Männern. 1 Einleitung. 2 Methoden. Vassilis Anagnostou 1,Bettina Schaar 1

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1 Effekte beim Grundumsatznach einerkörpergewichtsreduktion durch extensivesausdauertraining bei schwergewichtigen Frauen und Männern Vassilis Anagnostou 1,Bettina Schaar 1 1 Einleitung Die Prävalenz von Übergewicht und Adipositas, insbesondere die der morbiden Adipositas (BMI 40 kg/m²), nimmt weltweit kontinuierlich zu (Deutsche Adipositas Gesellschaft, 2010; Deutsche Gesellschaft für Ernährung, 2010). Kontroversen bestehen über die Effekte sportlicher Aktivität auf den Grundumsatz (GU) während Körpergewichtreduktion bei schwergewichtigen Erwachsenen. Studien konnten bereits nachweisen, dass körperliche Aktivität bei adipösen Erwachsenen einem Absinken der Grundumsatzrate entgegenwirkt und erneute Körpergewichtszunahmen reduziert (Amati et al., 2008). Jedoch bestehen unzureichende Kenntnisse über die Trainierbarkeit schwergewichtiger Erwachsener mit BMI 40 kg/m². Insbesondere die geschlechtspezifischen Fragestellungen sind in der Literatur kaum vertreten. Vor dem Hintergrund praxisnahe Interventionsmodelle für nachhaltige Erfolge in der Trainingstherapie von schwergewichtigen Frauen und Männern zu entwickeln, ist es erforderlich, die Effekte sportlicher Aktivität auf den Grundumsatz zu erforschen. Das Ziel der vorliegenden Studie war somit, Effekte eines extensiven Ausdauertrainings über 26 Wochen auf den Grundumsatz (GU) schwergewichtiger Frauen und Männerzuuntersuchen. 2 Methoden Stichprobeund Kriterien Insgesamt 30schwergewichtige Erwachsene (16 Frauen, 14Männer) mittleren Alters nahmen an einem 26-wöchigen Ausdauertraining teil. Die Auswahl der Teilnehmer und Teilnehmerinnen erfolgte aufgrund zuvor festgelegter Voraus- 1 Institut für Bewegungstherapie und bewegungsorientierte Prävention und Rehabilitation, Deutsche Sporthochschule Köln ( v.anagnostou@dshs-koeln.de) 163

2 setzungen nicht randomisiert. Folgende Einschlusskriterien waren für die Teilnahme dieser Studie relevant: Alter zwischen 18 und45jahre BMI 40.0 kg/m² Keineakute oder vorangegangenekoronareherzerkrankung Keinen unkontrolliertenbluthochdruck Keine orthopädischen Erkrankungen KeineEinnahme von Psychopharmaka oder Antihypertensiva Tab. 1: Anthropometrische Daten 164 Frauen (n =16) Männer (n =14) Gesamt (N =30) Alter [Jahre] ± ± ±11.28 BMI [kg/m²] ± ± ±4.15 Gewicht [kg] ± ± ±18.51 Größe [cm] ± ± ±9.45 Untersuchungsmethoden Alle Untersuchungen wurden vor und nach dem 26-wöchigen Training in Form eines Pre-/Posttest-Formats (T1+T2) standardisiert erhoben. Die Bestimmung des Grundumsatzes in Ruhe erfolgte mittels indirekter Kalorimetrie in liegender Position nach einer 12-Stunden-Nüchternheit. Mit dem portablen Spirometriegerät Oxycon Mobile (Firma: JAEGER breath-by-breath ) konnte die körperliche Leistungsfähigkeit unter standardisierten Bedingungen ermittelt werden, dazu erfolgte ein stufenförmiger Belastungstest (angelehnt an das WHO-Belastungsschema) mittels Fahrradspiroergometrie (Typ: Ergoline 900EL; ZAN 600 ErgoTest). Die Messung der Körpergewebezusammensetzung erfolgte durch die Bioelektrische Impendanzanalyse (BIA: Maltron Bioscan916VS3). Sportliche Aktivität Das Bewegungsprogramm umfasste insgesamt 16Einheiten innerhalb der 26 Interventionswochen mit einer Dauer von Minuten. Die Basis des Programms bildete ein individuell dosiertes submaximales extensives Ausdauertraining mit dem Schwerpunkt aerober Belastungsformen wie Nordic Walking, Schwimmen, Aquajogging und Radfahren sowie funktionsgymnastische Ü- bungen zur Stabilisation und Dehnung. Der wöchentliche Trainingsumfang lag bei insgesamt drei Trainingseinheiten pro Woche, sodass alle Teilnehmer und Teilnehmerinnen neben den 16 Face-to-Face Einheiten selbstständig trainierten. In den ersten vier Wochen der Intensivphase erfolgte das betreute Training durch einen Personal Trainer oder der Trainerin zweimal pro Woche und in der 6. und 7.Woche wurde lediglich einmal wöchentlich mit dem Trainier zusammen trainiert. Die Etablierungsphase begann inder 7. Woche und dau-

