Institut für Sportmedizin

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1 Institut für Sportmedizin Direktor: Prof. Dr. Uwe Tegtbur Tel.: 0511/ Forschungsprofil Das Institut für Sportmedizin betreut Spitzensportler im Olympiastützpunkt Niedersachsen und Patienten, Mitarbeiter und Studenten der MHH mit sportmedizinischen Trainingsprogrammen. Durch diese Aufgaben bedingt leiten sich die Forschungsschwerpunkte ab: Im Spitzensport werden sportartspezifische Studien bei behinderten Athleten durchgeführt. Studienziele sind, Langzeitschäden durch Spitzensport bei Rollstuhlathleten frühzeitig zu erkennen und Präventionsstrategien zu entwickeln. Darüber hinaus stehen Forschungsarbeiten zu Effekten von körperlichem Training auf den Krankheitsverlauf und die Belastbarkeit bei chronisch Kranken im Vordergrund. Schwerpunkte sind hier Trainingseffekte bei Patienten nach Herzoder Lungentransplantation, bei Patienten nach Kunstherzimplantation, bei psychiatrischen Patienten, bei Kindern mit Mukoviszidose und bei Patienten mit MS. Die Studienfragestellungen umfassen kardiozirkulatorische und pulmonale Anpassungen wie auch Veränderungen der Muskelstruktur auf zellulärer Ebene. Der sportphysiologische Schwerpunkt umfasst grundlagenorientierte Forschung im Bereich muskuläre Ermüdung, muskuläre Erregbarkeit, Gewebepufferung, Atmungsregulation sowie Hypoxie. Forschungsprojekte Leistungsfähigkeit, Alltagsaktivitäten und körperliches Training bei Patienten mit Linksherzunterstützungssystemen In der Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie der Medizinischen Hochschule Hannover sind seit 2005 mehr als 200 Patienten mit Kunstherzen versorgt. Da es nicht genügend Spenderherzen für eine Herztransplantation gibt, müssen zunehmend mehr Linksherzunterstützungssysteme (left ventricular assist device; LVAD) implantiert werden. Zunächst nur als Überbrückung bis zur Herztransplantation gedacht, tragen Patienten die Kunstherzen z.t. über mehrere Jahre. Daher kommen zunehmend auch Fragen der Bewältigung des Alltags und der körperlichen Belastbarkeit bei Patienten mit LVAD auf. Patienten mit LVAD schätzen Ihre individuelle Lebensqualität in sozialen und psychischen Dimensionen nahezu genauso gut ein wie Patienten nach Herztransplantation und nur wenig schlechter ein als altersgleiche Gesunde. Im Erfassungsinstrument der Lebensqualität, dem SF-36, zeigen sich dagegen in den physischen Dimensionen erhebliche Unterschiede. Bei Maximalwerten von 100 als Zeichen sehr guter Lebensqualität erreichen Patienten mit LVAD im Mittel 45 Punkte, Patienten nach Herztransplantation 74 Punkte und altersgleiche Gesunde 89 Punkte. In enger Kooperation der Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie und dem Institut für Sportmedizin war es daher Ziel zu untersuchen, ob die Alltagsaktivität und die körperliche Leistungsfähigkeit bei Patienten mit LVAD ähnlich reduziert ist wie die Lebensqualität der physischen Dimension. Außerdem sollte untersucht werden, ob ein körperliches Trainingsprogramm die Belastbarkeit und Alltagsaktivität beeinflußt. Forschungsbericht

