Sadly, one specific and relatively simple way of strengthening the immune defences has been largely ignored in favour of other options. Why has it still not caught on everywhere? Use your breathing!

BREATHING AS A DIRECT PATH TO THE IMMUNE SYSTEM

But perhaps this is overstating the case. In recent years in particular, certain breathing techniques (notably the Wim Hof breathing technique) and new knowledge about paths and strategies to healthy breathing have become more widespread. Quite rightly in my opinion, and I dare to predict that this is just the beginning. Following a wave of knowledge about meditation, mindfulness, stress reduction and the importance of an individualised, healthy diet and optimal sleep, one of our essential basic functions – our breathing – is now being accorded the importance it deserves. If, on the one hand, it is true that new findings about breathing have recently come to light as a result of much research, on the other hand, it is also true that there are some that are anything but new. Rather, they have been rediscovered – locked away in a drawer for some inexplicable reason. Old know­ledge about breathing.

THE WIM HOF METHOD IN THE SCIENTIFIC SPOTLIGHT

In January 2014, an article was published in the renowned PNAS Journal [Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America] under the title “Voluntary activation of the sympathetic nervous system and attenuation of the innate immune response in humans” [1]. This study is based on a single case study of the Dutchman Wim Hof [2]. This man has broken over 20 world records for cold endurance and has very successfully spread his very own method, the Wim Hof method, around the world. At that time, Wim Hof was still relatively unknown and was “The Iceman” just in Holland itself – mad and mocked. A few years after the study on Wim Hof by Dutch doctors at the Radboud University Medical Centre in Nimwegen, the results of which were published as a single case study, the same doctors conducted a second study but this time with a group of young people, who were then compared with a control group. Normally, the fundamental purpose of the work of this group is to find appropriate measures and mechanisms of action to counter the increasing incidence of sepsis. Both the study on Wim Hof himself and the group study published in PNAS investigated the human immune response to injections of lipopolysaccharides (LPS). LPS are found in the outer membrane of Gram-negative bacteria. They are released when the microorganisms die. They act in the host as endotoxins and induce inter alia the release of IL-1 and TNF-α by macrophages. This is a process that can be relatively easily monitored, and which allows investigators to, as it were, watch the immune system in action by taking regular blood samples during the first 4 – 6 hours after the endotoxin injection.

The 2014 study showed that it is possible to modulate the immune system with something as simple as a breathing technique, the result in this case being that there were hardly any reports of the otherwise observed severe malaise from the study subjects who had trained in the Wim Hof method for just 10 days. Objective parameters showed a marked difference in the cytokine levels in the two groups. In those who had received training, there was a dramatic increase in IL-10 following LPS administration, which correlated with an increase in adrenaline. Pro-inflammatory mediators such as IL-6, IL-8 and TNF-α were lower in number and correlated with IL-10. The sympathetic nervous system was activated by this method of breathing, resulting in an increase in adrenaline* but without any corresponding increase in noradrenaline and cortisol. The breathing method is no secret and can be learnt from the many instruction videos now available [3]. The results generated a great deal of interest, and several renowned universities are now studying the Wim Hof method. Shortly after the publication of the results, an incredibly positive and informative article appeared in Nature, which optimistically concluded that we were well on the way to finding the connection between the immune response and neutral regulation [4]. To have an idea of how the study subjects breathed following endotoxin administration, the following video from the additional files in the journal provide fascinating footage [5]. The researchers themselves were extremely sceptical and reluctant at first. The first author Matthijs Kox told me in an interview that Wim Hof had come to them himself, claiming that he knew a way of influencing the autonomic system and thus also his immune response [6]. This was considered medically impossible. Now, scientists are starting to think otherwise. Over-inflated expectations and hypercritical reporting aside, the essence and applicability of breathing techniques will become apparent in the future.

OTHER STUDIES

Several other studies on the Wim Hof method have been published since the PNAS study in 2014, but all with a different focus. For example, researchers at the University of Michigan in Detroit studied Wim Hof using fMRI (functional magnetic resonance imaging) and PET (positron emission tomography) to examine the metabolic and neural links to cold [7]. The study of the Dutch group published in 2019 showed a significant fall in the ESR (erythrocyte sedimentation rate) in patients with the chronic autoimmune disease axial spondyloarthritis following an 8-week intervention (Wim Hof method) [8].

