Dokument 1 - Gießener Elektronische Bibliothek

Dokument 1 - Gießener Elektronische Bibliothek
Justus – Liebig – Universität Giessen
Doktorarbeit
Titel
Die portable Kalorimetrie
als Grundlage für die Beurteilung der Substratoxidation
unter submaximaler Belastung im Adipositasbereich
Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Autorin: N. Schmidt
August, 2003
Meinen Lieben
„ Jeder Versuch ist ein Gedanke,
der den Sinnen wahrnehmbar gemacht ist
durch eine Erscheinung.“
Justus von Liebig,
(1824 - 1852 Professor an der Giessener Universität)
V
Inhaltsverzeichnis
Seite
Verzeichnis der Tabellen ................................................................................. X
Verzeichnis der Abbildungen .......................................................................... XII
Verzeichnis der Abkürzungen.......................................................................... XIV
1
Einleitung ......................................................................................... 1
2
Literaturüberblick ............................................................................ 3
2.1
Definition und Klassifikation der Adipositas ................................................ 3
2.2
Der Energieumsatz unter besonderer Berücksichtigung
des Ruheumsatzes ............................................................................................ 5
Ausgewählte Einflussfaktoren auf den Ruheumsatz .................................... 7
(1) Körpergewicht ............................................................................................. 8
(2) Body Mass Index ......................................................................................... 9
(3) Waist-to-Hip Ratio ...................................................................................... 9
(4) Fettfreie Masse ............................................................................................ 10
2.3
2.3.1
2.3.2
Substratoxidation .............................................................................................
Lungenfunktion ..................................................................................................
Substratoxidation unter Belastung .....................................................................
Ausgewählte Einflussfaktoren auf die Substratoxidation unter Belastung ........
(1) Bewegungsintensität und -dauer .................................................................
(2) Trainingsart .................................................................................................
(3) Trainingszustand .........................................................................................
2.4
Indirekte Kalorimetrie .................................................................................... 19
Respiratorischer Quotient .................................................................................. 20
2.5
Einfluss körperlicher Belastung
auf verschiedene Stoffwechselparameter ....................................................... 23
3
Material und Methoden .................................................................... 26
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
Probandenkollektiv ..........................................................................................
Rekrutierung der Patientinnen ...........................................................................
Voraussetzungen für die Studienteilnahme .......................................................
Beschreibung des Probandenkollektivs und Gruppenbildung ...........................
11
13
14
16
16
18
18
26
26
26
28
VI
Kap.
Seite
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
Studiendesign ...................................................................................................
Einschlussuntersuchung und Basiswoche ..........................................................
Stationärer Aufenthalt ........................................................................................
Ambulante Weiterbetreuung und Kontrolluntersuchungen ...............................
31
31
33
34
3.3
3.3.1
3.3.1.1
3.3.1.2
3.3.1.3
Methoden: Prinzipien und Durchführung .....................................................
Anthropometrie ..................................................................................................
Bestimmung von Körpergewicht, Körpergröße und BMI …….........................
Bestimmung des Taillen- und Hüftumfanges ....................................................
Bioelektrische Impedanzanalyse ……………………………………………...
37
37
37
38
38
3.3.2
3.3.2.1
3.3.2.2
3.3.2.3
3.3.2.4
3.3.2.5
Kalorimetrien
Prinzipien der Messungen und Durchführung ..................................................
Energieumsatz und Substratoxidation unter Ruhebedingungen .......................
Ansteigendes Belastungs-EKG mit Spirometrie ...............................................
Berechnung der 25%- bzw. 30%- igen Sauerstoffaufnahme ............................
Energieumsatz und Substratoxidation unter submaximaler Belastung .............
Energieumsatz und Substratoxidation in der Regenerationsphase ....................
41
42
43
44
46
47
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.3.6
3.3.7
Bestimmung des Stickstoffgehaltes im 24h-Urin ..............................................
3-Tage-Ernährungsschätzprotokoll ....................................................................
Bestimmung des Blutdrucks ..............................................................................
Bestimmung des Lactatwertes im Blut ..............................................................
Statistische Kenngrößen und Verfahren ............................................................
47
48
49
49
50
4
Ergebnisse ........................................................................................ 60
4.1
Anthropometrische Daten im Studienzeitraum ............................................ 60
4.2
Veränderungen der Ergebnisse der Untersuchungsparameter
Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz unter Ruhebedingungen
im Studienzeitraum ………………………………………………………….. 68
4.3
Veränderungen der Ergebnisse bestimmter Stoffwechselparameter
während ansteigender Spiroergometrie im Studienzeitraum ...................... 71
Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz sowie daraus berechnete
Parameter während ansteigender Spiroergometrie ............................................ 71
Lactat vor und nach ansteigender Spiroergometrie
sowie maximal erreichte Leistung bei V0 2 max ................................................. 74
4.3.1
4.3.2
VII
Kap.
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7
4.4.8
4.4.9
4.5
4.5.1
4.5.2
4.6
4.6.1
4.6.2
4.6.3
Seite
Ausgewählte Stoffwechselparameter während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen...............................
Herzfrequenz zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen ………………………
Respiratorischer Quotient zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen ………………………
Energieumsatz zu den Messzeitpunkten während
der submaximalen Spiroergometrie
zu den Studienphasen ........................................................................................
Fettoxidation zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen .....................................
Kohlenhydratoxidation zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen ......................................
Systolischer und diastolischer Blutdruck zu den Messzeitpunkten
während submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen .......................
Lactatwerte zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen ......................................
Freie Fettsäuren zu Beginn und am Ende der submaximalen
Spiroergometrie zu den Studienphasen K3 und K4............................................
Nährstoffzufuhr 4 Stunden vor submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen ..............................................................
76
77
77
80
82
84
86
87
89
90
Veränderungen der Ergebnisse bestimmter Stoffwechselparameter
unter Regenerationsbedingungen im Studienzeitraum ................................ 91
Sauerstoffaufnahme, Respiratorischer Quotient und Herzfrequenz ................... 91
Energieumsatz und Substratoxidation unter Regenerationsbedingungen .......... 94
Fallbeispiele ...................................................................................................... 99
Probandin 12: Verlauf ausgewählter Untersuchungsparameter
von Kontrolltermin 2 bis 4 ...…………………………………………………. 99
Probandin 12: die 120- minütige Spiroergometrie ……………………………. 103
Probandin 14: die Langzeit-Regenerationskalorimetrie ……………………... 104
VIII
Kap.
Seite
5
Diskussion ....................................................................................... 107
5.1
Einfluss von Ausdauerintensitäten auf die Anthropometrie ....................... 109
5.2
Bedingte Beurteilung der Sauerstoffaufnahme in
liegender Position bei adipösen Probanden................................................... 112
5.3
Die ansteigende Spiroergometrie ................................................................... 114
5.4
Einfluss eines viermonatigen Ausdauertrainings mit 25% V0 2 max
auf Belastungsparameter adipöser Patientinnen ......................................... 120
5.5
Einfluss eines viermonatigen Ausdauertrainings
in verschiedenen Intensitätsgruppen
auf Regenerationsparameter adipöser Patientinnen .................................... 129
6
Zusammenfassung ........................................................................... 132
7
Ausblick ........................................................................................... 135
7.1
Ansatzpunkte für weiterführende Studien .................................................... 135
7.2
Anforderungen an ein multidisziplinäres
Adipositas-Therapieprogramm ...................................................................... 140
8
Verzeichnis der Literatur ................................................................. 143
___________________________________________________________________
IX
Gesonderte Ausgabe:
9
Anhang ............................................................................................ 159
9.1
Abstract: Vortrag Fallbeispiele Knoll-Symposium 2001 ............................. 160
9.2
Studienprotokoll .............................................................................................. 161
9.3
Kurzprotokoll .................................................................................................. 178
9.4
Ethikantrag .......................................................................................................184
9.5
Patienteninformation und Informationsblatt für Interessierte ................... 190
9.6
Arztanschreiben ............................................................................................... 195
9.7
Praxen .............................................................................................................. 196
9.8
Anamneseprotokoll ......................................................................................... 197
9.9
Einverständniserklärung .............................................................................. 200
9.10
3-Tage-Schätzprotokoll ................................................................................. 201
9.11
Fettkonto.......................................................................................................... 209
9.12
Aktivitätsprotokoll ......................................................................................... 210
9.13
Tagesprotokolle am Beispiel Gruppe 1 und Dispositionstermine ............. 212
9.14
Fragebogen zur sportlichen Aktivität vor der Studie ................................ 220
9.15
Weitere Tabellen und Abbildungen der Ergebnisse …………...………... 222
9.16
Weitere Tabellen und Abbildungen der Ergebnisse
statistischer Kenngrößen und Verfahren ...................................................... 236
9.17
Codierung der Patienten, Messze itpunkte und Orte .................................... 249
9.18
Therapie-Design: „SE-Metabol-Therapieprogramm®“ ………………..... 254
Danksagung
Lebenslauf
X
Verzeichnis der Tabellen
Seite
Tab. 2.1:
Adipositas-Klassifikation nach dem Body-Mass-Index (DAG 1995) ...................... 3
Tab. 3.1:
Tab. 3.2:
Beschreibung der Probandinnen ................................................................................ 29
Darstellung zum Ablauf der Untersuchungen–
Einschlussuntersuchung und Basiswoche (modifiziert nach KLÖR HU et al. 1999) ........... 32
Darstellung zum Ablauf der Untersuchungen während
der stationären Phase (modifiziert nach KLÖR HU et al. 1999) .......................................... 33
Darstellung zum Versuchsablauf der ambulanten Weiterbetreuung ......................... 34
Platzierung der Elektroden zur Durchführung der
bioelektrischen Impedanzmessung (DATA INPUT) ................................................. 40
Prüfung auf Normalverteilung und Varianzhomogenität
mittels Kolmogorov-Smirnow-Test und Shapiro-Wilk-Test
sowie Levene-Test ..................................................................................................... 51
Ergebnisse des t-Tests für unabhängige Stichproben ................................................ 54
Ergebnisse der negativen Testergebnisse zur Prüfung
auf Normalverteilung und Varianzhomogenität ........................................................ 57
Tab. 3.3:
Tab. 3.4:
Tab. 3.5:
Tab. 3.6:
Tab. 3.7:
Tab. 3.8:
Tab. 4.1:
Tab. 4.2:
Tab. 4.3:
Tab. 4.4.2:
Tab. 4.4.3:
Tab. 4.4.4:
Tab. 4.4.5:
Tab. 4.4.7:
Tab. 4.4.8:
Tab. 4.5.1:
Tab. 4.5.2:
Tab. 4.6.1:
Tab. 4.6.2:
Tab. 4.6.3:
Tab. 4.6.4:
Tab. 4.6.5:
Anthropometrische Daten im Studienzeitraum (MW + SD) ..................................... 62
Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz
unter Ruhebedingungen zu den Studienphasen im
Gesamtkollektiv sowie getrennt nach Gruppe 1 und 2 .............................................. 69
Berechnete Parameter aus Sauerstoffaufnahme und
Herzfrequenz während ansteigender Spiroergometrie zu den
Studienphasen ............................................................................................................ 72
Respiratorischer Quotient zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen .............................................. 79
Energieumsatz (kcal/24h) zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen....................................................................... 81
Fettoxidation (kcal/24h) zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen....................................................................... 83
Kohlenhydratoxidation (kcal/24h) zu den Messzeitpunkten
während submaximaler Spiroergometrie ………………………………………….. 85
Lactatwerte während submaximaler Spiroergometrie zu den MZ
0., 30. und 60. Minute für die Studienphasen............................................................. 88
Gehalte der freien Fettsäuren in g/l vor und nach submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen K3 und K4 ausgewählter Probanden .......... 90
Sauerstoffaufnahme, respiratorischer Quotient und Herzfrequenz
unter Regenerationsbedingungen zu den Studienphasen.......................................... 92
Energieumsatz und Substratoxidation unter Regenerationsbedingungen
zu den Studienphasen................................................................................................. 95
Anthropometrie der Probandin Nr. 12 , K2 – K4..................................................... 100
Berechnete Stoffwechselparameter für die submaximale Spiroergometrie
zu den Studienphasen K2 – K4 für die Probandin Nr. 12 ...................................... 101
Stoffwechselparameter während submaximale r Spiroergometrie
zu den Messzeitpunkten über die Studienphasen
K2 – K4 für die Probandin Nr. 12 ........................................................................... 102
Stoffwechselparameter unter Regenerationsbedingungen
zu den Studienphasen K2 – K4 für die Probandin Nr. 12 ...................................... 102
Stoffwechselparameter während submaximaler, 120minütiger Spirometrie
zur Studienphase K2 für Probandin Nr. 12 ............................................................. 104
XI
Tab.
Tab. 4.6.6:
Tab. 4.6.7:
Seite
Anthropometrie der Probandin Nr. 14 ......................................................................105
Stoffwechselparameter während 5stündiger Regenerationsphase
für die Probandin Nr. 14 ...........................................................................................106
Verzeichnis der Tabellen Kapitel 9.16 im Anhang
Tab. 4.2a:
Tab. 4.3a:
Tab. 4.4a:
Tab. 4.4b:
Tab. 4.4.1:
Tab. 4.4.4a:
Tab. 4.4.5a:
Tab. 4.4.6:
Tab. 4.4.9:
Tab. 4.7.1:
Tab. 4.7.2:
Tab. 4.7.3:
227
Respiratorischer Quotient (RQ), Energieumsatz und Substratoxidation
unter Ruhebedingungen zu den Studienphasen ………………………………….. 226
Lactat vor und nach der ansteigenden Spiroergometrie sowie maximal
erreichte Leistung bei V02 max zu den Studienphasen …………………………… 227
Berechnete Leistung und Herzfrequenz
für die submaximale Spiroergometrie …………………………………………… 228
Stickstoffausscheidung (g/24h) zu den Studienphasen ………………………….. 229
Herzfrequenz zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen …………………………………………. 231
Prozentualer Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz zu den
Messzeitpunkten während submaximaler Spiroergometrie ……………………... 232
Prozentualer Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
zu den Messzeitpunkten während submaximaler Spiroergometrie ……………… 233
Systolischer und diastolischer Blutdruck (mmHg) zu den
Messzeitpunkten während submaximaler Spiroergometrie ……………………… 234
Energieaufnahme am Tag und Nahrungszufuhr 4 Stunden vor Beginn der
submaximalen Spiroergometrie zu den Studienphasen ………………………….. 236
Korrelationen zwischen den Veränderungen der anthropometrischen
Untersuchungsparameter und dem Verlauf der Stoffwechselparameter
unter Ruhebedingungen über den Studienzeitraum im Gesamtkollektiv ………… 238
Korrelationen zwischen den Veränderungen von Leistung (Watt) und
bestimmten Stoffwechselparametern in Ruhe und während der submaximalen
Belastungstests sowie zwischen der Proteinaufnahme und der Stickstoffausscheidung zu den Kontrollwochen im Gesamtkollektiv ……………………… 238
Korrelationen zwischen der Fettoxidation (kcal/24h und %) und
ausgewählten Stoffwechselparametern zu bestimmten
Messzeitpunkten (MZ) sowie Veränderungen der Daten
der Anthropometrie, weiterhin zwischen V02 und systolischem
Blutdruck gegenüber der zu erreichenden Leistung (Watt) während
der submaximalen Spiroergometrie im Gesamtkollektiv ………………………... 239
XII
Verzeichnis der Abbildungen
Abb. 2.1:
Abb. 2.2:
Abb. 2.3:
Abb. 2.4:
Abb. 2.5:
Abb. 2.6:
Abb. 2.7:
Seite
Zusammensetzung des täglichen Energieverbrauches
(modifiziert nach SWINBORN E & RAVUSSIN BA 1993) ……………………………………….. 5
Der Energiebedarf des Menschen in 24 Stunden
(Modifiziert nach SHIELS ME et al. 1994) ………………………………………………………….. 7
Beziehung des Citratcyclus zum Stoffwechsel von Triglyceriden, Glucose und
Proteinen (Modifiziert nach MC ARDLE WD et al. 1991) ……………………………………… 11
Energiebereitstellung aus den Substraten Fettsäuren, Glucose und Lactat ………... 15
Lineare Beziehung zwischen Herzfrequenz und Sauerstoffaufnahme während
ansteigender Belastung bei einem untrainierten Normalgewichtigen
(modifiziert nach MC ARDLE WD et al. 1991) ……………………………………………………… 23
Blutlactatkonzentrationen in Beziehung zur Sauerstoffaufnahme
während ansteigender körperlicher Belastung
(modifiziert nach MC ARDLE WD et al. 1991) ……………………………………………………... 24
Einfluss kontinuierlicher Leistungssteigerung auf systolischen und diastolischen
Blutdruck (modifiziert nach THEWS G et al. 1991) ……………..……………………………. 25
Abb. 3.1:
Abb. 3.2:
Abb. 3.3:
Schematische Darstellung des Studiendesigns ……………………………………. 31
Praktische Durchführung der Aquagymnastik …………………………………….. 35
Versuchsaufbau des Spirometers K4b2 ……………………………………………. 41
Abb. 4.1.1:
Verlauf des durchschnittlichen Körpergewichtes in Kilogramm
im Gesamtkollektiv (n = 14) über den Studienzeitraum …………………………...
Verlauf des BMI (kg/m2 ) über die Studienphasen …………………………………
Verlauf der Fettmasse in kg über die Studienphasen ………………………………
Verlauf des prozentualen Anteils der Fettmasse am
Gesamtkörpergewicht (KG) ………………………………………………………..
Verlauf der FFM in kg über die Studienphasen für Gruppe 1 und 2 ………………
Verlauf des Anteils der FFM am Körpergewicht über die Studienphasen …..…….
Verlauf der Herzfrequenz (Schläge/min) unter Ruhebedingungen …...…………..
Verlauf der V02 max am Ende der ansteigenden Spiroergometrie …………………
Verlauf der V02 dif für die ansteigende Spiroergometrie zu den Studienphasen …..
Verlauf der HFmax bei erreichter V02 max ………………………………………...
Verlauf der maximal erreichten Leistung bei der ansteigenden
Spiroergometrie …………………………………………………………………….
Verlauf des Respiratorischen Quotienten zu den Messzeitpunkten
für die submaximale Spiroergometrie ………………………………………………
Verlauf der prozentualen Anteile der Kohlenhydratoxidation am Energie umsatz (kcal/24h) zu den Messzeitpunkten für die submaximale
Spiroergometrie …………………………………………………………………….
Verlauf des Respiratorischen Quotienten unter
Regenerationsbedingungen über die Studienphasen …………..……...……………
Verlauf der Energieumsätze pro h (kcal/h) unter Regenerationsbedingungen
über die Studienphasen ……………………………………………………………..
