Axel Urhausen

Running exercise of different duration and intensity: effect on endothelial progenitor cells in healthy subjects

Background Increased numbers of circulating endothelial progenitor cells (EPC) are associated with improved vascular function. Exercise is a central component of the primary prevention of vascular diseases. The effect of physical activity on circulating EPC in healthy individuals is not known. Design A prospective crossover study. Methods and results In order to study a potential link between the extent of physical exercise and progenitor cells in humans, EPC were quantified by flow cytometry and cell culture in 25 healthy volunteers undergoing three protocols of running exercise. Intensive running, defined as 30 min at 100% of the velocity of the individual anaerobic threshold (IAT; ∼82% maximal oxygen consumption; VO2max), as well as moderate running with 30 min at 80% of the velocity of the IAT (∼68% VO2max), increased circulating EPC numbers to 235±93% and 263±106% of control levels, respectively. However, moderate short-term running for 10 min did not upregulate EPC counts. The maximum increase in circulating EPC numbers was observed 10–30 min after intensive running. Exercise increased EPC migratory and colony-forming capacity. Conclusions Intensive and moderate exercising for 30 min, but not for 10 min, increased circulating levels of EPC, which may represent an important beneficial outcome of physical exercise. The data support the notion that increased numbers of EPC correlate with cardiovascular health and suggest EPC quantification as a novel surrogate parameter of the vascular effects of exercising.

Vergleich echokardiographischer Methoden zur linksventrikulären Muskelmassenbestimmung mit der MRT bei Ausdauerathleten mit Sportherz und Untrainierten

The echocardiographic determination of left ventricular mass (LVM) and volume is of importance for the interpretation of cardiac adaptions and risk-stratification. In pathologically hypertrophied hearts, conventional one- and two-dimensional echocardiographic methods tend to overestimate LVM. For the athlete’s heart, a comparison between different echocardiographic methods and magnetic resonance imaging (MRI) has not been performed so far. 23 healthy male endurance-athletes (28±4yr) with athlete’s heart (A) and 26 healthy untrained males (U; 26±4 yr) were examined by MRI and the following echocardiographic methods: ASE-Cube (ASE), Devereux (DEV), Troy (TRO), Teichholz (TEI), Reichek (REI) and Dickhuth (DIC). Indexed LVM were: MRI: 107±6g/m2 (A), 79±7g/m2 (U); ASE: 170±20g/m2 (A), 119±14 g/m2 (U); DEV: 134±16g/m2 (A), 95±11g/m2 (U); TRO: 134±16 g/m2 (A), 92±12g/m2 (U); TEI: 115±10g/m2 (A), 91±8g/m2 (U); REI: 114±14g/m2 (A), 89±11 g/m2 (U); DIC: 110±14g/m2 (A); 80±9g/m2 (U). In A and U, LVM is significantly overestimated by ASE, DEV, TRO, TEI, and REI compared to MRI (p<0.05), but not by DIC. Although coefficients of correlation were similar, only DIC revealed acceptable limits of agreement (ASE: +20 to +172g; DEV: –13 to +93g; TRO: –18 to +92g; TEI: –17 to +53g; REI: –25 to +57g; DIC: –37 to +45g). Depending on the used method, LVM upper limits range between 93 (MRT) and 146g/m2 (ASE) in U, and 119 (MRT) and 209g/m2 (ASE) in A. Conclusion Compared to MRI, DIC is the most accurate conventional echocardiographic method to determine LVM in U and A. For a correct interpretation of LVM, differences of the echocardiographic methods have to be considered. Die echokardiographische Bestimmung linksventrikulärer Muskelmassen (LVM) und Volumina ist zur Beurteilung kardialer Adaptationsmechanismen und Risikostratifizierung von wesentlicher Bedeutung. Allerdings neigen die üblicherweise angewandten ein- und zweidimensionalen Verfahren bei krankhaft hypertrophierten Herzen zur Überschätzung der LVM. Für physiologisch hypertrophierte Herzen liegt bisher noch keine vergleichende Untersuchung der unterschiedlichen echokardiographischen Bestimmungsmethoden mit der Referenzmethode Magnetresonanztomographie (MRT) vor. An 23 gesunden männlichen Ausdauerathleten mit Sportherz (A; 28±4 Jahre) sowie 26 gesunden männlichen Untrainierten (U; 26±4 Jahre) wurde die LVM mittels MRT und folgenden echokardiographischen Methoden bestimmt: ASE-Cube (ASE), Devereux (DEV), Troy (TRO) Teichholz (TEI), Reichek (REI) und Dickhuth (DIC). Die auf die Körperoberfläche bezogenen LVM betrugen: MRT: 107±6g/m2 (A), 79±7g/m2 (U); ASE: 170±20g/m2 (A), 119±14g/m2 (U); DEV: 134±16g/m2 (A), 95±11g/m2 (U); TRO: 134±16g/m2 (A), 92±12g/m2 (U); TEI: 115±10 g/m2 (A), 91±8g/m2 (U); REI: 114±14g/m2 (A), 89±11g/m2 (U); DIC: 110±14g/m2 (A); 80±9g/m2 (U). Bei A und U wird die kernspintomographische LVM durch ASE, DEV, TRO, TEI und REI im Gegensatz zu DIC signifikant überschätzt (p<0,05). Trotz ähnlicher Korrelationskoeffizienten liegen die Übereinstimmungsgrenzen der Analyse nach Bland und Altman nur für DIC in einem akzeptablen Bereich (ASE: +20 bis +172g; DEV: –13 bis +93g; TRO: –18 bis +92g; TEI: –17 bis +53g; REI: –25 bis +57g; DIC: –37 bis +45g). Die oberen Grenzwerte liegen je nach Methode für U zwischen 93 (MRT) und 146g/m2 (ASE), für A zwischen 119 (MRT) und 209g/m2 (ASE). Schlussfolgernd ist die Methode nach DIC, gemessen an der Referenzmethode MRT, bei U und A die genaueste konventionelle echokardiographische Methode zur LVM-Bestimmung. Um die LVM zuverlässig zu interpretieren, müssen die Werte stets im Kontext der jeweiligen echokardiographischen Methode betrachtet werden.