BE SELECTIVE IN THE USE OF ADRENALINE

It is very often incomprehensible to many why activation of the sympathetic nervous system and modulation of the immune system should be something positive. In many cases that is not necessarily true, this being the case when it is not just short-term but becomes chronic, such as in permanent stress. On the other hand, as Matthijs Kox pointed out to me, activation of the sympathetic nervous system and the corresponding increase in adrenaline levels are desirable in autoimmune disease. Adrenaline appears to have acquired a bad reputation. This is completely unjustified, as adrenaline is very beneficial for the function of the immune system. In this context it is helpful to refer to McEwen’s model of allostatic load [9]. It describes the effect of overload after repeated and chronic exposure to stress. To put it very simply and briefly, our brain is constantly seeking to predict future events. To regulate to some degree the uncertainty of life, we scan our environment and continuously make predictions about changes to our environment and their effect on us. We feel secure in a predictable environment. On the other hand, if we find ourselves in an environment that constantly threatens us and in which we must always be on our guard, we are in a permanent state of stress. We are constantly trying, and above all expending much energy in doing so, to act predictively and to minimise the risk of any unpleasant surprises. And this is precisely what is associated with an increased allostatic load, which in the long term ultimately turns initially helpful short-term adjustment processes into the exact opposite. We pay for the chronic activation of neuroendocrine, cardiovascular and emotional alarm systems with pathophysiological changes.

But let us now turn back to short-term activation of the sympathetic nervous system. When we use the opportunity to increase adrenaline levels in the short term, our stress and immune systems are activated, and this is associated with two crucial factors: firstly, the activation is not prolonged but limited to a short period of time and secondly, our state of mind is playful, curious and relaxed, but not characterised by helplessness or anxiety. Breathing techniques that can trigger these effects can thus be used to control stress and be beneficial for oneself and one’s immune system. It remains to be seen to what extent these techniques are a specific or just one possible path to strengthening the immune system (alongside, for example, controlled states of stress such as sport, ice baths and sauna).

CONCLUSION: ADRENALINE AND LEARNING

It may be a surprise to learn that these short-term positive effects can even directly result in improved learning and memory consolidation. For both factual memory and in sport the all-important motor memory, specific activation of the sympathetic nervous system at the end of a learning unit, or more precisely an increase in adrenaline levels induced by breathing techniques or other paths, results in a marked improvement in mnestic retention. A further important point is that regular activation of adrenaline while in a calm state of mind helps strengthen both. This means that in situations that are stressful and likely to be beyond our control, as is certainly the case in many competitive situations in sport, we are more likely to achieve a trained mental balance and to possess, despite the activation of the sympathetic nervous system, more cognitive and emotional capacity to manage the situations to our advantage. Short-term stress training therefore has effects that transfer to areas that cannot be fully controlled.

*The terms adrenaline and epinephrine are synonymous. There is an incredibly interesting scientific story behind the two terms, with partly racist aspects. For more information, see Brian B. Hoffman: “Adrenaline”, Harvard University Press, Cambridge and London 2013.

References

[1] https://www.pnas.org/content/111/20/7379.abstract

[2] https://journals.lww.com/psychosomaticmedicine/abstract/2012/06000/the_influence_of_concentration_meditation_on.10.aspx)

[3] https://matthiaswittfoth.de/wim-hof-methode/

[4] https://www.nature.com/news/behavioural-training-reduces-inflammation-1.15156

[5] https://www.pnas.org/content/early/2014/04/30/1322174111/tab-figures-data

[6] https://scienceontherocks.org/episode-7-investigating-the-iceman-matthijs-kox/

[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29438845/

[8] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0225749

[9] B.S. McEwen, E. Stellar: Stress and the individual. Mechanisms leading to disease.. In: Archives of Internal Medicine. 153, Nr. 18, 27. September 1993, S. 2093 – 101.

Leider ist ein bestimmter, relativ einfacher Weg, die Immunabwehr zu stärken, noch im Schatten anderer Möglichkeiten. Warum ist das noch nicht überall angekommen? Nutze Deine Atmung!

Atmung als direkter Weg zum Immunsystem

Doch vielleicht ist „Schattendasein“ übertrieben. Gerade in den letzten Jahren haben bestimmte Atemtechniken (allen voran die Wim Hof Atmung) und neues Wissen über Wege und Strategien zu einer gesunden Atmung weiter Verbreitung erfahren. Völlig zurecht und ich wage zu prognostizieren, dass dies erst der Beginn ist. Nach einer Welle der Erkenntnis bezüglich Meditation, Achtsamkeit, Stressreduktion und der Bedeutung gesunder, individuell ab­gestimmter Ernährung einerseits und optimalem Schlaf andererseits, gilt es nun, eine der basalen körperlichen Grundfunktionen – unsere Atmung – den Platz einzuräumen, den sie verdient hat. Wenn hier von neuen Erkenntnissen über Atmung geschrieben wird, ist das natürlich richtig, denn in den letzten Jahren ist viel Forschungsarbeit geleistet worden. Und doch ist so einiges alles andere als neu. Eher wiederentdeckt – in den Schubladen, die – schwer erklärlich – zugemacht worden sind. Altes Wissen über Atmung.