3 erte insgesamt 20Wochen, in dieser Phase fand ein betreutes Training nur noch alle drei Wochen stattfand. Die Trainingssteuerung und -kontrolle erfolgte über Herzfrequenzmesser (Polar RS400) und die Trainingsintensität lag zwischen 65-75% der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO 2max ). Nach jeder Trainingseinheit wurden dem Trainer oder der Trainerin die Trainingsherzfrequenzen elektronisch übermittelt. Neben einer Verbesserung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit und einer Reduktion des Körpergewichts stand als weiteres Ziel das selbstständige Trainieren (von der Fremdkontrolle hin zur Selbstkontrolle) im Vordergrund. Als weiterer Baustein wurde ein strukturiertes Ernährungstraining mit 7Einheiten, angeleitet durch einen Ernährungswissenschaftler, angeboten. 3 Ergebnisse Nach der 26-wöchigen Trainingsphase zeigten Frauen und Männer signifikante Reduktionen des Körpergewichts und des BMI. Während Frauen ihren BMI von ±5.32 auf ±6.30 kg/m² und ihr Körpergewicht von ± auf ± kg reduzierten, wurde bei Männern Veränderungen des BMI von ±2.30 auf ±2.62 kg/m² und des Körpergewichts von ±8.59 auf ±8.07 kgbeobachtet. Bei Männern wurde ein signifikantes Absinken des Grundumsatzes (p <.009) von ± auf ± kcal/tag beobachtet. Der Grundumsatz der Frauen konnte über die Trainingsphase aufrechterhalten bleiben. Tabelle 2beinhaltet die Ergebnisse der indirekten Kalorimetrie nach Beendigung des Ausdauertrainings. Weitere Veränderungen zeigten sich bei Männern in der Sauerstoffaufnahme in Ruhe nach dem Treatment. Der respiratorische Quotient (RQ) der Frauen und Männer zeigte keine Veränderung im Posttest. Tab. 2: Ergebnisse der indirekten Kalorimetrie N=30 n 1 =16Frauen n 2 =14Männer Grundumsatz [kcal/tag] VO 2 [ml/min] RQ (abhängig) x ±SD x ±SD P n ± ± n ± ± * N ± ± * n ± ± n ± ± * N ± ± n 1.81 ± ± n 2.82 ± ± N.82 ± ± (unabhängig) P.000*.000*.006*.000*

4 *=signifikant (p <.05); n 1 =Stichprobe Frauen; n 2 =Stichprobe Männer Sowohl Frauen als auch Männer konntendurch das Ausdauertraining eine hoch signifikante Reduktion der Körperfettmasse erreichen (w: p <.000 vs. m: p <.001). Während Frauen ihre Körperfettmasse bis zu10.58±13.79% reduzierten, führte das Training bei Männern zu einer Reduktion von bis zu 16.35±8.42%. Die fettfreie Körpermasse (FFM) zeigte in beiden Gruppen keine signifikante Veränderung (w: auf kg; m: auf kg). Die männlichen Probanden konnten zudem ihre absolute Muskelmasse im Gegensatz zu Frauen trotz signifikantem Verlust des Körpergewichts aufrechterhalten. Eskonnte in der weiblichen Stichprobe eine signifikante Reduktion der absoluten Muskelmasse von ±4.90 auf ±4.59 kgimposttest festgestellt werden (p <.038). Abb. 1: Ergebnisse der Körpergewebezusammensetzung Muskelmasse Körperfettmasse FFM Männer Frauen Männer Frauen Männer Frauen Kilogramm [kg] T1 T2 *=signifikant (p <.05) Im Posttest konnte lediglich bei Frauen eine Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme festgestellt werden, wohingegen bei Männern keine signifikante Erhöhung nachgewiesen werden konnte. In dieser Studie zeigten insbesondere männliche Teilnehmer eine erhöhte Ergometerleistung in der Abschlussdiagnostik (+35,14 ±4.99 Watt). Die Physical Work Capacity (PWC) bei Herzfrequenz 120 und 130 [Schläge/min] verbesserte sich in beiden Gruppen. Verglichen zum Pretest konnten die Teilnehmer/innen im Posttest signifikant höhere Wattleistungen in den Herzfrequenzbereichen 120 und 130 s/min erfüllen. Des Weiteren erreichten Männer eine wesentlich längere Belastungszeit von durchschnittlich ±.4Minuten auf demfahrradergometer. 166

