Auswirkungen von Sport auf das Immunsystem
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Schwerpunkt
Bewegungsarmut bis Übertraining
Auswirkungen von Sport
auf das Immunsystem
Holger Gabriel, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Holger Gabriel
NOTFALL & HAUSARZTMEDIZIN 2006; 32: 411–415
I
n die Gesunderhaltung, Gesund- Akute körperliche Belastung induziert – abhängig von Art, Dauer und Intensität – eine Akute-
heitsförderung und die Krank- Phase-Reaktion. Zu große Einzelbelastungen und Übertraining modulieren Immunfunktionen
heitsentstehung sind die körperli- ungünstig, ohne dass dadurch eine Immunschwäche im eigentlichen Sinne entsteht. Dennoch
che Aktivität als Verhaltensweise führen chronische exzessive körperliche Beanspruchungen unter ungünstigen Umständen zu
und das Immunsystem als Struktur einem sekundären Immundefekt. Regelmäßige körperliche Aktivität wirkt dagegen antiinflam-
zentral eingebunden. Diese kurze matorisch und ist die einzige nachhaltige Verhaltensweise, um Folgeerkrankungen der „low-
Übersicht soll für den hausärzt- level-inflammation“ wie Arteriosklerose vorzubeugen. Gesunden Menschen wird empfohlen,
lichen Dienst eine Hilfe sein, dahin- Ausdauersportarten wie Radfahren, Laufen, Wandern, Walking, Skilanglauf u.a.m. an den
gehend zu beraten, einerseits das meisten Tagen der Woche zwischen 30 und 45 Minuten durchzuführen. Für kranke Menschen
Immunsystem durch körperliche muss das individuell mögliche Maß in der ärztlichen Beratung gefunden werden.
Aktivität zu stärken und anderer-
seits unnötige Einschränkungen der
Immunität durch Übertraining und
Sport zum falschen Zeitpunkt zu
vermeiden.
Akute körperliche Belastung
induziert Akute-Phase-
Reaktion
Vergleichbar mit Gewebeschädi-
gungen durch Traumata und Infek-
tionen induziert die einmalige kör-
perliche Belastung eine Akute-
Phase-Reaktion mit einer lokalen
und systemischen Reaktion (1, 2).
Die Akute-Phase-Reaktion ist ab-
hängig von Art, Dauer, Intensität und
Häufigkeit der Belastung. Darüber
hinaus sind endogene (Schlaf, Trai-
nings-, Gesundheits-, Krankheitszu-
stand, Ernährung, Therapie) und
exogene Rahmenbedingungen (so-
ziale und Umwelteinflüsse) ent-
scheidend. Nach körperlicher Belas-
tung sind ab einem bestimmten
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Grad der Beanspruchung die typi- stoffwechselaktiven Hormone, der Immunzellen dramatisch. Aus der
schen Entzündungszeichen von lo- hauptsächlich des sympathischen Sicht des peripheren Blutes imponiert
kaler und systemischer Erwärmung Nervensystems – insbesondere Ad- bei bis zu 1,5-stündigen Belastungen
bis etwa 39,5°C, Schmerz, Schwel- renalin und Noradrenalin – sowie eine biphasische Leukozytose, die in
lung, Rötung und Funktionsein- aus der Hypophyse – besonders das ihrem ersten Anteil während der Be-
schränkung des beanspruchten adrenocorticotrope Hormon und das lastung, der sofortigen belastungsin-
Halte-Bewegungs-Stützsystems, der humane Wachstumshormon – be- duzierten Leukozytose, durch die Ak-
Haut und eventuell auch innerer Or- teiligt, ebenso aber auch die gefäß- tivierung des sympathischen Nerven-
gane erkennbar. Im Labor sind dabei und stoffwechselaktiven Zytokine systems charakterisiert ist. Dabei
sowohl pro- als auch antiinflamma- des Immunsystems (z.B. IL-1α, IL-6, werden Zellen aus dem marginalen
torische Komponenten und Zeitab- IL-10, TNFα) (1, 4, 5). Die Induktion Pool in die Zirkulation überführt. Der
läufe messbar (3). der Akute-Phase-Reaktion hat zweite Anteil, die so genannte späte
Das periphere Blutbild ist vor- vorübergehende und reversible Fol- belastungsinduzierte Leukozytose,
nehmlich durch eine biphasische gen für die Immunität. beginnt 1/2 bis eine Stunde nach Belas-