Wim Hof Methode  im Fokus der Wissenschaft

Im Jahre 2014 wurde im renommierten Journal PNAS (Proceedings of the ­National Academy of Sciences of the United States of America) ein Artikel publiziert mit dem Titel: „Voluntary activation of the sympathetic nervous system and attenuation of the innate immune response in humans“ [1]. Diese Studie basiert auf einer Einzelfalluntersuchung des Holländers Wim Hof [2]. Des Mannes, der über zwanzig Weltrekorde bezüglich Kälteertragen aufgestellt hat und seine eigene Methode, die sogenannte Wim Hof Methode, sehr erfolgreich in die ganze Welt exportiert hat. Zu dieser Zeit war Wim Hof noch relativ unbekannt, nur in Holland selbst war er „der Eismann“ – verrückt und belächelt. Nachdem die Niederländischen Mediziner des Radboud University Medical Centers in Nimwegen Wim Hof ein paar Jahre zuvor untersuchten und die Resultate als Einzelfallstudie veröffentlichten, brachten sie es zu­stande, diesmal eine Gruppe von jungen Leuten zu untersuchen, die dann mit einer Kontrollgruppe verglichen wurde. Üblicherweise ist die grund­legende Aufgabe der Arbeit dieser Gruppe, geeignete Maßnahmen und Wirkmechanismen gegen die zunehmende Inzidenz der Sepsis zu finden. Sowohl bei Wim Hof selbst, als auch in der in PNAS veröffentlichten Gruppenstudie ging es um die menschliche Immunreaktion auf eine Injektionen von Lipopolysaccariden (LPS). LPS sind Bestandteile gramnegativer Bakterien, welche in der äußeren Membran verankert sind. Beim Zerfall der Mikroorganismen werden sie freigesetzt. Sie wirken im Wirt als Endotoxine und rufen u.a. die Ausschüttung von IL-1 und TNF-α aus Makrophagen hervor. Ein relativ kontrollierbarer Prozess, der es erlaubt, während der ersten 4 – 6 Stunden nach der Endotoxininjektion durch regelmäßige Blutentnahmen dem Immunsystem quasi bei der Arbeit zuzuschauen.

Die 2014er Studie zeigte, dass es möglich ist, mit etwas so simplen wie einer Atemtechnik, das Immunsystem so zu modulieren, dass das sonst zu beobachtende starke Krankheitsgefühl von den Teilnehmern, welche die Wim Hof Methode trainiert hatten, kaum berichtet wurde. Und dies nach nur zehn Tagen des Trainings. Objektive Parameter zeigten, dass sich die Zytokinlevel zwischen den Gruppen deutlich unterschieden: bei den Trainierten stieg IL-10 rasant nach der LPS-Gabe an und korrelierte mit einer Erhöhung des Adrenalins. Entzündungsfördernde Mediatoren wie IL-6, IL-8 und TNF-α waren in einer geringeren Zahl zu finden und korrelierten mit IL-10. Durch diese besondere Art der Atmung wurde der Sympathikus aktiviert, was zu einer Erhöhung des Adrenalins führte, ohne aber zugleich Noradrenalin und Kortisol ebenfalls zu erhöhen. (Die Bezeichnung Adrenalin und Epinephrine sind synonym. Dahinter steht eine hochinteres­sante Wissenschaftsgeschichte mit teilweise rassistischen Motiven. Für mehr Information siehe Brian B. Hoffman: „Adrenaline“. Harvard University Press, Cambridge und London 2013). Die Atmung ist dabei kein Geheimnis und lässt sich von mittlerweile unzähligen Anleitungsvideos erlernen [3]. Die Ergebnisse haben für sehr viel Aufsehen gesorgt, sodass mittlerweile einige renommierte Universitäten die Wim Hof Methode unter­s­uchen. Es erschien kurz nach der Veröffentlichung der Ergebnisse ein erklärender, sehr positiver Artikel in Nature, der optimistisch davon ausging, dass wir uns auf einem guten Weg befänden, den Zusammenhang von Immunreaktion und neutraler Regulation zu finden [4]. Um sich einen Eindruck zu machen, wie die Versuchspersonen der Studie nach Endotoxingabe geatmet haben, ist das Anschauen des folgenden Videos aus dem zusätzlichen Dateien des Journals spannend [5]. Anfangs waren die Forscher selbst äußerst skeptisch und zurückhaltend. Der Erstautor Matthijs Kox erzählte mir in einem Interview, dass Wim Hof sich selbst bei ihnen vorstellte – mit der Behauptung, er kenne einen Weg, sein Autonomes Nervensystem zu beeinflussen und demzufolge auch seine Immunantwort [6]. Dies galt als medizinisch nicht möglich. Mittlerweile denken die Wissenschaftler etwas anders darüber. Abseits von überzogenen Erwartungen und überkritischer Berichterstattung wird sich die Essenz und Anwendbarkeit von Atemtechniken in Zukunft herausstellen.