The Endocrine System in Overtraining

An imbalance between physical exercise and other stressors superimposed on individual tolerance induces an overreaching or overtraining (OT) syndrome. This syndrome is characterized by a diminished sport-specific physical performance, an accelerated fatigability, and (inconstant) vegetative symptoms. Although the OT syndrome represents the most frequent and feared dysfunction of the athlete, there are still no single objective parameters suitable for its diagnosis.

Kardiovaskuläre und metabolische Beanspruchung der dynamischen Streßechokardiographie bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit und bei Gesunden

25 patients with coronary heart disease (CHD, 62 ± 9 years) and 18 subjects free from cardiovascular disease (28 ± 9 years) were tested on a cycle ergometer using a graded incremental test protocol: a) in the common upright position, b) as dynamic stress echocardiography in a semi-supine position. Whereas no relevant differences could be detected between the two conditions for the healthy subjects concerning heart rate, blood pressure, and rate-pressure product (2 × 3 ANOVA, t-test with α-adjustment), the CHD patients showed both significantly higher heart rates as well as a significantly higher rate-pressure product (50 W: 15 300 ± 2973 mmHg/min vs. 13 822 ± 3042 mmHg/min; 75 W: 18 028 ± 3479 mmHg/min vs 16 337 ± 2619 mmHg/min) on equivalent stages during stress echocardiography if compared to the sitting position. There were no differences for systolic blood pressure in this group; the diastolic values were higher in the sitting position at rest and during 50 W. Lactate concentrations (determined only in the healthy subjects) were significantly higher on all stages during dynamic stress echocardiography. The workload at the individual anaerobic threshold (IAT) was significantly lower. In conclusion, we found a higher metabolic along with a similar cardiovascular strain at equivalent workloads in stress echocardiography compared to upright bicycle ergometry for healthy subjects. However, CHD patients have a higher cardiocirculatory load in the semi-supine position. When investigating these patients with stress echocardiography, higher heart rates of about 8 beats/min have to be expected for equivalent workloads if compared to the upright position. 25 Patienten mit koronarer Herzerkrankung (KHK, 62 ± 9 Jahre) und 18 Herzgesunde (28 ± 6 Jahre) absolvierten je eine stufenförmige fahrradergometrische Belastung in sitzender Position und eine Streßechokardiographie in halbliegender Linksseitenlage. Während sich bei den Gesunden für die Herzfrequenz, den Blutdruck und das Druck-Frequenz-Produkt keine wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Belastungsformen nachweisen ließen (2 × 3 ANOVA, t-Tests mit α-Adjustierung), zeigten die KHK-Patienten auf gleichen Belastungsstufen signifikant höhere Herzfrequenzen und ein signifikant höheres Druck-Frequenz-Produkt (bei 50 W: 15 300 ± 2793 mmHg/min vs. 13 822 ± 3042 mmHg/min; bei 75 W. 18 028 ± 3479 mmHg/min vs. 16 337 ± 2619 mmHg/min) bei der Streßechokardiographie im Vergleich zur Fahrradergometrie in sitzender Position. Keine Unterschiede fanden sich in dieser Gruppe für den systolischen Blutdruck; der diastolische Blutdruck war lediglich in Ruhe und bei der Eingangsstufe von 50 W im Sitzen höher. Die Laktatkonzentrationen (nur bei den Gesunden gemessen) lagen auf allen Belastungsstufen der Streßechokardiographie signifikant höher, die Leistung an der individuellen anaeroben Schwelle (IAS) war signifikant niedriger. Schlußfolgernd besteht für Gesunde bei der Streßechokardiographie im Vergleich zur herkömmlichen Fahrradergometrie auf gleichen Belastungsstufen eine höhere metabolische bei vergleichbarer kardiozirkulatorischer Beanspruchung. KHK-Patienten hingegen erfahren in der halbliegenden Linksseitenlage eine höhere Belastung für das Herz-Kreislauf-System gegenüber der sitzenden Körperposition. Es ist bei Untersuchungen dieser Patienten mit um etwa 8 Schläge/min höheren Herzfrequenzen auf den einzelnen Stufen zu rechnen.