Abb. 4.1.2:
Abb. 4.1.3:
Abb. 4.1.4:
Abb. 4.1.5:
Abb. 4.1.6:
Abb. 4.2:
Abb. 4.3.1:
Abb. 4.3.2:
Abb. 4.3.3:
Abb. 4.3.4:
Abb. 4.4.2:
Abb. 4.4.5:
Abb. 4.5.1:
Abb. 4.5.2:
61
63
64
65
66
67
70
71
73
74
75
78
84
93
96
XIII
Abb.
Abb. 4.5.3:
Abb. 4.5.4:
Abb. 5.1:
Abb. 5.2:
Seite
Verlauf des prozentualen Anteils der Fettoxidation
am Energieumsatz unter Regenerationsbedingungen
zu den Studienphasen …………………………………………………………….
Verlauf des prozentualen Anteils der Kohlenhydratoxidation
am Energieumsatz unter Regenerationsbedingungen
zu den Studienphasen …………………………………………………………….
Abb. 4.4b:
Abb. 4.4c:
Abb. 4.4d:
Abb. 4.5:
98
Indikationen für den Therapieerfolg nach RÖSSNER S (1992)
(modifiziert nach LAUTERBACH K et al. 1998) ……………….…………………………….. 110
Fettstoffwechsel unter sehr leichter Ausdauerbelastung im
trainierten, adipösen Organismus ………………………………………………… 123
Verzeichnis der Abbildungen Kapitel 9.16 im Anhang
Abb. 4.4a:
97
Verlauf der berechneten Leistung in Watt
für die submaximale Spiroergometrie …..………………………………………...
Verlauf der berechneten Herzfrequenz
für die submaximale Spiroergometrie ……………………………………………
Verlauf der Sauerstoffaufnahme zu den Messzeitpunkten
für die submaximale Spiroergometrie ...…………………………………………..
Verlauf der Energieumsätze zu den Messzeitpunkten
für die submaximale Spiroergometrie ……………………………………………
Verlauf der Herzfrequenz unter Regenerationsbedingungen …………………….
227
229
229
230
230
237
XIV
Verzeichnis der Abkürzungen
a
A
Abb.
Acetyl-CoA
ADP
ATP
b
β
BIA
BMI
BMR
BW
cm
DAG
DGE
d.h.
et al.
FM
FFM
FFS
g
GLM
h
H
HF
HFsubmax
HRSG.
K1, K2, K3, K4
Kap.
kcal
kg
kHz
L
MANOVA
max
m
mA
min
MW
MZ
N24h
p
PETE
r
R
r2
RMR
RQ
s.
S
S.
SA
Y-Achsenabschnitt (unstandardisierte Koeffizienten – constant)
Alter
Abbildung
Acetyl-Coenzym A
Adenosin-Diphosphat
Adenosin-Triphosphat
Steigungsmaß (spo-Ausgabe: hinter Variablennamen)
Koeffizient
Bioelektrische Impedanzanalyse
Body Mass Index (kg/m2 )
Grundumsatz
Basiswoche
Zentimeter
Deutsche Adipositas-Gesellschaft
Deutsche Gesellschaft für Ernährung
das heißt
und andere
Fettmasse
fettfreie Masse
freie Fettsäure
Gramm
General Linear Model
Stunde
Körpergröße (m)
Herzfrequenz
Herzfrequenz während submaximaler Spiroergometrie
Herausgeber
Kontrolltermin 1, 2, 3 und 4
Kapitel
Kilokalorien
Kilogramm
Kiloherz
Leistung in Watt
mehrfaktorielle Varianzanalyse
maximal
Meter
Milliampere
minimal
Mittelwert
Messzeitpunkt
Stickstoff aus dem 24-Stunden-Urin
Signifikanzniveau
post-exercise thermogenetic effect
Korrelationskoeffizient
Resistance
Bestimmtheitsmass
Ruheumsatz
Respiratorischer Quotient
siehe
Geschlecht
Seite
Stationärer Aufenthalt
XV
Verzeichnis der Abkürzungen
SW
s.o.
s.u.
t (t‘)
u.a.
Tab.
TBW
T/H
usw.
VC02
V02
V02 dif
V02 max
V02 min
vs.
W
Wattsubmax
WHR
x
Xc
y
z.B.
Standardabweichung
siehe oben
siehe unten
Zeit
unter anderem
Tabelle
Total Body Water
Taille -Hüft-Unfang
und so weiter
Kohlendioxidabgabe
Sauerstoffaufnahme
Differenz aus max. und min. Sauerstoffaufnahme
maximale Sauerstoffaufnahme
minimale Sauerstoffaufnahme
versus
Körpergewicht
Leistung in Watt während submaximaler Spiroergometrie
Waist-to-Hip-Ratio
unabhängige Variable
Reactance
abhängige Variable
zum Beispiel
1
Einleitung
1
1
Einleitung
Adipositas wird heute als eine chronische Krankheit definiert, die einerseits genetisch bedingt,
aber auch die Folge einer Lebensweise mit hyperkalorischer Ernährung und Bewegungsmangel ist. Sie geht einher mit erhöhter Morbidität und Mortalität und erfordert ein langfristiges interdisziplinäres Behandlungskonzept (WHO 2000). Während zur Behandlung zahlreiche Diäten und Ernährungskonzepte propagiert und angewandt werden, ist der Stellenwert
der körperlichen Aktivität in der Praxis noch unklar (HAUNER D & HAUNER H 1996).
Die Prävalenz der Adipositas ist in den letzten Jahren weiter angestiegen, obwohl die durchschnittliche Kalorienaufnahme und insbesondere der hohe Fettverzehr auch in Deutschland
seit einiger Zeit rückläufig ist (WINKLER G 1998). Im gleichen Zeitraum nahm jedoch der
Bewegungsmangel zu. Einerseits sank beispielsweise der tägliche Fuß- oder Fahrradweg bei
Kindern und Jugendlichen deutlich, während andererseits der Fernsehkonsum beträchtlich
anstieg (DI GUISEPPI C & ROBERTSI LI L 1997). Diese Entwicklungen werden eng mit
der Zunahme des Körpergewichtes gesehen. In Deutschland erreichen höchstens ein Drittel
der 18- bis 55-Jährigen den Aktivitätsumfang, der signifikant positive Auswirkungen zur
Adipositasprävention hat (GORTMAKER SL et al. 1996).
Übergewichtige sind in der Regel körperlich weniger aktiv als Nichtübergewichtige. Einige
prospektive Beobachtungsstudien beschäftigen sich mit der Beziehung zwischen körperlicher
Aktivität und Körpergewicht. Es zeigte sich, dass Erwachsene, die sich wenig bewegen, mehr
an Gewicht zunehmen als körperlich aktive Menschen (WILLIAMSON DF 1998). Die
Tromso-Studie aus Norwegen legte dar, dass Bewegungsmangel vor allem im höheren Alter
ein
wichtiger
Risikofaktor
für
eine
Gewichtszunahme
ist.
Änderungen
in
der
Bewegungsaktivität korrespondieren invers mit dem Körpergewicht (THUNE I et al. 1998).
Eine Studie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. HU KLÖR (HAHN S et al. 1999) ergab, dass
bei einer le ichten Belastungsintensität (30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) mit zunehmender Belastungsdauer bei untrainierten Normalgewichtigen die Fettoxidation zu- und
die Kohlenhydratoxidation abnimmt. Daraus wurde die Schlussfolgerung gezogen, dass eine
physische Belastung mit leichter Intensität für Normalgewic htige geeignet ist, den Anteil der
Fettmasse am Körpergewicht zu verringern. Diese Untersuchungen ergeben Anhaltspunkte
1
Einleitung
dafür, dass leichte sportliche Aktivität (30% der maximalen Sauerstoffaufnahme)
2
die
Gewichtsabnahme bei Übergewichtigen unterstützen kann.
In der vorliegenden Studie werden diese Erkenntnisse mittels leichter, bzw. sehr leichter
Belastungsintensitäten an einem Probandenkollektiv von adipösen Frauen (BMI zwischen
≥ 30 kg/m2 und ≤ 40 kg/m2 ) überprüft. Dazu werden der Energieumsatz und die Substratoxidation während einstündiger leichter, bzw. sehr leichter körperlicher Aktivität (30% und
25% der maximalen Sauerstoffaufnahme), in der Regenerationsphase und im Langzeitversuch untersucht. Darüber hinaus wird der Einfluss des Trainingszustandes auf
Substratoxidation und Körperzusammensetzung erfasst.
Hierzu findet eine viermonatige Betreuung mit täglichem, einstündigem Trainingsprogramm
statt; die oben genannten Prüfparameter werden an bestimmten Kontrollterminen (4., 8., 12.
und 16. Woche) kontrolliert.
2
Literaturüberblick
3
2
Literaturüberblick
2.1
Definition und Klassifikation der Adipositas
International werden die Begriffe „Adipositas“, „Übergewicht“ und „Fettsucht“ sehr oft
synonym verwendet und in Studien zur Definition von „Adipositas“ häufig unterschiedliche
Grenzwerte eines Gewicht-Längen-Indexes benutzt. Aus wissenschaftlicher Sicht ist die
bedeutendste Angabe zur Diagnose und Klassifikation der Adipositas der KörpermassenIndex, „Body Mass Index“ (BMI). Er berechnet sich nach GUTIERREZ-FISAC J et al.
(1996) wie folgt:
BMI = Körpermasse [kg] / Körperlänge 2 [m2 ]
Mit Ausarbeitung des Studienprotokolls war es wichtig, eine Adipositas-Klassifikation
festzulegen. Die vorliegende Studie bezieht sich, wie viele neuere Studien auch, auf die
Einteilung nach den Empfehlungen der Deutschen Adipositas Gesellschaft (DAG) von 1995
(s. Tab. 2.1). Sie basieren auf Studien von PAGANO R & LA VECCHIA C 1994.
Tab. 2.1: Adipositas-Klassifikation nach dem Body-Mass-Index (DAG 1995)
KLASSE
Untergewicht
BMI [kg/m2 ]
< 20
Normalgewicht
20 – 24,9
Übergewicht (Übergewicht Grad I)
25 – 29,9
ADIPOSITAS (Übergewicht Grad II)
30 – 39,9
Morbide Adipositas (Übergewicht Grad III)
> 40
Für die Einschätzung des Gesundheitsrisikos ist nicht nur der Grad der Adipositas von
Bedeutung, sondern auch die Verteilung der Fettdepots. Sie wird durch den „Taille-HüftUmfang“ (T/H) oder „Waist-to-Hip ratio“ (WHR) bestimmt. Dieser ist nach DEURENBERG
et al. 1990 wie folgt definiert:
WHR = Waist [Taillenumfang in cm] / Hip [Hüftumfang in cm]
2
Literaturüberblick
4
Das Gesundheitsrisiko ist bei der abdominalen bzw. androiden Fettverteilung höher als bei der
gluteo- femoralen Form der Adipositas. Bei abdominaler Adipositas erhöht sich das
Gesundheitsrisiko, wenn bei Frauen die WHR > 0,8 und bei Männern > 1,0 vorliegt (DAG
1995, HAUNER H 1995, WIRTH A 1997).
Weitere Studien von HAUNER H (1995) belegen, dass die Körperzusammensetzung nicht
nur eine der wichtigsten Beschreibungen des Ernährungszustandes ist, sondern dass eine
übermäßige Vermehrung des Fettgewebes mit einer erhöhten Morbiditäts- und Mortalitätsrate
korreliert.
In der vorliegenden Studie wurde zur Bestimmung der Körperzusammensetzung das
Verfahren der Bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA) verwendet. Mit Hilfe der BIA soll eine
Veränderung der Körperzusammensetzung durch die Dokumentation von Fettmasse (FM) und
fettfreier Masse (FFM) während der Studie geprüft werden. Das Messprinzip, die
Durchführung und das verwendete Gerät sind in Kapitel 3.3.1.3 beschrieben.
Betrachtet man den Zusammenhang von Körpergewicht und FFM [kg], so konnte in
verschiedenen Studien nachgewiesen werden, dass mit ansteigendem Körpergewicht eine
Zunahme der FFM verbunden ist (OWEN OE et al. 1986; OWEN OE et al. 1987;
DEURENBERG P et al. 1990; MADSON OR et al. 1997).
In einer Studie von DEURENBERG P et al. 1990 konnte bei 72 Probanden im Alter von
60 Jahren mit steigendem Körpergewicht ein Anstieg der FFM festgestellt werden. Bei der
Unterscheidung von Frauen und Männern ermittelte man zwischen den Parametern
Körpergewicht und FFM hohe positive Korrelationen (Frauen: r = 0,79; Männer: r = 0,84;
p< 0,0001). Ein signifikant positiver Zusammenhang von Körpergewicht und FFM wurde
auch von MADSON OR et al. 1997 bei der Untersuchung von 100 Frauen nachgewiesen. Die
Daten der Arbeitsgruppe von OWEN OE (1996, 1997) bestätigen das Dargestellte.
2
Literaturüberblick
2.2
5
Der Energieumsatz unter besonderer Berücksichtigung des
Ruheumsatzes
Bevor genauer auf den Ruheumsatz und dessen Einflussfaktoren bei adipösen Patienten
eingegangen wird, werden zunächst die Grundzüge des Ene rgiehaushaltes dargestellt.
Nach NOACK R 1995 benötigt der menschliche Organismus für das Wachstum, die
Erhaltung biologischer Strukturen und die Gewährleistung biologischer Funktionen Energie.
Diese Energie wird aus den Nährstoffen und ihren Metaboliten gewonnen.
Das Verhältnis von Energieverbrauch und Energiezufuhr wird als Energiebilanz bezeichnet.
Sind Energieverbrauch und Energiezufuhr gleich hoch, spricht man von einer ausgeglichenen
Energiebilanz. Eine positive Energiebilanz besteht, wenn die Zufuhr über dem Verbrauch
liegt. Daraus resultiert eine Gewichtszunahme. Umgekehrt ist eine negative Energiebilanz
verbunden mit einem Gewichtsverlust (SCHUTZ Y & JEQUIER E 1994).
Der Energieverbrauch lässt sich in drei Komponenten aufteilen: den Grundumsatz (als die
Summe aus Schlafumsatz und Umsatz des Wachzustandes), die nahrungsabhängige
Thermogenese und den Leistungsumsatz für körperliche Aktivität (SWINBURN E &
RAVUSSIN BA 1994; s. Abb. 2.1).
Täglicher Energieverbrauch in [%]
Energieverbrauch für
Willkürlich
20 – 40%
60 – 70%
Intensität, Dauer und Körpergewicht,
körperliche Aktivität
Nahrungsinduzierte
Thermogenese
Genetik und sympatisches
Nervensystem
Menge und Zusammensetzung
der Nahrung
Grundumsatz =
Wachzustand +
Schlafumsatz
Fettfreie Masse, Fettmasse,
Alter, Geschlecht, Genetik,
Hormone, Sympathisches
Nervensystem
spontan
10%
Determinanten
Abb. 2.1: Zusammensetzung des täglichen Energieverbrauches
(modifiziert nach SWINBORN E & RAVUSSIN BA 1994)
2
Literaturüberblick
6
Der Grundumsatz macht bei einem Erwachsenen während leichter körperlicher Arbeit etwa
60 – 70% des Energieumsatzes aus (s. Abb. 2.1) und kann deshalb als Grundlage für die
Ermittlung des Gesamtenergieverbrauchs und die damit verbundenen Zufuhrempfehlungen
dienen (NOACK R 1995). Der Grundumsatz wird in kcal/kg Körpergewicht/h angegeben,
wobei eine kcal gleich 4,18 kJ ist (VOET D & VOET JG 1994). Der Begriff Grundumsatz
(Basal Metabolic Rate, BMR) wird in der Literatur häufig mit dem Begriff Ruheumsatz
(Resting Metabolic Rate, RMR) gleich gesetzt. Diese Gleichstellung ist jedoch insofern zu
kritisieren, als die beiden Umsatzgrößen unter verschiedenen Bedingungen gemessen werden.
Die Messung des BMR erfolgt nach BOOTHY WM & SANDIFORD I (1929) morgens kurz
nach dem Aufwachen bei körperlicher und geistiger Ruhe. Die letzte Nahrungsaufnahme
sollte 12 – 18 Stunden zurückliegen. Die Raumtemperatur sollte während der Messung 20°C
(Indifferenztemperatur) betragen (ULMER HV 1995), da bei höheren oder niedrigeren
Temperaturen der energetische Aufwand zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur erhöht
ist (GROOT-BÖHLHOFF H et al. 1990).
Die Meßbedingungen des RMR sind dagegen etwas erleichtert. Der RMR wird einige
Stunden nach der letzten Mahlzeit und nach einer körperlichen Betätigung am leicht
bekleideten und entspannten Menschen gemessen. Die Messung erfolgt am liegenden
Probanden in einer angenehmen Umgebung bei Indifferenztemperatur (NAPOLI R &
HORTON ES 1996).
Durch die körperliche Arbeit wird der Energieverbrauch gesteigert. Dieser Leistungsumsatz
setzt sich aus spontaner und willkürlicher körperlicher Aktivität zusammen (s. Abb. 2.1). Die
körperliche Aktivität macht ungefähr 20 bis 40% des täglichen Gesamtenergieverbrauches
aus.
Auch der thermogene Effekt der Nahrung mit 10% Anteil am Gesamtenergieverbrauch und
ein Temperaturausgleich erhöhen den Energiebedarf am Tag (SWINBURN E & RAVUSSIN
BA 1994).
Für die Berechnung des Gesamtenergiebedarfs ist der Grundumsatz die Basis. Dabei wird der
Grundumsatz mit bestimmten Faktoren für die jeweiligen Aktivitäten multipliziert. Man
unterteilt den Energiebedarf in 24 Stunden in 3 Komponenten: Energie für körperliche
Aktivität, für die restliche Zeit im wachen Zustand und im Schlaf (SHIELS ME et al. 1994,
s. Abb. 2.2).
2
Literaturüberblick
7
Geschlecht
Alter
Körpergewicht
Grundumsatz (BMR)
Ø
Ø
Körperliche Aktivität
Beruflich (1,7–3,8 * BMR)
Privat (3-6 * BMR)
* Zeit
Restliche Zeit
im wachen Zustand
1,4 * BMR
Schlaf &
Bettruhe
1* BMR
* Zeit
* Zeit
Energiebedarf in 24 h
Abb. 2.2:
Der Energiebedarf des Menschen in 24 Stunden
(Modifiziert nach SHIELS ME et al. 1994)
Zu den körperlichen Aktivitäten gehören die beruflichen und privaten Tätigkeiten. Die
Aktivitäten im beruflichen Bereich werden in leichte (z.B. Büroangestellte mit 1,7 * BMR),
moderate (z.B. Verkäufer/in mit 2,2 * BMR für Frauen und 2,7 * BMR für Männer) und
schwere Arbeiten (z.B. Dachdecker/in mit 2,8 * BMR für Frauen und 3,8 * BMR für Männer)
gegliedert. Als privat gelten die Hausarbeit, Sport und Tätigkeiten im sozialen Bereich,
welche mit dem Faktor 3-6 des Grundumsatzes eingestuft werden.