2 Es wurden 45 Patienten im ersten Jahr nach LVAD-Implantation (IG) und 83 Probanden einer gesunden Kontrollgruppe (CG) untersucht (Alter IG 54±13J, CG 50±8J; BMI IG 24,9±4 kg/m², CG 27,6±4,6 kg/m²). Die Alltagsaktivität wurde mit einem am Oberarm tragbaren Multisensorsystem über jeweils 3 Tage gemessen. Die Werte werden als Mittelwerte pro Tag angegeben. Aus den Sensordaten errechnen sich Größen wie Schlaf- und Liegenddauer und Schrittzahl. Die körperliche Leistungsfähigkeit wurde in spiroergometrischen Stufentests auf dem Fahrradergometer ermittelt. Das Trainingsprogramm wurde als Ausdauertraining auf dem Heimergometer konzipiert. Die Trainingsleistung lag bei 30-50% der im Stufentest erreichten Maximalleistung und sollte über 10-28min 3-4 mal pro Woche absolviert werden. Die Trainingsdauer betrug zwischen 3 und 12 Monaten. Nach 3-6 Monaten Training wurden die Messungen zur Alltagsaktivität wiederholt. Alltagsaktivität: In Abbildung 1 sind die Mittelwerte der Schritte pro Tag sowie der Liegendzeit pro Tag dargestellt. Die Schrittzahl der LVAD-Patienten ist signifikant (p>0,001) geringer, die Liegenddauer signifikant (p>0,001) höher als in der Kontrollgruppe. Abb. 1: Liegenddauer und Schritte pro Tag In Abbildung 2 zeigt sich, dass 53% der LVAD-Patienten weniger als 5000 Schritte pro Tag gehen (>10000 Schritte sind als Alltagsaktivität grundsätzlich empfohlen; entspricht dem Mittelwert der Kontrollgruppe). Abb. 2: Schritte pro Tag Leistungsfähigkeit: Abbildung 3 zeigt im Stufentest die Sauerstoffaufnahme, die Leistungsfähigkeit und die Blutlaktatkonzentration bei Patienten mit LVAD im Vergleich zu Patienten mit Herzinsuffizienz, zu Patienten nach Herztransplantation und im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe. Patienten mit LVAD sind im Mittel mit 77 Watt Maximalleistung weniger als halb so leistungsfähig wie die Kontrollgruppe mit 162 Watt. Wesentlicher Grund dafür ist der schon ab Forschungsbericht 2011

3 Watt induzierte Anstieg der Laktatkonzentration bei LVAD-Patienten als Hinweis auf einen zunehmend anaeroben Muskelstoffwechsel, der zur Ermüdung führt. Der Laktatanstieg bei den Teilnehmern der gesunden Kontrollgruppe beginnt erst ab ca. 70 Watt, so dass bis hierhin die Energie im wesentlichen aerob aus Kohlenhydraten und Fetten bereitgestellt wird und so keine Ermüdung eintritt. Abb. 3: VO2max und Laktat im Stufentest Heimtrainingsprogamm: Abbildung 4 zeigt die Ergebnisse im Heimergometertraining der LVAD-Patienten. Die Ausdauerleistung auf dem Ergometer zu hause steigert sich von 35 auf 48 Watt nach 37 Wochen (n=22 Patienten; 2,7 Trainingseinheiten pro Woche). Die dabei empfundene subjektive Anstrengung (Borg-Skala) fällt dabei von 13 auf 12,5 ab. Die im Mittel 48 Watt Ausdauerbelastung werden nach 37 Wochen leichter empfunden als die 35 Watt zu Beginn. Die Laktatleistungskurve im Stufentest vor und nach dem Trainingsprogramm zeigt bei den LVAD-Patienten als Zeichen für eine verbesserte aerobe Leistungsfähigkeit eine Verschiebung zu höherer Leistung. Die Maximalleistung hat sich von 77 auf 102 Watt verbessert. Abb. 4: Heimtraining im Wochenverlauf Alltagsaktivität nach dem Heimtrainingsprogramm: Patienten, die das Heimtrainingsprogramm absolviert haben, sind auch in ihrem Alltag signifikant aktiver geworden. Abbildung 5 zeigt, dass sich die Schrittzahl pro Tag bei den Trainierenden um über 2000 Schritte (p<0,03) erhöht hat. Forschungsbericht

4 Abb. 5: Schritte pro Tag: Vergleich LVAD-Patienten mit und ohne Heimtraining Zusammenfassung: Die körperliche Leistungsfähigkeit 3-6 Monate nach LVAD-Implantation liegt im Mittel bei 42% der Leistungsfähigkeit gesunder. Ein Grund dafür ist die erheblich limitierte Funktionsfähigkeit der aeroben Faser-Typ- 1-Muskulatur, die wegen der jahrenlangen Erkrankung vor LVAD-Implantation atrophiert ist. Bezogen auf die Alltagsaktivität liegen die LVAD-Patienten länger (> 1Std./pro Tag) und haben ein Tagesschrittzahl, die weniger als die Hälfte altersgleicher Gesunder beträgt. Beides resultiert in reduziertem Energieverbrauch und resultierend möglicherweise in stetiger Gewichtszunahme. Außerdem führt weniger Bewegung zu weiterer Reduktion der Ausdauerleistungsfähigkeit und Alltagsbelastbarkeit. Ein moderates Heimtrainingsprogamm über 3-12 Monate führt zu einer erheblichen Verbesserung der Maximalund Ausdauerbelastung bei den LVAD-Patienten. In der Folge haben die trainierenden Patienten auch ihre Schrittzahl pro Tag um 50% erhöht. Körperliches Training und die Motivation für Aktivität im Alltag sollte fester Baustein in der chronischen Betreuung der Patienten mit LVAD werden, um die Teilhabe im Alltag wiederherzustellen. Moderates Ausdauertraining wird von den Patienten gut akzeptiert und ist sicher in der Durchführung. Projektleitung: Strüber, Martin (Prof. Dr.), Kugler, Christiane (Dr.), Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Bara, Christoph (PD Dr.), Malehsa, Doris (Dr.), Haverich, Axel (Prof. Dr.), Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie; Förderung: Herzstiftung Weitere Forschungsprojekte Improvement of endogenous regeneration in normal healthy volunteers through physical exercise REBIRTH aktiv Projektleitung: Haverich, Axel (Prof. Dr.), Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.), Melk, Anette (Prof. Dr. Dr.); Kooperationspartner: Stiesch, Meike (Prof. Dr.), Eberhardt, Jörg (Prof. Dr.), Klinik für Zahnärztliche Prothetik und Biomedizinische Werkstoffkunde; Bauersachs, Johann (Prof. Dr.), Klinik für Kardiologie und Angiologie; Förderung: Rebirth Niedersächsischer Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebenswelten (GAL), Informationsund Kommunkationstechnik zur Gewinnung und Aufrechterhaltung von Lebensqualität, Gesundheit und Selbstbestimmung in der zweiten Lebenshälfte Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Haux, Reinhold (Prof. Dr.), PLRI, OFFIS; Förderung: Land Niedersachsen 464 Forschungsbericht 2011