Weitere Studien

Seit der PNAS Studie 2014 sind einige weitere Studien zur Wim Hof Methode publiziert worden. Alles mit unterschiedlichen Schwerpunkten. So untersuchten Forscher der Universität Michigan in Detroit Wim Hof mittels fMRT (funktionelle Magnetresonanztomographie) und PET (Positronen-Emissionstomographie), um die metabolischen und neuronalen Zusammen­hänge auf Kälte zu beleuchten [7]. Die 2019 erschienene Studie der Hollän­dischen Gruppe zeigte bei Patienten mit der chronischen Autoimmunerkrankung Axiale Spondyloarthritis nach 8-wöchiger Intervention (Wim Hof Methode) einen signifikanten Abfall der ESR (Erythrozytensedimentationsrate) [8].

Adrenalinschübe gezielt nutzen

Insbesondere häufig unverständlich ist für viele, warum die Sympathikusaktivierung und Modulation des Immunsystems denn positiv sein soll. In vielen Fällen ist das nicht unbedingt so, nämlich dann, wenn es nicht nur kurzzeitig, sondern sich zu einer chronischen Belastung ausweitet, wie z. B. bei permanentem Stress. Doch wie Matthijs Kox mir berichtete, sind eine Sympathikusaktivierung und damit ein erhöhter Adrenalinspiegel wünschenswert bei Autoimmunerkrankungen. Adrenalin scheint sich einen schlechten Ruf erarbeitet zu haben. Sehr zu Unrecht, denn es ist für die Arbeit des Immunsystems von großem Vorteil. Hilfreich ist hier, das Modell der allostatischen Last von McEwen heranzuziehen [9]. Es beschreibt den Effekt der Überbeanspruchung nach wiederholter und chronischer Exposition gegenüber Stress. Um es kurz und sehr reduktionistisch auszudrücken: unser Gehirn ist eine Vorhersagemaschine. Um die Unsicherheit des Lebens einigermaßen regulieren zu können, scannen wir unsere Umgebung und treffen permanent Vorhersagen, wie sich die Umwelt uns gegenüber entwickelt. In einer vorhersehbaren Umgebung empfinden wir Sicherheit. Befinden wir uns jedoch in einem Umfeld, dass uns beständig bedroht und wir somit immer auf der Hut sein müssen, finden wir uns in einem dauerhaften Stresszustand wieder. Ständig und vor allem mit viel Energieaufwand versuchen wir, vorausschauend zu agieren und die Gefahr von unliebsamen Überraschungen zu minimieren. Und genau dies geht mit einer größeren allosta­tischen Last einher, die hilfreiche, kurzfristige Anpassungsprozesse letztlich langfristig ins Gegenteil umschlagen lässt: wir bezahlen den Preis einer chronischen Aktivierung von neuroendokrinen, kardiovaskulären und emotionalen Alarmzuständen mit der Währung von pathophysiologischen Veränderungen.

Lassen Sie uns jetzt den Bogen machen zur kurzfristigen Sympathikusaktivierung. Solange wir uns die Chance geben, einen kurzfristigen Adrenalinschub zu geben, wird unser Stresssystem und unser Immunsystem aktiviert und zwar einhergehend mit zwei entscheidenden Faktoren: erstens ist diese ­Aktivierung nicht dauerhaft, sondern zeitlich begrenzt und zweitens ist der mentale Zustand spielerisch, neugierig und entspannt, aber nicht geprägt von Hilflosigkeit oder Angst. Atemtechniken, die diese kurzzeitigen Effekte auslösen können, lassen sich also deshalb nutzen, um Stress zu steuern und für sich selbst und das eigene Immun­system nutzbar zu machen. Inwieweit diese Techniken einen speziellen oder nur einen möglichen Weg darstellen (neben z. B. kontrollierten Stresszuständen wie Sport, Eisbäder, Sauna-Anwendungen etc.), wird sich noch zeigen. 