Leukozytose charakterisiert. Dabei tungsende, erfährt ihr Maximum
finden sich bis zu mehrere Zehn- Akute körperliche Belastung etwa sechs Stunden nach Belastungs-
tausend Zellen pro Mikroliter mit induziert eine biphasische ende und ist durch die Cortisolaus-
Neutrophilie und Linksverschiebung Leukozytose schüttung bedingt (Abb. 1). Bei ver-
sowie initialer Aktivierung der Pha- Bevor die klassischen Immun- mehrter Mobilisation aus dem Kno-
gozyten, bei gleichzeitiger Lympho- funktionen wie Proliferation, Phago- chenmark verweilen Neutrophile län-
zytopenie und erhöhten Akute- zytose, Abtötungsfähigkeit von Tu- ger in der Blutbahn und machen die
Phase-Proteinen – wie beispiels- morzellen oder Krankheitserregern, Leukozytose aus. Die zugleich eintre-
weise das C-reaktive Protein mit Antigenpräsentation, Antikörperbil- tende Lymphozytopenie ist durch ein
Konzentrationen von bis zu 10 dung, Gedächtnisausprägung u.a.m. „homing“ der Lymphozyten bedingt
mg/dl, manchmal auch darüber – bei durch körperliche Belastung beein- und fällt demgegenüber quantitativ
unveränderter Blutsenkungsge- flusst werden, verändert körperliche kaum ins Gewicht. Bei mehrstündi-
schwindigkeit. Im Weiteren sind alle Belastung das Zirkulationsverhalten gen Ausdauerbelastungen überwiegt
die Cortisolwirkung bereits während
Abb. 1 Schematische Darstellung der biphasischen der Belastung, sodass lediglich eine
belastungsinduzierten Leukozytose überdauernde Leukozytose messbar
wird. Insbesondere die späte Leuko-
zytose lässt sich durch eine Kohlenhy-
Effekt durch dratsubstitution, beispielsweise
Kohlenhydratsubstitution durch Zufuhr von maltodextrinhalti-
Belastung
gen Sportlergetränken und durch die
verminderte Cortisolausschüttung im
Zellkonzentration
Rahmen der abgeschwächten Akute-
Phase-Reaktion reduzieren (6, 7). Die
Neutrophile Granulozyten
Substitution von Vitaminen, Mineral-
stoffen und Amino- oder Fettsäure-
präparaten erzielt diesen Effekt nicht.
Lymphozyten Das Ausmaß der biphasischen Leuko-
Natürliche Killerzellen zytose und der Akute-Phase-Reaktion
beeinflusst wesentlich den Ausdauer-
trainingszustand und entzündliche,
Zeit insbesondere infektiöse Erkrankun-
gen.
Tab. 1 Besonders beanspruchende Belastungen für das Immunsystem
Art der Belastung Beispiel
Langandauernde Ausdauerbelastungen Marathonwettkampf, Ultraausdauerleistungen (Triathlon,
Radfahren, Laufen u.ä.)
Längere Belastungen mit anaerob-laktazider Intensives Intervalltraining wie Leichtathletische
Energiebereitstellung Intervallprogramme oder Sprint-Pyramidenläufe
Erschöpfende hochintensive Ausdauerbelastungen Tempodauerlauf
Ausdauerbelastungen oder metabolisch beanspruchende Längere Bergabläufe oder -wanderungen, Orientierungs-
Spielsportarten mit hoher exzentrischer Komponente oder Hindernisläufe, Wettkampfspiele im Fußball auf ent-
sprechenden Spielpositionen
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Akute körperliche Belastung vitro ex vivo messbaren Folgen bei Reaktion und die Modulationen der
moduliert Immunfunktionen den Immunfunktionen sind gering Immunfunktionen erfolgt in zu ra-
Damit eine Infektion im Organis- reduzierte Phagozytoseleistungen scher Abfolge, sodass über Wochen,
mus entsteht, muss ein Pathogen und Antigenpräsentation sowie ver- Monate und Jahre die Immunfunk-
Grenzflächen zur Umwelt durch- minderte Abtötungsfähigkeit von tionen klinisch relevant reduziert
dringen, wozu Enzyme, Schleim – Krankheitserregern durch Phago- werden. Hierbei spielt die zu häufige
einschließlich ihrer Inhaltsstoffe – zyten und Tumorzellen durch natür- Aktivierung der hypothalamo-hypo-
und die Epithelien – einschließlich liche Killerzellen. Darüber hinaus physär-adrenale Achse die entschei-
ihrem nicht-pathogenen mikrobiel- wird in den Sekreten der oberen dende Rolle. In diesen Extremsitua-