Die restliche Zeit ist individuell sehr verschieden und wird mit Faktor 1,4 bewertet. Zur
Vereinfachung wird der Grundumsatz dem Schlafumsatz gleichgesetzt. Zur Ermittlung des
Energiebedarfes in 24 Stunden werden die Komponenten mit ihrer jeweiligen Zeitspanne in
Stunden multipliziert und anschließend addiert (SHIELS ME et al. 1994, DGE HRSG. 1995).
Ausgewählte Einflussfaktoren auf den Ruheumsatz
Nachdem nun der Ruheumsatz als wichtige Komponente des Gesamtenergieverbrauchs
allgemein besprochen wurde, werden im folgenden Abschnitt die für die vorliegende Studie
relevanten Einflussfaktoren auf den Ruheumsatz anhand ausgewählter Studien dargestellt.
Auf die Besprechung der Einflussfaktoren Geschlecht, Alter und Reduktionsdiäten wird im
Folgenden verzichtet, weil in der vorliegenden Studie kein signifikanter Einfluss auf den
Ruheumsatz nachweisbar ist.
Im Kapitel 2.1 wurde der Begriff „Adipositas“ anhand der Parameter Körpergewicht, BMI,
WHR und Körperzusammensetzung definiert. In den folgenden Abschnitten werden diese
Parameter als Einflussfaktoren auf den Ruheumsatz anhand ausgewählter Studien diskutiert.
2
Literaturüberblick
(1)
8
Körpergewicht
In verschiedenen Studien wurde ein positiver Zusammenhang zwischen der Zunahme des
Körpergewichts und dem Anstieg des RMR aufgezeigt (OWEN OE et al. 1986; OWEN OE et
al. 1987; FREDRIX EW et al. 1990; GORAN MI & POEHLMAN ET 1992; WELLE S et al.
1992; GORAN MI et al. 1993).
Die Arbeitsgruppe OWEN OE et al. konnte in Studien mit einem Frauenkollektiv (1986,
r = 0,74) sowie mit einem Männerkollektiv (1987, r = 0,75) eine positive Beziehung zwischen
dem RMR und dem Körpergewicht nachweisen. Die von ihr entwickelte Formel zur
Berechnung des theoretischen RMR berücksic htigt das Körpergewicht als einen der
wichtigsten Parameter.
Obwohl der RMR mit ansteigendem Körpergewicht zunimmt, sinkt hierbei der Quotient aus
den Parametern RMR und Körpergewicht bei beiden Geschlechtern. Die Begründung liegt
darin, dass der Energieverbrauch der stoffwechselaktiven Organe Gehirn und Leber relativ
konstant d.h. körpergewichtsunabhängig ist. Der Anstieg des Körpergewichts resultiert
hauptsächlich aus der Zunahme von Fettgewebe und Skelettmuskelmasse, welche im
Gegensatz zu den stoffwechselaktiven Organen einen niedrigeren Energieverbrauch
aufweisen (OWEN OE 1988). Betrachtet man den Sauerstoffverbrauch einzelner Organe,
zeigt sich, dass das Muskelgewebe mit fast 50% des Gesamtsauerstoffverbrauchs den größten
Anteil beansprucht (LÖFFLER G & PETRIDES PE 1997).
FREDRIX EW et al. (1990) zeigten bei 40 Frauen und Männern im Alter zwischen 51 und 82
Jahren den Anstieg des RMR bei steigendem Körpergewicht (r = 0,85; p < 0,001) und sehen
das Körpergewicht im Zusammenhang mit Geschlecht und Alter als Grundlage für eine
Berechnungsformel des theoretischen RMR.
In der Studie von WELLE S et al. (1992) wurden die RMR von 12 normalgewichtigen und 38
übergewichtigen Frauen zwischen 21 und 51 Jahren verglichen. Der RMR war bei den
übergewichtigen Frauen im Vergleich zu den normalgewichtigen durchschnittlich um 14%
(6470 kJ vs. 5680 kJ; p < 0,005) und das Körpergewicht um 43% (85,2 kg vs. 59,5 kg) erhöht.
Weiterhin stehen beide Parameter in einer signifikant positiven Beziehung (r = 0,80; p < 0,01)
zueinander. Die Ursache hierfür liegt in der absolut höheren Masse der FFM bei
Übergewichtigkeit, da die FFM 25 - 30% der Gesamtkörpermasse ausmacht. Neuere Studien
von GORAN MI et al. (1993) bestätigen ebenfalls die positive Korrelation zwischen RMR
und Körpergewicht.
2
Literaturüberblick
(2)
9
Body Mass Index
In der Literatur existieren zahlreiche Studien, die über einen positiven Zusammenhang
zwischen BMI und RMR berichten (OWEN OE et al. 1986, OWEN OE et al. 1987, WELLE
S 1989, GORAN MI & POEHLMAN ET 1992, GORAN MI 1993).
Die Studien von OWEN OE et al. (1986) zeigten an 44 Frauen (r = 0,67) und 60 Männern
(r = 0,68) eine signifikant positive Korrelation zwischen BMI und RMR. Diese positive
Beziehung wurde in den wissenschaftlichen Untersuchungen von WELLE S (1989, r = 0,48;
p < 0,01) mit 31 Probanden im Alter zwischen 19 und 33 Jahren sowie von GORAN MI &
POEHLMAN ET (1992, r = 0,58; p < 0,05) bei einer gemischt geschlechtlichen
Probandengruppe mit 13 Personen nachgewiesen.
(3)
Waist-to-Hip Ratio
WESTRATE JA et al. stellten 1990 den Einfluss der Körperfettverteilung auf den RMR bei
einer Gruppe von 32 Frauen mit unterschiedlichen Adipositasgraden und Normalgewicht fest.
Die Ergebnisse der RMR bei den Adipösen mit androider Fettverteilung und den Normalgewichtigen lagen höher als bei den Frauen mit gynoider Fettverteilung (p = 0,01). Es konnte
gezeigt werden, dass WHR Einfluss auf den Energiestoffwechsel bei Adipositas hat. Die
Begründung liegt darin, dass das abdominal gelagerte Fettgewebe im Vergleich zum gynoiden
stärker metabolisch aktiv ist. Diese Ergebnisse unterstützten die Daten von MAURIEGE P et
al. (1990), die bei steigende WHR eine Erhöhung der lipolytischen Aktivität an isolierten
Fettzellen nachwiesen (r = 0,41; p < 0,005).
NIKOLAS BJ et al. (1995) untersuchten den Zusammenha ng zwischen einer zunehmenden
WHR und einer erhöhten Fettoxidation (r = 0,42; p < 0,05). Es zeigte sich jedoch kein
Einfluss von WHR auf RMR (r = 0,23; p = n.s.).
2
Literaturüberblick
(4)
10
Fettfreie Masse
FUKAGAWA NK et al. (1990) ermittelten für verschiedene Untersuchungskollektive
insgesamt mit steigender FFM einen höheren RMR (r = 0,89; p < 0,001). Für die einzelnen
Kollektive wurden signifikant positive aber unterschiedlich starke Korrelationen (ältere
Frauen: r = 0,74, jüngere Männer: r = 0,82 und ältere Männer: r = 0,48; p < 0,001)
nachgewiesen.
FREDRIX EW et al. (1990) ermittelten in einem Probandenkollektiv von 22 Frauen und 18
Männern im Alter von 51 bis 82 Jahren eine signifikant positive Korrelation von RMR und
FFM (r = 0,88; p < 0,05). In der Arbeitsgruppe von VISSER M et al. (1995) wurden diese
Ergebnisse bestätigt. Sie stellten wie FUKAGAWA NK et al. (1990) zwei Altersgruppen auf.
Bei der Beziehung zwischen RMR und FFM fand man heraus, dass diese bei jüngeren
Probanden signifikant um fast 5% höher ausfiel (Frauen: 126 kJ vs. Männer: 121 kJ).
CUNNINGHAM JJ verglich 1991 Daten verschiedener Studien miteinander und zeigte über
ein weites Körpergewichtsspektrum positive Korrelationen zwischen der FFM und dem RMR
zwischen 0,61 und 0,83. WEINSIER RL et al. (1992) fassten ebenfalls verschiedene Studien
mit einem Gesamtkollektiv von 670 Probanden zwischen 19 und 46 Jahren zusammen. Sie
bestätigten die Ergebnisse von CUNNINGHAM JJ et al. (1991). Weiterhin betrachtete die
Arbeitsgruppe von WEINSIER RL et al. (1992) den Quotienten aus RMR und FFM. Es ergab
sich, dass bei steigender FFM die Größe des Quotienten abnahm. Das erklärt sich daraus, dass
die Zunahme der FFM hauptsächlich aus der Zunahme der Muskelmasse resultiert. Die
Stoffwechselaktivität der Muskelmasse ist aber im Vergleich zu Herz, Leber, Nieren und
Gehirn erniedrigt.
Die Quotienten aus RMR und FFM wurden ebenfalls in der Studie von RYAN AS et al. 1996
untersucht. Hier verglich man 14 junge Frauen von 20 + 0,8 Jahren mit 10 älteren Frauen im
Alter von 58 + 1,9 Jahren. Die Quotienten des jüngeren Kollektivs waren gegenüber denen
des älteren Kollektivs signifikant höher (139 vs. 127 kJ/kg FFM; p < 0,05).
1997 wurde der signifikant positive Zusammenhang zwischen RMR und FFM an zwei jungen
Probandenkollektiven von 20 Frauen und Männern ebenfalls aufgezeigt (SPARTI A et al.
1997). Die Arbeitsgruppe konnte begründen, dass sich die FFM als Hauptdeterminante des
RMR eignet, um dessen hohe Variabilität zu erklären.
2
Literaturüberblick
2.3
11
Substratoxidation
Für die Aufrechterhaltung der Körperfunktionen benötigt der Organismus Energie. Die
Energieausbeute ist davon abhängig, welche Substrate für die Energiegewinnung im
oxidativen Prozeß eingesetzt werden.
Die Fette (Triglyceride), als ein Substrat zur Energiegewinnung, werden durch die Lipolys e in
Glycerin und in freie Fettsäuren (FFS) gespalten. Während das Glycerin in den Kohlenhydratabbau, die Glycolyse, gelangt, werden die FFS in der β-Oxidation zu Acetyl-CoA abgebaut.
Die Fette entstammen hauptsächlich dem Unterhautfettgewebe und zu einem geringeren
Anteil dem Triglyceridpeicher der Muskulatur (MUDIO DM 1994, SCHEK A 1997).
Unter aeroben Bedingungen wird Glucose in der Glycolyse über Glycerinaldehyd-3-Phosphat
zu Pyruvat abgebaut und in einer weiteren chemischen Reaktion zu Acetyl-CoA umgestaltet
(s. Abb. 2.3). Die Glucose wird in Form von Glycogen im Muskel mit einem Depot von
ungefähr 250 g und in der Leber mit 150 g gespeichert (BROOKS GA 1994).
Fette
FFS
Glycerin
β-Oxidation
Kohlenhydrate
Proteine
Glycerin / Glycogen
Aminosäuren
Glycolyse
Desaminierung
Alanin
Aminogruppe
Pyruvat
Harnstoff
Lactat
Acetyl-CoA
Oxalacetat
Abb. 2.3:
Citrat
Cyclus
Urin
Glutamin - Säure
Beziehung des Citratcyclus zum Stoffwechsel von Triglyceriden, Glucose und
Proteinen (Modifiziert nach MC ARDLE WD et al. 1991)
2
Literaturüberblick
12
Die Endoxidation der Nahrungsstoffe zu C02 und H2 0 erfolgt aus dem gemeinsamen
Zwischenprodukt Acetyl-CoA im Citratcyclus. Der Citratcyclus als Drehscheibe einzelner
Stoffwechselwege stellt nicht nur die Endoxidation der Nährstoffe Fette und Kohlenhydrate
dar, sondern nimmt auch eine Reihe von Zwischenprodukten anderer Stoffwechselprozesse
auf (s. Abb. 2.3; DANIEL H & REHNER G 1999).
Die Proteine spielen für die Energiegewinnung nur eine geringe Rolle. Die glycogenen
Aminosäuren können über eine Desaminierung in den Citratcyclus eingeführt werden.
Besondere Bedeutung kommt der Aminosäure Alanin zu. Da Glucose, aufgrund des Fehlens
von Glucose-6-Phosphatasen, nicht direkt aus der Muskulatur in die Blutbahn geschleust
werden kann, wird sie im Alanin-Cyclus mittels Transaminierung in die Transportform
Alanin gewandelt. Alanin wird über Pyruvat in den Citratcyclus eingeführt. Die anfallende
Aminogruppe der Desaminierung wird mit dem Urin in Form von Harnstoff ausgeschieden
(s. Abb. 2.3; MC ARDLE et al. 1991).
Der vollständige Abbau der Triglyceride und der Glucose läuft nur unter aeroben
Bedingungen ab. Während 1 mol Triglyceride 460 mol ATP Energie liefern, entstehen bei der
Endoxidation von 1 mol Glucose 36 mol ATP. Der Abbau der Triglyceride stellt somit den
höchsten Energiegewinn der Nährstoffe dar.
Unter anaeroben Bedingungen stellt die Glycolyse die einzige Möglichkeit der Energiebereitstellung dar, jedoch mit einem sehr viel niedrigeren Energieertrag. Bei Sauerstoffmangel
wird im Cori-Cyclus in der Muskulatur Glucose über Pyruvat in Lactat überführt. Pro mol
Glucose werden 2 mol ATP bereitgestellt. Im Gegensatz zur Glucose kann Lactat in die
Blutbahn gelangen. In der Leber wird es über die Gluconeogenese wieder in Glucose
überführt und dient so der Muskulatur erneut als Energiesubstrat (MC RAY HS-H 1992,
BROOKS GA 1994).
Die Dynamik des Citratcyclus ist abhängig von der Zufuhr der Zwischenprodukte. Um
Acetyl-CoA in den Citratcyclus einzuschleusen, ist Oxalacetat als Reaktionspartner
notwendig. Oxalacetat entsteht ebenfalls aus Pyruvat. Wenn Pyruvat nicht in ausreichender
Menge aus der Glycolyse geliefert werden kann, ist der Verbrauch an Acetyl-CoA geringer
und es können somit weniger FFS vollständig oxidiert werden. Der Satz „Lipide verbrennen
im Feuer der Kohlenhydrate“ bestätigt sich (s. Abb. 2.3; DANIEL H & REHNER G 1999).
2
Literaturüberblick
2.3.1
13
Lungenfunktion
Die Lungenfunktionseinschränkung bei Adipositas lässt sich an bestimmten Lungenfunktionsparametern charakterisieren. Die Beurteilung dieser Parameter bei Adipositas wird in
verschiedenen Studien kontrovers diskutiert. Das hängt einerseits mit den unterschiedlichen
Verwendungen der Adipositas-Definitionen (Broca-Index, BMI oder Fettverteilung) in den
Studien zusammen, andererseits fallen aber auch die Messergebnisse unterschiedlich aus
(COLLINS LC et al. 1995).
Bei adipösen Patienten wird von einer Verminderung des expiratorischen Reservevolumens
(ERV) berichtet. Das ERV ist das Volumen, welches nach normaler Expiration noch
ausgeatmet wird. Daraus wird gefolgert, dass die funktionelle Reservekapazität (FRC) sinkt.
Die FRC ist definiert als das in der Lunge nach normaler Expiration noch verbleibende
Volumen. Das hat zwei Ursachen: zum Einen kommt es zu einer geringeren Dehnbarkeit der
Thoraxwand aufgrund von Fetteinlagerungen, zum Anderen verlagert sich das Zwerchfell
durch abdominale Fettmassen nach kranial (CAREY IM et al. 1999).
Weitere Lungenparameter nehmen proportional zum Gewicht ab: die totale Lungenkapazität
(TLC) als gesamtes Lungenvolumen nach maximaler Insipration, die Vitalkapazität, definiert
als maximal ausgeatmetes Volumen nach maximaler Inspiration, und das maximale
willkürliche Volumen (MWV) sind vermindert. Unter MWV versteht man das ausgeatmete
Volumen nach mehreren maximalen Atemmanövern über eine bestimmte Zeit (ZERAHLANCNER F et al. 1997, LAVIETES MH 1999).
Proportional zur Verminderung der ERV kommt es zur Hypoxämie. Die Hypoxämie resultiert
aus dem Missverhältnis von Lungenventilation und Lungenperfusion. Dabei werden gut
perfundierte Lungenbereiche nicht ausreichend belüftet. Es wird gezeigt, dass es bei
Unterschreitung einer kritischen Grenze der FRC zum Verschluß der Alveolen kommt.
Daraus resultiert ein gesteigerter Gradient von alveolärem und systemarteriellen Sauerstoffpartialdruck pO2 (ZERAH-LANCNER F et al. 1997).
Durch Autopsien von adipösen Menschen wies man eine vermehrte Fetteinlagerung in der
Zwerchfellmuskulatur sowie eine Kranialverlagerung des Diaphragmas aufgrund der
Überdehnung nach. Daraus resultiert, dass die Atemmuskulatur nicht nur in der Struktur
sondern auch in ihrer Funktion eingeschränkt ist. Die beschriebenen Veränderungen der
Lungenfunktionsparameter nehmen in liegender Position zu (LAVIETES MH 1999).
2
Literaturüberblick
14
Durch die Verminderung der zur Verfügung stehenden Sauerstoffmenge im Blut werden die
Stoffwechselprozesse Energieumsatz und Substratoxidation nicht mehr genügend mit
Sauerstoff versorgt, so dass sich das Verhältnis von Kohlenhydrat- zu Fettoxidation zugunsten
der ersteren verschiebt (HIRSCH J et al 1992; JAGER L 1968; KENNEDY A 1992). Diese
Tatsache kommt gerade unter Belastung zum Tragen und erklärt, warum bei adipösen
Patienten die submaximale Sauerstoffaufnahme zur Steigerung der Fettoxidation sehr niedrig
ausfällt.
Es wird weiterhin von Herzfrequenz- und Blutdruckanstieg in Zusammenhang mit
Lungenfunktionseinschränkungen bei Ad ipositas berichtet. Der ständige Abfall des
Sauerstoffpartialdrucks
bewirkt
eine
Sympathikusaktivierung
mit
Blutdruck-
und
Herzfrequenzanstieg. Langfristig resultiert daraus ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre
Erkrankungen (BARTON M 2000).
