diese so konzipiert werden sollte, dass sie zu einer messbaren Erhöhung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit in der Ergometrie führt. Diese Strategie hätte das Potenzial, das kardiovaskuläre Risiko entscheidend zu verbessern.

Eine Vielzahl an Studien konnte zeigen, dass physische Aktivität mit geringer bis mittlerer Intensität sowohl die kardiovaskuläre als auch die Gesamtmortalität positiv beeinflusst [14]. Dieses Aktivitätsniveau führt allerdings im Wesentlichen zu einer Verbesserung der aeroben Kapazität, aber kaum zu einer signifikanten Verbesserung der maximalen Leistungsfähigkeit. Letztere ist jedoch besonders wichtig, weil sie eng mit einem kardiovaskulären Nutzen assoziiert ist und offensichtlich unterschiedliche Mechanismen für die protektiven klinischen Effekte von körperlicher Aktivität und körperlicher Fitness verantwortlich sind. Trainingsphysiologisch ist eindeutig, dass eher intensives als moderates körperliches Training die maximale Leistungsfähigkeit verbessert, sodass durchaus auch vor diesem Hintergrund postuliert werden kann, dass ein gewisses Intensitätsniveau überschritten werden muss, um optimale Anpassungen zu erzielen. Interessanterweise zeigt die Copenhagen City Heart Study (n=19.698), die beides, Aktivität und Fitness, untersucht hat, dass sowohl für Männer als auch für Frauen eine Zunahme der Lebenserwartung von bis zu 5 Jahren bei denjenigen, die körperlich aktiv waren, zu beobachten war [15,

Zusammenfassung · Abstract 16, 17]. Dies zeigte sich besonders für diejenigen, die ihre körperliche Aktivität mit hoher Intensität durchgeführt hatten. Dabei ergab sich eine lineare Beziehung zwischen Intensität und lebensverlängerndem Effekt. Im Gegensatz dazu war die Dauer der Belastung, besonders wenn sie nur mit moderater Intensität durchgeführt wurde, deutlich weniger entscheidend als die Intensität [15, 17]. Bestätigt werden diese Daten aus Taiwan, wo über 200.000 Männer und Frauen im Zeitraum zwischen 1996 und 2008 über 8 Jahre nachverfolgt wurden. Auch hier bestätigte sich, dass bei täglicher körperlicher Aktivität von 30 min pro Tag die Gesamtmortalität um 18% reduziert werden kann [18]. Bei Differenzierung in moderate oder intensive körperliche Aktivität zeigte sich, dass der Effekt bei intensiver Belastung für 30 min pro Tag zu einer Reduktion der Gesamtmortalität von fast 40% führt, während diese Reduktion bei moderater Aktivität insgesamt nur etwa 15% betrug [18]. Dieses Ergebnis beinhaltet primär kardiovaskuläre Ereignisse, sodass aus diesen Studien deutlich wird, dass offensichtlich die Intensität der Belastung auch mit Mobilität und Mortalität kardiovaskulärer Erkrankungen einhergeht bzw. diese bestimmt. Aus diesen und anderen Daten [19] wird ersichtlich, dass intensive körperliche Aktivität offensichtlich einen stärkeren Einfluss auf kardiovaskuläre Risikofaktoren und die kardiopulmonale Fitness hat und dass dieser Aspekt somit in die Präventionsstrategien integriert werden sollte. Aufgrund dieser relativ neuen Erkenntnisse zur Bedeutung der Intensität der körperlichen Belastung soll im Folgenden vor allen Dingen dieses Konzept verfolgt und die Bedeutung von moderater versus intensiver körperlicher Aktivität auf kardiovaskuläre Risikofaktoren und funktionelle kardiovaskuläre Parameter dargestellt und diskutiert werden.

Pathophysiologische Mechanismen körperlicher Aktivität Die physikalische Belastung der Muskelfasern induziert chemische Prozesse in der Muskulatur, die wiederum ihrerseits Einfluss nehmen auf den Stoffwech-

Herz 2015 · [jvn]:[afp]–[alp]  DOI 10.1007/s00059-015-4216-4 © Urban & Vogel 2015 S. Wernhart · M. Dinic · A. Pressler · M. Halle

Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen durch Sport und körperliche Aktivität. Eine Frage der Intensität? Zusammenfassung Die koronare Herzkrankheit ist die häufigste Todesursache weltweit. Körperliche Inaktivität und eingeschränkte körperliche Leistungsfähigkeit sind für 9% der Fälle einer verfrühten Mortalität verantwortlich. Im Gegenzug führt regelmäßige körperliche Aktivität zu einer Steigerung der kardiopulmonalen Fitness, und beides wirkt sich positiv auf die kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität aus, indem nicht wie bei medikamentöser Therapie einzelne Mechanismen angesprochen, sondern vielmehr multiple pathophysiologische Prozesse gleichzeitig günstig beeinflusst werden. So verbessert moderates Training signifikant das kardiovaskuläre Risikoprofil durch Blutdrucksenkung, Erhöhung der Insulinsensitivität, Verbesserung des Lipidstoffwechsels, Reduktion chronischinflammatorischer Konstellationen und Gewichtsreduktion. Dies ist abhängig von der Intensität der körperlichen Belastung. Studien der letzten Jahre zeigen, dass gerade