Fazit: Adrenalin und Lernen

Es mag überraschend sein, dass sich diese kurzzeitigen positiven Effekten sogar direkt für verbesserte Lern-und Gedächtniskonsolidierung nutzen lassen. Egal, ob es sich um das Faktengedächtnis oder um das für den Sport hochrelevante motorische Gedächtnis handelt, eine spezielle Aktivierung des Sympathikus am Ende einer Lerneinheit, genauer eine Erhöhung des Adrenalinspiegels durch Atemtechniken oder andere Wege, zu erreichen, führt zu einer deutlichen Verbesserung der mnestischen Einprägung bzw. Retention. Ein weiterer wichtiger Punkt: die regelmäßige Aktivierung von Adrenalin bei gleichzeitiger mentaler Ruhe resultiert in einer gegenseitigen Verstärkung. Das bedeutet, dass wir in Situationen, die stressvoll sind und eher außerhalb unserer Kontrolle liegen, was sicher auf viele sportliche Wettkampfsituationen zutrifft, eher eine antrainierte geistige Ausgeglichenheit erreichen und trotz der Sympathikusaktivierung mehr kognitive und emotionale Kapazitäten besitzen, diese Situation zu unserem Vorteil zu bewäl­tigen. Es gibt also Transfereffekte kurzzeitigen Stresstrainings auf Bereiche, die nicht komplett kontrollierbar sind.Weitere in der sportärztezeitung erschienene Artikel zum Thema Atmen:

Weitere in der sportärztezeitung erschienene Artikel zum Thema Atmung / Atmen:

Literatur

[1] https://www.pnas.org/content/111/20/7379.abstract

[2] https://journals.lww.com/psychosomaticmedicine/abstract/2012/06000/the_influence_of_concentration_meditation_on.10.aspx)

[3] https://matthiaswittfoth.de/wim-hof-methode/

[4] https://www.nature.com/news/behavioural-training-reduces-inflammation-1.15156

[5] https://www.pnas.org/content/early/2014/04/30/1322174111/tab-figures-data

[6] https://scienceontherocks.org/episode-7-investigating-the-iceman-matthijs-kox/

[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29438845/

[8] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0225749

[9] B.S. McEwen, E. Stellar: Stress and the individual. Mechanisms leading to disease.. In: Archives of Internal Medicine. 153, Nr. 18, 27. September 1993, S. 2093 – 101.

Der norwegische Psychologe K.H. Teigen hat einmal Seufzen als „Stuhlgang der Seele“ bezeichnet. Häufig unwillkürlich geseufzt – ohne dass wir das direkt steuern. Man weiß inzwischen, dass wir durchschnittlich 12 mal pro Stunde seufzen. Doch ist die Funktion des Seufzers sehr unterschiedlich, je nach sozialen Kontexten und nach dem emotionalen Ausdruck.

Spannend ist, dass das Seufzen physiologisch sinnvoll ist und direkt auf die Lungenfunktion einwirkt. Es wird als eine Atemvariante angesehen, die 2 bis 5 mal das Volumen eines normalen Atemzugs hat. Typischerweise besteht ein Seufzer aus folgendem Muster: eine bimodale Einatmung, wobei das erste Einatmen wie ein ganz normaler Atemzug abläuft, jedoch gefolgt von einem weiteren zweiten, tieferen Atemzug;  und danach die häufig hörbare und lange, tiefe Ausatmung. Dann wird eine sogenannte Apnoe beobachtet, also eine respiratorische Pause.

Was bewirkt dies in der Lunge?

Die Lunge besteht aus mehreren einhundert Millionen Alveolen. Diese Lungebläschen sind die Gasaustauscheinheiten, die interessanterweise gelegentlich auch bei normaler Atmung kollabieren. Das Seufzen ist dabei Chance und geradezu Notwendigkeit, dieses Kollabieren umzukehren, indem es die Alveolen wieder mit Luft auffüllt. Initiiert wird das Seufzen in einer der Steuerzentralen der Atmung, im prä-Bötzinger Komplex des Hirnstamms (übrigens auf einer Konferenz in Heidelberg benannt nach einem Wein).

Dass mittlerweile erkannt wird, dass das Seufzen lebenskritisch ist, bedeutet für derzeit tausende COVID-19 Patienten auf Intensivstationen einen großen Wissensvorteil. Die Beatmungsgeräte sind so programmiert, dass sie gelegentliche Seufzer produzieren. Wären sie auf eine absolut gleichförmige Atemfrequenz eingestellt, würde eine immer größere Anzahl der Lungenbläschen kollabieren – ohne Prozesse der Gegensteuerung.