In Studien mit massiv Adipösen konnte gezeigt werden, dass es bei Gewichtsreduktion zu
einer Steigerung der oben genannten Lungenfunktionsparameter kommt (DE LORENZO A et
al. 1999).
2.3.2
Substratoxidation unter Belastung
Der ruhende Skelettmuskel hat nur einen geringen Anteil (18%) am Gesamtkörper-02 Verbrauch. Während körperlicher Belastung steigt der Sauerstoffverbrauch des Muskels und
kann bis auf 90% des gesamten Verbrauchs an Sauerstoff im Organismus zunehmen. Welche
Energiereserven für die Energiegewinnung genutzt werden, hängt von der Verfügbarkeit des
Sauerstoffs ab (DEETJEN P & SPECKMANN EJ 1994).
Die Kontraktion sowie die Erschlaffung der Muskelfaser sind ATP-abhängige Prozesse, das
heißt, die Bewegung ist abhängig vom ATP-Vorrat der Muskelzelle. Bei längeren
körperlichen Betätigungen muß das ATP aus ADP ständig regeneriert werden. Hierfür stehen
die Energiereserven FFS aus der Lipolyse der Triglyceride des Fettgewebes und die Glucose
aus den Glycogenspeichern der Muskulatur und der Leber zur Verfügung (DANIEL H &
REHNER G 1999).
2
Literaturüberblick
15
aerob
Fettsäuren
Lactat
Abb. 2.4:
Energie
anaerob
Glucose
ATP
ADP
Energiebereitstellung aus den Substraten Fettsäuren, Glucose und Lactat
Unter aeroben Bedingungen stellen Fettsäuren und Glucose das bevorzugte Energiesubstrat
dar. Je nach Vorhandensein von Einflussfaktoren (s. unten) haben sie unterschiedliche Anteile
an der Energiegewinnung. Im anaeroben Zustand, das heißt unter Sauerstoffmangel, kommt
es zur lactaziden Energiefreisetzung. (s. Abb. 2.4; Kap. 2.3; MC ARDLE WD et al. 1991;
SALTIN B et al. 1993).
Welche Substrate zur Energiegewinnung der Muskulatur genutzt werden, hängt neben der
Verfügbarkeit
von
FFS,
Glycogen
und
Sauerstoff
sowie
der
Funktionalität
des
Respirationsapparates auch von der Nährstoffzufuhr vor Belastung ab.
In einigen Studien wurde die Nährstoffzufuhr als Einflussfaktor auf die Substratoxidation der
Skelettmuskulatur unter Belastung untersucht. Die wissenschaftlichen Arbeitsgruppen
studierten einerseits den Einfluss des Zeitpunktes der Nahrungsaufnahme, d.h. verschiedene
zeitliche Abstände der Nahrungsaufnahme vor der Belastung (YASPELKIS BB et al. 1993,
SCHNEITER P et al. 1995) und andererseits der Kombination der Nährstoffe auf die
Substratoxidation während der Belastung (COSTILL DL et al. 1977, MAUGHAN RJ et al.
1978, BERGSTRÖM J et al. 1967, JANSSON E & KAIJSER L 1982).
YASPELKIS BB et al. konnten 1993 für den absorptiven Zustand zeigen, dass es bei
körperlicher Belastung zu einer gesteigerten Fettoxidation kommt. Eine vermehrte
Erschöpfung, die Abnahme des respiratorischen Quotienten sowie die Zunahme der
Herzfrequenz unter Belastung wird mit Zunahme des Fettanteils in der aufgenommenen
Nahrung beobachtet (BERGSTRÖM J et al. 1967). Hier stehen die Glykogenspeicher als
Energiequelle unter Belastung weniger zur Verfügung als nach einer kohlenhydratreichen
Mahlzeit.
In der vorliegenden Studie stand den Probandinnen ein standardisiertes Frühstück
(Früchtemüsli ohne Zuckerzusatz der Firma Kellogs) vor der submaximalen Belastung im
absorptiven Zustand zur Verfügung.
2
Literaturüberblick
16
Größere Bedeutung als Einflussfaktoren auf die Substratoxidation unter Belastung für die
vorliegende Studie haben die Intensität sowie die Dauer der körperlichen Belastung.
Weiterhin spielen Trainingsart und -zustand eine Rolle. Auf diese Einflussfaktoren wird im
Folgenden eingegangen (TERJUNG RL et al. 1989; ROMIJN JA et al. 1992).
Ausgewählte Einflussfaktoren auf die Substratoxidation unter Belastung
(1)
Bewegungsintensität und -dauer
Zur Energieausnutzung steht dem Stoffwechsel, wie zuvor erläutert, immer eine Mischung
aus aufgenommener Glucose, gespeichertem Glycogen und freien Fettsäuren zur Verfügung.
Die prozentualen Anteile der Komponenten zur Utilisierung hängen wesentlich von der
Intensität und der Dauer der körperlichen Belastung ab. Da Bewegungsintensität und -dauer
als Einflussfaktoren auf die Substratoxidation eng miteinander verbunden sind, werden sie im
Folgenden gemeinsam anhand ausgewählter Studien dargestellt.
Die Belastungsintensitäten sind von verschiedenen Autoren mittels unterschiedlicher
Messparameter definiert. Da sich die Sauerstoffaufnahme während einer ansteigenden
Belastungsspiroergometrie proportional erhöht, wird sie als Leistungsfähigkeitsparameter
herangezogen. Ab einer bestimmten Belastungsstärke steigt die Sauerstoffaufnahme jedoch
nicht mehr linear an; sie erreicht ein Plateau, die maximale Sauerstoffaufnahme V0 2 max (MC
ARDLE WD et al. 1991). Die verschiedenen Leistungsstufen (in Watt) auf dem Ergometer
können auf die Sauerstoffaufnahmen in Prozent von V02 max bezogen werden, so dass sich
die prozentualen Sauerstoffaufnahmen zur Einschätzung der Bewegungsintensität eignen
(SCHEK A 1997).
ROMIJN JA et al. 1993 sprechen bei 25 – 36% der maximalen Sauerstoffaufnahme (V0 2 max)
von einer leichten Belastungsintensität. Nach BROOKS GA et al. 1994 liegt eine mittlere
bzw. moderate Belastungsintensität bei bis zu 65% der maximalen Sauerstoffaufnahme. Eine
Belastung über 65% der maximalen Sauerstoffaufnahme bezeichnen sie als schwere
Belastung. In der folgenden Studie wird die 25% V0 2 max als sehr leichte Belastungsintensität
und die 30% V0 2 max als leichte Intensität bezeichnet.
Bei leichter Aktivität (ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme nach ROMIJN JA et al.
1993) ist die Oxidation der freien Fettsäuren durch die Erhöhung der Fettgewebslipolyse
2
Literaturüberblick
17
gesteigert, wobei die Triglyceride und das Glycogen intramuskulär wenig Bedeutung haben
(JONES NL et al. 1980). Mit zunehmender Belastungsintensität nimmt die Fettsäureoxidation
ab (ROMIJN JA et al. 1995). Weiterhin wurde bei Trainierten gezeigt, dass sich der Einfluss
der intramuskulären Triglyceride und der Muskelglycogenspeicher unter diesen Bedingungen
erhöht (ROMIJN JA et al. 1993). Für die Glucoseutilisierung wiesen schon 1971 WAHREN J
et al. und 1982 AHLBORG G et al. nach, dass, infolge der gesteigerten Glucoseaufnahme
durch die Gewebe, die Glucoseoxidation stimuliert wird. Neben der Glycogenolyse ist auch
die Gluconeogenese erhöht. Der Anteil der Glucose an der Energiegewinnung ist bei mittlerer
und schwerer Belastung am größten. Bei dieser Belastungsstufe konnten AHLBORG G et al.
1982 zeigen, dass die Leberzellen vermehrt Gluconeogenese betreiben, um das Glucosedefizit
auszugleichen und so die glucoseabhängigen Organe wie z.B. das Gehirn zu versorgen. Die
Substrate stammen aus der Proteinolyse der Muskelzelle (RENNIE MJ et al. 1981).
Bei körperlicher Betätigung über einen Zeitraum von wenigen Sekunden ist der Muskel auf
die ständige Bereitstellung energiereicher Phosphatverbindungen (ATP) zur Energiegewinnung ange wiesen. Bei Belastung von bis zu 20 Sekunden steht der Muskelzelle eine
weitere Energiequelle zur Verfügung: das Kreatinphosphat, wo ein Phosphatrest an ADP zur
Bildung von ATP übertragen wird (WIRTH A et al. 1979).
Mit sinkendem Einfluss des ATP-Kreatinphosphat-Systems steigt bei hoher Belastung die
Bedeutung der anaeroben Oxidation von Glucose aus der Glycogenolyse. Bei zunehmender
Belastungsdauer mit leichter Intensität wird von einer Zunahme der Fettoxidation und einer
Verminderung der Glucoseoxidation berichtet (AHLBORG G et al. 1974, RAHKILA P et al.
1980, WOLFE RR et al. 1990). Unter maximaler körperlicher Belastung bei Dauerbelastung
reichen auch die Glycogenreserven nicht aus und es werden vermehrt Fettgewebstriglyceride
zur Energiegewinnung genutzt. Die gesteigerte Fettsäureoxidation der Muskulatur hemmt
ihrerseits die Glucoseaufnahme und deren Utilisation. In diesem Mechanismus wird ein
Glucose einsparender Effekt gesehen, da das Fettdepot mehr Energie bereithält als die
Glycogenspeicher (WIRTH A et al. 1979, BREUER R 1981).
Bei steigender körperlicher Belastungsintensität sowie -dauer nimmt bei gleichzeitiger
Senkung der Proteinsynthese der Muskelabbau zu (DOHM GL et al. 1982 & 1985). Unter
diesen Bedingungen gewinnt die Proteinoxidation an Bedeutung (FELIG P et al. 1971).
AHLBORG G et al. 1974 konnten zeigen, dass aufgrund der Unmöglichkeit Glucose aus der
2
Literaturüberblick
18
Muskelzelle zu transportieren der Alanin-Pyruvat-Cyclus zum Einsatz kommt. Dieser
Mechanismus wird auch im Kapitel 2.3 „Die Substratoxidation“ dargestellt.
(2)
Trainingsart
Die Ausprägung der Muskelfasertypen Typ I (slow twitch) und Typ II (fast twitch) hängt
neben der genetischen Festlegung von der Sportart ab, die überwiegend betrieben wird.
Ausdauersportarten (Walking, Schwimmen) führen zur Zunahme der Typ I-Muskelfaser,
wohingegen es bei Schnell- und Kraftsportarten (Tennis, Squash, Gewichtheben)
hauptsächlich zur Ausprägung des Fasertyps II kommt. Schnellsportarten vermehren die
Anzahl und Kraftsport erhöht die Größe der Typ II-Muskelfasern. Aufgrund unterschiedlicher
Enzymausstattungen,
Mitochondrien-
und
Myoglobingehalten
bestimmen
die
Muskelfasertypen, welches Substrat zur Oxidation unter körperlicher Belastung hauptsächlich
zur Verfügung steht (LÖFFLER G & PETRIDES PE 1997). JANSSON E & KAIJSER L
(1982) zeigten, dass Faser-Typ I bevorzugt Fettsäuren als Substrat verbraucht, wohingegen
Typ II vorwiegend Glucose oxidiert.
(3)
Trainingszustand
Nachfolgend werden die Wirkungen mehrwöchigen Ausdauertrainings auf die Substratoxidation und weitere Stoffwechselparameter sowie auf das Fettgewebe anhand ausgewählter
Studien zusammengefaßt.
Durch ein Ausdauertraining mit leichter bis mittlerer Intensität wird der Anteil der
Fettsäureoxidation
an
der
Gesamtsubstratoxidation
erhöht,
wohingegen
die
Kohlenhydratoxidation abnimmt (RAHKILA P et al. 1980, COGGAIN AR et al. 1990,
MARTIN WH et al. 1993). HOLLOSKY JO & COYLE EF 1984 und VIHKO V et al. 1978
erklären dies mit einer Vergrößerung der Muskelmasse, einer Veränderung der
Enzymausstattung und der Zunahme der Mitochondrien in der Muskelzelle. Weiterhin konnte
gezeigt werden, dass intramuskulär mehr Triglyceride oxidiert werden (MARTIN WH et al.
1993, PHILLIPS SM et al. 1996), dafür sinkt aber die Glucoseoxidation (COGGAN AR et al.
1990). TURCOTTE LP et al. 1992 und JANSSON E et al. 1987 wiesen nach, dass bei
mehrwöchigem Ausdauertraining vermehrt freie Fettsäuren und weniger Glucose durch den
Muskel aufgenommen werden.
2
Literaturüberblick
19
Durch die vermehrte Oxidation von Fettsäuren wird das Glykogen aus den Muskelspeichern
effektiver genutzt, d.h. die Glykogenspeicher werden unter moderater Belastung langsamer
entleert. Insgesamt kommt es zu einer Zunahme der Triglyceridspeicher (HURLEY BF et al.
1986) und der Glycogenspeicher der Muskulatur (TURCOTTE LP et al. 1992).
Mit zunehmender Trainingsdauer steigen die Herzfrequenz, die Blutlactatwerte und der
respiratorische Quotient weniger schnell an. Erhöhungen der maximalen Sauerstoffaufnahme
und der Lungenkapazität werden im trainierten Zustand festgestellt (JANSSON E &
KAIJSER L 1987, COGGAIN AR et al. 1990, MARTIN WH et al. 1993, HOLLOSKY JO &
COYLE EF 1984).
Das Ausdauertraining hat einerseits Einfluss auf den Stoffwechsel des Fettgewebes und
andererseits auf dessen Masse. Im trainierten Zustand vermindert sich auf der einen Seite die
Triglyceridsynthese, da weniger Fettsäuren und Glycerin als Ausgangsstoffe zur Synthese zur
Verfügung stehen (WIRTH A et al. 1979), auf der anderen Seite verkleinert sich der
Durchmesser der Adipozyten, wobei deren Anzahl erhalten bleibt; d.h. die Hyperthrophie der
Adipozyten nimmt ab, wobei die Gesamtanzahl der Adipozyten – die Hyperplasie – bestehen
bleibt (ASKEW EW et al. 1975, OWENS JL et al. 1977).
2.4
Indirekte Kalorimetrie
In diesem Abschnitt werden die in der vorliegenden Studie verwendete Messmethode und die
Berechnungsgrundlage zur Bestimmung von Energieumsatz und Substratoxidation dargestellt.
Für die vollständige Endoxidation der Nährstoffe Fett, Glucose und Aminosäuren wird
Sauerstoff benötigt und Kohlendioxid sowie Wasser abgegeben. Die Bestimmung der
Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidproduktion erfolgt über die indirekte Kalorimetrie.
Hierbei nimmt man an, dass der gesamte Sauerstoff zur Oxidation der Nährstoffe verwendet
und das Endprodukt Kohlendioxid quantitativ ausgeatmet wird (JEQUIER E et al. 1987). Die
Oxidation der Nährstoffe ist neben der Energiegewinnung auch mit einer Wärmeabgabe zur
Aufrechterhaltung der Körpertemperatur verbunden. Dieser Energieverlust wird mit der
direkten Kalorimetrie gemessen. Bei Indifferenzt emperatur entspricht die Wärmeabgabe
durch die Nährstoffoxidation, welche mit Hilfe der direkten Kalorimetrie bestimmt wird, der
direkt kalorimetrisch bestimmten Wärmemenge, die an die Umgebung frei gegeben wird
(FERRANNINI E 1988).
2
Literaturüberblick
20
Mithilfe der indirekten Kalorimetrie können der Ruheenergieumsatz, die nahrungsinduzierte
Thermogenese und der Energieumsatz während körperlicher Belastung berechnet und die
Substratoxidation ermittelt werden. Der Abbau der Nährstoffe Fett, Kohlenhydrate und
Aminosäuren erfolgt nach bekannten stöchiometrischen Gleichungen (s.u.). Über die
Erfassung
von
Sauerstoffaufnahme
(V0 2 ) und Kohlendioxidabgabe (VC02 )
sowie
Stickstoffausscheidung im Urin (als Produkt des Aminosäurekatabolismus) lassen sich die
oxidierten Mengen von Fetten, Kohlenhydraten und Aminosäuren in Gramm (g) berechnen.
Aus der Menge der oxidierten Nährstoffe kann durch den jeweiligen physiologischen
Brennwert der Gesamtenergieverbrauch für einen festgelegten Messzeitraum bestimmt
werden (JEQUIER E et al. 1987). Das genaue Messprinzip und die Durchführung sind in
Kapitel 3.3.2 dargestellt.
Respiratorischer Quotient
Die Oxidationen der Nährstoffe Glucose, Fettsäuren und Aminosäuren haben aufgrund unterschiedlicher chemischer Bestandteile verschiedene Anteile am Sauerstoffverbrauch (V0 2 ) und
an der Kohlendioxidabgabe (VC02 ). Das Verhältnis von Kohlendioxidabgabe und
Sauerstoffaufnahme ergibt den Respiratorischen Quotienten (RQ). Der RQ errechnet sich aus
der Stöchiometrie der Oxidationsgleichungen der oben genannten Nährstoffe im energieliefernden Schritt. An der Menge des Sauerstoffverbrauchs und der Kohlendioxidabgabe ist
ersichtlich, welcher Nährstoff hauptsächlich oxidiert wird (BARTELS H et al. 1973).
Aus der Oxidationsgleichung von Glucose ist zu erkennen, dass der gesamte aufgenommene
Sauerstoff der Oxidation des Kohlenstoffs zu Kohlendioxid dient. Daraus ergibt sich, dass je
mol Glucose 6 mol Sauerstoff verbraucht und 6 mol Kohlendioxid erzeugt werden.
C6 H12 06 + 6 02
6 C02 + 6 H2 0
RQ = 6 C02 / 6 02 = 1
Da die Austauschmenge der beiden Gase gleich ist, ergibt sich ein RQ von 1 (MC ARDLE
WD et al. 1991).
2
Literaturüberblick
21
Fettsäuren enthalten, verglichen mit Glucose, im Verhältnis zur Menge Wasserstoff weniger
Sauerstoff. Das bedeutet, dass der aufgenommene Sauerstoff nicht nur für die Oxidation des
Kohlenstoffs im Glucosemolekül benötigt wird, sondern auch zur Oxidation des Wasserstoffs.