len Besatz – in ihrer unterschiedli- Luftwege vermindert IgA sezerniert. tionen, bei denen zumeist noch wei-
chen Beschaffenheit gehören. Jeder Für diagnostische Zwecke sind sol- tere auf das Immunsystem ungüns-
Mikroorganismus steht nach Durch- che Veränderungen allerdings nicht tige Faktoren einwirken, entstehen
bruch der Grenzflächen der unspezi- nutzbringend. Diese Veränderungen aus physiologischen Modulationen
fischen Immunantwort und der spe- sind vorübergehender Natur und in des Immunsystems sekundäre Im-
zifischen Immunantwort gegenüber aller Regel nach einem Tag wieder mundefekte. Während die meisten
(8, 9). Eine akute körperliche Belas- verschwunden (5). Infektionen nicht den Verdacht auf
tung beeinflusst – abgesehen von eine Immunschwäche begründen,
Extremsituationen – in erster Linie Übertraining vermindert weil nach einer ausreichenden Ex-
die Eigenschaften der Grenzflächen- Immunfunktionen position die meisten Menschen
organe und die unspezifische Übertraining ist der überbelas- daran erkranken würden, ist die Si-
Immunantwort, weniger die spezifi- tende Trainingsprozess, der zum tuation in diesen Extremsituationen
sche Immunantwort. Die messbaren Übertrainingssyndrom führen kann. anders. Vier entscheidende Faktoren
Funktionsänderungen bewegen sich Darin gerät das Verhältnis von Belas- kommen meist zusammen:
in üblichen Referenzbereichen. tung und Erholung in ein ungünsti- • Schlafdefizit
Bei gesunden und nicht kranken ges Missverhältnis. Typischerweise • zu hohe körperliche Beanspru-
Menschen, also solchen mit starken werden dabei die in Tabelle 1 aufge- chung
Gesundheitsressourcen und offen- führten Belastungen in zu kurzer • Mangelernährung
sichtlicher Abwesenheit von Krank- Abfolge durchgeführt. Dies kann so- • psychische Überbelastung (4, 5).
heit, werden keine Krankheitssymp- wohl auf einem breiten- als auch
tome oder Krankheiten ausgelöst. leistungssportlichen Niveau der Fall Keine Immunschwäche
Gleichwohl versetzen körperliche sein. Gravierender sind Extremsitua- durch Sport
Belastungen, die mit hohen Adrena- tionen durch jahrelange körperliche In den vorgenannten Extremsi-
lin- und insbesondere Cortisolaus- Überforderungen aus beruflichen tuationen ist es dann gerechtfertigt
schüttungen einhergehen, den Gründen, beispielsweise im militäri- von einem sekundären Immunde-
menschlichen Körper in einen Zu- schen Dienst oder Berufen mit star- fekt zu sprechen, wenn die Kriterien
stand mit erhöhtem Erholungsbe- ker körperlicher Beanspruchung, dafür erfüllt sind. Unter Beachtung
darf und lassen das Immunsystem wobei bei letzterem professionell des intraindividuellen Vergleichs
bei zusätzlichen Herausforderungen betriebene Ausdauersportarten ein- und einem angemessenen Ver-
– bildhaft beschrieben – „aus der geschlossen sind. Die Folge aus im- gleichskollektiv wird von einem im-
zweiten Reihe starten“ (Tab. 1). Die munologischer Sicht ist die zu häu- munologisch geschwächten Patient
vorübergehenden und reversiblen in fige Induktion einer Akute-Phase- gesprochen, wenn dessen Immun-
system eine messbare Defizienz auf-
Abb. 2 Diagnostische Vorgehensweise weist und er dadurch vermehrt er-
bei Verdacht auf Immunschwäche bei Sportlern krankt. Manche Autoren gehen da-
von aus, „dass relevante Störungen
Anamnese / Körperlicher Befund (+Basislabor*) dann vorliegen, wenn der Patient
mindestens drei Infektepisoden pro
Jahr von mehr als vier Wochen
Infektanfälligkeit ? Infektionsherd ? Nein
Ende der Diagnostik Dauer aufweist“ (10).
Aktiviertes Immunsystem ?
Ja
Diesen sehr seltenen Extremsi-
Ja
tuationen durch überfordernde kör-
Primärer Immundefekt ? Spezifische Labordiagnostik perliche Aktivität steht die Mehrzahl
Nein derjenigen gegenüber, bei denen
Sekundärer Immundefekt ?