höhere Intensitäten größere positive Effekte induzieren können als moderate Belastungen, die derzeit noch primär empfohlen werden. Dies muss allerdings vor dem Hintergrund bewertet werden, dass Belastungen mit hohem Umfang wie Marathontraining möglicherweise auch negative Effekte induzieren können. So zeigen sich bei diesen Sportlern in kleineren Studien eine echokardiographische Erweiterung des rechten Herzens und eine Dysfunktion mit erhöhter Fibrosierung im Tiermodell und einer unerwartet hohen Koronarsklerose. Inwieweit dies bei Gesunden langfristig zu einer erhöhten Inzidenz von Vorhofflimmern oder kardiovaskulären Ereignissen beiträgt, wird derzeit noch kontrovers diskutiert. Schlüsselwörter Körperliche Aktivität · Trainingsintensität · Fitness · Kardiovaskuläre Morbidität · Kardiovaskuläre Mortalität

Prevention of cardiovascular diseases through sport and physical activity. A question of intensity? Abstract Coronary artery disease is the leading cause of death worldwide. A sedentary lifestyle accounts for 9% of premature mortality and creates a substantial health economic burden. Measurement of physical activity in daily practice refers to metabolic equivalent tasks and assessment of cardiopulmonary fitness to measurements of peak oxygen uptake during ergometry, which can be used to classify an individual’s physical activity and maximum exercise capacity. Physical activity is a multifunctional intervention tool in prevention, which exerts its effects on multiple biochemical pathways, in contrast to conventional drug therapy. These changes reduce cardiovascular morbidity and mortality. Moderate physical exercise reduces blood pressure, improves insulin sensitivity and dyslip-

sel der Leber, des Fettgewebes oder auch des kardiovaskulären Systems (. Abb. 3). So führt eine Muskelfaserkontraktion zu einer Translokation des Glukosetransporters GLUT-4 aus dem endoplasmatischen Retikulum an die Muskelmembran, welches den Einstrom von Glukose in die Zelle erleichtert und somit insulin-unab-

idemia, improves body composition and enhances weight reduction. Exercise of higher intensity seems to have superior effects compared to moderate intensity training; however, the training volume also seems to be important, as negative effects of long-term intensive training have been reported, e.g. atrial fibrillation or coronary sclerosis. Overall, exercise training has a major role in primary prevention of cardiovascular disease but seems to have a maximum threshold for benefit, which may be exceeded by some individuals. Keywords Physical activity · Exercise intensity · Fitness · Cardiovascular morbidity · Cardiovascular mortality

hängig zu einer Blutzuckersenkung führt [20]. Gleichzeitig werden Lipasen wie die Triglyzeridlipase im Gefäßbett der Muskulatur aktiviert, welches zu einem Abbau von Triglyzeriden und Änderungen der Lipidproteinkonstellation führt (geringere VLDL, weniger small, dense LDL, höhere Anzahl HDL2-Partikel) [21]. Über Herz 2015 

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Schwerpunkt

Arterielle Steifigkeit

Anti-Aging (Visfatin, AMPK)

Reaktive Sauerstoffspezies

eNOS

Physische Aktivität

Freisetzung endothelialer Vorläuferzellen aus dem Knochenmark

Mitochondriale Funktion

Muskelwachstum , Insulinsensitivität  (Myostatin)

Angiogenese (VEGF)

Modulation von Inflammation (Interleukineinfluss)

Neurogenese/Neuroplastizität (BDNF)

Abb. 3 8 Physiologische Effekte von physischer Aktivität (BDNF „brain-derived neurotrophic factor“, eNOS endotheliale Stickoxidsynthase, AMPK „adenosine monophosphate-activated protein kinase“)

Scherkräfte während körperlicher Belastung wird die endotheliale NO-Synthase (eNOS) in ihrer Aktivität erhöht, welches zum einen zur Dilatation des Gefäßlumens und zum anderen zur Reduktion von proinflammatorischen atherosklerotischen Prozessen der Gefäßwand führt [14]. So verbessert ein Training die Gefäßsteifigkeit NO-abhängig indem die Kollagenvernetzung der extrazellulären Matrix reduziert wird [22]. Körperliche Aktivität kann eNOS direkt oder über eine indirekte HDL-vermittelte Aktivierung in ihrer Aktivität steigern und führt zu einer vermehrten Transkription von Enzymen zur Abwehr von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS) [23]. Auf microRNA (miR)-Ebene führt eine erhöhte Expression von miR-21 zu einer, durch vermehrte Phosphorylierung der eNOS, verbesserte Gefäßmotilität [24]. Weiterhin werden endotheliale Progenitorzellen aus dem Knochenmark in die Zirkulation geschwemmt [25, 26], ein Effekt, der ebenfalls von der Intensität der Belastung abhängig ist [26]. Am Herzen selbst führt körperliche Aktivität zu einer Verbesserung der diastolischen Dysfunktion [27] und Stabiliserung der Koronarsklerose [14]. In wieweit die Bildung neuer Kollateralen in relevantem Ausmaß durch ein moderates Training erfolgen kann, ist fraglich. Hier scheinen auch Untersuchungen mit körperlicher Belastung mit hoher Intensität notwendig, um dieses Thema abschließend zu bewerten.