Für die Oxidation eines Moleküls der typischen Fettsäure Palmitinsäure werden 23 mol 02
verbraucht und 16 mol C02 produziert. Es errechnet sich ein RQ von 0,7 (SWINBURN BA &
RAVUSSIN E 1994):
C16 H32 02 + 23 02
16 C02 + 16 H2 0
RQ = 16 C02 / 23 02 = 0,7
Zur Berechnung der oxidierten Proteinmenge benötigt man die Menge der Stickstoffausscheidung im Urin. Der im Eiweißabbau entstehende Stickstoff findet sich zu 80% als
Harnstoff im Urin. 1 g Stickstoff entstammt durchschnittlich aus 6,25 g Protein. Für das
Protein Albumin ergibt sich folgende Gleichung, wobei für die Oxidation 77 mol 02 benötigt
werden und 63 mol C02 entstehen (FRAYN KN 1983):
C72 H112N2 022 S + 77 02
63 C02 + 38 H2 0 + S03 + 9 C0(NH2 )2
RQ = 73 C02 / 77 02 = 0,82
An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass
die
Überlegung,
mittels
RQ
die
Substratutilisierung sowie das kalorische Äquivalent zu bestimmen, nicht immer genau auf
die indirekte Kalorimetrie angewandt werden kann, weil wir uns nicht allein von Glucose und
Triplamitin, sondern von einem Nährstoffgemisch der 3 Hauptnährstoffe ernähren. Diese
Nährstoffe stellen selbst wieder Gemische dar, die, je nachdem, ob ihr Ursprung pflanzlicher
oder tierischer Art ist, unterschiedlich zusammengesetzt sind.
Bei der Formel zur Ermittlung des RQ wird angenommen, dass der gemessene Gasaustausch
von Kohlendioxid und Sauerstoff in der Lunge dem Gasaustausch für den Nährstoffabbau in
der Zelle entspricht. Diese Annahme gilt nur unter Steady-State-Bedingungen. Unter
bestimmten Umständen kann der RQ auch Werte unter 0,7 oder über 1 erreichen. Beispiele
hierfür sind die Hyperventilation während körperlicher Belastung, eine kohlenhydratreiche
Ernährung und eine Nahrungskarenz mit Ketogenese bzw. Gluconeogenese (MC ARDLE
WD et al. 1991).
2
Literaturüberblick
22
Der RQ ist, wie u.a. oben beschrieben, von unterschiedlichen Faktoren abhängig, was z.B.
daran liegt, dass der Körper eine gewisse Pufferkapazität für C02 aber nicht für 02 hat. Die
Folge davon ist, dass große RQ-Schwankungen und damit unphysiologische Daten der
Substratoxidation auftreten können. Im Ruhezustand, unter den standardisierten Bedingungen
zur Messung des Grundumsatzes (s. Kap. 2.2), ist der Anteil der Fettoxidation vom
Gesamtumsatz allerdings am größten, so dass die RQ-Werte bis max. 0,8 liegen sollten. Der
Grund für hohe RQ-Werte liegt in der horizontalen Lage der adipösen Patientinnen (s. Kap.
5.2).
Neben dem Problem der horizontalen Lage im Ruhezustand, ist die hohe respiratorische
Fehlerquelle bei Adipösen zu beachten. Die indirekte Kalorimetrie setzt voraus, dass, wie
oben beschrieben, auf dem Weg zwischen Zellen und Atemwegen weder 02 noch C02
hinzukommt oder verloren geht. Gerade für das C02 , das in relativ großen Mengen im Körper
gespeichert werden kann, ist die Bedingung nur gegeben, wenn der arterielle C02 -Druck
konstant bleibt (s. Kap. 7).
Die Adipositas bedingt das schnelle Erreichen einer Hyperventilation bei bereits geringer
Belastung, so dass auch nach einiger Zeit kein steady state erreichbar ist. Die Folge ist die
vermehrte Kohlendioxid-Ausatmung und somit ein RQ von über 1. Einerseits wird zwar die
Kohlendioxid-Konzentration im Blut gesenkt, andererseits wird aber bei anaerobem
Stoffwechsel Glucose nur unvollständig abgebaut und es entsteht Lactat (metabolische
Alkalose). Die fixe Säure verdrängt Bicarbonat aus seiner Bindung in Blut und Gewebe Das
Kohlendioxid-/Hydrogencarbonat-Puffersystem neutralisiert dieses Lactat (Protonenlieferant),
wodurch Kohlendioxid produziert und über die Lunge ausgeatmet wird (MC ARDLE WD et
al. 1991, JEQUIER E et al. 1987). Das heißt, C02 geht in die Berechnung mit ein, welches
aber nicht aus der Oxidation eines Substrates stammt. Aus weiteren Studien mit Sportlern ist
bekannt, dass gerade in der Regenerationsphase RQ-Werte bis 3,7 aufgrund der hohen
Übersäuerung des Stoffwechsels auftreten können (STEGEMANN J 1991).Die Einschätzung
der Oxidation der Substrate bleibt dann offen.
Neben den respiratorischen Fehlerquellen der indirekten Kalorimetrie können auch weitere
metabolische auftreten. Bei einem Überangebot an Kohlenhydraten im Vergleich zu Fetten in
der Ernährung werden die Kohlenhydrate chemisch in Fett umgesetzt. Da Kohlenhydrate
mehrere Sauerstoffmoleküle besitzen, werden bei der Lipogenese Sauerstoffmoleküle
freigesetzt. Dies hat zur Folge, dass zur Oxidation weniger Sauerstoff aufgenommen wird,
2
Literaturüberblick
23
wodurch ebenfalls ein RQ von größer als 1 resultiert (FRAYN KN 1983; ELIA M &
LIVESEY G 1988).
Im Hungerzustand greift der Organismus auf Energiequellen, vor allem Fettsäuren, zurück.
Die erhöhte ß-Oxidation der Fettsäuren hat einen Ans tieg der Mengen von Acetyl-CoA und
Citrat in der Leber zur Folge. Diese wiederum fördern die Ketogenese, hemmen aber die
Glycolyse. Bei der Bildung von Ketonkörpern (Acetacetat) aus Acetyl-CoA entsteht Sauerstoff ohne Kohlendioxidbildung. So führt die Ketogenese bei unvollständiger Oxidation der
Ketonkörper zu einem RQ von niedriger als 0,7. Die für den Hungerstoffwechsel
bereitgestellten Substrate sind zum Teil auch glucogene Aminosäuren aus der Proteolyse. In
der
Leber
werden
diese
Aminosäuren
für
die
Gluconeogenese
verwendet.
Die
Gluconeogenese bewirkt wiederum einen RQ kleiner als 0,7 (JEQUIER E et al. 1987;
LÖFFLER G & PETRIDES PE 1997).
2.5
Einfluss körperlicher Belastung auf verschiedene
Stoffwechselparameter
Im Kapitel 2.3.2 („Substratoxidation unter Belastung“) wurde die prozentuale Sauerstoffaufnahme bereits als ein Maß für die Belastungsintensität und damit für die körperliche
Beanspruchung beschrieben (MC ARDLE WD et al. 1991). Während einer ansteigenden
Belastungsspiroergometrie verhalten sich die Sauerstoffaufnahme und die Herzfrequenz
proportional zueinander (s. Abb. 2.5). Aus diesem Wissen heraus, können durch die Messung
der Herzfrequenz während körperlicher Belastung die Sauerstoffaufnahme sowie der
Energieaufwand eingeschätzt werden. Weiterhin ist die Herzfrequenzmessung ein in der
Praxis leicht durchführbarer Prozess zur Bestimmung der körperlichen Auslastung
Herzfrequenz,
Schläge/min
(SCHMIDT & THEWS 1995).
200
180
160
140
120
100
80
20 22
24
26
28
30 32
34 36 38 40
Sauerstoffaufnahme, ml/kg/min
Abb. 2.5:
Lineare Beziehung zwischen Herzfrequenz und Sauerstoffaufnahme während
ansteigender Belastung bei einem untrainierten Normalgewichtigen
(modifiziert nach MC ARDLE WD et al. 1991)
2
Literaturüberblick
24
Auch die Lactatansammlung im Blut während körperlicher Aktivität steht in Beziehung zur
Sauerstoffaufnahme und wird zur Einschätzung der anaeroben Stoffwechselverhältnisse im
belasteten Muskel herangezogen.
Die Lactatproduktion ist abhängig vom Trainingszustand und vom Muskelfasertyp. Leichte
Belastungen gehen mit keinem oder nur mit geringem Anstieg der Lactatkonzentration im
Blut einher (COOPER DM et al. 1989). Ab einer Belastungsintensität von 50% der
maximalen Sauerstoffaufnahme (moderate Intensität) beginnt die Lactatproduktion in der
anaeroben Glycolyse zur zusätzlichen Energiebeschaffung bei Untrainierten (JOYNER MJ
1993). Trainierte zeigen erst ab einer Belastung von 75% der maximalen Sauerstoffaufnahme
(schwere Belastung) einen signifikanten Anstieg der Lactatkonzentration (MC ARDLE WD
Blutlactatkonzentration mmol/l
et al. 1991). Die Abbildung 2.6 verdeutlicht diesen Zusammenhang.
schwere
Bewegung
7
6
moderate
Bewegung
5
4
3
leichte
Bewegung
2
1
25
50
75
100
prozentuale V02 max
Abb. 2.6:
Untrainiert
Trainiert
Blutlactatkonzentrationen in Beziehung zur Sauerstoffaufnahme während ansteigender
körperlicher Belastung
(modifiziert nach MC ARDLE WD et al. 1991)
Bei einer Lactatkonzentration von 2 mmol/l befindet sich der Stoffwechsel im aeroben /
anaeroben Übergang. Ab einem Anstieg auf 4 mmol/l ist die anaerobe Schwelle erreicht. Bei
dieser Lactatkonzentration liegt die Leistungsgrenze, d.h., die Energie stammt jetzt
ausschließlich aus der anaeroben Energiegewinnung (JONES NL et al. 1980). Der hohe
Bedarf an Sauerstoff kann bei dieser hohen Belastungsintensität nicht gedeckt werden, so dass
vermehrt Lactat produziert wird. Das hat zur Folge, dass der pH-Wert des Blutes sinkt. Unter
diesen Bedingungen werden einerseits die Fettoxidation (JONES NL et al. 1980) und
andererseits die Glycogenolyse gehemmt (SHIELS ME et al. 1994). Es kommt sehr schnell
zur totalen Erschöpfung (MC ARDLE WD et al. 1991).
2
Literaturüberblick
25
Ein arbeitender Muskel benötigt eine bessere Durchblutung. Dieser Tatsache wird der
Organismus dadurch gerecht, dass sich sein Blutdruck verändert. Während einer
kontinuierlich ansteigenden Ergometrie oder auch dynamischen Belastung wird der
systolische Druck parallel zur Leistungssteigerung erhöht und der diastolische Wert bleibt
konstant (SCHMIDT RF & THEWS G 1995) bzw. erhöht sich nur leicht (MITCHELL JH et
al. 1994). Der arterielle Mitteldruck wird erhöht (THEWS G et al. 1991). Dieser
Blutdruck mm (Hg)
Zusammenhang ist in Abbildung 2.7 dargestellt.
200
150
Leistung
Diastole
Systole
100
50
50
225
75
100
125 150 175 200
Leistung (Watt)
Abb. 2.7:
Einfluss kontinuierlicher Leistungssteigerung auf systolischen und diastolischen
Blutdruck
(modifiziert nach THEWS G et al. 1991)
Unter kontinuierlicher submaximaler Belastung im aeroben Bereich bleibt die Systole nach
kurzem, schnellem Anstieg auf einem Niveau, wobei die Diastole etwas erniedrigt wird
(MITCHELL JH et al. 1994).
3
Material und Methoden
3
26
Material und Methoden
Die Studie wurde am 01.06.1999 von der Ethik-Komission in Giessen genehmigt (s. Anhang,
Kap. 9.4).
3.1
Probandenkollektiv
3.1.1
Rekrutierung der Patientinnen
Zur Rekrutierung der Patientinnen wurden niedergelassene Allgemeinmediziner, Internisten
und Kardiologen im Raum südlich von Giessen (Butzbach, Bad Nauheim und Friedberg) angeschrieben (s. Anhang, Kap. 9.6, 9.7). Den Ärzten wurde das Projekt vorgestellt und um eine
Mitarbeit im Rahmen einer Patientenvermittlung gebeten. Ansonsten erfolgte die
Rekrutierung über Mundpropaganda der Patientinnen.
3.1.2
Voraussetzungen für die Studienteilnahme
Für die Teilnahme an der Studie waren folgende Einschlusskriterien zu erfüllen:
Ø adipös (BMI zwischen 30 und 40 kg/m2 ),
Ø stoffwechselgesund,
Ø Alter: 25 – 60 Jahre,
Ø Geschlecht: weiblich,
Ø die Patientin ist an der Teilnahme am Trainingsprogramm interessiert und motiviert,
Ø minimale Belastungsfähigkeit von 60 Watt und
Ø schriftliche Einverständniserklärung.
Patientinnen, auf die eines der folgenden Ausschlusskriterien zutraf, wurden nicht zur
Teilnahme an der Studie zugelassen:
Ø koronare Herzkrankheit: Kontraindikation gegen Ergometer-Belastung,
Ø Diabetes Mellitus Typ I,
Ø bekannte Nierenfunktionsstörungen (Beeinflussung der Stickstoffabgabe),
Ø bekannter Medikamenten-, Drogen- oder Alkoholabusus,
3
Material und Methoden
27
Ø weitere Krankheiten oder Funktionsstörungen, die nach Meinung des Prüfarztes eine
Teilnahme an dem Trainingsprogramm ausschließen, z.B. andere, oben noch nicht
genannte physische Einschränkungen des Körperapparates, die die Teilnahme an der
Studie behindern würden,
Ø Bedarf an nicht erlaubter Begleitmedikation:
Medikamente, die Einfluss auf das Körpergewicht haben, z.B. Diuretika, Schilddrüsenhormone und systemisch wirkendes Kortison (wenn eine stabile Therapie während
der letzten drei Monate nachgewiesen werden kann und eine Dosisänderung bis zur
Beendigung der Studie nicht vorgesehen ist, sind solche Medikamente erlaubt),
Ø keine Bereitschaft zur Zusammenarbeit im Rahmen der Studienanforderungen,
Ø Unfähigkeit, die in Zusammenhang mit der Studie anstehenden Leistungen (z.B. Führen
eines Ernährungsprotokolls) zu erbringen,
Ø gleichzeitige Teilnahme an einer anderen Studie und
Ø Schwangerschaft (Nachweis durch Schwangerschaftstest) oder Laktation (veränderter
Hormonstatus).
Begleiterkrankungen
Erkrankungen, die bereits bei der Aufnahme in die Studie bestanden und nicht unter die
Ausschlusskriterien fielen, galten als Begleiterkrankungen und mussten als solche
dokumentiert werden. Die Begleiterkrankungen sollten vom behandelnden Arzt unter
geeigneter Medikation stabilisiert werden. Im Verlauf der Studie sollte die Medikation
möglichst unverändert weitergeführt werden.
Veränderungen der Medikation, sowie neu hinzukommende Begleiterkrankungen und
Medikationen während des Studienverlaufs waren zu dokumentieren. Der Begriff
Begleiterkrankungen umfasst auch Erkrankungen, die während der Studie auftraten, aber
nicht mit dieser in Verbindung standen. Eine Teilnehmerin wurde im Studienzeitraum
operiert. Diese
Daten
Begleiterkrankungen.
wurden
nicht
mit
aus gewertet.
Ansonsten
gab
es
keine
3
Material und Methoden
3.1.3
28
Beschreibung des Probandenkollektivs und Gruppierung
Die folgenden Angaben zur Beschreibung des Patientinnenkollektivs ergaben sich aus der
Aufnahmeuntersuchung, welche von einem in der Studie
involvierten Arzt der
Adipositasambulanz der III. medizinischen Klinik und Poliklinik der Justus-LiebigUniversität Giessen durchgeführt wurde, und einem Fragebogen, der nach der Studie von den
Probandinnen beantwortet wurde.
Ingesamt erfüllten 16 weibliche Personen alle zuvor formulierten Voraussetzungen und
nahmen an der Studie teil. Es wurde sich für ein weibliches Probandenkollektiv entschieden,
da Frauen sich in vergangenen Studien der Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. H.U. Klör als
zeitflexibler erwiesen. 2 Personen mussten bereits zu Beginn aus unvorhersehbaren Gründen
(Operation, zwei Pflegefälle in der Familie) ausscheiden.
Laut Anamneseprotokoll (s. Anhang, Kap. 9.9), welches bei der Aufnahmeuntersuchung
gemeinsam mit jeder Patientin ausgefüllt wurde, gaben alle an, interessiert und motiviert an
der Teilnahme der mehr als viermonatigen Studie zu sein. Bei der ansteigenden
Spiroergometrie hat das gesamte Kollektiv von 14 Probandinnen die minimale
Belastungsfähigkeit von 60 Watt als Einschlusskriterium erreicht. Das Durchschnittsalter der
Probandinnen betrug 40,9 (+ 11,5) Jahre. Unter den Patientinnen befand sich keine
Diabetikerin;
weiterhin
Fettstoffwechselstörungen
ergaben
und
die
keine
Laboruntersuchungen
veränderten
keine
Harnsäurewerte.
nachweislichen
Die
weiteren
Ausschlusskriterien wurden alle verneint oder vom Arzt als nicht zutreffend beurteilt.
Aufgrund
des
hohen
technischen
Aufwands
der
durchgeführten
Untersuchungen
(insbesondere der Kalorimetrien) wurde die Patientenzahl einer Gruppierung auf maximal
4 Personen begrenzt. Dadurch ergaben sich insgesamt 5 Gruppierungen. In Tabelle 3.1
befindet sich eine genaue Beschreibung der Probandinnen.
Nach der Durchführung der Gruppierungen 1 bis 3 und der Beurteilung der entsprechenden
Ergebnisse wurden die Messergebnisse und Vermutungen der Vorstudie (HAHN S et al.
1999) nicht bestätigt. Die noch zeitlich folgenden Gruppierungen wurden nun mit einer
niedrigeren Intensität belastet: Die Gruppierungen 1 bis 3 (Probanden 01 bis 11) gehörten
somit der Belastungsintensitätsgruppe 30% V02 max und Gruppierungen 4 bis 5 (Probanden
12 bis 15) der Belastungsintensitätsgruppe 25% V02 max an. Die Ergebnisse der
Substratutilisierung der Probanden 1 bis 11 zeigten, dass sie nicht in die aktuelle
3
Material und Methoden
29
„Klassifikation für körperliche Aktivitätsstufen“ eingegliedert werden konnten (MC ARDLE
WD et al. 1991, s. Kap. 5.4). Die Messwerte bei leichter Belastungsintensität (30% V0 2 max)
entsprach einer mittelschweren Intensität, so dass der Studienleiter (Prof. Dr. med. H.-U.
