Fasst man die Ergebnisse kontrollierter Trainingsstudien in Meta-Analysen zusammen, so zeigt eine aktuelle Untersuchung statistisch signifikante und klinisch relevante Effekte (Unter „Effekte“ sind Unterschiede zu einer Vergleichsgruppe ohne oder ohne relevante Intervention zu verstehen) im Sinne einer Reduktion niedrig-traumatischer Frakturen von 33 % und osteoporotischer Hauptfrakturen von 25 %. Diese Ergebnisse liegen im Bereich der 30 – 35 % (Gesamt) Frakturreduktion, wie sie für eine pharmakologische Therapie mit Risedronat, Zoledronat, Denosumab oder Teriparatid berichtet wird.
Strategien zur Frakturprophylaxe
Die „Fraktur“ ist zwar für die Evaluierung eines körperlichen Trainings bei Osteoporose das definitive Outcome, zur trainingsmethodischen Ansteuerung / Monitoring der Trainingsziele aber zu grob (Abb.). Die aufgeführten Trainingsziele/Frakturdeterminanten müssen individuell nicht gleichermaßen relevant sein (Tab. 1). So ist der Erhalt/die Erhöhung der Knochenfestigkeit das zentrale Trainingsziel für bspw. frühpostmenopausale Frauen. Im Gegensatz dazu ist die Verringerung der Sturzhäufigkeit / Verbesserung des Sturzablaufs bei älteren Menschen mit manifester Osteoporose, einschlägiger pharmakologischer Therapie, geringer körperlicher Leistungsfähigkeit und / oder orthopädischer Limitation absolut zentral.
Abb. Determinanten des Frakturrisikos als ansteuerbare Trainingsziele
Empfehlungen zur Verbesserung der Knochenfestigkeit
Trainingsinhalte zur Adressierung der Knochenfestigkeit werden gemäß Senn in die beiden mechanisch lokal wirkenden Knochenfaktoren klassifiziert; in
- „Axiale Belastung“, also die Beanspruchung gewichtstragender, axialer Skelettregionen unter dem Einfluss der Schwerkraft und der resultierenden Bodenreaktionskräfte
und
- „Muskelzugsbelastung“, also die komplexe Druck-, Biege- und Scherbeanspruchung der lokal betroffenen Knochenareale, die als „Hebelwerk“ die Muskelkräfte übertragen,
sowie die
- „systemische Komponente“, also die trainingsinduzierte Ausschüttung anaboler Substanzen zur Regeneration und Anpassung. Es besteht eine permissive Interaktion von systemischen und mechanischen Knochenfaktoren, die sich in einer höheren Wirkung derselben mechanischen Reize bei „günstigem“ hormonellen Milieu äußert.
Zudem führen mechanische Stimuli, die den Knochen in ungewohnter Weise belasten, zu einer höheren Knochenreaktion als Reize in Form habitueller Belastungsverteilung.
Sportarten mit intensiver Kraftkomponente / Bodenreaktionskräften weisen via hoher mechanischer Beanspruchung und günstigem hormonellen Milieu eine hohe osteoanabole Potenz auf. „Schwimmen“ oder besonders Straßenradsport, charakterisiert durch umfangsorientiert niedrige mechanische Belastung, gleichförmiges Verteilungsmuster und tendenziell negative Auswirkungen auf das endokrine System, zeigen keine bzw. negative Wirkung auf den Knochenmineralgehalt (BMD) als wesentlichsten Prädiktor der Knochenfestigkeit (Tab. 2 ).
Belastungsdosierung (Tab. 3)
Die Reizhöhe zur Auslösung ossärer Anpassungserscheinungen wird bei ca. 1000 µΣ* ausgemacht; dies entspricht beim gesunden Untrainierten mittleren Lebensalters ungefähr der mechanischen Belastung durch „schnelles Gehen“. Die Knochenbildung oberhalb dieser Reizhöhe nimmt linear mit der entsprechenden Verformungshöhe zu. Im Krafttraining wirken intensive (≥75 % 1 RM) ebenfalls günstiger auf die BMD als umfangsorientierte (≤60 % 1 RM) Reize. Dass bei high-impact-Belastungen die Reizrate deutlich gesteigert ist, führt zur hohen Knochenwirksamkeit dieser Trainingsinhalte. Die Reizrate kann allerdings auch innerhalb eines Krafttrainings, das vergleichsweise besser dosier- und kontrollierbar ist, durch eine Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit gesteigert werden. Letzteres ist, wie auch bei hoher Reizstärke, bei Menschen mit orthopädischen Limitationen gut verträglich und sicher applizierbar.
