Within just a few years, wearables have evolved from simple tools into sophisticated devices capable of detecting biochemical and physiological changes in near real time [1, 2]. Smartwatches monitor heart rate and oxygen saturation (first-generation wearables for physical parameters), while biosensor patches measure glucose, lactate, and electrolytes in bodily fluids such as sweat or interstitial fluid.

Second-generation wearables, such as skin patches, tattoos, and even respiratory masks, analyze biofluids non-invasively and can detect metabolic and disease markers [1, 2]. Breath analysis, in particular, is currently gaining increasing attention: With over 3,000 volatile organic compounds, exhaled air provides unique insights into metabolic and disease processes and can be analyzed in a completely non-invasive manner. Accordingly, research and development trends are moving toward portable, user-friendly analyzers that can ideally be seamlessly integrated into patients’ daily lives. Unlike sweat or saliva measurements, breath gas analysis of analytes bypasses complex transport mechanisms and thus more directly reflects analyte concentrations in the blood.

Promising Field of Breath Analysis

In 2019, our research group developed a paper-based, electrochemical sensor integrated into a standard surgical mask to detect hydrogen peroxide (H₂O₂ is an important biomarker for respiratory diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease [3]) in exhaled breath. Our team is currently working on a smart mask for people with diabetes designed to enable user-friendly, non-invasive glucose monitoring as an alternative to conventional blood tests or minimally invasive microinjection needles for wearable glucose monitoring. The mask uses enzyme-based sensors to measure the glucose level in exhaled breath. The same technology is also ideally suited for monitoring lactate, a biomarker that potentially provides insights into fat burning and endurance in athletes. This technology is currently still under development and requires further research and optimization, but initial tests with healthy volunteers show promising results.

Another interesting field of research is breath analysis in the context of therapeutic drug monitoring (TDM). In our current research, we are designing and developing biosensors for on-site TDM of antibiotics in various biofluids, with a focus on breath analysis [4]. Antibiotic and antimicrobial resistance (AMR) poses a global health risk that increases mortality rates, prolongs hospital stays, and incurs costs for healthcare systems. TDM using blood analysis offers a promising, cost-effective, and efficient strategy to combat AMR by enabling personalized and thus optimal antibiotic dosing, thereby reducing toxicity and potentially curbing the spread of resistant strains. However, blood-based TDM is invasive, resource-intensive, and potentially inaccurate in reflecting drug concentrations at sites of infection. This would be particularly problematic for critically or chronically ill patients with lung infections, in whom the uptake of β-lactam-based antibiotics into the tissue varies and can lead to ineffective treatment. In our current research, we observed a strong correlation between antibiotic concentrations in exhaled breath and plasma. In further investigations, we conducted studies on animals with lung damage to analyze how pathological changes influence antibiotic clearance in exhaled breath and how different lung conditions affect the pharmacokinetics of antibiotics. Continuous real-time monitoring of drug levels enabled by wearables thus has the potential to revolutionize therapeutic drug monitoring, particularly for breath analysis. Especially for patients with chronic conditions who rely on constant medication administration, wearables that enable non-invasive, continuous monitoring could reduce frequent hospital visits or blood draws, thereby increasing compliance and improving treatment outcomes.

Although wearable biofluid analysis holds enormous potential, challenges remain. For example, the sensitivity and selectivity of the sensors must be improved to the point where biomarkers can be accurately detected at clinically relevant concentrations. Soon, athletes and patients could routinely use breath-based devices such as smart masks or patches worn under the nose [6] and biosensors, in addition to established wearables like smartwatches or rings, to conveniently monitor relevant physiological parameters. Such innovations not only have the potential (Figure) to increase training and recovery efficiency, but also to detect diseases at an early stage, thereby ushering in a new era of preventive and personalized healthcare.

References

1. Brasier, N. et al. Applied body-fluid analysis by wearable devices. Nature 2024 636:8041 636, 57–68 (2024).
2. Ates, H. C. et al. End-to-end design of wearable sensors. Nat Rev Mater 7, 887–907 (2022).
3. Maier, D. et al. Toward Continuous Monitoring of Breath Biochemistry: A Paper-Based Wearable Sensor for Real-Time Hydrogen Peroxide Measurement in Simulated Breath. ACS Sens 4, 2945–2951 (2019).
4. Ates, H. C. et al. Biosensor-Enabled Multiplexed On-Site Therapeutic Drug Monitoring of Antibiotics. Advanced Materials 34, 2104555 (2022).
5. Brasier, N. et al. A three-level model for therapeutic drug monitoring of antimicrobials at the site of infection. Lancet Infect Dis (2023) doi:10.1016/S1473-3099(23)00215-3.
6. Ates, H. C. & Dincer, C. Wearable breath analysis. Nature Reviews Bioengineering 2023 1:2 1, 80–82 (2023).

Case 1: Intraspongious calcaneal fracture in a professional soccer player

Medical history

This case involves severe bone marrow edema of the calcaneus with an intraspongious fracture and accompanying enthesopathy of the Achilles tendon in a 21-year-old U21 national player, caused by a massive blow during a league game on September 14, 2023. The player had to leave the game immediately and was unable to put weight on his heel. He was then treated with ice by the medical team and, due to the severe pain, was given an air walker and crutches to completely relieve the weight on his leg. Mobility in the ankle joint was unrestricted.

MRI findings

• Massive bone marrow edema in the rear heel bone → intraspongious fracture
• Signs of tendon attachment inflammation of the Achilles tendon
• Slight signs of plantar fasciitis at the heel bone attachment
• No injury to the tendons or ligaments
• Swelling in the joint and around the heel bone

A detailed clinical examination during the initial consultation on September 19, 2023 revealed the following findings: pronounced pressure pain in the heel bone area, mainly dorsal and plantar, with very pronounced soft tissue swelling around the calcaneus. DMS normal, no numbness, no dysesthesia. VAS with partial weight bearing in the AirWalker 3–4, VAS when attempting to roll off properly 8–9. Additional DS at the AS insertion and approx. 2 cm proximally with only minimal swelling here. No instability or signs of accompanying injury to the tendons or ligaments.

Treatment

Normally, further treatment at this stage would have consisted of a combination of anti-inflammatory medication (NSAIDs), further rest, cooling and relief, physiotherapy and magnetic field therapy. The player was expected to be out of action for 6–8 weeks. However, as we did not believe that these measures would have been sufficiently effective for a young professional soccer player and that prolonged immobilization would have led to muscle atrophy and further problems with the RTC, we decided, together with the player and his advisor, to opt for a regenerative combination therapy consisting of magnetic resonance therapy (MBST), radial and focused extracorporeal shock wave therapy (ESWT), high-energy laser therapy, hyperbaric CO2 cryotherapy, and cooling bandages. Magnetic resonance therapy was performed as a 9-session bone treatment program using an MBST Arthro Spin Flex device from MedTec GmbH, ESWT with an EMS DolorClast radial and focus device, and high-energy laser therapy with the EMS DolorClast Highpower laser. Hyperbaric CO2 cold therapy was performed with a Cryolight device (Elmako), and the cooling bandages were from MediVid Cryo.

In our opinion, the most effective sequence for these treatments is to start with high-energy laser therapy. This achieves its strongest pain-relieving effect after 60 minutes, which is why we treat patients with MBST immediately afterwards and then ESWT, which means that the pain relief provided by the laser and MBST can be treated with the maximum possible (patient-tolerable) working pressure and thus with the highest possible energy flux density. This is crucial for ESWT, as we know from the study by Zhang et al (2021, Journal of Rehabilitation Medicine) that the result depends directly on the amount of energy applied. Finally, we follow up with treatment using Cryolight, kinesio tape, and cold packs. To maintain physical fitness and performance during therapy, the patient also received IHHT (interval hypoxia-hyperoxia therapy), i.e., altitude training, using an airPoint altitude balance device. A combination of Wobenzym 3×4, vitamin D3+K2+magnesium 5000 IU daily and anthocyanins from wild blueberries was administered orally.

Progress

On the first day, we began with the above-mentioned therapies, whereby ESWT was only possible with a working pressure of 1.5 bar radially and an intensity of 2 focused. However, pain relief was extremely rapid, so that by day three the patient was able to walk without crutches and without pain under full load, and ESWT could be performed at 2.7 bar and Int. 7. After therapy on day 5 with ESWT 4.0 bar (maximum pressure for this device) and Int. 14, we cleared the patient for jogging due to complete freedom from symptoms. In consultation with our athletic trainer Martin Dorn from Friedberg (near Augsburg), it was then possible to increase the load extremely quickly, so that we were able to complete the therapy as planned on September 28, 2023, at our facility in Augsburg and send the player back to his club after careful consultation with the doctors, physical therapists, and athletic trainers. Our goal would have been a return to competition (RTC) around October 9 or 10, 2023. To our surprise, however, the player was back on the field for 90 minutes on October 3, 2023, and has been completely symptom-free in the affected area ever since, playing in every Bundesliga and U21 national team game.

CASE 2: Tibia fracture in a 5-year-old ice hockey player

Medical history

The present case involves a 5-year-old boy who suffered a tibial shaft fracture in the middle third while playing ice hockey and was subsequently treated only with painkillers (ibuprofen), an above-knee plaster cast, and complete rest. He was instructed not to put any weight on the leg under any circumstances so that the fracture could not shift. In addition, 5 X-rays were taken over a period of 4 weeks. Although the last X-ray taken on June 21, 2024 showed no signs of healing, this type of treatment was to be continued. When the young patient was presented to me after these four weeks, he had already developed a pain syndrome. The boy was in severe pain and was terrified of being touched or of putting any weight on his leg.

Findings

On June 21, 2024, a very anxious 5-year-old boy was presented, carried by his father because he was “not allowed to walk.” There was still slight swelling in the area of the fracture with severe pain on touch; walking was out of the question. Under really difficult examination conditions, it should at least be noted that there are no neurological abnormalities. Both ankles are open, like an ulcer, due to the friction caused by the splint. Here, too, there is very severe pain on any contact with the surrounding area.