Doch das Seufzen kann auch außer Kontrolle geraten, bzw. ein dominantes Zeichen eines sogenannten Hyperventilationssyndroms sein, also einem Zuviel an Atmung, das erstmals in den 1930er Jahren beschrieben wurde. Die Patienten berichten dabei in erster Linie von Kurzatmigkeit. Heute ist exzessives Seufzen auch ein diagnostisches Merkmal von Angststörungen, wie Panikstörung und Post-traumatische Belastungsstörung. Und auch wenn die Ätiologie unklar bleibt, ist sie deutlich verbunden mit psychologischem Stress.

Wie also können wir diese Erkenntnisse als Tool nutzen?

Eine 2016 veröffentliche Studie der flämischen Universität Löwen konnte zeigen, dass angeleitete tiefe Atemzüge gerade bei Menschen, die eher zu Ängstlichkeit neigen, zu einer physiologisch messbaren Erleichterung führen (Vlemincx et al. 2016). Man sollte bewusstes Seufzen also in stressvollen und angespannten Situationen als Instrument gebrauchen lernen, sich selbst wieder zu entspannen. Von einigen wird das es sogar als Königsweg angesehen, Kontrolle über den eigenen Stress in denjenigen Situationen wiederzuerlangen, in denen der Stress voll zugegen ist (siehe folgendes Video Huberman Lab Video), da ein Entspannungsatmen im akuten Fall zu spät und zweifelhaft nützlich wäre. Konkret heißt das, mindestens dreimal hintereinander bewusst zu seufzen.

Jedoch haben meine eigenen Erfahrungen mit z.B. der Wim Hof Methode gezeigt, dass ein Training, das die Atmung geschickt nutzt, dass Stresssystem zu triggern, um es schon im Vorfeld mehr unter die eigene Kontrolle zu bringen, dazu führt, dass gerade die akuten Stresssituationen nicht mehr als so stressvoll erlebt werden und häufig ein „Notfallinstrument Seufzen“ gar nicht notwendig ist. Außerdem bedarf es eigentlich wieder kognitiver Ressourcen, sich während des Stresses zu erinnern, was man dagegen tun kann, die leider akut dann ohnehin recht knapp sind.

Als Fazit lässt sich sagen, dass Seufzen eine physiologisch sehr wichtige Funktionen hat, die man auch während der Anspannung gezielt für sich nutzen kann. Ein Zuviel an Seufzern aber häufig im Zusammenhang steht mit dem Hyperventilationssyndrom und Angststörungen.

Literatur:

Vlemincx E, Van Diest I, Van den Bergh O. A sigh of relief or a sigh to relieve: The psychological and physiological relief effect of deep breaths. Physiol Behav. 2016 Oct 15;165:127-35. doi: 10.1016/j.physbeh.2016.07.004. Epub 2016 Jul 9. PMID: 27404329.

Peng Li, Kevin Yackle, Sighing,Current Biology, Volume 27, Issue 3, 2017,

Pages R88-R89, https://doi.org/10.1016/j.cub.2016.09.006.

Teigen KH. Is a sigh „just a sigh“? Sighs as emotional signals and responses to a difficult task. Scand J Psychol. 2008 Feb;49(1):49-57. doi: 10.1111/j.1467-9450.2007.00599.x. PMID: 18190402.

Bei genauerem Hinschauen kann man feststellen, dass Atemtraining in vielen Sportarten wieder langsam an Bedeutung gewinnt. Dies liegt einerseits daran, dass es mittlerweile einen beeindruckenden wissenschaftlichen Katalog von Wirkungsweisen und Zusammenhängen des Atems mit den unterschiedlichsten Körperfunktionen gibt. Andererseits kann jeder Sportler schnell mit professioneller Instruktion erleben und erfahren, wie kraftvoll und effektiv Atemübungen sind. Es ist dann offensichtlich, welche Kraft der Atem auf Ebenen der Neurotransmitter, Hormone und der Kog­nitionen und Emotionen haben kann. (Anmerkung der Redaktion: Vergleiche dazu auch Artikel Thorsten Ribbecke: Hierarchie der Regenerations­strategien, sportärztezeitung 03/19, S.44 – 48, Kapitel Ernährung, Schlaf & Atmung. Außerdem aktuelle Ergebnisse REGman-Studie www.regman.org & Studie „Resting the mind“ Loch et al. 2019 https://doi.org/10.1016/j.peh.2019.04.002)

In diesem kurzen Überblicksartikel geht es sowohl um die stressreduzierenden (und damit leistungssteigernden) Effekte von Atemtraining als auch um die in spannenden Studien nachgewiesenen immunmodulierenden Auswirkungen. 