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Aktuelle Empfehlungen zur Beeinflussung von kardiovaskulären Risikofaktoren durch körperliche Aktivität Die aktuellen Leitlinien der American Heart Association (AHA) und der European Association of Cardiovascular Prevention (EACPR) können einen Evidenzgrad IIa für die Bedeutung von körperlicher Aktivität in der Behandlung von Lipidstoffwechselstörungen und arterieller Hypertonie anführen [28, 29, 30]. So wird empfohlen, dass Personen mit Fettstoffwechselstörungen eine aerobe körperliche Aktivität zur Reduktion des LDL („low-density lipoprotein“)-Cholesterins und der Triglyzeride an 3 bis 4 Tagen pro Woche für 40 min pro Einheit durchführen und sowohl moderate wie auch intensive Intensität integrieren sollten. Zur Beeinflussung des Blutdrucks wird Vergleichbares empfohlen. Bei diesen Empfehlungen wird aerobe, d. h. eher niedrigere bis moderate Aktivität empfohlen, obwohl zusätzlich auch intensivere Belastungen, die sicherlich im anaeroben Bereich zu sehen sind, als gleichwertig erachtet werden müssen [29]. Dies ist neu in den Empfehlungen, die bisher nur moderate Aktivität empfohlen hatten, und basiert auf Studien der letzten Jahre. Diese haben vielfach zeigen können, dass intensivere Belastungen deutlichere Effekte auf kardiovaskuläre Risikofaktoren hatten als moderate Belastungsintensitäten, wie im Folgenden dargelegt werden soll.

Einfluss physischer Aktivität auf den Blutdruck Metaanalysen zeigen, dass aerobes körperliches Training den Blutdruck bei Gesunden (systolisch -2,4 mmHg, diastolisch -1,6 mmHg) und hypertensiven Personen (systolisch -6,9 mmHg und diastolisch -4,9 mmHg) reduzieren kann [31]. In einer 24 Jahre dauernden Beobachtungsstudie (n=22.167 Männer; Alter: 42,6±9,2 Jahre) zeigte sich zudem eine signifikante Reduktion der Mortalität bei Hypertonikern mit moderater und guter Fitness im Vergleich zu einer Kontrollgruppe mit geringem körperlichen Leistungsvermögen [relatives Risiko (RR): 0,45; 95%-KI: 0,31–0,65 bzw. 0,42; 95%KI: 0,27–0,66; [32]]. Neben dem Ausdauertraining scheint auch ein dynamisches Krafttraining (2- bis 3-mal/Woche) bei prähypertensiven Personen eine signifikante Reduktion des arteriellen Blutdrucks erzielen zu können, und auch für statisches Krafttraining liegen erste Studien vor, die mit dem Ausdauertraining vergleichbare Effekte erbrachten [31]. Ergänzend zeigt sich interessanterweise auch in der Therapie der Hypertonie, dass die Intensität der körperlichen Belastung von wohl zentraler Bedeutung ist. So konnte eine norwegische Arbeitsgruppe zeigen, dass der systolische Blutdruck bei moderatem Training (88 Patienten, Alter: 52 Jahre; essenzielle Hypertonie im Stadium I–II) um 4 mmHg und bei Intervalltraining um 12 mmHg gesenkt werden konnte. Auch beim diastolischen Blutdruck zeigte sich bei moderatem Training eine Reduktion von 3 mmHg, während bei höher intensivem Intervalltraining sogar eine Reduktion um 8 mmHg zu beobachten war [33]. Somit kann auch hier davon ausgegangen werden, dass eine gewisse Intensität der körperlichen Belastung notwendig ist und diese eher im höher intensiven Bereich liegt, um eine Optimierung des Blutdrucks sowohl systolisch als auch diastolisch zu erreichen. Allerdings zeigen Erfahrungen, dass bei Hypertonikern primär eine medikamentöse Therapie sinnvoll ist, um ein körperliches Training zu beginnen, da die Belastungshypertonie zu einer Einschränkung der Belastbarkeit und zu subjektiver Allgemeinsymptomatik führt.