Treatment

Since the boy suffered such severe pain at the slightest strain or touch, the only option at first was a pain-free (and as quickly as possible pain-relieving) form of therapy. We therefore opted for magnetic resonance therapy (MBST), as this is pain-free and has no side effects, and often leads to rapid pain relief and a positive effect on bone metabolism and structure. Due to the severe pain and the unfortunate loss of trust in doctors, a very detailed therapy planning meeting was held (also supported by the help of three clown noses, see photo), so that we were finally able to start the MBST therapy on the same day (June 21, 2024). It should be noted here that this is always an off-label use in children, as magnetic resonance therapy is only officially approved for use in people aged 18 and over. However, from my own experience and other previous treatments, we know that MBST is not only free of side effects in children, but also effective and painless.

Accordingly, a very detailed consultation was held with our young patient and both parents prior to treatment, and their express wish for this treatment was documented in writing and signed by both parents. In addition, high-energy laser therapy and hyperbaric CO2 cryotherapy were added, as these can also be performed painlessly and have pain-relieving and anti-inflammatory effects.

The MBST was performed as a 9-session bone treatment program using the MBST Arthro Spin Flex device. All other therapies (ESWT, laser, cryo) were performed with the same devices and dressings as in case 1, except that in this case, focused ESWT was not used, as it has been scientifically proven that radial ESWT is just as effective as focused ESWT in cases such as pseudarthrosis when the fractures are superficial. Of course, we supplemented the boy’s diet with vitamin D3 and K2 (Natugena Lipo Vitamine Forte 1000, 1 tablet per day with a meal), omega-3 chewable drops (from Norsan) 3 per day, and Traumeel (Heel) 3 x 2 tablets.

Progress

These measures led to a very rapid improvement in symptoms. After just 3 days (i.e., after 3 MBST, laser, and cryotherapy), the boy was already able to take a few steps in the walker without pain. After 5 days in the walker, he was able to walk freely, and after 3 weeks, he was even able to play soccer again. After 5 weeks, he was back to playing ice hockey at full strength.

Conclusion

MBST is an effective, painless, side-effect-free, and perfectly combinable therapy option that has analgesic, anti-inflammatory, and regenerative effects in every single treatment.

The combination of MBST, shock wave therapy, high-energy laser therapy, modern, intensive cold therapy, and oral supplements tailored to the individual patient, such as vitamin D3 + K2, omega 3-FS, phytopharmaceuticals such as Phytoshake Berry Deluxe, enzyme combination therapy (e.g., Wobenzym) and Traumeel, even in cases with such pronounced findings and pain as in the two cases described above, very satisfactory, stress-resistant and rapid results can be achieved in terms of pain relief, healing and return to competition.

Outlook

In my opinion, magnetic resonance therapy (MBST) will play a much more important role in the future in individual, regenerative combination therapy for professional and amateur athletes, but also for children in particular. The possibilities offered by this pain-free and side-effect-free, yet highly effective treatment method are not even fully known yet.

But how do these substances actually work? Are they absorbed, do they enter the joint systemically – and if so, in what form and by what mechanisms? This article summarizes the current state of research and draws a critical conclusion from the perspective of metabolic biochemistry: What really reaches the knee?

Collagen to support cartilage structure

Basics: Collagen is the most abundant structural protein in the human body (25% of total protein mass). It forms a family of closely related but genetically distinct fiber proteins, with type I being by far the most common. However, type II collagen is mainly found in cartilage. In order to assess the extent to which orally ingested collagen can contribute to the structural development of cartilage, it is important to go into a little more detail here. Collagens consist of three helical peptide chains approximately 1,000 amino acids long, which in turn twist around each other to form a triple helix: the procollagen. The first steps of collagen synthesis take place intracellularly, in the cartilage, where the chondrocyte (the cartilage cell) is responsible for this process. Chondrocytes form groups called chondrons in hyaline cartilage (this type of cartilage forms the joint surfaces). They are embedded in a matrix rich in collagen and chondroitin sulfate, which they synthesize themselves [1]. After secretion of the triple-helix procollagen, both ends are capped extracellularly, forming tropocollagen, which then cross-links to form collagen fibrils – lysine and hydroxylysine at the ends play an important role here. These fibrils assemble into collagen fibers. Each peptide chain, which is 1,000 amino acids long, is synthesized in the chondrocyte on the rough ER: over 300 repetitions of the motif: glycine-X-Y, where X is often proline and Y is often hydroxyproline. However, hydroxyproline is not an independent proteinogenic amino acid but is formed intracellularly by hydroxylation of proline in the peptide chain. The additional OH group allows hydroxyproline to form hydrogen bonds with another strand, enabling the stable triple helix to form. The large number of these hydrogen bonds is responsible for the enormous tensile strength of collagen, which is greater than that of steel. This hydroxylation is dependent on vitamin C. Vitamin C deficiency (e.g., scurvy) therefore leads to a lack of stabilization of newly formed collagen, with symptoms including impaired wound healing, bleeding of the oral mucosa, and others [2].

What happens in the knee?

If we want to do something good for our cartilage and consume collagen, how much of it actually reaches the knee? The collagen subunit tropocollagen already has around 3,000 amino acids, and around 1,000 tropocollagen subunits form a collagen fibril, meaning that a fibril has at least 3 million amino acids. A whole collagen fiber consists of between 10 and 300 fibrils – it quickly becomes clear that neither collagen fibrils, which could attach themselves to other fibrils, nor the tropocollagen subunits, which could cross-link with other tropocolloagens, have any chance of surviving intact (as a helix) in the stomach with the protein-splitting pepsin and the denaturing stomach acid. Even if they did, there are other proteases in the small intestine, and transport from the intestine into the blood can only take place via transporters that carry peptides consisting of a maximum of a few amino acids. Several studies have investigated what actually reaches the knee: it has been proven that small collagen fragments appear in the blood after oral intake and accumulate specifically in cartilage tissue [7, 5]. Oesser et al. (1999) showed in animal studies that radiolabeled gelatin hydrolysates are preferentially stored in joint cartilage [7]. Hydrolyzed collagen is therefore mostly used in dietary supplements – short peptide chains that have been made highly soluble through enzymatic cleavage.

Structural support for cartilage

Preclinical studies suggest that the intake of collagen peptides supports the biomechanical integrity of cartilage and counteracts degenerative processes [8, 9, 12]. So are collagen peptides a direct substrate source for chondrocytes for collagen synthesis? Since protein synthesis at the ribosomes generally only incorporates one amino acid at a time – there is no tRNA for oligopeptides – this is only possible as an indirect effect: The high concentration of precisely those amino acids (from cleaved collagen peptides) that are needed for collagen synthesis ensures increased synthesis performance. There is also no tRNA for hydroxyproline, so that any hydroxyproline from the collagen peptides in the cell is converted back to proline and then hydroxylated to hydroxyproline in the rough ER in a vitamin C-dependent manner. From this perspective, taking hydroxyproline offers no advantages over proline. To summarize: at the structural level, all collagen supplements are simply about increasing the concentration of the amino acids specifically required for collagen. However, it is interesting to note that collagen peptides also appear to have a signaling effect.

Biochemical signaling pathways and anabolic effects

Beyond simply supplying amino acids, certain collagen peptides activate biochemical signaling pathways in chondrocytes. Studies show that the collagen peptide proline-hydroxyproline, for example, can increase the synthesis of hyaluronic acid by synovial cells – a key factor in joint lubrication and viscoelastic protection of cartilage [4]. Further research suggests that collagen peptides have anti-inflammatory effects by inhibiting the NF-κB signaling pathway [6, 8], which can reduce the release of cartilage-degrading enzymes such as MMP-13 [3, 6, 8]. Furthermore, there is evidence that anabolic signaling pathways are involved, in particular PI3K/Akt/mTOR and TGF-β1, which promote the synthesis of type II collagen and proteoglycans – key components of the extracellular matrix (ECM) of cartilage [3, 4, 8,18]. In animal models, increased expression of ECM components has been observed alongside a reduction in pro-inflammatory cytokines such as IL-1β and TNF-α [6, 8].

Clinical studies in humans

Human studies have so far focused primarily on clinical endpoints such as pain (e.g., VAS score), joint function (WOMAC, KOOS) and quality of life in knee osteoarthritis. Kumar et al. (2015) showed in a randomized double-blind study with patients that collagen peptide supplementation achieved significant improvements in these parameters compared to placebo [13]. Similar findings were confirmed in another study involving 99 patients who took collagen hydrolysate in addition to exercise therapy [14]. However, there is often no evidence of a structural or molecular biological mechanism in humans.

Proteolytic enzymes – inflammation control through systemic enzyme therapy?

The most common enzymes in dietary supplements for the treatment of osteoarthritis are:

• Bromelain: cysteine protease from pineapple stems
• Trypsin: serine protease from the pancreas
• Rutoside (a flavonoid): often found in combination preparations (e.g. Wobenzym®)

Enzyme therapy also raises the question of what actually reaches the knee: enzymes are proteins with a defined 3D structure, which is essential for them to perform their function. Proteases (such as bromelain and trypsin) recognize specific proteins in order to break them down. The fit between the enzyme and the substrate is as precise as a key and a lock, which means that denaturation of the enzymes, i.e., the loss of their 3D structure, leads to a loss of function. However, this is exactly what happens due to the hydrochloric acid and the protein-splitting pepsin in the stomach. Studies mention the use of enteric-coated tablets or liposomal encapsulation to enable passage into the small intestine [19]. However, proteases are also present in the small intestine, and here too, transport into the blood is not normally intended for such large molecules. Some evidence suggests that active fragments or peptide complexes enter the bloodstream and have an immunomodulatory effect there, but this is mostly indirect evidence. Nevertheless, numerous studies show the effectiveness of enzyme preparations in knee osteoarthritis, primarily in comparison to NSAIDs: Wobenzym (trypsin-bromelain-rutoside combination) was clinically non-inferior to diclofenac in several studies in terms of pain and functional parameters [20, 22]. Patient-reported side effects were lower, especially gastrointestinal complaints. In systematic reviews [23], bromelain was associated with direct anti-inflammatory effects on joint symptoms, partly comparable to NSAIDs. However, some studies, e.g. [21], found no statistically significant effects vs. placebo.

