Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Molekulare und Zelluläre Sportmedizin. "Bewegung zur Prävention chronischer Erkrankungen"

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1 "Bewegung zur Prävention chronischer Erkrankungen"

2 Training / körperliche Aktivität (Bewegung) hält uns fit und gesund Schützt vor chronischen Erkrankungen Warum und wie?

3 Was ist eigentlich körperliche Aktivität? Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Körperliche Aktivität ist jede Art von physischer Bewegung unterscheidet sich nach Intensität, Dauer, Wiederholung und Art der Bewegung. Die Bandbreite von körperlicher Betätigung reicht von einfacher Bewegung im Alltag bis zum Sport Bewegung (Alltags-/Freizeitaktivität wie z.b. Gartenarbeit, Spaziergang, Hausarbeit...etc) Körperliche Aktivität mit moderater Intensität (z.b. Radfahren, Walken) Sport

4 Training/körperliche Aktivität beeinflusst Funktionen und Strukturen zum Erhalt und Wiederherstellung der Gesundheit Respiratorische Leistungsfähigkeit Gefäßfunktion -struktur Kardiale Leistungsfähigkeit Stoffwechsel Körperkomposition Immunsystem Hirnleistungsfähigkeit Muskelfunktion -struktur

5 Ziel Leistungserhalt von Organen und Geweben durch Bewegung Funktionelle Anpassung Strukturelle Anpassung

6 Training / körperliche Akivität - verbessert Respiratorische Leistungsfähigkeit Kardiale Leistungsfähigkeit Stoffwechsel Gefäßfunktion -struktur Körperkomposition Immunsystem Hirnleistungsfähigkeit Muskelfunktion.-struktur Prävention der Herzinsuffizienz

7 Herzanpassung kardiale Leistungsfähigkeit Generelle Sportspezifische Anpassung: kurzfristig - Erhöhung der Herzfrequenz und des Ejektionsvolumens Langfristig - Erhöhung max. Schlagvolumen Erhöhung des enddiastolischen Volumens Verbesserte Myokardiale Funktion Erhöhung der myokardialen Masse Zugrunde liegen zelluläre Anpassungen

8 Mechanischer Stress & Herz Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Effekt von Training aufs Herz Hämodynamischer Overload Wisloff et al. Exerc Sport Sci Rev 2009

9 % VO 2 & HF % VO 2 & HF Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Training in Abhängigkeit von der Intensität führt zu einer Verbesserungen des Schlagvolumens low volume high intensity interval training HIIT 0 T [min] 100 Helgerud et al high volume low intensity training HVT 0 25 T [min]

10 HIT vs. HVT Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Training hält das Herz gesund und leistungsfähig durch Funktionserhalt Strukturerhalt Versorgung des Herz

11 Training verbessert Respiratorische Leistungsfähigkeit Kardiale Leistungsfähigkeit Stoffwechsel Gefäßfunktion -struktur Körperkomposition Immunsystem Hirnleistungsfähigkeit Muskelfunktion.-struktur Prävention der Gefäßerkrankungen

12 Gefäßanteile - Funktion Endothel steuert Gefäßrelaxation Glatte Muskulatur Gefäßtonus Kontraktion/relaxation Bindegewebe Dehnbarkeit der Gefäßwand Wie wirkt Training?

13

14 Mechanismen über die Training die Koronare Herzkrankheit beeinflußt Neurohumorale Modulation Körperfettgehalt Gefäßstruktur Training Fettstoffwechsel Gefäßreaktivität Carbohydrattoleranz Regression von Stenosen

15 FMD (Gefäßerweiterungsfähigkeit) Antioxidativer Status Intensiv Moderat

16 Endotheliale Mikropartikel transportieren Informationen zum Schutz von Endothelzellen Zellüberleben Gefäßbildung Endothelfunktion Dignat-George F, and Boulanger C M Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2011;31:27-33

17 Endotheliale Mikropartikel / Gefäßprotektion durch Training Wahl, Bloch et al PLOSone

18 Endotheliale Mikropartikel / Gefäßprotektion durch Training Wahl, Bloch et al PLoS one

19 Trainingsinduzierte Zunahme der Kapillardichte im Muskel verbesserte Sauerstoffversorgung Lauftraining Steigerung der Kapillardichte im Myokard und Skelettmuskel

20 Trainingsinduzierte Zunahme der Kapillardichte im Muskel auch mit HIT 23 Einheiten (4xWoche) HIT 4min oder Moderates Ausdauertraining 30min Teilnehmer 20,7 Jahre Scribbans et al PLOSone

21 Training - verbessert Respiratorische Leistungsfähigkeit Kardiale Leistungsfähigkeit Stoffwechsel Immunsystem Gefäßfunktion -struktur Hirnleistungsfähigkeit Körperkomposition Muskelfunktion.-struktur Prävention des Diabetes Mellitus Typ2 und der Adipositas

22 Training verändert das Verhältnis Wieviel und welches Training ist nötig?

23 Metabolischer Stress Training Hoher Energieverbrauch Kalziumerhöhung PGC-1α Typ I Fasern Mitochondriale Biogenese Oxidative Kapazität Glut4 Glykogen

24 27 Frauen übergewichtige Frauen 16 Wochen 5 x Training pro Woche Nach Borg-skala

25 Glukosetoleranz kann durch HIT verbessert werden 16 Einheiten mit je 2 Tagen Pause je 10 x 6s Radsprints Adamson et al Biology

26 Fettsäuretransport ist verbessert + Glukosetransportkapazität ist verbessert

27 6 Wochen HIT 10 x 4min 90% VO2max 2min Pause 3 x Woche (18 Einheiten) Frauen 22 Jahre moderater Trainingsstatus (2x Woche)

28

29 Belastungsinduzierte Aufnahme von Glukose Zierath J Appl Physiol 2002

30 Training verbessert Respiratorische Leistungsfähigkeit Kardiale Leistungsfähigkeit Stoffwechsel Hirnleistungsfähigkeit Gefäßfunktion -struktur Körperkomposition Immunsystem Muskelfunktion.-struktur Prävention der Infektionskrankheiten und mehr!