Einfluss physischer Aktivität auf Adipositas, metabolisches Syndrom und Diabetes mellitus Typ 2 Die geeignetste Art der Trainingsintervention bei metabolischem Syndrom zur Reduktion des Körperfettgehalts bzw. der Inzidenz des Diabetes mellitus Typ 2 wird in einer moderaten Trainingsintensität gesehen [34, 35]. In 2 großen prospektiv randomisierten Interventionsstudien (USA: Diabetes Prevention Program, DPP; Finnland: Diabetes Prevention Study, DPS) konnte eine relative Reduktion der Diabetesinzidenz von jeweils 58% nach 3,2 bzw. 2,8 Jahren nachgewiesen werden [35, 36, 37]. In einem 13-Jahres-Follow-up der Studie konnten niedrigere Glukosewerte und ein stabileres Körpergewicht in der Interventionsgruppe festgestellt werden, was für die Nachhaltigkeit der Lebensstilmodifikation spricht [38]. Allerdings lassen Daten einer Pilotstudie mit unterschiedlicher Trainingsintensität einen positiven Effekt von aerobem Intervalltraining vermuten [39]. So konnte gezeigt werden, dass ein höher intensives Intervalltraining nach 4 Monaten deutlich größere Effekte auf die maximale Sauerstoffaufnahme (+35%) und damit auf den Glukosestoffwechsel hatte als moderates Training (+15%). Dass die Verbesserung des Glukosestoffwechsels nicht allein durch hoch intensives Training, sondern durch Intervall-Walking verbessert werden kann, zeigte eine dänische Studiengruppe an einem kleinen Kollektiv [40]. Im Vergleich von 5-mal pro Woche 75% der maximalen Herzfrequenz in einer Einheit von 10-mal 3 min (IntervallWalking) versus 5-mal pro Woche bei 55% der maximalen Herzfrequenz für 60 min (kontinuierliche moderat-niedrige Belastung) zeigte sich, dass das Intervall-Walking zu einer deutlichen und signifikanten Zunahme der maximalen Sauerstoffaufnahme führte, während dies für das moderate Training der Kontrollgruppe nicht zu beobachten war. Gleichzeitig konnten der Body-Mass-Index (BMI) und vor allem der viszerale Fettanteil beim Intervalltraining wesentlich deutlicher als beim moderaten Training gesenkt werden, was sich dann auch in einer Verbesserung der Insulinsensitivität nur in

der Intervalltrainingsgruppe zeigte [40]. Aktuelle Studien untersuchen, ob gegenüber moderaten konstanten und längeren Belastungen nicht noch höhere Intensitäten und kürzere Intervalle vergleichbare Effekte bei metabolischem Syndrom und Diabetes mellitus Typ 2 erzielen können [41]. Um diese Effekte auch auf größere Populationen zu übertragen, wird derzeit in einer multizentrischen Interventionsstudie (Exercise in Metabolic Syndrome, Ex-MET) auch mit unserer Beteiligung ein kontinuierliches, moderates Training mit einem Intervalltraining (mit 2 verschiedenen Trainingsumfängen) bei Patienten mit metabolischem Syndrom in Hinblick auf die Änderung kardiometabolischer Risikofaktoren verglichen.

Einfluss physischer Aktivität auf Fettstoffwechsel Es ist bekannt, dass der Lipidstoffwechsel durch körperliches Training beeinflusst werden kann [29]. Die Bedeutung der Intensität körperlicher Belastung wird deutlich an einer Studie an 159 übergewichtigen Probanden (BMI: 29,3±3,0 kg/ m2; Alter: 52,3±7,8 Jahre) ohne bisheriges kardiovaskuläres Ereignis mit variablen Lipidwerten [LDL-Cholesterin 130– 190 mg/dl oder HDL („high-density lipoprotein“)-Cholesterin <45 mg/dl]. Die Patienten wurden entweder für 6 Monate einer Kontrollgruppe oder für 8 Monate einer Trainingsgruppe zugeordnet [42]. Die Verbesserung des HDL- ebenso wie des LDL-Stoffwechsels war linear von Umfang und Intensität der Belastung abhängig. Die Gruppen waren wie folgt: F G1: niedrige Intensität 40–45% VO2max, Umfang 19 km Laufen pro Woche; F G2: hohe Intensität von 65–80% VO2max, mittlerer Umfang von 19 km Laufen; F G3: hohe Intensität von 65–80% VO2max mit gleichzeitig hohem Umfang von 32 km Laufen pro Woche. Das Ausdauertraining wurde über 6 Monate ohne Beeinflussung des Körpergewichts durchgeführt. Es zeigte sich eine dosisabhängige Zunahme der HDL-Konzentration und der HDL-Partikelgröße