Atmung

Der Vorgang des Atmens scheint sehr simpel zu sein: wir Menschen nutzen bei unserer aeroben Atmung einen Teil des in der Atemluft enthaltenen Sauerstoffs (O2) und atmen Kohlendioxid (CO2) aus. Normalerweise wird unser Atemprozess vom Autonomen Nervensystem gesteuert – wir müssen zum Glück nicht in jedem Augenblick darüber nachdenken, ob, wann und wie wir atmen. Doch es wird schon dann interessant, wenn man bedenkt, dass das Atmen trotz seiner autonomen Kontrolle eben auch bewusst gesteuert werden kann. Bezogen auf die Atmung finden wir eine sensible Dynamik in dem Säure-Base-Ausgleich. Durch intensiveres Atmen lässt sich der Anteil von Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut relativ schnell beeinflussen. Verstärktes tiefes Ein- und Ausatmen führt dazu, dass die O2-Sättigung des Blutes ansteigt, während vermehrt CO2 abgeatmet wird. Was passiert, wenn wird die Luft anhalten? Da die sogenannte innere Atmung, also der Austausch in den Körperzellen weiterläuft, sammelt sich CO2 in der Lunge an, jedoch ohne die Zufuhr von frischer sauerstoffreicher Luft, fällt die Sättigung des Blut-O2 kontinuierlich ab; bis dann wieder eingeatmet wird. Mittels dieser einfachen und selbstkontrollierten Zustandsveränderungen, lassen sich mit wiederholtem Training erstaunliche Effekte beobachten, die Hinweise darauf geben, wie wir durch Atemtraining unser Immunsystem positiv beeinflussen können. Lange bekannt sind in der Sportmedizin Trainingsformen, die eine Hypoxie zu nutzen versuchen (Höhentraining). Es hat sich gezeigt, dass die Nutzbarmachung von gezielten Anpassungsmechanismen des Körpers viele positive Auswirkungen haben. Nicht zuletzt ist hier die intermittierende Hypoxie in Form der Intervall-Hypoxie-Hyperoxie-Therapie zu nennen. 

Immunmodulierende Effekte von Atmung

Im niederländischen Nimwegen haben Kox und Kollegen (2012 und 2014) untersucht, welchen Einfluss Atemtraining (mit und ohne Kombination mit regelmäßiger Kälteexposition) auf sowohl subjektives Krankheitsempfinden als auch auf objektive Stresshormon- und Entzündungsparameter hat [1, 2]. Dazu untersuchten sie die Auswirkungen von intravenöser Applikation von Lipopolysacchariden auf eine Trainings- und eine Kontrollgruppe. In zahlreichen Vorstudien zeigt sich, dass die experimentelle Endotoxemie (2 ng/kg E. Coli Endotoxine) neben dem subjektiven Krankheitsgefühl zu einer Aktivierung des Sympathikus nebst vermehrter Ausschüttung von Katecholaminen und pro-inflammatorischen Markern führte. Doch zeigte die Gruppe der Trainierten signifikant weniger subjektive Krankheitsgefühle und eine massive Ausschüttung von Adrenalin an (kurzzeitiges Training von zehn Tagen). Es wurde hierbei beobachtet, dass besonders eine hohe Ausschüttung eines anti-inflammatorischen Zytokins (IL-10) zu einer Modulation bzw. Abschwächung von pro-inflammatorischen Interleukinen führte (IL-6, IL-8, TNF-Alpha). Wie konnten diese trainierten Teilnehmer das Kunststück schaffen, ihr Immunsystem willentlich zu beeinflussen? Etwas, von dem man glaubte, dass es medizinisch nicht möglich sei. Die Antwort ist erstaunlich: sie nutzen sowohl verstärktes Atmen, als auch Atemanhaltephasen (Hypoxie) als Vorbereitung und auch während des Versuchs. Die Quintessenz dieser Studien: Durch kontrollierte Atmungsprozesse lassen sich autonome Körperprozesse steuern und in eine gesundheitlich positive Richtung lenken.

Hypoxie als hormetisches Tool

Lassen Sie uns diese Resultate in einen größeren Rahmen einbetten. Evolutionsbiologisch ist der Mensch offenbar angelegt, mit extremen Umweltreizen wie Kälte, Hitze, Strahlung, Toxinen und körperlicher Belastung umzugehen. Das Prinzip Hormesis besagt, dass in einer dosisabhängigen Weise, diese Belastungen dazu beitragen können, die Gesundheit auszugleichen und den Körper widerstandsfähig zu halten [3]. Der hypoxische Stress steht hierbei für eine Phase, die kontrolliert herbeigeführt werden kann und den Körper zu neuen Anpassungen zwingt. Wichtig ist hier der intermittierende Charakter der Intervention. Offenbar kommt es bei verminderter O2-Aufnahme zu einer Erhöhung von Laktat und Pyruvat. Ein brandaktueller Artikel diskutiert demzufolge die Aktivierung des Cori-Zyklus [4].