The anti-inflammatory mechanisms are described as follows, but there are no publications on this in standard medical journals:

• Reduction of pro-inflammatory cytokines: TNF-α, IL-1β, IL-6 are regulated by inhibition of signaling pathways such as NF-κB and MAPK [24, 25]
• Fibrinolytic effects: Bromelain and serratiopeptidase in particular dissolve fibrin and prevent vasoconstriction in microcirculation – potentially important in chronic inflammation
• Chondroprotection: Inhibition of cartilage-degrading enzymes (e.g. MMPs), promotion of cartilage cell viability
• (preclinical evidence shown in [24])

Significance and relevance of NEMs such as collagen and enzymes

Safety and long-term use: According to studies, both substance groups — collagen and enzymes — are well tolerated. Gastrointestinal side effects are less common than with NSAIDs. With enzyme therapy: nausea, diarrhea, or allergic reactions are rare.

Collagen: well tolerated, isolated cases of mild GI symptoms reported. Long-term data on structural joint preservation are limited, especially for enzymes.

Indications: Early stages of knee osteoarthritis (Kellgren-Lawrence I–II), especially symptomatic patients with contraindications for NSAIDs (e.g. GI ulcers), athletes or physically active individuals who wish to support their joint function prophylactically

Limitations: Individual response variability, depending on factors such as age, metabolism or gut microbiome. Regulatory gray area for dietary supplements: Dosages and quality are not standardized as they are for drugs.

Conclusion

Both hydrolyzed collagen peptides and systemically active enzymes have been shown in studies to have positive effects on pain and function in knee osteoarthritis — some of which are comparable to NSAIDs, but with better tolerability. Although the scientific evidence is promising in many respects, particularly for collagen, it is not yet fully clarified. In the future, better data on bioavailability, long-term effects, and individualized application will be necessary.

Literature

[1] Welsch, U. (2022) Histologie – Lehrbuch und Atlas, 6. Auflage, Elsevier

[2] Fluhrer und Hampe (2023), Biochemie hoch2, 2. Auflage, Elsevier

[3] Isaka S et al. (2017) Evaluation of the effect of oral administration of collagen peptides on an experimental rat osteoarthritis model Experimental and Therapeutic Medicine 13 (6), 2699-2706

[4] Ohara H et al. (2010) Effects of Pro-Hyp, a collagen hydrolysate-derived peptide, on hyaluronic acid synthesis using in vitro cultured synovium cells and oral ingestion of collagen hydrolysates in a guinea pig model of osteoarthritis Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 74 (10), 2096-2099

[5]Iwai et al. (2005) Identification of food-derived collagen peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates Journal of Agricultural and Food Chemistry 53 (16), 6531-6536

[6]Felim J et al. (2022) Effect of Different Collagen on Anterior Cruciate Ligament Transection and Medial Meniscectomy-Induced Osteoarthritis in Male Rats Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 10, 917474

[7]Oesser S et al. (1999) Oral administration of (14)C labeled gelatin hydrolysate leads to an accumulation of radioactivity in cartilage of mice (C57/BL) The Journal of Nutrition 129 (10), 1891-1895

[8] Lee MH et al. (2021) Low-Molecular-Weight Collagen Peptide Ameliorates Osteoarthritis Progression through Promoting Extracellular Matrix Synthesis by Chondrocytes in a Rabbit Anterior Cruciate Ligament Transection Model Journal of Microbiology and Biotechnology 31 (10), 1401-1410

[9] Dar QA et al. (2017) Daily oral consumption of hydrolyzed type 1 collagen is chondroprotective and anti-inflammatory in murine posttraumatic osteoarthritis PLOS ONE 12 (4), e0174705

[10] Schadow S et al. (2017) Metabolic Response of Human Osteoarthritic Cartilage to Biochemically Characterized Collagen Hydrolysates International Journal of Molecular Sciences 18 (1), 207

[11] Nakatani S et al. (2009) Chondroprotective effect of the bioactive peptide prolyl-hydroxyproline in mouse articular cartilage in vitro and in vivo Osteoarthritis and Cartilage 17 (12), 1620-1627

[12] Sudirman S et al. (2023) Fermented jellyfish (Rhopilema esculentum) collagen enhances antioxidant activity and cartilage protection on surgically induced osteoarthritis in obese rats Frontiers in Pharmacology 14, 1095665

[13] Kumar S et al. (2015) A double-blind, placebo-controlled, randomised, clinical study on the effectiveness of collagen peptide on osteoarthritis Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(14):2767–2772

[14] Repetyuk AD et al. (2023) Effectiveness of a novel hydrolysate collagen formulation in the complex treatment and rehabilitation of patients with symptomatic knee osteoarthritis Medical and Social Expert Evaluation and Rehabilitation 26(1):1–10

[15] Ohnishi A et al. (2013) Evaluation of the chondroprotective effects of glucosamine and fish collagen peptide on a rabbit ACLT model using serum biomarkers The Journal of Veterinary Medical Science 75(4):555–561

[16] Schadow S et al. (2013) Collagen Metabolism of Human Osteoarthritic Articular Cartilage as Modulated by Bovine Collagen Hydrolysates PLOS ONE 8(1):e53955

[17] Schunck M et al. (2017) The Effectiveness of Specific Collagen Peptides on Osteoarthritis in Dogs-Impact on Metabolic Processes in Canine Chondrocytes Open Journal of Animal Sciences 7(3):254–266

[18] Geahchan et al. (2022) Marine Collagen: A Promising Biomaterial for Wound Healing, Skin Anti-Aging, and Bone Regeneration. Marine Drugs. 10;20(1):61.

[19] Kulkarni, A. & Bendrey, H.A. (2021) Systemic enzyme therapy with trypsin, bromelain and rutoside in the management of arthritis: an overview. International Journal of Research in Orthopaedics. 7(5):1062-1069

[20] Bolten, W., Glade, M.J., Raum, S., Ritz, B., & others. (2015) The Safety and Efficacy of an Enzyme Combination in Managing Knee Osteoarthritis Pain in Adults: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial. Arthritis. 2015:251521

[21] Brien, S., Prescott, P., Lewith, H., Walker, A., & Bundy, R. (2006) Bromelain as an adjunctive treatment for moderate-to-severe osteoarthritis of the knee: a randomized placebo-controlled pilot study. QJM: An International Journal of Medicine 99 (12), 841-850.

[22] Ueberall, M., Maier, C., Schuler, M., Essner, U., & Bonninger, K. (2016) Efficacy, tolerability, and safety of an oral enzyme combination vs diclofenac in osteoarthritis of the knee: results of an individual patient-level pooled reanalysis of data from six randomized controlled trials. Journal of Pain Research 9, 877–885.

[23] Savadjani, S.A., Jahanbani-Ardakani, H., Seyednozadi, S., & Khaghani, A. (2023) The effects of bromelain on osteoarthritis symptoms: A systematic review. Journal of Shahrekord University of Medical Sciences 25(2), 55-65.

[24] Pothacharoen, P., Kongtawelert, P., Phitak, T., Suttisansanee, U., Teanpaisan, R., & Vaithanomsat, P. (2021) Bromelain Extract Exerts Antiarthritic Effects via Chondroprotection and the Suppression of TNF-α–Induced NF-κB and MAPK Signaling. Plants 10 (7), 1385.

[25] Nobre, T.A., Costa, R.d.C., Cavalcante, R.V., Lima, L.F., da Silva, G.S., & Torres–Leal, F.L. (2024) Bromelain as a natural anti-inflammatory drug: a systematic review. Natural Product Research 38 (4), 1855-1865.

Im Hochleistungssport gehören Verletzungen und Erkrankungen trotz intensiver Präventionsmaßnahmen zum Alltag. Gerade im Profifußball bedeuten sie nicht nur ein individuelles Schicksal für die betroffenen Spieler, sondern stellen auch sportlich wie wirtschaftlich bedeutsame Faktoren für die Vereine dar. Um die Belastungen besser zu verstehen und präventiv entgegenzuwirken, wurde am Universitätsklinikum Regensburg (UKR) ein einzigartiges Forschungsprojekt ins Leben gerufen: das Bundesligaregister für ausfallrelevante Verletzungen und Erkrankungen.

In Kooperation mit der Deutschen Fußball Liga (DFL) und der Verwaltungsberufsgenossenschaft (VBG) hat die Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie am UKR unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. Volker Alt und Dr. Dominik Szymski ein bislang beispielloses Register für die 1. und 2. Fußball-Bundesliga aufgebaut. Seit dem Start der Saison 2022 / 23 werden darin sämtliche Verletzungen und Erkrankungen systematisch dokumentiert, die zu einem Ausfall im Trainings- oder Spielbetrieb führen. Die Idee dahinter entstand aus den Reihen der Mannschaftsärzte und hier vor allem auf der Initiative von Prof. Dr. Werner Krutsch, der als Mannschaftsarzt der 1. FC Nürnberg und als Mitglied der Kommission Fußballmedizin der DFL, entscheidenden Anteil an der Konzeption und Verwirklichung hatte.  