bei gleichzeitiger Abnahme kleiner dichter, also atherogener LDL-Partikel, die nur in der Gruppe mit hoher Intensität und hohem Umfang signifikant gesenkt werden konnten [42]. In Studien mit metabolischem Syndrom oder Diabetes, wie der randomisierten Look-AHEAD-Studie [43], bekamen übergewichtige (BMI >25 kg/m2) Diabetiker bei reduzierter Kalorienaufnahme (1200–1800 kcal/Tag) ein Trainingsprogramm mit mäßiger Intensität für zumindest 175 min/Woche [44]. Nach einem medianen Follow-up von 10 Jahren zeigte sich zwar eine signifikante Verbesserung des Gewichts, des HbA1c, des HDL-Cholesterins, der Triglyzeride sowie der Fitness, jedoch keine Verbesserung des LDL-Cholesterins oder der kardiovaskulären Ereignisse im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Intensität der körperlichen Belastung war aber auch in dieser Studie zu niedrig, sodass nach 4 Jahren kein Effekt auf die maximale Belastbarkeit beobachtet werden konnte. Bei gleichem (moderatem) Ausgangs-LDL in beiden Gruppen (112±32 mg/dl) erhielt die Kontrollgruppe im Verlauf jedoch mehr Statine als die Interventionsgruppe. Das kardiovaskuläre Risikoprofil der Probanden war moderat (kein entgleister Diabetes mit HbA1c <7,5%, systolischer Blutdruck <150 mmHg, <15% stattgehabte kardiovaskuläre Ereignisse, <5% aktive Raucher), multimorbide Patienten wurden nicht eingeschlossen. Ähnliche Ergebnisse konnten in einer Metaanalyse von randomisierten kontrollierten Studien zum Einfluss von aerobem Training und Ernährung auf den Lipidstoffwechsel gezeigt werden. So konnte eine signifikante Reduktion der Triglyzeride durch physische Aktivität (95%-KI: -11,8 bis -0,2 mg/ dl) beobachtet werden, allerdings ohne Änderungen des Gesamt-LDL-Cholesterins (95%-KI: -1,5 bis 5,7 mg/dl; [45]). Hier ist bekannt, dass insbesondere kleine, dichte LDL-Partikel durch ein körperliches Training reduziert werden können [42, 46], wenn es zu einer Reduktion der Triglyzeride kommt.

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Schwerpunkt

Exzessives körperliches Training und kardiovaskuläres Risiko Gerade Ausdauersportarten mit hoher Intensität und Dauer wie z. B. (Ultra-)Marathon sind in den letzten Jahren in den Fokus gerückt, weil immer wieder postuliert wurde, dass diese Sportler ein vergleichbares Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse haben wie Untrainierte [47, 48, 49, 50]. So ist bekannt, dass Marathonlaufen eine starke inflammatorische Reaktion auslöst, die mit erhöhten kardialen Biomarkern wie Troponin T und BNP („brain-natriuretic peptide“) einhergeht [51], und von einigen wird eine Schädigung des Myokards postuliert. Dies wird besonders bei denjenigen beobachtet, bei denen eine starke und lange Volumenbelastung vorlag [52]. Im 6-Jahres-Followup von Marathonläufern, die unter Belastung hohe Anstiege von Troponin T hatten, zeigten sich allerdings keine Auswirkungen auf die kardiovaskuläre Prognose [53]. Diskutiert wird jedoch, ob die repetitive Volumenbelastung des rechten Herzens beim Training mit hohem Umfang über viele Jahre nicht zu einer Dilatation und v. a. Fibrosierung des rechten Vorhofs führt [52]. Diese wird als mögliche Ursache für Vorhofflimmern bei Sportlern im mittleren Alter gesehen [54]. In der Essener Marathonstudie bei einer Gruppe über 50-jähriger Läufer (n=108) wurde bei diesen mittels koronarer Computertomographie die Prävalenz einer Koronarsklerose detektiert, welche sich als vergleichbar mit der gleichaltrigen Allgemeinbevölkerung zeigte [47]. Einschränkend muss berücksichtigt werden, dass der Großteil der ambitionierten Läufer in diesem Alter in früheren Jahren einen anderen Lebensstil führte und dass eine frühere Raucheranamnese häufig war. Trotzdem zeigt sich auch bei dieser Kohorte, dass die koronarvaskulären Veränderungen einer verfrühten Koronarsklerose entscheidend für nachfolgende klinische Ereignisse waren und nicht durch das Marathontraining beeinflusst wurden [53]. Unterstützt werden diese eher negativen Aspekte eines langjährigen hochvolumigen Trainings durch aktuelle Daten aus der Copenhagen Heart Study. Zwar reduzierte sich die Gesamtmortalität ins-

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gesamt um 44% bei Läufern im Vergleich zu den Kontrollen (altersadaptierte HR für Tod bei Läufern: 0,56; 95%-KI: 0,46– 0,67 für Männer und 0,56; 95%-KI: 0,40– 0,80 für Frauen). Diese war jedoch trainingsumfangsabhängig, mit dem größten Effekt bei 1–2,5 h/Woche (HR: 0,58; 95%KI: 0,41–0,82; [55]). Höhere Intensitäten zeigten bereits eine Annäherung an die Kontrollgruppe [49].