Wirkungen & Fazit

Ich selbst gebe seit mehr als vier Jahren Workshops, die Atem- und Kältetraining beinhalten, und dies in den unterschiedlichsten Kontexten mit Klienten, die den Wunsch nach Reduzierung beruflichen Stress (Top-Perfomer und SEOs) haben, bis zu Menschen mit Angststörungen oder Autoimmunerkrankungen. Dabei treten durch Atemtechniken und Eisbäder folgende Effekte ganz besonders hervor:

• schnelle und deutliche Verminderung des Stresserlebens
• Loslassen von zurückgehaltenen Emotionen (Trauer und Freude)
• häufig eine Integration von Traumata
• Erleben von euphorischen Zuständen
• Erfahrung von Selbstwirksamkeit und 
• langfristig der Verbesserung krankheits­bedingter Symptomatiken (eine aktuelle Studie zeigt die positive Wirkung bereits bei Patienten mit axialer Spondyloarthirits [5])

Alle diese Effekte werden mittlerweile als Wettbewerbsvorteile im sportlichen Kontext erkannt und auch schon genutzt. Ich hoffe sehr, dass noch mehr Sportmediziner diese Zusammenhänge und Techniken kennen und alte Konzepte hinterfragen, die Atemtechniken eine marginale Rolle zuweisen. Nicht zuletzt in diesen gesamtgesellschaftlich schwierigen Zeiten während der Coronapandemie steckt in der Nutzbarkeit von kontrollierter Atmung und deren nachgewiesenen Effekten auf das Immunsystem ein immenses Potenzial – abseits von sozialer Distanzierung und Impfstoffentwicklung. Bislang existieren keine gezielten Studien zum Thema Virusinfektionen und Atemtechniken, aber die Frage ist doch, was haben wir mit so einer effektiven und einfachen Immunstärkung zu verlieren?

Sicherheitshinweis Atmen & Kälte: Bitte führen Sie Atemtechniken nur in einer sicheren Umgebung durch, d.h. im Sitzen oder Liegen. Niemals während Tätigkeiten, die ihre volle Aufmerksamkeit erfordern und vor allem niemals im Wasser, da Schwindel oder Benommenheit unvorhersehbar auftreten können. Kältetraining wird in diesem Artikel erwähnt als extremer Umweltreiz, der Hormesis anstößt. Weil wegen dem diffusen Symptombild von SARS-CoV2 niemand sicher sagen kann, ob er gerade akut infiziert ist und sein Immunsystem daher alle Ressourcen benötigt, wird dringend abgeraten, jetzt mit einem Kältetraining zu starten. Wenn Sie dies jedoch bereits seit mehr als ein paar Wochen praktizieren und gute Erfahrungen gemacht haben, können Sie dieses natürlich weiter durchziehen.

Literatur

[1] The influence of concentration/meditation on autonomic nervous system activity and the innate immune response: a case study. Kox M, Stoffels M, Smeekens SP, van Alfen N, Gomes M, Eijsvogels TM, Hopman MT, van der Hoeven JG, Netea MG, Pickkers P. Psychosom Med. 2012 Jun;74(5):489-94. doi: 10.1097/PSY.0b013e3182583c6d.

[2] Voluntary activation of the sympathetic nervous system and attenuation of the innate immune response in humans. Kox M, van Eijk LT, Zwaag J, van den Wildenberg J, Sweep FC, van der Hoeven JG, Pickkers P. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 May 20;111(20):7379-84. doi: 10.1073/pnas.1322174111. Epub 2014 May 5.

[3] Hormesis: The dose response for the 21st century: The future has arrived. Agathokleous E, Calabrese EJ. Toxicology. 2019 Sep 1;425:152249. doi: 10.1016/j.tox.2019.152249. Epub 2019 Jul 19. Review.

[4] Involvement of Lactate and Pyruvate in the Anti-Inflammatory Effects Exerted by Voluntary Activation of the Sympathetic Nervous System. Zwaag J, Ter Horst R, Blaženović I, Stoessel D, Ratter J, Worseck JM, Schauer N, Stienstra R, Netea MG, Jahn D, Pickkers P, Kox M. Metabolites. 2020 Apr 10;10(4). pii: E148. doi: 10.3390/metabo10040148.

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