Nein
Ende der Diagnostik
diese Definition nicht greift, der be-
auftragte Arzt jedoch durchaus be-
Ja
rechtigt den Verdacht hat, es han-
Symptomorientierte Stufendiagnostik dele sich um eine „Immun-
+ Basislabor (*Urinstatus, BSG, großes Blutbild schwäche“ unterhalb der Schwelle
einschl. Diff., Nieren-, Leberwerte, Serumproteine,
Elektrolyte, Blutzucker, CRP, IgG/A/M/E) vorgenannter Definition. In dieser
Definitionslücke mag das in Abbil-
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dung 2 vorgeschlagene diagnosti- lich kann es in der Alltagspraxis hilf- • Belastungen bei energetisch
sche Schema hilfreich sein. reich sein zu wissen, welche Ein- wirksamen Erkrankungen (Tu-
Bei der gesamten Diagnostik flussfaktoren sich gerade in Über- morerkrankungen, Infektionen,
kommt der Anamnese und dem da- trainingsphasen negativ auf die Im- entzündliche Erkrankungen)
mit verbundenen körperlichen Be- munität auswirken und die Entste- • Übertraining
fund die entscheidende Bedeutung hung von Infektionen begünstigen • Burn-out-Syndrom
zu. Für die weitere Entscheidung (Tab. 2). Darüber hinaus erfordern • gravierender Trainingsmangel.
über die körperliche Leistungsfähig- folgende Situationen besondere Auf-
keit und die Frage nach der weiteren merksamkeit, damit die erforderli- Langfristige Stärkung des
Sportausübung sind die Aktivie- che Regeneration ausreichend Immunsystems durch
rungszeichen des Immunsystems in berücksichtigt wird und ein Über- angemessenen Sport
Kombination mit ausgewählten La- trainings-Syndrom vermieden wird: Die vorangehenden Abschnitte
borparametern wichtig. Eine Sport- • Ultralange Belastungen sollten die vielfältigen und am je-
ausübung bei deutlicher Aktivierung • erschöpfende körperliche Be- weiligen Individuum zu beurteilen-
des Immunsystems ist wegen Or- lastungen den Einflussfaktoren auf das Im-
gankomplikationen bis hin zum • ungewohnte exzentrische An- munsystem im Zusammenhang mit
plötzlichen Herztod, falls es sich um teile körperlicher Aktivität darstellen. Die
eine infektionsbedingte Aktivierung • körperliche Belastungen im regelmäßige, den persönlichen Um-
handelt, kontraindiziert. Letztend- Fastenzustand ständen unter besonderer Berück-
sichtigung des Alters, angemessene
Abb. 3 Einfluss körperlicher Aktivität auf das Immunsystem körperliche Aktivität führt zu einer
Stärkung der Immunfunktionen. Re-
gelmäßige körperliche Aktivität
wirkt antiinflammatorisch und ist
Infektionen / Immunität
Kinder, Jugendliche und Erwachsene
die einzige nachhaltige Verhaltens-
> 1h körperliche Aktivität pro Tag, möglichst
in der Natur (Sport, Spiel, Spaß, Arbeit) weise und gegenüber Medikamen-
+++
30-45 min Ausdauerbelastung an den ten konkurrenzlos, um Folgeerkran-
meisten Tagen jeder Woche kungen der „low-level-inflamma-
(>1200 kcal / Woche)
++ tion“ wie Arteriosklerose vorzubeu-
gen (1, 2, 11, 12). Herzinfarkt- und
Schlaganfallrisiken vermindern sich
+
um etwa die Hälfte bei einem kör-
perlich aktiven Lebensstil. Körper-
lich aktive Menschen haben auf-
↔ grund einer besseren Immunität
Körperliche Aktivität weniger Infektionen der oberen
Luftwege als Menschen, die einen
bewegungsarmen Lebensstil bevor-
Tab. 2 Faktoren, die die Entstehung von Infektionen bei Immunschwäche zugen (Abb. 3).