Fazit für die Praxis F Generelle Empfehlungen für ein hochintensives Intervalltraining können aufgrund des Fehlens von Interventionsstudien mit großen Kollektiven derzeit nicht mit ausreichender Evidenz gegeben werden. F Problematisch sind, vor allem bei Studien zum Hochintensitätstraining, bisher geringe Gruppengrößen und kleine Beobachtungszeiträume sowie unterschiedliche Studienprotokolle [56]. F Allerdings geben die aktuellen Leitlinien zumindest Belastungen im moderaten bis höheren Intensitätsbereich als sinnvolle Alternative an [29]. F Obgleich Hochintensitätstraining (z. B. mit >90% der maximalen Herzfrequenz über mehrere Minuten am Fahrradergometer) einen positiven Effekt auf die VO2peak, die Endothelfunktion sowie die Lebensqualität hat, ist eine Verbesserung der Prognose wie z. B. eine Reduktion der Inzidenz von Vorhofflimmern oder Herzinsuffizienz (HFpEF oder HFrEF) bisher nicht belegt. F Allerdings scheint die Komplikationsrate insgesamt und selbst bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen sehr niedrig. So zeigte sich in der Erhebung in Norwegen, wo dieses Training schon Einzug in die kardiale Rehabilitation gefunden hat, dass die Anzahl an tödlichen und nichttödlichen Herz-Kreislauf-Stillständen sowohl bei moderater als auch intensiver körperlicher Aktivität (175.820 Trainingsstunden, n=4846 Patienten) sehr gering war [57], jedoch insgesamt mit höherer Komplikationsrate nichttödlicher Ereignisse [58].

F Insgesamt scheint es, dass höhere Intensitäten (75–85% der maximalen Belastbarkeit) durchaus propagiert werden sollten, jedoch bedarf es einer vorherigen gründlichen kardiologischen Untersuchung inklusive einer maximalen Ergometrie. F Belastungsintensitäten über 85% verbleiben für kardiale Patienten derzeit als Studienkonzept, können aber nach ausreichendem Grundlagentraining (50–75% der maximalen Belastbarkeit) bei Patienten mit kardiovaskulären Risikofaktoren eingesetzt werden. F Es wird sich zeigen, inwiefern dieses Konzept auch zu einer Reduktion der Interventionszeit (Trainingsdauer pro Woche) beitragen kann, denn nach den epidemiologischen Studien scheinen 30 min Spazierengehen täglich vergleichbar zu sein mit 8 min intensiver Belastung [18]. Dies würde entscheidenden Einfluss auf die Empfehlungen der Fachgesellschaften und deren Umsetzung in den Alltag haben und Präventionsmaßnahmen praktikabler machen.

Korrespondenzadresse Prof. Dr. M. Halle Zentrum für Prävention und Sportmedizin, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München Georg-Brauchle-Ring 56 (Campus C), 80992 München [email protected]

Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt.  S. Wernhart, M. Dinic, A. Pressler und M. Halle geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.

Literatur   1. Lozano R, Naghavi M, Foreman K et al (2012) Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet 380(9859):2095–2128   2. Lee DC, Pate RR, Lavie CJ et al (2014) Leisure-time running reduces all-cause and cardiovascular mortality risk. J Am Coll Cardiol 64(5):472–481