Herzvergrößerung bei einem Sportler – Eine diagnostische Herausforderung

Ausdauertraining kann zu einer Herzvergrößerung im Sinne eines Sportherzen führen. Vergrößerte Sportherzen sind aber seltener, als allgemein angenommen wird. Pathologische Ursachen, die zu einer exzentrischen Hypertrophie führen müssen differentialdiagnostisch berücksichtigt werden. Es wird über einen 32jährigen Sportler mit wöchentlich ca. 10 Stunden Ausdauertraining berichtet, der wegen eines Leistungsknicks diagnostisch abgeklärt wurde. Die echokardiographisch festgestellte exzentrische linksventrikuläre Hypertrophie wurde nicht ausschließlich als physiologische Adaptation betrachtet, weil die bei der Streß-Echokardiographie gemessene Auswurffraktion unter Belastung nicht anstieg, die linksventrikuläre diastolische Funktion (maximales E/A-Verhältnis) in Ruhe grenzwertig niedrig lag und die ergometrische Leistungsfähigkeit nicht der Herzvergrößerung entsprach. Die daraufhin veranlaßte invasive Diagnostik einschließlich Myokardbiopsie zeigte histologisch eine herdförmige Fibrose und eine gleichmäßige Myokardhypertrophie. Es wird angenommen, daß die interstitielle Fibrose einen Zustand nach Myokarditis darstellt und zu einer Gefügedilatation geführt hat, während die beschriebene Hypertrophie auf das regelmäßige Ausdauertraining zurückgeführt werden kann. Möglicherweise hat das jahrelange umfangreiche Ausdauertraining die Gefügedilatation forciert. Der dargestellte Fall weist darauf hin, daß bei Sportlern mit Herzvergrößerung und nicht adäquat erhöhter ergometrischer Leistungsfähigkeit pathologische Ursachen ausgeschlossen werden müssen. Zur differentialdiagnostischen Abgrenzung zwischen Sportherzhypertrophie und pathologischer Hypertrophie können Belastungs-Echokardiographie und Endomyokardbiopsie wesentlich beitragen. Endurance training can result in an enlargement of the heart. These athletes heart are rarer than generally assumed. Pathological causes, resulting in an eccentric hypertrophy, have to be considered. We report on a 32 year old athlete performing approximately 10 hours of endurance training weekly. He consulted a physician because of a drop in performance. The eccentric left ventricular hypertrophy, diagnosed by means of echocardiography, was not interpreted as a solely physiological cardiac adaptation because the ejection fraction did not increase during exercise (stress-echocardiography), the left ventricular diastolic function (maximum E/A-ratio) was impaired at rest, and the ergometric performance was reduced in comparison to the heart size. The invasive diagnostics including myocardial biopsy demonstrate histologically a focal fibrosis as the result of former myocarditis. The fibrosis was possibly involved in the genesis of the eccentric hypertrophy based on structural dilatation through a preferably mesenchymal lesion. It remains open whether the long-term endurance training had forced the dilatation. This case demonstrates that pathological causes must be excluded if in athletes an enlarged heart does not concur together with a clearly increased ergometric performance. Stress-echocardiography and endomyocardial biopsy can considerably contribute to the differential diagnosis between physiological and pathological cardiac hypertrophy.