Prävention durch Wissen

Das Ziel des Projekts ist klar definiert: Es geht um Prävention durch Wissen. Nur wer genau weiß, wann, wo und warum sich Spieler verletzen oder erkranken, kann gezielte Maßnahmen zur Vermeidung entwickeln. Die Datenbank erfasst nicht nur die Art der Verletzung oder Erkrankung, sondern auch deren Umstände, Diagnostik, Therapie und Informationen zu Vorverletzungen. Auch Rehabilitationsverläufe finden Eingang in die anonymisierte und datenschutzkonforme Erhebung. Durch diese longitudinale Datenerhebung und kontinuierliche Verfolgung der Spieler sollen auch saisonübergreifende Ereignisse und Verläufe beobachtet werden. Nach zwei Jahren Laufzeit liegen nun erste belastbare Zahlen vor: In den Spielzeiten 2022 / 23 und 2023 / 24 wurden über 1.800 verletzungs- oder krankheitsbedingte Ausfälle dokumentiert. In der aktuell noch laufenden Saison 2024 / 25 wurden rund weitere 850 Ausfälle registriert. Mit rund 75 % machen Verletzungen dabei den Großteil der Ausfallgründe aus. Die übrigen 25 % entfallen auf Erkrankungen wie Atemwegsinfekte oder Magen-Darm-Beschwerden. Besonders häufig treten Muskelverletzungen auf – sie verursachen in der Summe auch die meisten Ausfalltage. Noch gravierender in ihrer Auswirkung auf die Einsatzfähigkeit sind jedoch Knieverletzungen, die mit den längsten Rehabilitationszeiten einhergehen. Auch bei Kopfverletzungen zeigt die Analyse: Die medizinischen Leitlinien, etwa zum stufenweisen Wiedereinstieg nach einer Gehirnerschütterung, werden flächendeckend eingehalten und die durchschnittliche Zeit bis zur Rückkehr ins Lauftraining betrug 4,1 Tage, während im Mittel 6,7 Tage bis zum Mannschaftstraining und 10,1 Tage bis zum nächsten Spielgeschehen vergingen.

Aktive Einbindung der Mannschaftsärzte

Ein zentrales Merkmal des Registers ist die aktive Einbindung der Mannschaftsärzte und Physiotherapeuten der Bundesligisten. Sie liefern nicht nur die Daten, sondern beteiligen sich auch an der Gestaltung des Erhebungsprotokolls. Die Klubs selbst profitieren durch die Möglichkeit, individuelle Verletzungsmuster ihrer Spieler mit den anonymisierten Gesamtdaten aller beteiligten Teams zu vergleichen. Das ermöglicht maßgeschneiderte Präventionsmaßnahmen. Nur durch die Mitarbeit der Vereine und insbesondere der Physiotherapeuten und Mannschaftsärzte, welche in den jeweiligen Vereinen für die Dateneingabe zuständig sind, ist es möglich dieses Register zu führen. Durch das longitudinale Design des Registers – also die dauerhafte und fortlaufende Erfassung über viele Spielzeiten hinweg – entsteht ein wertvolles Werkzeug für die medizinische Begleitung im Profifußball. Ziel ist es, aus den Daten belastbare Rückschlüsse für Trainingssteuerung, Belastungsmanagement und medizinische Betreuung zu ziehen. In Zukunft könnte das Register auch für weitere wissenschaftliche Studien genutzt werden – etwa zur Risikobewertung bei spezifischen Verletzungstypen oder zur Evaluation von Präventionsprogrammen. Damit nimmt das Projekt eine Vorreiterrolle im internationalen Profisport ein und ist in seiner Form einzigartig im internationalen Vergleich. Seit der Saison 2023 / 24 wird zusätzlich ebenfalls am Universitätsklinikum Regensburg im Frauenfußball in Deutschland in ähnlicher Form das „Gesundheitsregister im Frauenfußball“ in der 1. und 2. Frauen-Bundesliga geführt. In Zukunft sind somit nicht nur Rückschlüsse in den jeweiligen Ligen, sondern auch geschlechterübergreifend möglich. 

Fazit

Mit dem neuen Register setzt der deutsche Profifußball ein starkes Zeichen für die Gesundheit seiner Spieler. Durch die enge Verzahnung von Wissenschaft, Praxis und Ligaorganisation entsteht ein Projekt mit enormem Potenzial – für eine gesündere Zukunft auf dem Platz.

Diese Erkenntnisse sind insbesondere für Freizeitsportler relevant, die mit moderater Intensität trainieren und ihr Gewicht regulieren oder stabilisieren möchten. Dieser Beitrag analysiert die Studienergebnisse vor dem Hintergrund einer teils mangelhaften Calcium- und Magnesiumversorgung, die durch hypokalorische, pflanzenbasierte Ernährungstrends verschärft wird.

Hydration als metabolische Größe

Die JAMA-Analyse (18 RCTs, n = 3.144, Follow-up: 1 – 24 Monate) untersucht die Effekte einer erhöhten Wasseraufnahme von im Median + 1,3 l / Tag (Baseline 1 – 1,5 l). Interventionsgruppen tranken zusätzlich 500 ml vor Mahlzeiten oder 1 – 1,5 l / Tag mehr, während Kontrollgruppen ihre übliche Menge beibehielten. Bei Übergewichtigen resultierte über 8 – 12 Wochen ein signifikanter Gewichtsverlust von – 0,64 kg, unabhängig von weiteren Diätmaßnahmen. Besonders stark war der Effekt mit bis zu 1,2 kg Reduktion, wenn kalorienhaltige Getränke durch Wasser substituiert wurden. Die gesteigerte Wasseraufnahme erhöhte den Ruheenergiever­brauch, gemessen via indirekte Kalo­ri­metrie, durch eine Sympathikusaktivierung und gesteigerte Mitochondrien­aktivität. Ein kleiner, aber kumulativer Beitrag zum Energiedefizit. Wie bereits in früheren Arbeiten konnte auch hier ein relevanter Nüchternblutzuckerabfall durch verändertes Trinkverhalten beobachtet werden [1]. Neben einem Sättigungseffekt mit appetitzügelnder Wirkung, der zum Gewichtsverlust beiträgt, unterstützt dies die Lipolyse. Bei moderater Belastungsintensität (50 – 70 % VO2max) – typisch für Freizeitsport – kann damit der Anteil des Fettstoffwechsels am Gesamtenergieverbrauch vergrößert werden. Die hohe Studienqualität (niedriges Bias-Risiko) untermauert die Relevanz der optimierten Hydration als praxisnaher Faktor im sportmedizinischen Gewichtsmanagement. Auch die Trainingsadhärenz profitiert: Dehydration (1 – 2 % Körper­gewicht) reduziert die Ausdauer um 10 – 15 %, erhöht die wahrgenommene Anstrengung (RPE) und führt häufiger zu Trainingsabbrüchen [2, 10]. Wer ausreichend hydriert trainiert, empfindet Belastungen als weniger anstrengend, bleibt motivierter und hält länger durch – ein entscheidender Vorteil für langfristige Gewichtsziele.  

Mineralstoffreiches Mineralwasser: Funktionalität über Rehydration hinaus

Viele Freizeitsportler trinken erst bei Durst, ein Signal, das unter Belastung oft eine bestehende Dehydration anzeigt. Dies führt zu „heimlichen“ Leistungseinbrüchen, die das Kaloriendefizit schmälern. Eine weitere Herausforderung entsteht durch längere körperliche Aktivitäten im Freizeitsport, die selbst bei moderater Intensität relevante Schweißverluste (0,5 – 1 l / h) verursachen. Es kann davon ausgegangen werden, dass dadurch bis zu 10 % des Tagesbedarfs an Calcium und Magnesium verloren gehen. Muskel- sowie Stoffwechselfunktionen werden beeinträchtigt und Versorgungsdefizite vergrößert. Der Trend zu überwiegend pflanzenbasierten Ernährungsformen, wie von der DGE empfohlen, verstärkt das Problem: Zwar enthalten pflanzliche Lebensmittel auch Calcium und Magnesium (30 g Mandeln: ca. 80 mg Mg; 100 g Spinat ca. 100 mg Ca und 80 mg Mg), doch deren Bioverfügbarkeit ist durch enthaltene Phytinsäure und Oxalate auf 5 – 10 % eingeschränkt. Tierische Quellen wie Milchprodukte (z. B. 100 g Emmentaler: ca. 1.000 mg Ca) bieten eine deutlich bessere Resorption. Bei kalorienreduzierter, pflanzenbetonter Ernährung mit eingeschränktem Milch- und Milchproduktekonsum steigt das Risiko einer Unterversorgung aber weiter. Mineralstoffreiches Mineralwasser stellt hier eine gut bioverfügbare, kalorienfreie Alternative dar, um Defiziten vorzubeugen und die Versorgung zu sichern. Die Notwendigkeit einer gezielten Versorgung mit Calcium und Magnesium ergibt sich nicht zuletzt auch aus der epidemiologisch unzureichenden Nährstoffzufuhr in der Bevölkerung: Laut Daten der DGE verfehlen rund 30 % der Männer und Frauen in Deutschland die empfohlene Tageszufuhr für Magnesium. Auch die Calciumbilanz ist häufig unzureichend, insbesondere bei niedriger Milch- und Gemüsezufuhr. Im Kontext bewusst reduzierter Energiezufuhr, die mineralstoffreiche Lebensmittel wie Milchprodukte oder Nüsse reduzieren, gewinnt daher eine kalorienfreie, mineralstoffreiche Getränkequelle zusätzliche Bedeutung. 

Mineralwasser mit einem hohen Gehalt an Calcium (≥ 200 mg/l) und Magnesium (≥ 100 mg/l) sowie einem Calcium-Magnesium-Verhältnis von etwa 2:1 wie Rosbacher Mineralwasser bietet in diesem Kontext mehrere Vorteile:

• Calcium unterstützt die Muskelkontraktion, die Knochengesundheit und die Lipolyse – für die Zielgruppe von hoher Relevanz [3, 4]
• Magnesium ist an über 300 enzymatischen Prozessen beteiligt (z. B. ATP-Synthese, Glukoseverwertung), entspannt die Muskulatur und unterstützt die Belastbarkeit. Faktoren, die die Sportmotivation und Regeneration beeinflussen [5, 6]
• ein 2:1-Verhältnis von Calcium zu Magnesium orientiert sich an physiologischen Referenzwerten und begünstigt die kombinierte Resorption beider Mineralstoffe, ohne antagonistische Effekte zu verstärken [7]
• Hydrogencarbonat (≥ 1.000 mg/l): puffert Laktat bei intensiveren Einheiten, besonders wichtig bei hypokalorischer oder proteinreicher Ernährung [8]

Geschmackliche Abwechslung erhöht die Trinkmenge. Mineralstoffreiches Mineralwasser mit natürlichem Zitronengeschmack bietet z. B. eine attraktive Option für Freizeitsportler. Es hilft, die Trinkmenge zu steigern, ohne Kompromisse bei Mineralstoffprofil oder Energiegehalt einzugehen. 