  3. Lavie CJ, McAuley PA, Church TS et al (2014) Obesity and cardiovascular diseases: implications regarding fitness, fatness, and severity in the obesity paradox. J Am Coll Cardiol 63(14):1345–1354   4. Khan KM, Thompson AM, Blair SN et al (2012) Sport and exercise as contributors to the health of nations. Lancet 380(9836):59–64   5. Sui X, Hooker SP, Lee IM et al (2008) A prospective study of cardiorespiratory fitness and risk of type 2 diabetes in women. Diabetes Care 31(3):550–555   6. Unick JL, Beavers D, Jakicic JM et al (2011) Effectiveness of lifestyle interventions for individuals with severe obesity and type 2 diabetes: results from the look AHEAD trial. Diabetes Care 34(10):2152–2157   7. Oldridge NB (2008) Economic burden of physical inactivity: healthcare costs associated with cardiovascular disease. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil 15(2):130–139   8. Lee IM, Shiroma EJ, Lobelo F et al (2012) Effect of physical inactivity on major non-communicable diseases worldwide: an analysis of burden of disease and life expectancy. Lancet 380(9838):219– 229   9. Sattelmair J, Pertman J, Ding EL et al (2011) Dose response between physical activity and risk of coronary heart disease: a meta-analysis. Circulation 124(7):789–795 10. Berry JD, Willis B, Gupta S et al (2011) Lifetime risks for cardiovascular disease mortality by cardiorespiratory fitness levels measured at ages 45, 55, and 65 years in men. The Cooper Center Longitudinal Study. J Am Coll Cardiol 57(15):1604–1610 11. Gupta S, Rohatgi A, Ayers CR et al (2011) Cardiorespiratory fitness and classification of risk of cardiovascular disease mortality. Circulation 123(13):1377–1383 12. Blair SN, Kohl HW III, Paffenbarger RS Jr et al (1989) Physical fitness and all-cause mortality. A prospective study of healthy men and women. JAMA 262(17):2395–2401 13. Myers J, Prakash M, Froelicher V et al (2002) Exercise capacity and mortality among men referred for exercise testing. N Engl J Med 346(11):793–801 14. Schuler G, Adams V, Goto Y (2013) Role of exercise in the prevention of cardiovascular disease: results, mechanisms, and new perspectives. Eur Heart J 34(24):1790–1799 15. Laursen AH, Kristiansen OP, Marott JL et al (2012) Intensity versus duration of physical activity: implications for the metabolic syndrome. A prospective cohort study. BMJ Open 2(5) 16. Petersen CB, Gronbaek M, Helge JW et al (2012) Changes in physical activity in leisure time and the risk of myocardial infarction, ischemic heart disease, and all-cause mortality. Eur J Epidemiol 27(2):91–99 17. Schnohr P, Marott JL, Jensen JS, Jensen GB (2012) Intensity versus duration of cycling, impact on allcause and coronary heart disease mortality: the Copenhagen City Heart Study. Eur J Prev Cardiol 19(1):73–80 18. Wen CP, Wai JP, Tsai MK et al (2011) Minimum amount of physical activity for reduced mortality and extended life expectancy: a prospective cohort study. Lancet 378(9798):1244–1253 19. Hahn V, Halle M, Schmidt-Trucksass A et al (2009) Physical activity and the metabolic syndrome in elderly German men and women: results from the population-based KORA survey. Diabetes Care 32(3):511–513 20. Dohm GL (2002) Invited review: regulation of skeletal muscle GLUT-4 expression by exercise. J Appl Physiol 93(2):782–787

21. Duncan GE, Perri MG, Theriaque DW et al (2003) Exercise training, without weight loss, increases insulin sensitivity and postheparin plasma lipase activity in previously sedentary adults. Diabetes Care 26(3):557–562 22. Steppan J, Sikka G, Jandu S et al (2014) Exercise, vascular stiffness, and tissue transglutaminase. J Am Heart Assoc 3(2):e000599 23. Adams V, Besler C, Fischer T et al (2013) Exercise training in patients with chronic heart failure promotes restoration of high-density lipoprotein functional properties. Circ Res 113(12):1345–1355 24. Weber M, Baker MB, Moore JP, Searles CD (2010) MiR-21 is induced in endothelial cells by shear stress and modulates apoptosis and eNOS activity. Biochem Biophys Res Commun 393(4):643–648 25. Volaklis KA, Tokmakidis SP, Halle M (2013) Acute and chronic effects of exercise on circulating endothelial progenitor cells in healthy and diseased patients. Clin Res Cardiol 102(4):249–257 26. Laufs U, Urhausen A, Werner N et al (2005) Running exercise of different duration and intensity: effect on endothelial progenitor cells in healthy subjects. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil 12(4):407– 414 27. Edelmann F, Gelbrich G, Dungen HD et al (2011) Exercise training improves exercise capacity and diastolic function in patients with heart failure with preserved ejection fraction: results of the ExDHF (Exercise training in Diastolic Heart Failure) pilot study. J Am Coll Cardiol 58(17):1780–1791 28. Stone NJ, Robinson JG, Lichtenstein AH et al (2014) 2013 ACC/AHA guideline on the treatment of blood cholesterol to reduce atherosclerotic cardiovascular risk in adults: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. J Am Coll Cardiol 63(25 Pt B):2889–2934 29. Eckel RH, Jakicic JM, Ard JD et al (2014) 2013 AHA/ ACC guideline on lifestyle management to reduce cardiovascular risk: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. J Am Coll Cardiol 63(25 Pt B):2960–2984 30. Vanhees L, Geladas N, Hansen D et al (2012) Importance of characteristics and modalities of physical activity and exercise in the management of cardiovascular health in individuals with cardiovascular risk factors: recommendations from the EACPR. Part II. Eur J Prev Cardiol 19(5):1005–1033 31. Cornelissen VA, Smart NA (2013) Exercise training for blood pressure: a systematic review and metaanalysis. J Am Heart Assoc 2(1):e004473 32. Church TS, Kampert JB, Gibbons LW et al (2001) Usefulness of cardiorespiratory fitness as a predictor of all-cause and cardiovascular disease mortality in men with systemic hypertension. Am J Cardiol 88(6):651–656 33. Molmen-Hansen HE, Stolen T, Tjonna AE et al (2012) Aerobic interval training reduces blood pressure and improves myocardial function in hypertensive patients. Eur J Prev Cardiol 19(2):151– 160 34. Lindström J, Louheranta A, Mannelin M et al (2003) The Finnish Diabetes Prevention Study (DPS): Lifestyle intervention and 3-year results on diet and physical activity. Diabetes Care 26(12):3230–3236 35. Knowler WC, Barrett-Connor E, Fowler SE et al (2002) Reduction in the incidence of type 2 diabetes with lifestyle intervention or metformin. N Engl J Med 346(6):393–403