5 Die Auswirkung von Veränderungen von gebundenem Wasser und im Lipidgehalt auf die Kinetik der Veränderung des Muskelvolumens während und nach Bettruhe und die Folgen für die Muskelfunktion untersucht mit nicht invasiven Methoden Projektleitung: Shushakov, Vladimir (Dr.); Kooperationspartner: keine; Förderung: DLR -Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt- Längsschnittstudie zur belastungsinduzierten Anpassung, Schädigung oder Degeneration der Schulter bei Rollstuhlathleten/-innen Projektleitung: Horstmann, Hauke; Kooperationspartner: Kasperczyk, Andreas (Dr.), Radiologie Laatzen; Olympia Stützpunkt Niedersachsen; Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft Einsatz von Vibrationstraining in der Betriebsfitness Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Deutsche Rentenversicherung Braunschweig-Hannover Einsatz von Vibrationstraining in der Betriebsfitness bei Probanden mit chronischen Rückenbeschwerden Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Deutsche Rentenversicherung Braunschweig-Hannover Leistungsfähigkeit und Lebensqualität, viszerales Fettgewebe und kardiovaskuläres Risiko bei Majordepression Projektleitung: Kahl, Kai (PD Dr.), Kerling, Arno (Dr.) Die Wirkung einer Kohlenhydratgabe während eines hochintensiven, intervallartigen Trainings auf Stoffwechsel, Wasser- und Elektrolythaushalt und die Erregbarkeit der Muskulatur Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof. Dr.) Verteilung von Nitrat und Nitrit zwischen Plasma und Erythrozyten bei hochintensiver Belastung im Blut aus der arbeitenden Muskulatur Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Tsikas, Dimitrios (Prof. Dr.), Klin. Pharmakologie; Originalpublikationen Boning D, Maassen N. Comments on Point:Counterpoint: Muscle lactate and H production do/do not have a 1:1 association in skeletal muscle. No evidence for the Counterpoint position. J Appl Physiol; 2011;110(5): Helmer A, Kretschmer F, Eichelberg M, Deparade R, Hein A, Marschollek M, Tegtbur U. Integration of Medical Models in Personal Health Records Using the Example of Rehabilitation Training for Cardiopulmonary Patients. 2011; Maassen N. Nutzen von Sportgetränken aus physiologischer Sicht: Verluste begrenzen, Speicher füllen. medicalsportsnetwork; 2011;6(6):38-40 Übersichtsarbeiten Grams L, Tegtbur U, Kück M, Gützlaff E, Marschollek M, Kerling A. Energieumsatzmessungen unter kontrollierten Bedingungen - Vergleich von Accelerometer, Multisensorsystem und mobiler Spiroergometrie. Dtsch Z Sportmed; 2011;62(6): Maassen N, Schneider G. Die kapilläre Laktatkonzentration als Maß für die Belastungsreaktion. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin; 2011;62(4):92-97 Abstracts 2011 wurden 15 Abstracts publiziert. Promotionen Dreißigacker, Ulrike (Dr. med.): Oxidativer Stress und NO-Stoffwechsel während hochintensiver Ausdauerbelastung. Weitere Tätigkeiten in der Forschung Maassen, Norbert (Prof. Dr.): Editorial Board Mitglied: Eur J Appl Physiol; Gutachter: Eur J Appl Physiol; Gutachter: International Journal of Sports Medicine; Gutachter: Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin. Forschungsbericht

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