Praxistipps

• Vielfalt fördert Trinkbereitschaft: Abwechslung bei der kalorienfreien Getränkewahl kann die Tagestrinkmenge um bis zu 20 % steigern, fördert die Adhärenz und hilft, Gewichtsziele leichter zu erreichen [9]
• Getränkewahl mit Mehrwert: Mineralwässer mit einem Calcium-Magnesium-Verhältnis von ca. 2:1 und hohem Hydrogencarbonatgehalt bieten eine gezielte Kombination aus Rehydration und metabolischer Unterstützung
• Trinkverhalten strategisch steuern: Regelmäßige, kleine Mengen über den Tag verteilt sowie vor und nach dem Training trinken – nicht erst bei Durst
• Zielwerte bestimmen: eine kalorienfreie, zusätzliche Trinkmenge zwischen 1,3 und 1,5 Litern ohne weitere Interventionen bietet motivierende, praxisnahe Optionen für ein erfolgreiches Gewichtsmanagement 
• Monitoring: bei längeren Einheiten (> 1 h) Schweißverluste (Ca, Mg) bedenken – Substitution mit 1,5 – 2 l mineralstoffreichem Mineralwasser gleicht Wasser- und Elektrolytverluste aus 

Fazit

Gezielt gesteigerte Hydration unterstützt das Gewichtsmanagement, verstärkt den Trainingseffekt, fördert Adhärenz und optimiert den Stoffwechsel. Für Freizeitsportler mit Gewichtszielen ist mineralstoffreiches Mineralwasser (auch mit Zitronengeschmack) eine kalorienfreie, praxisnahe Getränkeoption, um metabolische Balance und Trainingserfolg zu sichern.  

Literatur

[1] Hakam N, Guzman Fuentes JL, Nabavizadeh B, et al. Outcomes in Randomized Clinical Trials Testing Changes in Daily Water Intake: A Systematic Review. JAMA Netw Open. 2024;7(11):e2447621. doi:10.1001/jamanetworkopen.2024.47621

[2] Sawka MN, Young AJ, Cadarette BS, Levine L, Pandolf KB. Influence of heat stress and acclimation on maximal aerobic power. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1985;53(4):294-298. doi:10.1007/BF00422841; sowie Sawka MN, Noakes TD. Does dehydration impair exercise performance?. Med Sci Sports Exerc. 2007;39(8):1209-1217. doi:10.1249/mss.0b013e318124a664

[3] Zemel MB, Thompson W, Milstead A, Morris K, Campbell P. Calcium and dairy acceleration of weight and fat loss during energy restriction in obese adults. Obes Res. 2004;12(4):582-590. doi:10.1038/oby.2004.67

[4] Soares MJ, Pathak K, Calton EK. Calcium and vitamin D in the regulation of energy balance: where do we stand?. Int J Mol Sci. 2014;15(3):4938-4945. doi:10.3390/ijms15034938

[5] Barbagallo M, Veronese N, Dominguez LJ. Magnesium in Aging, Health and Diseases. Nutrients. 2021;13(2):463. doi:10.3390/nu13020463

[6] Nielsen FH. Magnesium, inflammation, and obesity in chronic disease. Nutr Rev. 2010;68(6):333-340. doi:10.1111/j.1753-4887.2010.00293.x

[7] Rosanoff A. Rising Ca:Mg intake ratio from food in USA Adults: a concern?. Magnes Res. 2010;23(4):S181-S193. doi:10.1684/mrh.2010.0221; sowie: Costello RB, Rosanoff A, Dai Q, Saldanha LG, Potischman NA. Perspective: Characterization of Dietary Supplements Containing Calcium and Magnesium and Their Respective Ratio-Is a Rising Ratio a Cause for Concern?. Adv Nutr. 2021;12(2):291-297. doi:10.1093/advances/nmaa160

[8] Grgic J, Grgic I, Del Coso J, Schoenfeld BJ, Pedisic Z. Effects of sodium bicarbonate supplementation on exercise performance: an umbrella review. J Int Soc Sports Nutr. 2021;18(1):71. doi:10.1186/s12970-021-00469-7; sowie Grgic J, Pedisic Z, Saunders B, et al. International Society of Sports Nutrition position stand: sodium bicarbonate and exercise performance. J Int Soc Sports Nutr. 2021;18(1):61. doi:10.1186/s12970-021-00458-w

[9] Piernas C, Tate DF, Wang X, Popkin BM. Does diet-beverage intake affect dietary consumption patterns? Results from the Choose Healthy Options Consciously Everyday (CHOICE) randomized clinical trial. Am J Clin Nutr. 2013;97(3):604-611. doi:10.3945/ajcn.112.048405

[10] Cheuvront SN, Kenefick RW, Montain SJ, Sawka MN. Mechanisms of aerobic performance impairment with heat stress and dehydration. J Appl Physiol (1985). 2010;109(6):1989-1995. doi:10.1152/japplphysiol.00367.2010; sowie Goulet ED. Effect of exercise-induced dehydration on endurance performance: evaluating the impact of exercise protocols on outcomes using a meta-analytic procedure. Br J Sports Med. 2013;47(11):679-686. doi:10.1136/bjsports-2012-090958

Das geniale System der menschlichen Wirbelsäule ist sehr anpassungsfähig und kann degenerative Veränderungen bis ins hohe Alter erstaunlich gut kompensieren. Deshalb kommen Rückenschmerzen zwar meist überraschend, folgen aber doch einer inneren Logik: Genetik, Traumata, Fehlstellungen, Schon- und / oder Fehlhaltungen, aber auch Stress (z. B. beruflich oder privat) oder bereits rezidivierende Schmerzsyndrome sind die intensivsten Trigger.

Schmerzmomente & Schmerzverarbeitung

Wir sammeln alle ein Leben lang Schmerzmomente, bis unser Körper diese nicht länger kompensieren kann. Es entsteht ein virtueller Pool mit Schmerz gefüllt über Wochen, Monate oder Jahre und irgendwann bringt dann ein kleiner Schmerz-Tropfen den Pool zum Überlaufen. Meistens durch eine banale Bewegung. Jetzt beginnt bereits die entscheidende Phase der Therapie. Man muss abschöpfen, den individuellen Schmerz-Pool leeren – und zwar nachhaltig! Intensive und regelmäßige Anwendungen, Eigenübungen, Injektionen und Interventionen schöpfen Schmerz ab und verhindern das erneute Überlaufen. Die Schmerzverarbeitung ist ein komplexer und subjektiver Prozess, wie die neuesten Erkenntnisse der Schmerzforschung belegen. Deshalb ist in manchen Fällen ein rein mechanischer Heilungsansatz nicht ausreichend. Es wird nämlich vergessen, dass bereits drei Monate Schmerzen zur Ausbildung eines Schmerzgedächtnisses führen und dieses logischerweise nicht „wegoperiert“ werden kann. Gerade der Rückenschmerz (HWS / BWS / LWS) ist multifaktoriell. Ein multifaktoriell bedingtes Problem sollte deshalb auch ein multimodales Therapieprogramm zur Folge haben.

Multifaktorieller Rückenschmerz erfordert multimodales Therapieprogramm

Ein wesentliches Tool sind sanfte Therapieformen, wie Physiotherapie, Manual-Therapie, TCM, Medizinische Kräftigungstherapie (allerdings nicht im akuten Schmerz!), Einlagenversorgung aufgrund einer 4-dimensionalen Statik-Vermessung von C1 (dem ersten Wirbel der Halswirbelsäule) bis inklusive Fuß in Verbindung mit einer digitalen Ganganalyse. Schmerzen führen zu einer muskulären Verspannung. Die Muskulatur ist an der schmerzenden Stelle zu schwach und neigt dazu, einen zu hohen Tonus aufzubauen, um die Belastungen, die auf den Rücken einwirken, abzufangen. Denn die betroffenen Muskeln versuchen, die einseitige Belastung mit einem höheren Spannungsgrad auszugleichen. Nimmt jedoch die äußere Spannung zu, schaffen sie das irgendwann nicht mehr. Erschwerend kommt hinzu, dass es Muskelgruppen gibt, die dazu neigen, viel Spannung aufzubauen. Dazu zählen besonders Problemzonen wie Lenden- und Nackenmuskulatur. Da die natürliche Selbsthilfemaßnahme „Kompensation“ bei einem untrainierten Muskel leider nicht gelingen kann, baut sich immer mehr Spannung auf. Die Folge: Schmerzen, die zu weiteren Verspannungen führen.

Den Schmerz ernst nehmen

Leider wird dann zu oft Muskelkräftigung verschrieben, in diesem Stadium jedoch völlig kontraindiziert, da eine Kräftigung der (schmerz-) verspannten Rückenmuskulatur nicht sinnvoll ist und zu einer weiteren Tonuserhöhung führt. Ebenso verhält es sich mit Sportarten und Übungen, die in die Reklination führen (z. B. Überkopfsportarten, Brustschwimmen), aber auch intensives Radfahren (zusätzliche Kräftigung der bereits hypertonen Hüftbeuger). Diese Thesen werden durch nahezu alle Patienten im Schmerzstadium bestätigt. Verschiedene detonisierende Therapien in Kombination mit seriell durchgeführten Injektionen können deshalb als zielführend bezeichnet werden. Ein Beispiel aus der Praxis: Ein Triathlet konnte bereits seit zwei Jahren an keinem Wettbewerb mehr teilnehmen, da bei Belastung seine Lumbalgie schnell einen VAS von 7 – 8 erreichte. Unter zwei bis drei Injektionen mit Eigenblut (ACS) an die Facettengelenke tieflumbal, regelmäßigen, ausschließlich detonisierende physiotherapeutischen Anwendungen (3 x 6), zusätzlich zu gezeigten und  selbstständig durchgeführten Übungen, betrug der VAS nach vier Monaten maximal noch 2 – 3. Im weiteren Verlauf wurde dann die Stabilisierung / Kräf­tigung der tieflumbalen Muskulatur unter Anleitung von Experten gesteigert. Das Ergebnis war, dass der Patient in den letzten drei Monaten erfolgreich zwei Triathlons durchführen konnte mit einem VAS in der Spitze von 1.