36. Lindström J, Ilanne-Parikka P, Peltonen M et al (2006) Sustained reduction in the incidence of type 2 diabetes by lifestyle intervention: follow-up of the Finnish Diabetes Prevention Study. Lancet 368(9548):1673–1679 37. Tuomilehto J, Lindström J, Eriksson JG et al (2001) Prevention of type 2 diabetes mellitus by changes in lifestyle among subjects with impaired glucose tolerance. N Engl J Med 344(18):1343–1350 38. Lindström J, Peltonen M, Eriksson JG et al (2013) Improved lifestyle and decreased diabetes risk over 13 years: long-term follow-up of the randomised Finnish Diabetes Prevention Study (DPS). Diabetologia 56(2):284–293 39. Tjonna AE, Lee SJ, Rognmo O et al (2008) Aerobic interval training versus continuous moderate exercise as a treatment for the metabolic syndrome: a pilot study. Circulation 118(4):346–354 40. Karstoft K, Winding K, Knudsen SH et al (2013) The effects of free-living interval-walking training on glycemic control, body composition, and physical fitness in type 2 diabetes patients: a randomized, controlled trial. Diabetes Care 36(2):228–236 41. Gibala MJ, Little JP, MacDonald MJ, Hawley JA (2012) Physiological adaptations to low-volume, high-intensity interval training in health and disease. J Physiol 590(Pt 5):1077–1084 42. Kraus WE, Houmard JA, Duscha BD et al (2002) Effects of the amount and intensity of exercise on plasma lipoproteins. N Engl J Med 347(19):1483– 1492 43. Wadden TA, Neiberg RH, Wing RR et al (2011) Fouryear weight losses in the Look AHEAD study: factors associated with long-term success. Obesity (Silver Spring) 19(10):1987–1998 44. Rejeski WJ, Bray GA, Chen SH et al (2015) Aging and physical function in type 2 diabetes: 8 years of an intensive lifestyle intervention. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 70(3):343–351 45. Kelley GA, Kelley KS (2007) Effects of aerobic exercise on lipids and lipoproteins in adults with type 2 diabetes: a meta-analysis of randomized-controlled trials. Public Health 121(9):643–655 46. Halle M, Berg A, Garwers U et al (1999) Influence of 4 weeks‘ intervention by exercise and diet on low-density lipoprotein subfractions in obese men with type 2 diabetes. Metabolism 48(5):641–644 47. Mohlenkamp S, Lehmann N, Breuckmann F et al (2008) Running: the risk of coronary events: prevalence and prognostic relevance of coronary atherosclerosis in marathon runners. Eur Heart J 29(15):1903–1910 48. Heidbuchel H, La GA (2012) The right heart in athletes. Evidence for exercise-induced arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy. Herzschrittmacherther Elektrophysiol 23(2):82–86 49. O’Keefe JH, Schnohr P, Lavie CJ (2013) The dose of running that best confers longevity. Heart 99(8):588–590 50. Schnohr P, O’Keefe JH, Marott JL et al (2015) Dose of jogging and long-term mortality. J Am Coll Cardiol 65(5):411–419 51. Scherr J, Braun S, Schuster T et al (2011) 72-h kinetics of high-sensitive troponin T and inflammatory markers after marathon. Med Sci Sports Exerc 43(10):1819–1827 52. La GA, Burns AT, Mooney DJ et al (2012) Exerciseinduced right ventricular dysfunction and structural remodelling in endurance athletes. Eur Heart J 33(8):998–1006

Herz 2015 

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Schwerpunkt 53. Mohlenkamp S, Leineweber K, Lehmann N et al (2014) Coronary atherosclerosis burden, but not transient troponin elevation, predicts long-term outcome in recreational marathon runners. Basic Res Cardiol 109(1):391 54. Wernhart S, Halle M (2014) Atrial fibrillation and long-term sports practice: epidemiology and mechanisms. Clin Res Cardiol [Epub ahead of print] 55. Schnohr P, Marott JL, Lange P, Jensen GB (2013) Longevity in male and female joggers: the Copenhagen City Heart Study. Am J Epidemiol 177(7):683–689 56. Weston KS, Wisloff U, Coombes JS (2014) High-intensity interval training in patients with lifestyle-induced cardiometabolic disease: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med 48(16):1227–1234 57. Rognmo Ø, Moholdt T, Bakken H et al (2012) Cardiovascular risk of high- versus moderate-intensity aerobic exercise in coronary heart disease patients. Circulation 126(12):1436–1440 58. Halle M (2013) Letter by Halle regarding article, „Cardiovascular risk of high- versus moderate-intensity aerobic exercise in coronary heart disease patients“. Circulation 127(21):e637

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