5 Tab. 3: Ergebnisse der Spiroergometrie vom Pre- undpos N=30 (abhängig) n 1 =16Frauen n 2 =14Männer x ±SD x ±SD P n ± ± * VO 2max n ± ± * [ml/min] N ± ± n ± ± RQ max n ± ± N 1.06 ± ± * (unabhängig) P.000*.001* HF max [s/ min] Laktat [mmol/ l] T max [min] Leistung [Watt] PWC 120 [Watt] PWC 130 [Watt] n ± ± n ± ± N ± ± n ± ± n ± ± N 5.04 ± ± n ± ± n ± ± * N ± ± * n ± ± n ± ± * N ± ± * n ± ± * n ± ± * N ± ± * n ± ± * n ± ± * N ± ± * *.000* * * * *=signifikant (p <.05); mmol/l =Millimolpro Liter; s/ min =Schläge pro Minute, ml/min =Milliliter pro Minute; n 1 =Stichprobe Frauen; n 2 =Stichprobe Männer; PWC 120 =Physical Work Capacity bei 120 Herzfrequenz; PWC 130 =Physical Work Capacity bei 130 Herzfrequenz; RQ =Respiratorischer Quotient; T max =maximalebelastungszeit Fahradergometer Die Zusammenhangsüberprüfung der Gesamtstichprobe ergab eine negative Korrelation zwischen Δ GU und Δ absolute Muskelmasse (p <.015*; r = -562). Das Resultat bestätigt die Ergebnisse der Literatur, dass umso höher die Abnahme der absoluten Muskelmasse nach der Körpergewichtreduktion ist, desto größer ist das Absinken des GU während der Trainingsphase bei Frauen und Männern. Ein weiterer negativer Zusammenhang zeigt, dass je höher die Reduktion des Körpergewichts durch das Ausdauertraining erzielt wurde, desto niedriger war die Δ Wattleistung und die Δ PWC120 (p <.028*; r = -.518). Geschlechtsspezifisch betrachtet, ergab sich eine Korrelation zwischen Δ GU und Δ BMI bei Männern, p <.015*; r = Ferner konnte ein positiver Zusammenhang zwischen den Ausgangswerten Körperfettmasse (T1) und GU (T1) in der weiblichen Stichprobe festgestellt werden (p <.048*; r =.581). Des Weiteren beobachteten wir, dass Teilnehmerinnen, die zubeginn des Trainings 167