Trainingsempfehlungen im Gesundheitssport

In zahlreichen Studien wurde die Beziehung zwischen korperlicher Aktivitat oder korperlicher Fitness und kardiovaskularer Mortalitat und Morbiditat untersucht. Die Ergebnisse der diesbezuglichen epidemiologischen Forschung resultieren insbesondere in der Primarpravention aus Beobachtungsstudien im Sinne von Kohortenstudien, die als prospektive Langsschnittuntersuchungen durchgefuhrt worden sind. Aus logistischen und methodischen Grunden sind randomisierte kontrollierte Aktivitatsstudien uber mehrere bis viele Jahre nicht machbar.

Orthopädische Checkliste: Rudern

316 A. Urhausen, C. Nuhrenborger · Rudern In der Antike dienten Ruderboote den Agyptern, Griechen und Romern lediglich als Fortbewegungsund Transportmittel. Die Wiege der Sportart Rudern stand wohl im viktorianischen England des 17. und fruhen 18. Jahrhunderts. Seit dem 19. Jahrhundert wurde Rudern in ganz Europa und schlieslich auch in Amerika popular. In Deutschland als mitgliederstarkste Rudernation liegt die Zahl der sportlich aktiven Vereinsmitglieder bei ca. 45.000, in Osterreich bei 3000 und in der Schweiz bei 6300. Der Deutsche Ruderverband ist der alteste Sportverband Deutschlands. Im Internationalen Ruderverband sind derzeit 118 Nationen organisiert. Zu den weltweit erfolgreichsten Rudernationen zahlen neben Deutschland, das in den letzten Jahren mehrfach die Nationenwertung im Weltcup und bei den Weltmeisterschaften gewinnen konnte, die USA, Australien, Rumanien, Italien, Grosbritannien und Kanada. In den angelsachsischen Landern ist (Riemen-)Rudern in Schulen und Universitaten etabliert, traditionelle Veranstaltungen wie das seit 1829 ausgetragene Boat-Race der Universitaten Oxford gegen Cambridge, die Henley-Regatta oder der Head-of-the-Charles in Boston/Cambridge oder seit 2000 der Canal-Cup der Achter uber 12,7 km in Rendsburg sind Medienereignisse und locken jahrlich Hunderttausende Zuschauer an die Strecke sowie Millionen vor die Fernseher. Seit Beginn der Spiele der Neuzeit 1896 ist Rudern olympisch. Die klassische Renndistanz betragt 2000 m. Neben den offenen Klassen gibt es auch (seit 1996 teilweise olympische) Leichtgewichtsruderklassen, in denen die obere Gewichtsgrenze fur Manner bei 70 kg (Bootsmittel) bzw. 72,5 kg (individuell) und fur Frauen bei 57 bzw. 59 kg liegt. Das Wiegen geschieht maximal 2 Stunden vor dem Rennen, eine intravenose Flussigkeitszufuhr zwischen Waage und Rennen fuhrt zur Disqualifikation. Ein Wechsel der Bootsbesatzung auf internationalen Regatten ist nur im Krankheitsfall erlaubt.