Unserer Erfahrung nach sollte deshalb zunächst mindestens ein bis zwei Mal wöchentlich ausschließlich detonisierende und mobilisierende Physiotherapie in Hands-on Technik durchgeführt werden. Auf Kraft- und Gerätetraining sollte im akuten Schmerz komplett verzichtet werden und nach konstanter deutlicher Beschwerdebesserung erfolgt dann eine erste Kräftigung / Stabilisierung mit Körpereigengewicht. Im weiteren Verlauf dann auch mit Gewichten, solange der Patient weiter schmerzfrei ist. Zudem halten wir unsere Patienten an, weitere zwei bis drei Mal wöchentlich vom Physiotherapeuten gezeigte detonisierende Übungen in Eigenregie durchzuführen – hilfreich ist hier ein kurzes Video der Therapeuten als Gedächtnisstütze. Ideal sind Übungen, die darauf abzielen, die Muskelspannung zu reduzieren und Muskelverspannungen und -verhärtungen zu lösen. Uns hilft dabei ein intensiver und engmaschiger Austausch mit dem behandelnden Physiotherapeuten. So gelingt es meist recht schnell nach einer konstanten Beschwerdereduktion, in einem zweiten Schritt eine Stabilisierung über Körpereigengewicht und später eine gezielte Kräftigung der Muskulatur anzugehen. 

Deeskalation in vielen einzelnen Schritten

Ein aktueller Fall zeigt die Wirksamkeit der manuellen Therapie in Verbindung mit z. B. selektiven BV-gesteuerten Injektionen. Eine Patientin mit einem rechts mediolateralen Prolaps C6 /7 und einer initialen deutlichen dermatombezogenen Schwäche und Taubheit erhielt in vier Wochen neun Einheiten Physiotherapie / Manualtherapie, Akupunktur und sechs BV-gesteuerte Injektionen periradikulär C6 + C7 mit dem Ergebnis einer 90 %-igen Besserung aller drei Bereiche (Schmerz, Taubheit, Schwäche).

Kein Gelenk des Menschen ist so beweglich und vielseitig wie das Schultergelenk. Der Oberarmkopf bildet zusammen mit der Pfanne des Schulterblatts ein Kugelgelenk, das einen Bewegungsradius von nahezu 360 Grad ermöglicht. Der Arm lässt sich nach vorne, hinten, zur Seite und nach innen anheben, außerdem nach innen und außen rotieren. Allerdings würde man dem komplexen Konstrukt der Schulter nicht gerecht werden, würde man es lediglich auf das Kugelgelenk reduzieren. Für die Gesamtfunktion der Schulter spielen neben diesem Hauptgelenk zwei weitere Gelenke eine entscheidende Rolle: Das Schultereckgelenk sowie das Pseudogelenk zwischen Schulterblatt und Brustkorb – durch die freie Beweglichkeit des Schulterblatts auf dem Brustkorb erhöht sich der Bewegungsumfang der Schulter beträchtlich und nur durch die Beteiligung des Schulterblatts lassen sich die Arme überhaupt erst seitlich über 90 Grad anheben. 

Genialer Aufbau mit kleinen Macken 

Die außergewöhnliche Konstruktion, die die Schulter zu Höchstleistungen im Sinne der Beweglichkeit befähigt, birgt leider auch einige Schwächen, durch die das Gelenk im Laufe eines Lebens kleinere oder größere Probleme verursachen kann. Zu den größeren gehört, dass die Schulter schneller als andere Gelenke luxieren kann. Da die Stabilität der Schulter nicht primär durch „wie die Faust aufs Auge“ passende Knochen gewährleistet ist und zudem auch keinen straffen Bandapparat zur Verfügung hat, kann ein Sturz auf den ausgestreckten Arm beispielsweise beim Fußballspielen, Radfahren oder Skifahren dazu führen, dass der Oberarmkopf aus der Pfanne herausrutscht. Entkoppelt sich das Gelenk so durch eine von außen einwirkende Kraft, rutscht die Oberarmkugel zumeist nach vorne unten weg. Dies ist für den Betroffenen ein sehr schmerzhaftes Ereignis, weshalb man das Gelenk so schnell wie möglich wieder fachmännisch reponieren muss. Oft ist es allein damit allerdings nicht getan, denn in vielen Fällen reißt bei einer solchen Luxation die Gelenkkapsel ein und ein Teil der Gelenklippe an der Pfanne ab – oftmals eine OP-Indikation. 

Mehr Power für die Muskelmanschette 

Mehr noch als bei anderen Gelenken lassen sich Probleme und Beschwerden an der Schulter verhindern, indem die entsprechenden Muskeln gezielt trainiert werden. Das ist vor allem bei einseitiger Belastung im Alltag, Beruf oder beim Sport wichtig. Denn aus einem solchen funktionellen Ungleichgewicht kann sich eine manifeste Schultererkrankung entwickeln. Da hauptsächlich die Muskeln der Schulter Halt und Stabilität geben, sollte bei der Kräftigung der vier Muskeln der Rotatorenmanschette beim Training auch ein besonderes Augenmerk auf die zumeist schwächeren hinteren Muskeln gelegt werden, d. h. auf die Muskeln zwischen den Schulterblättern sowie auf den Musculus latissimus dorsi. Die beiden aufgeführten Übungen zeigen exemplarisch, wie man seinen Schultern die nötige Stabilität verleihen und sie vor Verletzungen schützen kann. Neben der Kräftigung des Schultergelenks ist auch eine regelmäßige Dehnung der die Schulter umgreifenden Muskeln wichtig. Diesbezüglich zeigt das abgebildete Übungsbeispiel „Dehnung in Seitlage“ eine einfache und effektive Möglichkeit. Sowohl bei der Kräftigung als auch bei der Dehnung heißt die Devise: Dranbleiben und mindestens zwei Mal pro Woche durchführen.

Innerhalb weniger Jahren haben sich Wearables von einfachen Werkzeugen zu ausgefeilten Geräten entwickelt, die biochemische und physiologische Veränderungen nahezu in Echtzeit erkennen können [1, 2]. Smartwatches überwachen Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung (Wearables der ersten Generation für die physikalischen Parameter), während Biosensor-Patches Glukose, Laktat und Elektrolyte in Körperflüssigkeiten wie Schweiß oder interstitielle Flüssigkeit messen. 

Wearables der zweiten Generation, wie Hautpflaster, Tattoos und sogar Atemschutz-Masken, analysieren nicht-invasive Bioflüssigkeiten und können Stoffwechsel- und Krankheitsmarker nach-
weisen [1, 2]. Vor allem die Atemanalyse erlangt gerade zunehmend Aufmerksamkeit: Mit über 3.000 flüchtigen organischen Verbindungen ermöglicht die ausge­atmete Luft einzigartige Einblicke in Stoffwechsel- und Krankheitsprozesse und ist dabei vollständig nicht-invasiv analysierbar. Entsprechend gehen Forschungs- und Entwicklungstrends in Richtung tragbare, benutzerfreundliche Analysegeräte, die idealerweise nahtlos in den Alltag der Patienten integriert werden können. Im Gegensatz zu Schweiß- oder Speichelmessungen umgeht die Atemgasanalyse von Analyten komplexe Transportmechanismen und spiegelt somit direkter die Analytkonzentrationen im Blut wider.

Vielversprechendes Feld der Atemanalyse

2019 entwickelte unsere Forschungsgruppe einen, in eine Standard OP-Maske integrierten, papierbasierten, elektrochemischen Sensor, zum Nachweis von Wasserstoffperoxid (H2O2 ist ein wichtiger Biomarker für Atemwegserkrankungen wie Asthma und chronisch obstruktive Lungenerkrankung [3]) im ausgeatmeten Atem. Derzeit arbeitet unser Team an einer Smart-Maske für Diabetiker, die eine nutzerfreundliche, nicht-invasive Glukoseüberwachung als Alternative zu herkömmlichen Bluttests oder minimal-invasiven Mikroinjek­tionsnadeln für tragbare Glukoseüberwachung ermöglichen soll. Die Maske nutzt enzymbasierte Sensoren, um den Glukoseanteil im Atem zu messen. Dieselbe Technologie eignet sich auch hervorragend zum Monitoring von Laktat, einem Biomarker, der potenziell Rückschlüsse auf Fettverbrennung und Ausdauer bei Sportlern zulässt. Diese Technologie befindet sich zurzeit noch in der Entwicklung und erfordert weitere Forschung und Optimierung, aber erste Tests mit gesunden Freiwilligen zeigen vielversprechende Ergebnisse.