Klör) und die Autorin eine sehr leichte Belastungsintensität (25% V0 2 max) für die
Gruppierungen 4 und 5 schufen (Definition s. Kap. 2.3.2). Aufgrund des unterschiedlichen
Stoffwechselverhaltens während der submaximalen Belastung dieser beider Gruppen wird
diese Unterscheidung im Ergebnisteil (s. Kap. 4) besonders hervorgehoben.
Tab. 3.1:
Beschreibung der Probandinnen
Probanden-Nummer
Alter [Jahre]
Größe [cm]
Gewicht [kg]
BMI [kg/m2]
Gruppierung
Belastungsgruppe
01*
34
164
105
39
1
30% V02max
02
42
169
89
31,2
1
30% V02max
03
31
159
86
34
1
30% V02max
04
57
173
100
33,4
1
30% V02max
05
30
164
80
30
2
30% V02max
06
39
163
101
38
2
30% V02max
07
44
160
80,2
31,3
2
30% V02max
08
36
164,5
108
40
2
30% V02max
09
60
162
78
30
3
30% V02max
10
22
169,5
103
36
3
30% V02max
11
35
163,5
99,5
37,2
3
30% V02max
12
41
166
113,7
41,3
4
25% V02max
13
39
172
88
30
4
25% V02max
14
57
167
90
33
5
25% V02max
15
53
164
87
32,3
5
25% V02max
25% V02max
16*
45
161
86
33,2
5
MW (Mittelwert)
41,6
165,1
93,9
34,4
Gruppe
* Die in grau dargestellten Werte betreffen Patienten, welche aus beschriebenen Gründen, die Studie abbrechen mussten.
Von den insgesamt 14 Patientinnen waren 9 der Befragten Nichtraucher- sowie 5 Raucherinnen. Die Studienteilnehmerinnen aus der Gruppe 2 waren alle Nichtraucherinnen. Von den
Raucherinnen gaben 2 Probandinnen an, Gelegenheitsraucherinnen zu sein (unter 10
Zigaretten pro Woche) und 3 Probandinnen erklärten, täglich zur Zigarette (20 Zigaretten pro
Woche und mehr) zu greifen. Eine sehr starke Raucherin (mehr als eine Schachtel pro Tag)
war auch dabei. Die Befragung durch den Arzt in der Anamneseuntersuchung ergab, dass eine
der Studienteilnehmerinnen keinen Alkohol verzehrt, 11 einen geringen Alkoholverzehr pro
Woche (gemittelt über eine 7 Tagewoche weniger als 20 g Alkohol pro Tag) und 2 einen
höheren Verzehr von Alkohol (mit mehr als 20 g Alkohol/Tag) haben.
Mithilfe des Fragebogens wurden nach Abschluss der Studie die Sportgewohnheiten vor
Studienbeginn erfragt. Die Hälfte gab an, bis zum Schulabschluss aktiv Sport getrieben zu
3
Material und Methoden
30
haben. Davon waren 4 Patientinnen bis zum 15. Lebensjahr Leistungssportlerinnen mit einem
Zeitaufwand von mehr als 20 Stunden Sport in der Woche. 7 Probandinnen trieben vor der
Studie seit mehreren Jahren keinen Sport, 6 Patientinnen hatten mit 3 Stunden in der Woche
mäßige Bewegung. Eine Patientin gab an, täglich Sport im Studio mit hoher Intensität zu
betreiben.
Für die Beendigung der aktiven Bewegung wurden folgende Gründe angegeben:
Lebensumstellungen wie Pubertät, Berufseinstieg oder -wechsel, Partner, Geburt und
Betreuung von Kindern, gesundheitliche Probleme wie orthopädische Einschränkungen,
Lymphprobleme, hoher Blutdruck und die Adipositas selbst; 2 Patientinnen gaben an, „keine
Lust“ mehr gehabt zu haben.
Das Durchschnittsalter, in dem das Problem „Übergewicht“ begann, betrug 17,1 Jahre. Das ist
ein Lebensabschnitt, in dem mehr als 2/3 der Probandinnen sich in der beruflichen
Ausbildung, zumeist eine sitzende Tätigkeit, befanden.
Die Ursachen für den Einstieg in die Adipositas waren nach Selbsteinschätzung: Pubertät,
Klimakterium, Einnahme der Pille, Scheidung, neue Ehe, Geburt von Kindern, Lust nach
Süßem, Trösten mit Essen, Urlaube, Berufsstress, häufige Restaurantbesuche, Tagungen und
falsche Dosierung von Schilddrüsen-Tabletten.
3
Material und Methoden
3.2
31
Studiendesign
Die Studie gliederte sich in 3 Phasen:
1.
Aufnahmeuntersuchung und Basiswoche,
2.
Stationärer Phase (4 Tage),
3.
Ambulante Weiterbetreuung und Kontrolluntersuchungen (4 Monate).
Die Abbildung 3.1 gibt einen Überblick über den Ablauf der Studie mit den jeweiligen Phasen
und zugehörigen Untersuchungsterminen.
Einschlussuntersuchung &
Basiswoche
Stationärer Aufenthalt
Weiterbetreuung und Kontrolltermine
________|_Mo__Di__Mi__Do_|__K1______K2______K3______K4_
1 Woche
4 Tage
4 Monate
Sporteinheit
Grundumsatzmessung
submaximale Belastung 1h
Erholungskalorimetrie
Ernährungs-/Aktivitätssitzung
wöchentliche Sporteinheit
zweiwöchentliche Ernährungssitzungen
an den Kontrollterminen:
Grundumsatzmessung
Spiroergometrie
submaximale Belastung 1h
Erholungskalorimetrie 1h nach Belastung
24h-Sammelurin
Ernährungsprotokoll
Spiroergometrie
Ernährungsprotokoll
24h-Sammelurin
Ernährungssitzung
Aufnahmeuntersuchung
Ernährungsprotokoll
Abb. 3.1: Schematische Darstellung des Studiendesigns
3.2.1
Einschlussuntersuchung und Basiswoche
Die Einschlussuntersuchung fand in der Adipositasambulanz der III. medizinischen Klinik
und Poliklinik der Justus-Liebig- Universität Giessen statt. Sie umfasste die Überprüfung der
Ein- und Ausschlusskriterien (s. Kap. 3.1.2) anhand eines Anamneseprotokolls (s. Anhang,
Kap. 9.9), die anthropometrische Untersuchung, die Messung der maximalen Sauerstoff-
3
Material und Methoden
32
aufnahme, die Patientenaufklärung und die Aushändigung wichtiger Materialien (s. unten).
Die Tabelle 3.2 zeigt den Ablauf der Untersuchungen.
Tab. 3.2: Darstellung zum Ablauf der Untersuchungen – Einschlussuntersuchung und Basiswoche
Zeitraum
Maßnahmen
Untersuchungs parameter
Einschlussuntersuchung
Basiswoche
Aufnahme der körperlichen
Konstitution durch einen Arzt
Aufnahmeuntersuchung,
Einschluss-/Ausschlusskriterien
Ermittlung der max. Leistungsfähigkeit unter Belastung
Anthropometrie
Puls, Blutdruck,
Lactatwert, Energieumsatz,
Körpergröße, -gewicht,
Waist-to-Hip-ratio,
Körperzusammensetzung
Ernährungsprotokoll (3 Tage)
Nährstoffzufuhr
(modifiziert nach KLÖR HU et al. 1999)
Die anthropometrischen Untersuchungen (s. Kap. 3.3.1) beinhalteten die Bestimmung des
Körpergewichts,
der
Körpergröße, die Messung der Waist-to-Hip-Ratio
und
der
Körperzusammensetzung mittels Bioelektrischer Impedanzanalyse (BIA). Mithilfe einer
ansteigenden Spiroergometrie wurden 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme (in Watt) der
Probandinnen bestimmt. Untersuchungsparameter während der Spiroergometrie waren
Energieumsatz, Herzfrequenz, Blutdruck und Lactatwert vor und nach der Belastung. Die
Patientinnen wurden bei der Terminvereinbarung über die Untersuchungsbedingungen
informiert (nüchtern, in leichter Bekleidung, usw., s. Kap. 3.3.2).
Im Rahmen dieser Aufnahmeuntersuchung erfolgte auch die Patientenaufklärung in
mündlicher und schriftlicher Form (s. Anhang, Kap. 9.5). Am Ende des Gespräches
bestätigten die Patientinnen in einer schriftlichen Einverständniserklärung (s. Anhang, Kap.
9.10), dass sie über Ablauf und Risiken der wissenschaftlichen Studie ausführlich aufgeklärt
wurden und gewillt waren, an der Studie teilzunehmen. Die Proband innen erhielten weiterhin
das erste 3-Tage-Ernährungsprotokoll, das an 3 aufeinanderfolgenden Tagen einschließlich
eines Wochenendtages während der Basiswoche zu führen war. Die Patientinnen wurden in
der korrekten Führung des Protokolls geschult; das 3-Tage-Ernährungsprotokoll beinhaltete
darüber hinaus auch eine schriftliche Instruktion (s. Anhang, Kap. 9.11).
3
Material und Methoden
3.2.2
33
Stationärer Aufenthalt
Der 2. Teil der Studie umfaßte 4 Tage stationären Aufenthalt in der Kaiserberg-Klinik Bad
Nauheim, Station 6, Abteilung Innere Medizin, unter der Leitung von Prof. Dr. med.
B. Wüsten.
Die wesentlichen Ziele der stationären Phase waren die Erarbeitung eines individuellen
Trainingsprogramms anhand der 30%, bzw. 25%igen maximalen Sauerstoffaufnahme und die
Schulung der Patientinnen zur eigenständigen Durchführung des Trainings. Gleichzeitig
wurde die Gruppenbildung gefördert, die als Motivation für die nachfolgende ambulante
Kontrollphase genutzt werden sollte. Der Ablauf des stationären Aufenthalts ist der
Tabelle 3.3 zu entnehmen.
Tab. 3.3: Darstellung zum Ablauf der Untersuchungen während der stationären Phase
Zeitraum
Maßnahmen
Untersuchungsparameter
Tag 1
Begrüßung
Vorstellung des Studienprojektes
Einführungssitzungen
Ernährungsprotokoll
bis einschließlich Tag 3
24-Stunden-Urin sammeln vom Tag 1
(bzw.Tag 2) bis Tag 2 (bzw. Tag 3)
Tag 2/3
0h
Ruheenergieumsatzmessung
1h
Frühstück
4h Nüchternphase
Sport-/ Ernährungsvortrag
4h
Energieumsatzmessung unter
60-minütiger Belastung mit 30% ,
bzw. 25% max. Leistungsfähigkeit
(5h
6h
Standardisierte Zwischenmahlzeit )
Regenerationsumsatzmessung
1h nach Ende der Belastung
Tag 3/2
Kochkurs/Ernährungsberatung
Tag 4
Freie, aktive Sporteinheit mit
Sporttherapeut;
Besprechung des Sports für
zu Hause (mit Pulsuhr) und
des Aktivitätsprotokolls ;
Entlassung
(modifiziert nach KLÖR HU et al. 1999)
Bestandsaufnahme und
Zieldefinition;
Nährstoff- und Fettzufuhr;
N-Ausscheidung
(Anhang, Kap. 9.16,
Tab. 4.4b);
Energieumsatz,
Substratoxidation;
Puls, Blutdruck,
Lactatwert,
Energieumsatz,
Substratoxidation;
Energieumsatz,
Substratoxidation;
3
Material und Methoden
3.2.3
34
Ambulante Weiterbetreuung und Kontrolluntersuchungen
Die ambulante Weiterbetreuung gliederte sich in einen praktischen Teil, der die betreute
wöchentliche Aquagymnastik und den tägliche n Sport in Eigenverantwortung umfasste, und
in
einen
theoretischen
Teil.
Die
Theorie
bestand
aus
dreiwöchentlichen
Ernährungsschulungen. Weiterhin fanden alle vier Wochen Kontrollmessungen statt. Die
Darstellung der Kontroll- messungen befindet sich in Tabelle 3.4.
Tab. 3.4: Darstellung zum Versuchsablauf der ambulanten Weiterbetreuung
Zeitraum
Maßnahmen
Untersuchungsparameter
1.-16. Woche
Topic: Sport
Tägliches, selbständiges Training mit
einer Trainingsdauer von min. 1 Stunde;
Wöchentliche, 1-stündige Aquagymnastik
mit Sporttherapeut und Anregungen für zu
Hause sowie tägliches Aktivitätsprotokoll;
Topic: Ernährungsschulungen
3-wöchentliche Ernährungsschulungen
Einschätzung und Kontrolle
der physischen Belastung
1. Woche
Ernährungsprotokoll
Nährstoffzufuhr
Kontrolltermine
4., 8., 12. und
16. Woche
Topic: Messungen und Untersuchungen
Tag 1 (Montag)
Ruheenergieumsatz
Puls, Blutdruck, Lactatwert,
Energieumsatz, Substratoxidation;
Anthropometrie
Körpergewicht, WHR,
Körperzusammensetzung;
3-Tage-Ernährungsprotokoll
Nährstoffzufuhr, Substratoxidation, indiviuelle Ernährungsberatung;
N- Ausscheidung, Substratox.
24-Stunden-Urin sammeln
Überprüfung der max. Leistungsfähigkeit unter Belastung & Anpassung der
30% / 25% Leistungsfähigkeit
Sportcheck
Tag 2 (Dienstag)
Energieumsatz unter 60-minütiger
Belastung mit 30% / 25% der max.
Leistungsfähigkeit
Regenerationsumsatz
1 h nach Ende der Belastung
Puls, Blutdruck, Lactatwert,
Energieumsatz
Kontrolle des Trainings und
Abgabe der Aktivitätsprotokolle
Puls, Blutdruck, Lactatwert,
Energieumsatz,
Substratoxidation,
Energieumsatz,
Substratoxidation;
3
Material und Methoden
Praxis:
35
Sport
Die Patientinnen betreiben in den 16 Wochen nach dem stationären Aufenthalt täglich eine
Sportart ihrer Wahl, wie Radfahren auf flachen Strecken oder Walking und führten ein
Aktivitätsprotokoll (s. Anhang; Kap. 9.13). Die Sportarten und die individuellen
Sportprogramme wurden zuvor während des Aufenthalts in der Klinik mit der Betreuerin
theoretisch besprochen und mit der Sporttherapeutin praktisch erlernt. Die Intensität der
Belastung betrug 25 - 30% der maximalen Leistungsfähigkeit. Als Grundlage der
Standardisierung standen Pulsuhren zur Verfügung. Die sportliche Betätigung sollte täglich
mindestens 1 Stunde andauern.
Im 3. Teil der Studie trafen sich die Teilnehmerinnen wöchentlich einmal zur Aquagymnastik
mit einem Sporttherapeuten und der Betreuerin in der Klinik (s. Abb. 3.2). Neben dem
Erlernen neuer Sportüb ungen im Wasser, wurden hier Fragen und Probleme diskutiert. Ziel
des Sportchecks war die Motivation der Teilnehmerinnen sowie die Kontrolle des
regelmäßigen Trainings anhand des Aktivitätsprotokolls und der Art der sportlichen
Betätigung.
Abb. 3.2: Praktische Durchführung der Aquagymnastik
Theorie: Ernährungsschulungen
Es bestand für jede Probandin die Möglichkeit, alle 3 Wochen an interaktiven
Ernährungsinformations- und Ernährungsaufklärungsveranstaltungen teilzunehmen.
Ziele und Inhalte der Ernährungsschulungen bauten auf aktuellen Forschungsergebnissen auf,
die die Ursachen für die Adipositas als eine Kombination genetischer Determination und
ungünstiger Lebensweise, das heißt Ernährungsfehler und Bewegungsmangel, lokalisierten.
Gewichtsreduktion und -erhaltung wurden als ein langfristiger Prozess dargestellt, auch über
den Studienzeitraum hinaus. Es wurde kein herkömmliches Diätprogramm angewendet,
3
Material und Methoden
36
sondern eine gesunde, fettreduzierte Ernährung und Liberalisierung komplexer Kohlenhydrate
gelehrt. Grundlage zur Einschätzung der Fettgehalte der Lebensmittel war das Prinzip des
Zählens von Fettpunkten nach PUDEL (PUDEL V & ELLROT T 1998). Im Mittelpunkt
standen Genussfähigkeit und die Freude am Essen.
Grundlegend für die Durchführung der Ernährungsschulung war die Motivation der
Patientinnen durch die Betreuerin. Wesentlicher Eckpfeiler war das Erlernen von
Verhaltensweisen und Einstellungen als Langzeitstrategie zur flexiblen Esskontrolle mit
Kompensationsmechanismen. Das heißt z.B., alle Lebens mittel durften verzehrt werden –
lediglich der Fettverbrauch wurde durch fettarme Zubereitungsmethoden und Verwendung
fettreduzierter Lebensmittel eingeschränkt. Im Vordergrund stand auch die energetische
Einschätzung und das Wissen um die physiologische Verwertbarkeit von einfachen
Kohlenhydraten und Alkohol.
In den Ernährungsschulungen der ambulanten Weiterbetreuung wurden die Inhalte der
Einführungssitzung des stationären Aufenthalts im Detail erörtert.
In Sitzung 1 wurde die Entstehung der Adipositas in der Gruppe erläutert. Das Erkennen
zweier wichtiger Einflussfaktoren stand im Mittelpunkt: die Wechselbeziehung zwischen
genetischer Disposition und der Lebensweise. Es wurde aufbauend darauf eingegangen,
welche Gestaltungsmöglichkeiten dem Patienten durch eine gesunde Ernährung und
Bewegung zur Verfügung stehen.
Die Grundlagen der Ernährungsphysiologie, insbesondere des Hauptnährstoffs Fett, waren
Thema der Sitzung 2. Die Proband innen sollten den Zusammenhang von Grundumsatz und
Energieverbrauch sowie die Wirkungsweise von Blitzdiäten nachvollziehen können.
Aufbauend auf Sitzung 2 wurden in Sitzung 3 und 4 die praktische Umsetzung einer
fettreduzierten Ernährung (Einkaufen und Zubereitung), das heißt, die Reduzierung der
täglichen Fettaufnahme auf 60 Gramm und eine Liberalisierung der komplexen Kohlenhydrate erarbeitet. Liberalisierung bedeutet in diesem Fall, dass es keine Begrenzung der
Lebensmittel gab, die komplexe Kohlenhydrate und dafür kein Fett enthalten.