31 Sport und Immunsystem Immunfunktion verbessert? Tumorrisiko reduziert Tiernans Nature Reviews Cancer 2008

32 Training höherer Intensität (Stress) Wieviel und welches Training ist möglich bzw. nötig?

33 Reaktion des Immunsystems auf sportliche Aktivität - Modellvorstellung Immunfunktion Belastungsintensität Belastungsintensität Trainingszustand Trainingszustand Von Mooren und Krüger Reicht das fürs Verständnis aus?

34 Wie kann der Effekt von körperlichem Training (Sport) auf das Immunsystem erklärt werden welche mögliche Bedeutung hat dies z.b. in der Onkologie?

35 Mechanismen über die körperliche Aktivität das Immunsystem reguliert I. Ausschüttung von Zytokinen II. Aktivierung und Mobilisation von Abwehrzellen III. Umverteilung von Abwehrzellen

36 I. Zytokine wichtige Mediatoren von Sport auf das Immunsystem Ähnlichkeiten und Unterschiede zu systemischen Entzündungen Petersen and Pedersen J Appl Physiol 2005

37 Zytokine - Belastung Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Vor Nach Schmidt, Schinköthe, Bloch 2009 BDNF IL-1a BDNF IL-1a IL-6 IL-6 Angiogenin + BDNF +++ BLC- BMP-4- IGFBP-4+ IGFBP-2+ IFN gamma + IL-10+ IL-13+ IL-15+ IL-1 alpha+++ IL-3+ IL-6+++ Leptin MIG++ PARC++ PDGF-bb+ GRO alpha++ IL-6R++ IL-8+++ stnfrii++ SDF-1 ns GM-CSF ns

38 Einmalige Ausbelastung MIF Schmidt et al. Br J Sport Med 2009 MIF erhöht Tumorzellmigration reduziert NK Aktivität Knockenberger et al. J Immunol. 2008

39 II. 15 Wochen Training bei postmenopausalen Frauen mit Brustkrebs N=118 3xWoche ca 30min 70-75% VO2max NK zelluläre Zytotoxizität steigt Fairey et al. J Appl Physiol 2005

40 Sport Aktivierung? Sutlu and Alici J Int Med 2009

41 Befunde aus Marathon Studie 10 Tage vor Halbmarathon Prä Post 12 h Post 15 Krebspatienten in der Nachsorge Wettkampf 15 alters und geschlechtsgematchte Gesunde Leistungsdiagnostik FACS, RT-PCR, Immunocytochemie Kooperationspartner: Gefördert durch: Milon industries GmbH, Fresenius Kabi

42 Zunahme von aktivierten NK-Zellen im Blut nach dem Halbmarathon

43 Körperliche Aktivität (Sport) induzierte eine Reihe von unterschiedlichen Mechanismen, die direkt oder indirekt die Immunantwort des Körpers verändern können Die Bedeutung von Sportinterventionen auf das Immunsystem allgemein und von Tumorpatienten im Speziellen ist jedoch nur rudimentär geklärt und muss bzgl. Effekte und insbesondere Dosiswirkungsbeziehung weitergehend untersucht werden

44 Training verbessert Respiratorische Leistungsfähigkeit Kardiale Leistungsfähigkeit Stoffwechsel Gefäßfunktion -struktur Hirnleistungsfähigkeit Körperkomposition Immunsystem Muskelfunktion.-struktur Prävention Neurodegenerativer Erkrankungen

45 Wie kann Sport die Strukturen und Funktionen des Gehirn erhalten und verbessern? Sport hält unsere Gefäße gesund und damit auch das Gehirn Sport führt zur Energiebereitstellung im Gehirn der Effekt von Milchsäure (Laktat) Sport verhindert metabolische Erkrankungen, die unser Gehirn schädigen Sport führt zum Hirnwachstum, zu Neuroplastizität und zur Steigerung der Neuroregeneration

46 1 Stunde auf dem Fahrradergometer 1 Stunde vor der Testung *

47 Nervenzellen, Gliazellen, Nervenfortsätze und Rezeptoren auf den Synapsen Sind verantwortlich für die Funktion des Gehirns Ross et al. Histology (2003)

48 Laktat ernährt die Nervenzellen Magistretti and Pellerin 1999

49 Laktat alternative Energiequelle zum Schutz der Axone Angepasst von Cambron et al J Cerebral Blood Flow and Metabolism Laktat

50 Laktat wird während Belastung verstärkt aufgenommen Quistorff et al. FASEB J. 22, (2008)

51 Laktatkonzentrationen im Ratten-Cortex nach sensorischer Stimulation Madsen et al 1999 J Cereb Blood Flow Metab

52 Energiebereitstellung in den Nervenzellen und Oligodendrozyten durch Laktat und Glukose Gomez-Pinilla et al Training Laktat

53 Laktat ist Futter fürs Gehirn und steigert die Leistungsfähigkeit des Gehirns

54

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