Ein weiteres interessantes Forschungsfeld ist die Atemanalyse im Rahmen der therapeutischen Medikations-Überwachung (Therapeutic Drug Monitoring, TDM). In unserer derzeitigen Forschung konzipieren und entwickeln wir Biosensoren für das Vor-Ort-TDM von Antibiotika in verschiedenen Biofluiden, mit Schwerpunkt auf Atemanalyse [4]. Antibiotika- bzw. Antimikrobielle Resistenz (AMR) stellt ein globales Gesundheitsrisiko dar, das Sterblichkeitsraten erhöht, Krankenhausaufenthalte verlängert und Kosten für Gesundheitssysteme verursacht. TDM mithilfe von Blutanalysen bietet eine vielversprechende, kostengünstige und effektive Strategie zur Bekämpfung von AMR, indem eine personalisierte und somit optimale Einstellung der Antibiose ermöglicht wird, wodurch ihre Toxizität reduziert und möglicherweise die Verbreitung resistenter Stämme eingedämmt werden kann. Das blutbasierte TDM ist allerdings invasiv, ressourcenintensiv und möglicherweise ungenau in der Reflexion von Medikamentenkonzentrationen an Infektionsherden. Das wäre besonders problematisch für kritisch oder chronisch kranke Patienten mit Lungeninfektionen, bei denen die Aufnahme von ß-Lactam-basierten Antibiotika in das Gewebe variiert und zu einer unwirksamen Behandlung führen kann. In unserer aktuellen Forschung konnten wir eine starke Korrelation zwischen Antibiotikakonzentrationen im Atem und im Plasma beobachten. In weiteren Untersuchungen führten wir Studien an lungengeschädigten Tieren durch, um zu analysieren, wie pathologische Veränderungen die Antibiotika Clearance im Atem beeinflussen und wie unterschiedliche Lungenzustände die Pharmakokinetik von Antibiotika beeinflussen. Eine, durch Wearables ermöglichte, kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Medikamentenspiegels hat somit das Potenzial, Therapeutisches Medikamenten-Monitoring, insbesondere für die Atemanalyse, zu revolutionieren. Besonders für Patienten mit chronischen Erkrankungen, die auf eine konstante Medikamentenverwaltung angewiesen sind, könnten Wearables, die nicht-invasive, kontinuierliche Überwachung ermöglichen, häufige Krankenhausbesuche oder Blutentnahmen reduzieren und somit die Compliance erhöhen sowie Behandlungsergebnisse verbessern.

Obwohl die tragbare Bioflüssigkeitsanalyse enormes Potenzial birgt, bleiben Herausforderungen bestehen. Beispielsweise muss u. a. die Empfindlichkeit und Selektivität der Sensoren so weit verbessert werden, dass Biomarker in klinisch relevanten Konzentrationen präzise nachgewiesen werden können. Schon bald könnten Sportler und Patien­ten zusätzlich zu etablierten Wearables wie Smartwatches oder Ringen, routine­mäßig auf atembasierte Geräte wie Smart-Masken oder unter der Nase getragene Patches [6] und Biosensoren zurückgreifen, um relevante physiologische Parameter bequem zu überwachen. Solche Innovationen haben nicht nur das Potenzial (Abbildung), Trainings- und Regenerationseffizienz zu steigern, sondern auch Krankheiten frühzeitig zu erkennen und damit eine neue Ära der präventiven und personalisierten Gesundheitsversorgung einzuläuten.

Literatur

1. Brasier, N. et al. Applied body-fluid analysis by wearable devices. Nature 2024 636:8041 636, 57–68 (2024).
2. Ates, H. C. et al. End-to-end design of wearable sensors. Nat Rev Mater 7, 887–907 (2022).
3. Maier, D. et al. Toward Continuous Monitoring of Breath Biochemistry: A Paper-Based Wearable Sensor for Real-Time Hydrogen Peroxide Measurement in Simulated Breath. ACS Sens 4, 2945–2951 (2019).
4. Ates, H. C. et al. Biosensor-Enabled Multiplexed On-Site Therapeutic Drug Monitoring of Antibiotics. Advanced Materials 34, 2104555 (2022).
5. Brasier, N. et al. A three-level model for therapeutic drug monitoring of antimicrobials at the site of infection. Lancet Infect Dis (2023) doi:10.1016/S1473-3099(23)00215-3.
6. Ates, H. C. & Dincer, C. Wearable breath analysis. Nature Reviews Bioengineering 2023 1:2 1, 80–82 (2023).

Die Fachliteratur der letzten Jahre beschäftigt sich immer wieder mit den konservativen und operativen Therapieoptionen. Daher haben wir für den Artikel „Konservative Therapie bei lumbalem Bandscheibenvorfall“ in der Zeitschrift „Die Orthopädie“ den aktuelle wissenschaftlichen Stand zur Auswahl von konservativen Therapieoptionen analysiert. Im Einzelnen lag für die Bereiche hierbei eine sehr unterschied­liche Evidenz vor.

Analgetika & Infiltrationen

Analgetika sollten dem Risiko / Nutzen Profil entsprechend individuell für die betroffene Person angewendet werden. Hierbei sollte besonders die mögliche Ursache des Schmerzes berücksichtigt werden. Bei neuropathischer Schmerzkomponente entsprechende Medikation mit beispielsweise Pregabalin, ebenso wie bei vermutlich entzündlicher Genese eher antiphlogistische Auswahl an Präparaten. Die Wirkung von oraler Kortikoidgabe hat keine gute Evidenz. Bei Paracetamol und Metamizol ist auf Dosierung und entsprechende Kontraindikation zu achten. Auch die Gruppe der Co-Analgetika, wie Amitriptylin, ist dabei zu bedenken, wenn die Schmerzverarbeitung bei chronischen Beschwerden gestört ist. Schmerztherapeutische Infiltrationen an der Lendenwirbelsäule können eine effektive Maßnahme sein. Dabei sind Zugangswege und Präparate unterschiedlich bewertet worden. Bildgebung ist dabei vor allem bei diagnostischen Infiltrationen empfohlen.

TCM, Verhaltenstherapie & Patientenschulung

Traditionelle Chinesische Medizin (TCM) kann vor allem in Kombination mit Bewegungstherapie eine sinnvolle Ergänzung sein. Auch können sehr spezielle Therapieformen, wie Moxibustion aus der TCM, durch entsprechend geschultes Personal therapeutisch versucht werden. Als psychologische Unterstützung sollte Verhaltenstherapie besonders dann angewendet werden, wenn psychosoziale Risikofaktoren bestehen. Entspannungsverfahren, wie progressive Muskelrelaxation, sollte vor allem bei subakuten Beschwerden auch für zu Hause unbedingt empfohlen werden. Obwohl die Studienlage uneinheitlich ist, sollte der Patient bezüglich der Symptome und Risiken geschult werden. Kompetenzen zur verbesserten Schmerz- und Krankheitsbewältigung, ebenso wie Selbstwirksamkeit in Bezug auf therapeutische Maßnahmen, sollten vermittelt werden. 

Physio- und Bewegungstherapie & ergänzende Verfahren

Ein wichtiges Kernelement einer konservativen Therapie bleibt die Physiotherapie und auch die Bewegungstherapie unter fachlicher Anleitung. Je nach Phase (akut, subakut oder chronisch) und Symptomatik können die Schwerpunkte entsprechend angepasst werden. Details zum Einsatz Manueller Therapie und ergänzenden Verfahren, wie Elektro- oder Thermotherapie und ähnlichen, kann gerne dem Originalartikel entnommen werden. Stoßwellentherapie kann eine gute Schmerzlinderung der begleitenden myofaszialen Rückenschmerzen bewirken. Orthesen können in der Akutphase im Einzelfall erwogen werden, in der Subakutphase etwas großzügiger eingesetzt werden („kann angewendet werden“). Im Langzeitverlauf sollen sie jedoch nicht mehr genutzt werden, da die aktive Muskel­aktivierung dann im Vordergrund steht. 

Fazit

Die Analyse der wissenschaftlichen Datenlage zeigt, dass für viele konservative Therapiemaßnahmen eine gute Evidenz vorliegt. Auch dort, wo diese noch nicht gegeben ist, können die meisten Maßnahmen dennoch einen Therapieversuch wert sein. Die Nebenwirkungen der Maßnahmen sind meist gering, sodass das Ziel, die Symptome zu lindern und eine Operation zu vermeiden, an erster Stelle stehen sollte. Bei neurologischen Ausfällen oder Therapieresistenz sind operative Maßnahmen zu erwägen. In die Entscheidung, welche Maßnahmen für die betroffene Person sinnvoll erscheinen, sind die Patienten immer mit einzubinden, um auch die Compliance zu erhöhen. So können gemeinsam mit den Fachberufen und dem Spektrum der Optionen die Beschwerden meist rasch gelindert werden und die Funktion wiederhergestellt werden. 

Originalartikel: Sturm, C., Schiller, J., Egen, C. et al. Konservative Therapie bei lumbalem Bandscheibenvorfall. Orthopädie 53, 918–927 (2024). https://doi.org/10.1007/s00132-024-04579-3

Die Gleitfähigkeit und Verformbarkeit der thorakolumbalen Faszie (TLF) sind unter pathologischen Umständen erheblich reduziert, was in dem reichlich innervierten Gewebe zur Reizung freier nozizeptiver Nervenenden führt [1, 2]. Etwa 40 % der gesamten TLF-Innervation besteht aus postganglionären sympathischen Fasern, die vasokonstriktorisch wirken und unter negativen emotionalen Einflüssen die biomechanischen Eigenschaften verändern könnten [3]. So zeigten sich bei Menschen mit Major Depression eine reduzierte Elastizität und höhere Steifigkeit des myofaszialen Gewebes [4]. Es gibt vermehrt Hinweise darauf, dass die TLF nicht nur bei pathologischen Bedingungen eine wichtige Rolle spielt, sondern auch einen erheblichen Performancefaktor im Sport darstellt [5, 6]. Nach Stand der Forschung stellt sich die Frage, ob hier Verbindungen zwischen Stress, dem Autonomen Nervensystem (ANS) und der TLF bestehen. Bisherige Arbeiten zeigten, dass Stressreaktionen des ANS hochdynamisch und nicht zeitlich synchron auftreten [7]. Darüber hinaus reagiert ein lebendiger Organismus anders in seinem natürlichen Umfeld, als im Laborsetting [8]. Seit Ende der 1990er Jahre existiert mit der „Integrativen Einzelfallstudie“ ein Forschungsansatz, der eigens zur Untersuchung komplexer psychoneuroimmunologischer Zusammenhänge unter Echtzeitbedingungen des Alltags („Life as it lived“) entwickelt wurde. Dieses For­schungsdesign basiert auf der Annahme, dass ein naturalistischer n-of-one Ansatz validere Einblicke in die komplexen psychosomatischen Dynamiken ermöglicht, als dies z. B. konventionelle Forschungsdesigns (z. B. RCT) können, die auf psychologisch normierte und zeitsynchrone Zusammenhänge fokussieren [9].