Die letzte Ernährungssitzung der ambulanten Weiterbetreuung setzte sich mit den
Verhaltensänderungen und deren Wirkung auf das soziale Umfeld auseinander. Es wurden in
Rollenspielen Verhaltensweisen eingeübt, um Wünsche klar zu definieren. Weiterhin wurden
Themen wie „Misserfolg, Vorurteil und Rückfa ll“ diskutiert. Die Gruppe erarbeitete
individuelle Bewältigungsstrategien bei schwierigen Situationen.
Nach zwei Monaten wurde aufgrund großen Interesses ein weiterer Kochkurs unter dem
Motto: „fettarme und geschmackvolle Zubereitungsformen“ veranstaltet.
3
Material und Methoden
37
Kontrolltermine: Messungen und Untersuchungen
Jede Patientin führte in der 1. Woche nach Ende des stationären Aufenthaltes ein 3-TageErnährungsprotokoll zu Hause. In der 4., 8., 12. und 16. Woche wurden am Tag 1 (z.B.
Montag) der Energieumsatz in Ruhe (Ruhekalorimetrie) bestimmt, die anthropometrischen
Daten wie Körpergewicht, Körperzusammensetzung und Waist-to-Hip-Ratio erhoben und die
maximale Leistungsfähigkeit überprüft.
An einem weiteren Tag, mit einer zeitlichen Distanz von 2 bis 3 Tagen zum ersten Tag (z.B.
Mittwoch oder Donnerstag), wurden die Energieumsätze und die Substratoxidationen unter
Belastung und in der Regenerationsphase bestimmt.
In der jeweiligen Kontrollwoche sammelten die Patientinnen einmal den 24-Stunden-Urin
(am Belastungstag) und führten ein 3-Tage-Ernährungsprotokoll zur Erfassung der Nährstoffaufnahme (s. Anhang, Kap. 9.11).
3.3
Methoden: Prinzipien und Durchführung
3.3.1
Anthropometrie
3.3.1.1
Bestimmung von Körpergewicht, Körpergröße und BMI
Das Körpergewicht wurde auf Digitalwaagen (Eingangsuntersuchung: Soehnle, Kontrolluntersuchungen: Tanita) mit einer Messgenauigkeit von 100 g bestimmt. Für die Kleidung
wurde das Messergebnis um 1 kg korrigiert.
Die Körpergröße wurde mit einem in der Körperwaage (Soehnle) integrierten Stabanthropometer bestimmt. Das Gerät arbeitete mit einer Meßgenauigkeit von 0,1 cm. Die
Patientin stand zu der Messung selbständig in aufrechter Haltung mit geradeaus gerichtetem
Blick.
Der Body Mass Index (BMI) zur Adipositasklassifizierung errechnet sich durch den
Quotienten aus dem Körpergewicht und dem Quadrat der Körpergröße (GUTIERREZ-FISAC
J et al. 1996; s. Definition S. 3, Kap. 2.1).
3
Material und Methoden
3.3.1.2
38
Bestimmung des Taillen- und Hüftumfanges
Die Fettverteilung kann mittels des Quotienten aus Taillen- und Hüftumfang (Waist-to-Hip
Ratio = WHR) bestimmt werden (s. Definition, S. 3, Kap. 2.1).
Die Messung der WHR erfolgte bei jeder Probandin durch dasselbe Massband (Messbereich:
0-150 cm). Die Bestimmung wurde an der gerade stehenden, weitgehend entkleideten Person
mit leicht gespreizten Armen auf 0,5 cm genau durchgeführt.
Der Taillenumfang wurde an der schmalsten Körperstelle zwischen dem unteren Rippenbogen
und dem Beckenkamm (Höhe des Bauchnabels) gemessen. Die Bestimmung des Hüftumfangs
erfolgte an der breitesten Körperstelle auf der Höhe des Trochanter major (DEURENBERG P
1994; LEAN ME et al. 1996).
3.3.1.3
Bioelektrische Impedanzanalyse
Mittels der Bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA) wird die Messung der Körperzusammensetzung, das heißt die Erfassung von Körperfettmasse (FM), fettfreier Körpermasse (FFM)
und Gesamtkörperwasser (TBW), durchgeführt.
Das Messprinzip beruht auf der Messung des elektrischen Widerstandes, den der Körper einer
angelegten Wechselspannung entgegensetzt. Dieser Widerstand wird als Impedanz bezeichnet
und teilt sich in 2 Bestandteile auf: die Resistance (R) und Reactance (Xc). Die Resistance
entspricht dem Ohm-Widerstand bzw. dem Gesamtwiderstand des Körpers; sie verhält sich
umgekehrt proportional zum Gesamtkörperwasser. Die Reactance ist der kapazitive
Widerstand. Dabei verhält sich jede Zellmembran des Körpers wie ein kleiner Kondensator
(HAHN S 2000).
Die Berechnung der Körperzusammensetzung erfolgte im Rahmen dieser Studie nach der
Formel von DEURENBERG P (1994).
3
Material und Methoden
39
Für die fettfreie Masse gilt:
FFM = 0,340 * 104 * H2 /R + 15,34 H + 0,273 W – 0,127 A + 4,56 S – 12,44
FFM =
H=
R=
W=
A=
S=
Fettfreie Masse [kg]
Körpergröße [m]
Resistance [Ω]
Körpergewicht [kg]
Alter
Geschlecht [Frauen S = 0; Männer S = 1]
Die fettfreie Masse in Prozent des Körpergewichtes wird wie folgt berechnet:
FFM [%] = FFM [kg] * 100 / W
FFM [%] =
FFM [kg] =
W=
Fettfreie Masse [%]
Fettfreie Masse [kg]
Körpergewicht [kg]
Für die Berechnung der Fettmasse wird die Differenz aus dem Körpergewicht und der
fettfreien Masse gebildet:
FM = W - FFM
FM =
FFM =
W=
Fettmasse [kg]
Fettfreie Masse [kg]
Körpergewicht [kg]
Die Fettmasse in Prozent des Körpergewichtes wird wie folgt berechnet:
FM [%] = FM [kg] * 100 / W
FM [%] =
FM [kg] =
W=
Fettmasse [%]
Fettmasse [kg]
Körpergewicht [kg]
Die Messung wurde mit dem Gerät „Body Composition Analysator BIA 2000“ der Firma
DATA INPUT Frankfurt durchgeführt.
Da die Messergebnisse sehr stark vom Gesamtkörperwasser und dessen Verteilung zwischen
intra- und extrazellulärem Raum abhängen, mussten die nachfolgend beschriebenen
standardisierten Bedingungen eingehalten werden:
Ø Nahrungskarenz mindestens 4-5 Stunden vor der Messung,
Ø ausgeruhter, körperlicher Zustand: keine sportlichen Aktivitäten in den letzten 24 Stunden,
Ø Alkoholkarenz in den letzten 24 Stunden,
Ø angenehme Körpertemperatur: die Patientin sollte weder frieren noch schwitzen,
Ø exakte Platzierung der Elektroden auf die fettfreie Haut,
Ø die Blase sollte entleert sein und
Ø keine Flüssigkeitsaufnahme unmittelbar vor der Messdurchführung.
3
Material und Methoden
40
Durchführung: Bei der Messung lagen die Probandinnen entspannt in der Horizontalen. Die
Oberschenkel durften sich während der Messung nicht berühren und die Arme keine anderen
Körperteile berühren. Es wurde darauf geachtet, dass die Patientin keinen Kontakt zu äußeren
Metallgegenständen hatte. Metallhaltige Gegenstände an der Person wie z.B. Schmuck, Uhren
oder chirurgische Materialien haben keinen Einfluss auf die Messung.
Die Messung wurde an der dominanten Körperseite durchgeführt. Hierzu machten die
Probandinnen bei Rechtshändigkeit den rechten Fuß und die rechte Hand frei. Es wurden dort,
wie in Tabelle 3.5 beschrieben, jeweils zwei selbstklebende Einmalelektroden der Firma
Sentry Silver Sircuit angebracht. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, war die exakte
Platzierung der Elektroden von besonderer Wichtigkeit (LUKASKI HC 1990).
Tab. 3.5: Pla tzierung der Elektroden zur Durchführung der
bioelektrischen Impedanzmessung (DATA INPUT)
Elektrode
Platzierung
Rechter Handrücken
Distale Signalelektrode
Unmittelbar hinter dem Mittelfinger
Proximale Messelektrode
Auf der horizontalen Linie durch das
Ulnarköpfchen
Rechter Fußrücken
Distale Signalelektrode
Unmittelbar hinter der Mittelzehe
Proximale Messelektrode
Auf der horizontalen Linie durch den
Innenknöchel
Die Messkabel wurden mit den Klemmen an die Elektroden angeschlossen und mit dem BIAGerät verbunden. Die Messung wurde mit dem Anschalten des Gerätes gestartet. Der
Messstrom hatte eine Spannung von 0,8 mA und eine Frequenz von 50 kHz. Wenn die Werte
von Resistance und Reactance konstant waren, konnten die Messergebnisse am Display
bereits nach kurzer Zeit abgelesen werden.
3
Material und Methoden
3.3.2
41
Kalorimetrien
Prinzipien der Messungen und Durchführung
Die Bestimmung der Ruhe- sowie Belastungsenergieumsätze wurden mit dem tragbaren Gerät
K4b2 der Firma Cosmed durchgeführt.
Das Kernstück des Geräts K4b2 ist eine tragbare Einheit. Sie wird während des Tests am
Patienten mithilfe anatomischer Gurte befestigt und besteht aus einem 02 - und C02 Analysator, einer Sampling Pumpe, einem UHF-Sender und barometrischen Sensoren. Die
Stromversorgung erfolgt durch einen Akku, der auf der Rückenplatte der Gurte befestigt wird.
Der Versuchsaufbau ist in Abbildung 3.3 dargestellt. Durch einen Empfänger steht das Gerät
auch für telemetrische Datenverarbeitung im Feldversuch zur Verfügung. Weiterhin besteht
die Möglichkeit, die tragbare Einheit vom PC aus über eine serielle Schnittstelle zu steuern,
so dass die Kalibration von der Software durchgeführt wird. Eine weitere Schnittstelle
ermöglicht die gleichzeitige Steuerung eines Ergometers (USER MANUAL K4b2 ).
Abb. 3.3: Versuchsaufbau des Spirometers K4b2
Das K4b2 verwendet ein System, das den Gasaustausch Atemzug für Atemzug analysiert. Das
Messprinzip dieses portablen Gerätes beruht auf der indirekten Kalorimetrie. Die Messung
der Herzfrequenz erfolgt über einen Pulsmessgürtel. Die kalorimetrischen Parameter werden
aufgrund
der
gemessenen
Größen
02 -Verbrauch
(V0 2 ),
C02 -Produktion
(VC02 ),
respiratorischer Quotient (RQ) und der im Test eingegebenen Menge Harnstoff aus der
Sammlung des 24h-Urins errechnet. Errechnete Parameter sind Energieverbrauch,
Energieverbrauch
pro
cm2 Körperoberfläche
(kcal/cm2 ),
Energieverbrauch
pro
kg
Körpergewicht (kcal/kg KG), Oxidation von Proteinen (g/Tag, kcal/Tag oder %), Fetten
(g/Tag, kcal/Tag oder %) sowie Kohlenhydraten (g/Tag, kcal/Tag oder %).
3
Material und Methoden
42
Zur Erzielung einer hohen Messgenauigkeit sind weiterhin verschiedene Kalibrationen
notwendig: die Raumluftkalibration (vor jeder Messung), die Kalibration mit einem
vorgegebenen Gasgemisch (einmal am Tag), die Gasdelaykalibration (einmal pro Woche) und
die Kalibration der Turbine (einmal im Monat). Das K4b2 -Spirometriegerät erlaubt es,
kalorimetrische Messungen auf drei Arten durchzuführen: Datenaufzeichnung, telemetrische
Datenübertragung und Online-Betrieb.
Zur Erfassung von unphysiologischen Messergebnissen ist zusagen, dass technische Fehler
der Messvorichtung ausgeschlossen werden können, da die oben genannte Reihenfolge der
Kalibrationen vor jeder Messung bzw. an jedem Messtag durchgeführt wurde, welche den
korrekten Zustand des Gerätes anzeigen. Bei Fehlermeldungen wurden keine Messungen
durchgeführt. Die Messreihen wurden aus diesem Grund einmal unterbroche n. Die ServiceFirma MES GmbH stellte in diesem Fall ein Ersatzgerät inne rhalb von 2 Tagen zur
Verfügung.
Bei der Terminvereinbarung erhielten die Patientinnen folgende Informationen: „Sie sollten in
bequemer Kleidung und Sportschuhen erscheinen, keine Medikamente einnehmen, 4 Stunden
vor
der
submaximalen
Spiroergometrie
weder
geraucht
noch
gegessen
haben,
beziehungsweise früh morgens nüchtern zu der Grundumsatzmessung und der ansteigenden
Spiroergometrie erscheinen.“
3.3.2.1
Energieumsatz und Substratoxidation unter Ruhebedingungen
Die Patientinnen kamen nüchtern, ohne größere körperliche Anstrengung in die Klinik. Sie
legten sich entspannt auf ein Bett und wurden leicht zugedeckt, so dass sie weder schwitzten
noch froren. Das Cosmed K4b2 wurde gestartet, die Patientendaten eingegeben und die
Raumluftkalibration durchgeführt. Nach Beendigung der Kalibration wurde die Maske
befestigt. Die Messzeit betrug 25 bis 30 Minuten.
Für das Testergebnis wurden die ersten fünf und die letzten fünf Minuten als Eingewöhnungsund Abbruchphase verworfen. Die Software des K4b2 errechnete nach Beendigung des Tests
und Speicherung der Daten aus V0 2 und VC02 den RQ. Ebenfalls wurde die Harnstoffmenge
im 24-Stunden-Urin eingegeben, um den Energieumsatz und die Substratoxidation in
24 Stunden nachzukalkulieren.
3
Material und Methoden
43
Auf die Problematik zur Bestimmung dieser Untersuchungsparameter und in wie weit diese
überhaupt auswertbar im Hinblick auf ein adipöses Probandenklientel sind, wurde bereits in
Kapitel 2.2 erläutert und wird auch Thema im Kapitel 5.2 sein. Ein Lösungsansatz für
Veränderungen für weitere Studien ist in Kapitel 7.1 dargestellt.
3.3.2.2
Ansteigendes Belastungs-EKG mit Spirometrie
Um 30%, bzw. 25% der maximalen Sauerstoffaufnahme berechnen zu können, wurde die
maximale Sauerstoffaufnahme während einer stufenweise um 10 Watt ansteigenden
Spiroergometrie mit EKG-Aufzeichnung, ausgehend von 0 Watt, bestimmt.
In der Aufnahmeuntersuchung wurde für die Spiroergometrie ein Gerät der Firma Madaus
Schwarzer Medizintechnik GmbH & Co. KG der medizinischen Klinik und Poliklinik in
Giessen genutzt. Zu den Kontrollterminen in der Kaiserberg Klinik in Bad Nauheim wurde
ein Elektrokardiograph CARDIOVIT AT-60 von der Firma Schiller eingesetzt. Im Vorfeld
erhielten die Patientinnen die Information, zum entsprechenden Termin morgens nüchtern
(ohne koffein-, kalorien- und alkoholhaltige Getränke verzehrt zu haben) zu erscheinen;
ebenfalls bestand an diesem Morgen Rauchverbot (s. Anhang; Kap. 9.5). Vor und nach der
kalorimetrischen Messung unter einer ansteigender Belastungsintensität wurde der Lactatwert
erfasst (s. Kap. 3.3.6).
Durchführung: Zu Beginn der Messung wurden die Blutdruckmanschette sowie die EKGElektroden angelegt. Als nächste Schritte wurden die Maske unter Zuhilfenahme der Mütze
am Kopf befestigt und das Spirometrie-Gerät K4b2 gestartet. Ein erster EKG-Ausdruck in
Ruhe wurde aufgenommen und der Blutdruck und die Herzfrequenz unter Ruhebedingungen
bestimmt. Nach einer Minute begann die Patientin im Leerlauf, das heißt ohne Widerstand, zu
treten, nach einer weiteren Minute startete die Belastungsergometrie mit 10 Watt. Im weiteren
Verlauf steigerte sich die Leistung minütlich um 10 Watt, bis schließlich die Ergometrie
abgebrochen
wurde.
Folgende
Kriterien,
die
zum
Abbruch
der
ansteigenden
Belastungsergometrie führten, wurden festgelegt:
Ø Beinermüdung, das heißt die Patientin konnte den Umdrehungswert von 50 nicht mehr
einhalten,
Ø subjektive Erschöpfung (Luftnot o.ä.) und
Ø patho logische Veränderungen, z.B. Anstieg des systolische n Blutdrucks auf 240 mmHg.
3
Material und Methoden
44
Nach der Belastung wurde für 4 Minuten die Erholung der Patientin aufgenommen; hierzu saß
die Patientin ohne zu treten auf dem Fahrradergometer. Während des Belastungstests sowie in
der Erholungsphase wurde minütlich der Blutdruck gemessen. Der Elektrokardiograph
druckte pro Minute ein Verlaufsprotokoll.
3.3.2.3
Berechnung der 30%- bzw. 25%- igen Sauerstoffaufnahme
Die lineare Funktion von Sauerstoffaufnahme zur ansteigenden Leistung (Watt) während des
Belastungs-EKGs war Voraussetzung für die Bestimmung derjenigen Watt-, bzw. Zeitangabe,
die der 30%- igen Sauerstoffaufnahme der Patientinnen entsprach. Anhand eines Rechenbeispiels wird deutlich, dass die Bestimmung der linearen Regressionsanalyse überflüssig
wird. Die Begründung dafür ist, dass der maximale Wert der abhängigen Variable
(Sauerstoffaufnahme = Ymax) mit Hilfe der linearen Regression aus dem maximalen Wert der
unabhängigen Variable (Zeit oder Leistung in Watt = tmax oder lmax) bestimmt wurde und
dadurch die Parameter der Regression aus der Belastungsgleichung aufgrund der Linearität
der Geradengleichung herausfallen. Diese Begründung ist aber nur dann nachvollziehbar,
wenn die Probandin die ansteigende Belastungsergometrie vor dem Erreichen des Plateaus der
maximalen Sauerstoffaufnahme von sich aus beendet. Für die adipösen Patientinnen traf diese
Bedingung auf alle zu.