Bereits wenige Wiederholungen mit hoher Reizhöhe/-rate (bspw. 36 Sprünge mit 2000 µE) können zu einem signifikanten Zuwachs der Knochenfestigkeit führen. Bei deutlich unterschwelliger Reizhöhe/-rate ist eine sehr viel höhere Reizhäufigkeit nötig, um eine positive Wirkung am Knochen zu triggern. Im Exzess reichen bei sehr hoher Wiederholungszahl (100.0000 Wdh.) äußerst geringe Reizhöhen (70 µE) aus, um die Knochensubstanz zu erhalten. Der Einfluss der Reizdauer auf die Knochenfestigkeit ist defizitär untersucht. Einigkeit herrscht jedoch darüber, dass eine lange Reizdauer im Sinne einer statischen Dauerbelastung zu einer Verringerung der Knochenformationsrate oder sogar zu einem Verlust an Knochenmasse führen kann. Die knochenstimulierende Wirkung hochfrequenter Reize mittels Vibrationsplatten wird seit längerem beim Menschen angewandt. Übersichtsarbeiten mit unterschiedlichen Personengruppen und Vibrationsparametern zeigen einen signifikant positiven Effekt auf die BMD, zumindest bei weniger leistungsfähigen Kollektiven.
Die Reizdichte gewinnt im Zusammenhang mit einer „Desensibilisierung“ mechanosensibler Zellen des Knochens an Relevanz. Insbesondere im Rahmen längerfristiger Trainingsplanung sollte durch periodisierte Trainingsprotokolle Entlastungsphasen zur Resensibilisierung des Knochens (…und Adressierung anderer Trainingsziele, Abb. 1) eingeplant werden. Obwohl die Trainingshäufigkeit nicht isoliert, sondern in Zusammenhang mit der trainingsinduzierten Gesamtbeanspruchung zu sehen ist, liegt der „cut-off Wert“ der minimal effektiven Dosis der Trainingshäufigkeit zur Verbesserung der BMD mit im Jahresmittel ≥2 Trainingseinheiten / Woche vergleichsweise hoch.
Zwingend zu beachtende Trainingsprinzipien
Überschwelliger Reiz: Reize im Bereich der alltäglichen Belastung lösen keine Anpassungen aus. Es ist zwingend erforderlich, dass der Stimulus vom Organismus letztlich als hoch, unbekannt und somit fordernd erlebt wird und eine physiologische Notwendigkeit besteht, Anpassungserscheinungen einzuleiten
Progressive Belastungserhöhung: Gleichbleibende Belastungsreize sind durch bereits realisierte Anpassungserscheinungen nicht mehr „überschwellig“, sondern liegen im Bereich der Alltagsbelastung. Insofern muss im Trainingsverlauf eine lineare Belastungserhöhung integriert werden.
Variation der Trainingsbelastung: Ein Training mit dauerhaft gleichen Trainingsinhalten, -mitteln und Belastungsparametern bewirkt neben negativen Einflüssen auf die Motivation der Teilnehmer eine Desensibilisierung des beanspruchten Systems.
Kontinuität der Trainingsbelastung: „Detrainings“-Effekte mit Reduktion der BMD nahezu auf das Vortrainingsniveau zeigen sich bereits nach 3-monatiger Trainingspause – trotz parallel erhöhter (habitueller) körperlicher Aktivität. Intermittierende Trainingsprogramme mit längeren Pausen sind somit nicht zielführend.
Supervision: Die bereits erwähnte Meta-Analyse zur Frakturreduktion zeigt eine signifikante Überlegenheit überwiegend supervisierter versus nicht-/überwiegend nicht supervisierter Trainingsprogrammen.
Empfehlung zur Umsetzung
Ein ideales Vehikel zur Frakturprophylaxe ist der Rehabilitationssport und das Funktionstraining nach § 64 SGB IX. Die hohe Anzahl (ca. 15.000) von Osteoporose-Gruppen in Deutschland gewährleistet zudem ein relativ flächendeckendes Angebot. Die grundsätzliche Effektivität des Settings „Rehabilitationssport“ auf Studienendpunkte wie „Knochenfestigkeit“, „Sturzhäufigkeit“ und „Frakturhäufigkeit“ wurde über eine randomisierte, kontrollierte Untersuchung erbracht.
Literatur beim Verfasser
Autoren
ist Leiter des Osteoporose-Forschungszentrums am Institut für Medizinische Physik der Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg. Schwerpunkt seiner Forschungstätigkeit sind klinische Studien mit Schwerpunkt „Sport, körperliches Training, alternative Trainingstechnologien und gesundheitliche Risikofaktoren“. Daneben beforschen er und seine Forschungsgruppe sehr intensiv den Bereich „Sport und älterer Mensch“ sowie die Optimierung von Trainingsprotokollen im Breiten und gesundheitssportlichen Segment. Derzeit ist seine Forschungsgruppe mit der Überarbeitung der Leitlinie „körperliches Training und Frakturprophylaxe“ betraut.