Fallschilderung

Der Studienteilnehmer war ein 50-jähriger (25 Jahre Klettererfahrung; Größe: 1,85 m; Gewicht: 74 kg; BMI: 21,62 kg/m²; Körperfettanteil: 11,5 %) moderat performance-orientierter Sportkletterer. Seine Maximalleistung im UIAA (Union Internationale des Associations d‘Alpinisme) Klettergrad betrug 9. Der Beobachtungszeitraum umfasste 30 Tage und korrespondierte mit einem Meso-Trainingszyklus mit einem wöchent­lichen Umfang von 14 ± 1.2 Stunden (jeweils 3 Stunden Seilklettern; 2 x 2,5 Stunden Bouldern; 3 Stunden Krafttraining; 1 Stunde Ausgleichstraining; 2 Stunden Grundlagenausdauer). Der Studienteilnehmer wurde dabei täglich zu­sätzlich zu einer morgendlichen Ruhe-­Herzfrequenz-Variabilitäts (HRV)-Messung zu Stressoren befragt (Daily Inventory of Stressful Events; DISE) und die Gleit- und Deformierfähigkeit der TLF (TLFD) mittels Ultraschall erfasst. Zusätzlich dokumentierte er die tägliche Trainingsbelastung (Rating of Perceived Exertion; RPE).

Datenauswertung und Analyse

Anhand der HRV-Messungen wurden Parametercluster gebildet, die prädominant parasympathische und sympathische Nervensystemaktivität repräsentierten. Die einzelnen Zeitreihen (DISE, TLFD, RPE, HRV) wurden mit Kreuzkorrelationsanalysen hinsichtlich signifikanter Beziehungen, unter Berücksichtigung potenzieller zeitlicher Ver­zö­ge­rungseffekte, ausgewertet. 

Für signifikante Korrelationen wurde mittels einer Mediationsanalyse untersucht, inwieweit ein Effekt des DISE über das ANS auf die TLFD vermittelt wird. In anderen Worten, ob Alltagsstress womöglich die sympathischen Nerven­fasern innerhalb der Faszien aktiviert und deren Gleit- und Deformierfähigkeit herabsetzt.

Ergebnisse

Sowohl das sympathische als auch das parasympathische Nervensystem waren mit der TLFD und dem DISE kreuzkorreliert. Eine höhere sympathische Aktivität reduzierte unmittelbar die TLFD (r -0,50 – -0,65; alle p < 0,002; Abb. 1) und mediierte dabei den Effekt eines Stressereignisses (DISE-Score = 16) mit einer zweitägigen Verzögerung (Anteil Mediation: 98 %; p = 0,020). Sieben Tage nach einem Stressereignis mediierte die parasympathische Koaktivierung eine gesteigerte TLFD (Anteil Mediation: 90 %; p = 0,048). Die RPE zeigte keine signifikanten Kreuzkorrelationen mit der TLFD oder dem DISE auf (alle p > 0,05).

Diskussion

Während eines Mesozyklus eines Sportkletterers, der im Rahmen dieser integra­tiven Einzelfallstudie untersucht wurde, konnte zum Teil eine dramatische Reduktion der TLFD von 19 mm von einem auf den anderen Tag beo­bachtet werden, die mit einer dreifach erhöhten sympathischen Aktivität einherging. Es ist bekannt, dass eine sympathikotone Verschiebung im ANS die vaskuläre Permeabilität innerhalb des subkutanen Fettgewebes verändert, was mit hoher Wahrscheinlichkeit die Gleiteigenschaften der TLF gegenüber ihrer umliegenden Gewebe beeinträchtigt [10]. So könnte u. a. ein Verlust an Interzellularflüssigkeit die Viskosität von Hyaluronan, welches in den losen Bindegewebsschichten für gute Gleiteigen­schaften sorgt, reduzieren und hydrodynamisch mehr Reibung bei Bewe­gungen, z. B. zwischen der TLF und dem M. erector spinae oder den darüberliegenden Schichten aus Haut und Unterhautfettgewebe, erzeugen [11]. Überraschend kam es fünf Tage nach der ersten Gewebereaktion auf eine sympathische Aktivierung zu einer Zunahme der TLFD, was so, nach Wissen der Autoren, bisher noch in keiner Studie zu beobachten war. Dieser Effekt wurde vor allem durch die parasym­pathische Koaktivierung bedingt. Hier könnte eine parasympathikusvermittelte Flüssikeitszunahme im Interstitium mit verbesserten Gewebegleiteigenschaften eine Gegenreaktion dar­stellen, die als eine Art Superkompensation beschrieben werden kann [12].

Die Mediationsanalyse zeigte, dass die vorgenannten ANS-Reaktionen durch erhebliche Stressoren ausgelöst wurden. Der Sportkletterer, der hier untersucht wurde, hatte während des Studienzeitraumes zwei emotional belastende Auseinandersetzungen mit engen Familienmitgliedern, die im DISE mit einem Score von 16 zwei erhebliche Peaks darstellten und sich deutlich von anderen Messungen unterschieden. Der darauffolgende massive Verlust der Fähigkeit der Faszien zu deformieren und gegenüber ihren umliegenden Geweben frei zu gleiten, wurde dabei zu 98 % von der emotionalen Belastung bedingt. Dieser Mechanismus war jedoch begleitet von einer Koaktivierung des parasympathischen Nervensystems, welche zu 90 % eine Verbesserung der biomechanischen Gleiteigenschaften der Gewebe sieben Tage nach dem Stressereignis mediierte. Eine solche Reaktion geht mit großer Wahrscheinlichkeit mit einer Reduktion proinflammatorischer Zytokine wie Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-1ß (IL-1ß) und Tumor-Nekrose-Faktor (TNF) einher [13]. Die Autoren vermuten hier eine parasympathische Gegenreaktion zur Eindämmung eines stressorgetriebenen systemischen Entzündungsgeschehens. Diese Erkenntnisse stärken frühere Studien, die die TLF bzw. das Fasziensystem als Performancefaktor im Sport identifizierten und zeigen deutlich den Einfluss von Stressereignissen [5, 6]. Diese beeinflussen nicht nur negativ die Leistung, sondern erhöhen das Verletzungsrisiko und die Anfälligkeit gegenüber Infektionen. Betreuende sowohl im ambitionierten Hobbysport wie auch insbesondere im Leistungssport sollten sich daher der psychoneuroimmunologischen Mechanismen von ANS und Gewebe bewusst sein. 

Ermöglicht wurden die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit durch eine spezifische biopsychosoziale Herangehensweise, die unter ökologisch höchst validen Bedingungen Bedeutung und Dynamik von Lebensprozessen am Einzelfall untersuchte.

Wir sind davon überzeugt, dass die wissenschaftliche Untersuchung komplexer Zusammenhänge in der Sportmedizin – und nichts anderes sollte deren Agenda sein – in idiografisch-induktiver Weise erfolgen muss, um belastbare Erkenntnisse zu ermöglichen. Mit dem Design der integrativen Einzelfallstudie haben wir einen ersten Vorschlag für die empirische Umsetzung dieses neuen Forschungsparadigmas gemacht [9].

Dieser Beitrag ist eine Zusammenfassung des Artikels: Brandl A, Engel R, Egner C, Schleip R, Schubert C. Relations between daily stressful events, exertion, heart rate variability, and thoracolumbar fascia deformability: a case report. J Med Case Reports. 2024;18:589.

Literatur

1. Wilke J, Schleip R, Klingler W, Stecco C. The Lumbodorsal Fascia as a Potential Source of Low Back Pain: A Narrative Review. BioMed Research International. 2017;2017:1–6.
2. Tesarz J, Hoheisel U, Wiedenhöfer B, Mense S. Sensory innervation of the thoracolumbar fascia in rats and humans. Neuroscience. 2011;194:302–8.
3. Mense S. Innervation of the thoracolumbar fascia. Eur J Transl Myol. 2019;29:151–8.
4. Michalak J, Aranmolate L, Bonn A, Grandin K, Schleip R, Schmiedtke J, et al. Myofascial Tissue and Depression. Cogn Ther Res. 2022;46:560–72.
5. Bojairami I, Driscoll M. Coordination Between Trunk Muscles, Thoracolumbar Fascia, and Intra-Abdominal Pressure Toward Static Spine Stability. Spine. 2022;47:E423.
6. Brandl A, Wilke J, Egner C, Reer R, Schmidt T, Schleip R. Thoracolumbar fascia deformation during deadlifting and trunk extension in individuals with and without back pain. Front Med. 2023;10:1177146.
7. Miyatsu T, Smith BM, Koutnik AP, Pirolli P, Broderick TJ. Resting-state heart rate variability after stressful events as a measure of stress tolerance among elite performers. Frontiers in Physiology. 2023;13.
8. De Calheiros Velozo J, Vaessen T, Lafit G, Claes S, Myin-Germeys I. Is daily-life stress reactivity a measure of stress recovery? An investigation of laboratory and daily-life stress. Stress and Health. 2023;39:638–50.
9. Schubert C. The Integrative Single-Case Design as a Biosemiotic-Systemic Research Tool in Psychoneuroimmunology. In: Yan Q, editor. Psychoneuroimmunology: Methods and Protocols. 3rd ed. New York, NY: Springer; 2024.
10. Bartness TJ, Liu Y, Shrestha YB, Ryu V. Neural Innervation of White Adipose Tissue and the Control of Lipolysis. Front Neuroendocrinol. 2014;35:473–93.
11. Fede C, Angelini A, Stern R, Macchi V, Porzionato A, Ruggieri P, et al. Quantification of hyaluronan in human fasciae: variations with function and anatomical site. Journal of Anatomy. 2018;233:552–6.
12. Stanley J, Peake JM, Buchheit M. Cardiac Parasympathetic Reactivation Following Exercise: Implications for Training Prescription. Sports Med. 2013;43:1259–77.
13. Pereira MR, Leite PEC. The Involvement of Parasympathetic and Sympathetic Nerve in the Inflammatory Reflex. J Cell Physiol. 2016;231:1862–9.