6 eine erhöhte Körperfettmasse (T1) besaßen, gleichzeitig eine geringere maximale Sauerstoffaufnahme imposttest erreichten (p<.029*; r = -.627). 4 Diskussion Vorherige Studien untersuchten bereits Effekte auf den GU durch den Einfluss sportlicher Aktivität bei übergewichtigen und adipösen Erwachsenen (Amati et al., 2008; Keim et al., 1990). Unzureichende Kenntnisse bestehen jedoch über Unterschiede in der Trainierbarkeit von schwergewichtigen Erwachsenen mit BMI über 40 kg/m², insbesondere aus geschlechtsspezifischer Perspektive. Eine Reduktion des GU wird als maßgeblicher Risikofaktor für eine erneute Gewichtszunahme gesehen. Dies ist vor allem auf den Verlust fettfreier Körpermasse, somit stoffwechselaktiver Muskelmasse, zurückzuführen (Donnelly et al., 1991). Es konnte gezeigt werden, dass die Aufrechterhaltung der fettfreien Körpermasse durch extensives Ausdauertraining bei Frauen und Männern in dieser Studie möglichwar. Zudem konnten wir überraschend feststellen, dass männliche Probanden ihren GU nicht stabil halten konnten obwohl die Muskelmasse erhalten blieb, die weibliche Stichprobe dagegen zeigte im Posttest keine Abnahme der Grundumsatzrate trotz signifikanter Reduktion der absoluten Muskelmasse. Eine Studie mit einer vergleichsweise ähnlichem Trainingsdauer von 20 Wochen dagegen zeigte, dass die Probandinnen nach dem Bewegungsprogramm ihrengunicht aufrechterhalten konnten (Wang et al., 2008). Der Autor und die Autorin vermuten, dass die Trainingsintensität im Bereich 45-70% der Vo 2max zu niedrig dosiert war umeinen Erhalt der FFM zu bewirken. Die Trainingsintensität indieser Studie lag bei 65-75% der Vo 2max und eszeigte sich, dass die FFM auch bei schwergewichtigen Frauen mit BMI über 40 kg/m² ebenso aufrechterhalten werden kann. Vorherige Studien diskutierten bereits kontrovers, welche Trainingsform und Trainingsintensität zur Aufrechterhaltung bzw. Zunahme der FFM führt. Wir vermuten, dass die männlichen Probanden in der vorliegenden Studie höhere Trainingsintensitäten als Frauen realisiert haben und die Muskelmasse besser aufrechterhalten konnten. Es ist bewiesen, dass Frauen durch massive Verluste von Körperfett während einer Gewichtsreduktion zur Erniedrigung des Östrogenspiegels führen können (Staron et al., 1994). Eine Erklärung für das beobachtete Absinken des GU der männlichen Probanden in dieser Studie, lässt sich möglicherweise e- benfalls auf die massive Reduktion der Körperfettmasse zurückführen. Körperfett ist ebenfalls stoffwechselaktiv und kann den GU beeinflussen, wenn auch nur im geringeren Maße als Muskelmasse (Poehlman et al., 2002). Dies verdeutlichte auch eine positive Korrelation in unserer Studie, Frauen und Männer die zu Beginn der Intervention eine höhere Körperfettmasse besaßen konnten gleichzeitig einen höheren GU nachweisen. Der Verlust der Körperfettmasse lag mit 16,35 ±8,42% deutlich höher als bei Frauen, jedoch war kein Zusam- 168

7 menhang zischen den Veränderungen des Δ GU und der Δ Körperfettmasse festzustellen. Die Ergebnisse dieser Studie belegen, dass die FFM nach einer 26- wöchigen Trainingsphase trotz signifikanter Reduktionen des Körpergewichts bei schwergewichtigen Frauen aufrechterhalten werden konnte. Das Ausdauertraining führte zur Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Angesichts der steigenden Prävalenz der morbiden Adipositas weltweit ist es zwingend notwendig zukünftige bewegungs- und trainingswissenschaftliche Erkenntnisse für diese Zielgruppe zuuntersuchen. Literatur Amati, F., Dubé, J.J., Shay, C. & Goodpaster, B.H. (2008). Separate and combined effects of exercise training and weight loss on exercise efficiency and substrate oxidation. Journal of Applied Physiology, 105 (3), Donnelly, J.E., Pronk, N.P., Jacobsen, D.J., Pronk, S.J. & Jakicic, J.M. (1991). Effects of avery-low-calorie diet and physical-training regimens on body composition and resting metabolic rate in obese females. The American Journal of Clinical Nutrition, 54 (1), Keim, N.L., Barbieri, T.F., van Loan, M.D. & Anderson, B.L. (1990). Energy expenditure and physical performance in overweight women: response to training with and without caloric restriction. Metabolism, 39 (6), Poehlman, E.T., Denino, W.F., Beckett, T., Kinaman, K.A., Dionne, I.J., Dvorak, R. & Ades, P.A. (2002). Effects of Endurance and Resistance Training on Total Daily Energy Expenditure in Young Women: A Controlled Randomized Trial. Journal of Clinical Endocrinology &Metabolism, 87, Schaar, B., Moos-Thiele, C. & Platen, P. (2010). Effects of Exercise, Diet, and acombination of Exercise and Diet in Overweight and Obese Adults -A Meta-Analysis of the Data. The Open Sports Medicine Journal, 4, Staron, R. S., Karapondo, D. L., Kraemer, W. J., Fry, A. C., Gordon, S. E., Falkel, J. E., HAGERMAN, F.C.&HIKIDA, R.S.(1994). Skeletal muscle adaptations during early phase of heavy-resistance training in men and women. Journal of Applied Physiology, 76, Wang, Z., Heshka, S., Gallagher, D., Boozer, C.N., Kotler, D.P., & Heymsfield, S.B. (2000). Resting energy expenditure-fat-free mass relationship: new insights provided by body composition modeling. American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism, 279,