durch ein Übertraining begünstigen Eine für alle Altersgruppen und
alle Lebensumstände einheitliche
• Granulozytopenie (Neutropenie) Empfehlung für das Maß an optima-
• Granulozytenfunktionsstörung ler körperlicher Aktivität ist nicht
• T-Zell-Suppression (z.B. durch Glukokortikoide) möglich. Ausgehend von gesunden
• Immunglobulinmangel und nicht kranken Menschen kann
• Splenektomie oder funktionelle Asplenie für Schulkinder und Jugendliche gel-
• Hautläsionen (Venenkatheter, andere iatrogene Wunden) ten: Möglichst mehr als eine Stunde
• Schleimhautverletzungen (Mukositis) pro Tag im Rahmen von Spiel, Sport,
• Blutungen/Hämatome Berufs- oder Schulalltag unter Bewe-
• Organfunktionsstörungen (Stenosen, Peristaltikstörungen, Harnverhalt) gungsfreude weckenden Rahmen-
• Zerstörung der physiologischen mikrobiellen Flora (z.B. durch Antibiotika) bedingungen, möglichst in Natur-
• Mangelernährung verbundenheit, körperlich aktiv
• Eisenüberladung sein. Prinzipiell gilt dies auch für Er-
• Allergien wachsene. Die epidemiologischen
• Endogene (z.B. Zahnwurzelgranulome, chronische Infektionen) und exogene Infektions- Erkenntnisse fügen hinzu, dass ein
herde (z.B. mikrobiell kontaminierte Nahrung, Fadenpilzsporen) Optimum für Sporttreibende bei der
• Höhenaufenthalte Verbrennung von 1200–2000 kcal
• Chronische Schlafstörungen pro Woche liegt. Dazu müssten Aus-
• Konfliktreiche Beziehungen dauersportarten wie Radfahren,
Laufen, Wandern, Walking, Ski-
414 Notfall & Hausarztmedizin 2006; 32 (8+9)langlauf u.a.m. an den meisten Tagen der Woche zwischen 30 und 45 Minuten durchgeführt werden. Dabei bleibt dem einzelnen Menschen überlassen, wie viel technische Unterstützung und Animation er braucht und in welchem Maß sozialer Kontakt hilfreich ist. Hypocinesia and overtraining – Consequences of sports with immune system Acute bouts of physical exercise induce an acute-phase-re- sponse, which is dependent of kind of exericise, duration and intensity. Overloading single bouts of exercise and over- training impair immune functions. These impairments do not belong to secondary immune defects due to the lacking severeness. Regular physical activity is anti-inflammatory and the only chronic behavioural status to prevent from consequences of low-level-inflammation such as atheroscle- rosis. It is recommended that healty individuals are engaged in endurance sports, i.e. cycling, running, hiking, walking, cross country skiing etc. on most day of the week for 30–45 minutes. Patients shall get sophisticated advice at their physicians. Literatur 1. Bruunsgaard H. Physical activity and modulation of systemic low- level inflammation. J Leuk Biol 2005; 78: 819–835 2. Gabriel H, Müller HJ, Kindermann W. Die Akute-Phase-Reaktion. Dtsch Z Sportmed 2000; 51: 31–32 3. Pedersen AMW, Pedersen BK. The anti-inflammatory effect of ex- ercise. J Appl Physiol 2005; 98: 1154–1162 4. Gabriel H, Kindermann W. The acute immune response to exer- cise: what does it mean? Int J Sports Med 1997, 18 Suppl 1: 28–45 5. Gabriel H. Sport und Immunsystem. In: Pokan R, Förster H, Hof- mann P et al. (Hrsg.). Kompendium der Sportmedizin. Wien New York: Springer, 2004: 227–250 6. Scharhag J, Meyer T, Gabriel H, Auracher M, Kindermann, W. Mobi- lization and oxidative burst of neutrophils are influenced by carbohy- drate supplementation during prolonged cycling in humans. Eur J Appl Physiol 2002; 87 (6): 584–587 7. Scharhag J, Meyer T, Gabriel H, Schlick B, Faude O, Kindermann, W. Does prolonged cycling of moderate intensity affect immune cell func- tion? Br J Sports Med 2005; 39 (3): 171–177 8. Delves PJ, Roitt IM. The immune system – first of two parts. New Engl J Med 2000; 343 (1): 37–49 9. Delves PJ, Roitt IM. The immune system – second of two parts. New Engl J Med 2000; 343 (2): 108–117 10. Peter HH. Sekundäre Immundefekte. In: Thomas L (Hrsg.). Labor und Diagnose, 1998: 752 11. Seals DR, Dinenno FA. Collateral damage: cardiovascular conse- quences of chronic sympathetic activation with human aging. APJ – Heart 2004; 287: 1895–1905 12. Wellen KE, Hotamisligil GS. Inflammation, stress, and diabetes. J Clin Invest 2005; 115: 1111–1119 Anschrift des Verfassers Univ.-Prof. Dr. med. Holger Gabriel Friedrich-Schiller-Universität Jena Lehrstuhl für Sportmedizin Wöllnitzer Str. 42 07749 Jena Tel.: 03641-945651 Fax: 03641-945652 E-Mail: holger.gabriel@uni-jena.de
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