Rechenbeispiel:
Aus der fortschreitenden Zeit während der ansteigenden Ergometrie und der Sauerstoffaufnahme wurde eine lineare Regression erstellt:
1. Für die Bestimmung der Zeitvariablen (t‘) lautet die Geradenformel:
Y = b + m * t‘
mit Y = Sauerstoffaufnahme
m = Zunahme der V02 in Abhängigkeit der Zeit
t‘ = Zeit (unabhängige Variable)
b = minimale Sauerstoffaufnahme (in Ruhe)
3
Material und Methoden
45
2. Und für die Be stimmung der 30%- igen Sauerstoffaufnahme in Abhängigkeit der Zeit t‘
gilt:
Y(t‘) = b + 0,3 * (Ymax – b)
Nach Gleichsetzung der Gleichungen erhält man:
b + 0,3 * (Ymax – b) = b + m * t‘
b kürzt sich heraus:
0,3 * (Ymax – b) = m * t‘
Aufgrund der Linearität ist
Ymax =
b + m * tmax , also
0,3 * (b + m * tmax – b) =
m * t‘
0,3 * m * tmax =
m * t‘
man erhält:
0,3 * tmax
=
t‘
=
L‘
bzw. für die Leistung in Watt
0,3 * Lmax
Für die weitere patientenspezifische Bestimmung der 30%-igen Leistungsfähigkeit ergibt sich
daraus, dass der Endzeitpunkt, bzw. die maximal erreichte Wattzahl in der ansteigenden
Belastungsergometrie mit 0,3 multipliziert werden muß.
Zahlenbeispiel:
Frau X hat in der Belastungsergometrie zur Bestimmung der maximalen Sauerstoffaufnahme
110 Watt erreicht. Für ihre 30%- ige Leistungsfähigkeit bedeutet dies,
also:
0,3 * Lmax
=
L‘
0,3 * 110 Watt
=
ca. 33 Watt
Das gleiche Ergebnis stellt sich ein, wenn man die 30%- ige Leistungsfähigkeit mittels linearer
Regressionsanalyse mit der Zeit als unabhängige Variable berechnet. Daraus zeigt sich, dass
diejenige Wattzahl der 30%- igen Leistungsfähigkeit entspricht, die bei ungefähr 3,3 Minuten
erreicht wird, also 33 Watt. Diese Aussage begründet sich darin, dass Minuten und Wattsteigerung (bei einer anfänglichen Leistung von 0 Watt) parallel verlaufen.
Andererseits ist es möglich, die 30%- ige Leistungsfähigkeit über die Sauerstoffaufnahme
direkt zu bestimmen.
3
Material und Methoden
46
Rechenbeispiel:
Die Sauerstoffaufnahme beträgt in Ruhe (ohne Treten) z.B. 240 ml/min und die maximal
erreichte Sauerstoffaufnahme z.B. 1844 ml/min.
Der Zuwachs durch die Belastung ist dann
∆ = 1844 – 240 = 1604
Von dieser ∆-Sauerstoffaufnahme werden 30% errechnet und zur Sauerstoffaufnahme unter
Ruhebedingungen addiert.
1604 * 0,3 = 481,2
481,2 + 240 = 721,2
Zu dieser Sauerstoffaufnahme, die 30% der maximalen Leistungsfähigkeit beträgt, wird die
zugehörige Leistung in Watt mittels der Regressionsgeraden an der X-Achse abgelesen.
3.3.2.4
Energieumsatz und Substratoxidation unter submaximaler
Belastung
Da sich mit zunehmender Belastungsdauer bei der Oxidation der Nährstoffe das Verhältnis
von Fettsäure- und Glucoseoxidation zugunsten der Fettsäureoxidation verschiebt (WIRTH A
et al. 1979; WOLFE RR et al. 1990), wurde als Belastungsdauer, mit einer Intensität von
30%, bzw. 25% der maximalen Leistungsfähigkeit (submaximale Belastungsintensität), eine
Stunde gewählt. In der Vorstudie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. H.-U. Klör betrug die
Belastungsdauer 45 Minuten. Bei Ende des Tests zeigte sich, dass eine erhöhte
Fettsäureoxidation erreicht wurde. Um zu überprüfen, ob die gesteigerte Fettsäureoxidation
anhält, wurde in der vorliegenden Studie die Belastungsdauer verlängert.
Durchführung: Nachdem die anatomischen Gurte mit dem K4b2 -Gerät an der Patientin
befestigt waren und sie in richtiger Einstellung auf dem Ergometer bequem saß, wurde nach
der automatischen Raumluftkalibration der Test gestartet. Die Herzfrequenz wurde durch
einen Pulsgürtel des K4b2 -Geräts protokolliert. Während der einstündigen Belastung konnte
die Patientin einen Videofilm anschauen.
Mit Hilfe des K4b2-Softwareprogramms besteht die Möglichkeit, über verschiedene Zeitabschnitte Durchschnittswerte zu berechnen. Aufgrund der Fülle der Daten, die pro Atemzug
in einer Stunde entstehen, wurde bei den submaximalen Tests für die Parameter
Sauerstoffaufnahme, Kohlendioxidabgabe, RQ, Energieumsatz, Substratoxidation in 24 h und
3
Material und Methoden
47
Herzfrequenz über eine Minute gemittelt. Zur statistischen Auswertung wurde jeweils jede 5.
Minute genutzt. Bei den Berechnungen von Energieumsätzen und Substratoxidationen wurde
die Stickstoffausscheidung im 24h-Urin berücksichtigt. Die Patientinnen brachten hierzu
Ihren Urin mit, der vom Vortag bis zur gleichen Zeit nach dem Test 24 Stunden lang
gesammelt wurde.
3.3.2.5
Energieumsatz und Substratoxidation in der Regenerationsphase
Nach Beendigung der einstündigen Belastung, verändert sich der niedrige RQ nicht sofort.
Um
herauszufinden,
wie
lange
das
günstige
Verhältnis
von
Fettsäure-
zu
Kohlenhydratoxidation anhält, wurden in der vorliegenden Arbeit der Energieumsatz und die
Substratoxidation eine Stunde nach Beendigung der submaximalen Belastung sowohl
während des stationären Aufenthaltes als auch zu den Kontrollterminen gemessen. In der
Stunde zwischen der abschließenden submaximalen Belastungskalorimetrie und der
beginnenden Regenerationsmessung wurden die Patientinnen aufgefordert, sich nicht mehr
körperlich zu betätigen.
Die Durchführung der Regenerationskalorimetrie (1 Stunde nach submaximaler Belastung)
erfolgte analog der Ruhekalorimetrie (s. Kap. 3.3.2.1). Die Dauer der Kalorimetrie betrug
ungefähr 25 - 30 Minuten, wobei die ersten 5 Minuten verworfen wurden.
3.3.3
Bestimmung des Stickstoffgehaltes im 24h-Urin
Um genaue Aussagen zur Proteinoxidation machen zu können, ist es wichtig, den Stickstoffgehalt im 24h-Urin zu ermitteln. Dieser kann über die Harnstoffmenge ermittelt werden, da
mehr als 80% des Stickstoffs des Eiweißabbaus als Harnstoff im Urin erscheint (FRAYN KN
1983).
Die Urinsammlung erfolgte durch die Proband innen (s. Anhang, Kap. 9.5): am Morgen des
Tages, an dem die submaximale Belastungsergometrie durchgeführt wurde, wurde der erste
Spontanurin verworfen. Ab diesem Zeitpunkt führten die Patientinnen den gesamten Urin 24
Stunden in einen Urinbehälter. Am Morgen nach der submaximalen Belastungsergometrie
entleerten sie ihre Blase nochmals in den Sammelbehälter zur gleichen Zeit, zu der sie am Tag
3
Material und Methoden
48
zuvor den Spontanurin verworfen hatten. Die Patientinnen brachten dann ihren gefüllten
Urinbehälter ins Klinikslabor der Kaiserberg-Klinik, wo das Gesamtvolumen des
Sammelurins erfasst wurde. Ein Alliquot wurde dann in ein großes Zentrallabor („Ärzte für
Laboratoriumsmedizin, Mikrobiologie und Infektionsepidemiologie; Dr. med. N. Schwanen,
Dr. med. C. Zippel und Dr. med. H.-P: Weisfeld“) nach Bad Nauheim geschickt, um den
Stickstoffgehalt zu bestimmen.
Die Ermittlung der Stickstoffmenge im Urin erfolgte über einen kinetischen UV-Test des o.g.
Zentrallabors. Der UV-Test basie rt auf enzymatischen Reaktionen der Enzyme Urease und
GLDH:
Harnstoff + H2 0
2α -Oxoglutarat + 2 NH+4 + 2 NADH
Urease
GLDH
2 NH+4 + CO2
2 L-Glutamat + 2NAD + 2 H2 0
Nun kann nach folgender Gleichung die Proteinoxidation aus der Harnstoffkonzentration
(mg/dl) des 24h-Urins bestimmt werden:
CProtein = CHarnstoff (mg/dl) * 0,46 * 6,25,
C = Konzentration (mg/dl).
3.3.4
3-Tage-Ernährungsschätzprotokoll
Das 3-Tage- Ernährungsschätzprotokoll (s. Anhang, Kap. 9.11) war ein geschlossenes
Schätzprotokoll und gliederte sich in Lebensmitteltabellen für Frühstück, warme Mahlzeiten
(Mittagessen), Zwischenmahlzeiten, kalte Mahlzeiten (Abendessen) und Getränke sowie
„Sonstiges“, wo die Patientinnen Lebensmittel eintragen konnten, die nicht im Protokoll
angegeben waren. In einer Einführung wurde den Patientinnen eine genaue Handhabung des
Protokolls erläutert.
Die Ernährungsprotokolle wurden mit der Ernährungssoftware Calora, welche den
Bundeslebensmittelschlüssel als Basis hat, ausgewertet.
3
Material und Methoden
3.3.5
49
Bestimmung des Blutdrucks
Der Blutdruck wurde während der ansteigenden Spiroergometrie und der einstündigen
submaximalen Belastung erfaßt. Die verwendeten Geräte sind in Kapitel 3.3.2.2 genannt.
Das Anlegen des EKGs wurde bereits im Kapitel 3.3.2.2 beschrieben. Die Software wurde so
programmiert, dass die Blutdruckwerte minütlich gemessen und ausgedruckt wurden. Bei der
submaximalen Belastungsergometrie wurde ein automatisches Handgelenkgerät der Firma
Schiller benutzt. Die Messung erfolgte alle 10 Minuten.
Der Blutdruck wurde nach dem auskultatorischen Messprinzip bestimmt. Dazu saß die
Patientin bequem auf dem Fahrradergometer und die Blutdruckmanschette wurde am unteren
Teil des Oberarms befestigt. Die Manschette wurde nun über den zu erwartenden
diastolischen Druck automatisch aufgepumpt. Das Ventil öffnete sich automatisch und der
Druck in der Manschette senkte sich. War der systolische Wert erreicht, ertönte ein Piep-Ton.
Dieser erlosch, wenn der diastolische Wert erfasst wurde. Bei dem manuellen Gerät der Firma
Schiller mußte die Patient in nach Öffnen des Ventils die Bewegung aufgrund der hohen
Störanfälligkeit für einige Sekunden unterbrechen.
3.3.6
Bestimmung des Lactatwertes im Blut
Die Bestimmung des Lactatwertes stellte eine Kontrollmessung dar, um festzuhalten, ob die
Patientin sich im an- oder aeroben Stoffwechselbereich befand. Besonders für die
submaximale Spiroergometrie war es wichtig, dass die Fettsäuren als bevorzugtes
Oxidationsedukt dienten. Dies findet aber nur unter aeroben Bedingungen statt.
Das Gerät Accusport der Firma Boehringer Mannheim diente zur Ermittlung der Lactatwerte.
Mit einem Reflexionsphotometer werden die Werte im Blut in einem Messbereich von 0,8 –
22 mmol/l und im Plasma in einem Bereich von 0,7 – 26 mmol/l bestimmt. Das
Accusportgerät arbeitet mit Teststreifen. Ein Bluttropfen dringt auf einem Testfeld durch das
gelbe Schutznetz in ein Glasvlies. Dieses Vlies nimmt die Erythrozyten auf, so dass auf den
eigentlichen Nachweis film lediglich Plasma gelangt. Mittels einer reflexionsphotometrischen
Lactatoxidase-Mediator-Farbreaktion wird der Lactatwert bestimmt.
3
Material und Methoden
3.3.7
50
Statistische Kenngrößen und Verfahren
Im folgenden werden sämtliche in der vorliegenden Arbeit verwendeten statistischen
Kenngrößen und Verfahren kurz erläutert und Angaben in Text und Tabellen gemacht, wo
diese in der vorliegenden Studie zur Anwendung kommen. In der angegebenen Literatur sind
die einzelnen Kenngrößen und Verfahren ausführlich beschrieben (KREYSZIG E 1977;
MOOSBRUGGER H 1978; HARTUNG J et al. 1982; KOEHLER W et al. 1984; SHEFFER
JR 1986; DIEHL JM & STAUFENBIEL T 1997; HOCHBERG J & TAMHNE AC 1987;
HOLLENHORST
M
1998;
SPSS
USERMANUAL
1999).
Die
Auswertung
des
Datenmaterials erfolgte mit dem PC Statistikprogramm SPSS Version 9.0.
Für die verschieden durchgeführten Testverfahren gelten folgende Signifikanzniveaus:
•
nicht signifikant
(p > 0,05) n.s.
•
signifikant
(p < 0,05) *
•
hoch signifikant
(p < 0,01) **
•
höchst signifikant
(p < 0,001) ***
Normalverteilung und Varianzhomogenität
Nach der deskriptiven Statistik folgt die Varianzanalyse. Mit einem Ergebnis der
Varianzanalyse wird die explorative Datenanalyse durchgeführt. Da aber die Ergebnisse
einiger Testverfahren erst Gültigkeit erlangen, wenn die Residuen der Untersuchungsdaten
normalverteilt sind, werden zu Beginn der statistischen Auswertung die Residuen zu den
Phasen (Kontrollterminen) im Studienzeitraum mit dem Kolmogorov-Smirnov- Test und
Shapiro-Wilk-Test auf Normalverteilung geprüft. Tabelle 3.6 zeigt die Ergebnisse dieser
Tests zur Untersuchung der Parameter auf Normalverteilung.
Der Levene-Test prüft die Daten zu den Kontrollterminen auf Varianzhomogenität, d.h., die
Nullhypothese, also ob die Varianzen der abhängigen Variablen innerhalb der Gruppen gleich
sind. Der Test ist die Voraussetzung für die Gültigkeit der F-Tests (von R.A. Fisher) in der
Varianzanalyse, d.h., für den Test der Gruppenunterschiede bei den Parametern. Fällt der
Levene-Test kleiner als p = 0,05 aus, kann nicht mehr auf Gruppenunterschiede im Rahmen
der Varianzanalyse mit Meßwiederholungen untersucht werden. Die Tabelle 3.6 gibt auch die
Ergebnisse dieses Testverfahrens wieder.
3
Material und Methoden
Tab. 3.6:
51
Prüfung auf Normalverteilung und Varianzhomogenität mitte ls Kolmogorov-SmirnowTest und Shapiro-Wilk-Test sowie Levene-Test (s. Kap.9.18 Codierung)
MB
Normalverteilung
Kolmogorov-Smirnow-Test
Varianzhomogenität
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test p>0,05
für alle Phasen
gewi
ja
ja
ja
bmi
ja
ja
ja
th
nein
ja
ja
ffm
ja
ja
ja
tbw
ja
ja
ja
fm
ja
ja
ja
ffmp
ja
ja
ja, außer K2, K4
fmp
ja
ja
ja, außer K4
drq
ja
ja
ja, außer BW, K1, K4
rvo
ja
ja
ja, außer K3
mvo
ja
ja
ja
divo
ja
ja
ja
rhf
ja
ja
ja
mhf
ja
ja
ja, außer K2
dihf
nein
ja
ja
l1
nein
nein
ja
l2
ja
ja
ja
mwat
ja
ja
Ja
n24h
ja
ja
ja
RK
Normalverteilung
Varianzhomogenität
Kolmogorov-Smirnow-Test
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
dvo
nein
Ja
ja, außer SA = 0,014
drq
ja
ja
ja, außer K1, K4
dhf
ja
ja
ja, außer K1
chd
nein
Ja
ja, außer SA
dc
nein
Ja
ja, außer SA
de
ja
ja
-
df
nein
Ja
ja, außer K3
ja
ja
ja, außer K1
dkh
dep
ja
ja
ja, außer SA
dfp
nein
nein
ja
dkhp
ja
ja
Ja
ehd
ja
ja
-
fhd
nein
Ja
ja, außer K3
ja
ja
ja, außer K1
Khhd
3
Material und Methoden
EK
52
Normalverteilung
Kolmogorov-Smirnow-Test
Varianzhomogenität
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
dvo
ja
Ja
ja, außer SA, K1
drq
nein
nein
ja, außer K3
dhf
ja
ja
ja
chd
ja
ja
ja, außer SA, K1
dc
ja
ja
ja, außer SA, K1
de
ja
ja
-
df
nein
nein
ja, außer K1
dkh
ja
ja
ja, außer SA, K3
dep
ja
ja
ja
dfp
nein
nein
ja
ja
ja
ja, außer K3, K4
dkhp
ehd
ja
ja
-
fhd
nein
nein
ja, außer K3
Khhd
ja
ja
ja, außer SA, K3
BK
Normalverteilung
Varianzhomogenität
Kolmogorov-Smirnow-Test
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
wat
nein
nein
ja, außer K1, K3, K4
hr30
nein
ja
ja
effm
ja
ja
ja
fffm
ja
ja
ja, außer K3
kffm
nein
ja
ja
cffm
ja
ja
ja
l0
ja
ja
ja
l30
nein
ja
ja, außer K4
l60
ja
ja
ja, außer K3
vo5
ja
ja
ja
Vo30
ja
ja
ja
Vo60
nein
ja
ja
Rq5
nein
nein
ja, außer K1, K4
Rq30
nein
nein
ja, außer K1
Rq60
nein
ja
ja, außer K1
Hf5
ja
ja
ja
Hf30
nein
ja
ja
Hf60
ja
ja
ja
C5
ja
ja
ja
C30
ja
ja
ja
C60
nein
ja
ja, außer SA
E5
nein
nein
ja, außer SA, K4
E30
nein
nein
ja, außer SA, K4
E60
nein
nein
ja, außer SA, K4
F5
nein
nein
ja, außer K1, K2, K3
F30
nein
ja
ja, außer SA, K2, K3
F60
nein
nein
ja, außer SA, K3
Kh5
nein
ja
ja, außer K2
3
Material und Methoden
53
BK
Normalverteilung
Varianzhomogenität
Kolmogorov-Smirnow-Test
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
Kh30
ja
ja
ja, außer SA, K1
Kh60
ja
ja
ja, außer SA
Ep5
nein
nein
ja, außer K1
Ep30
nein
ja
ja, außer K1
Ep60
ja
ja
ja
Fp5
nein
ja
ja, außer K2, K3
Fp30
nein
ja
ja, außer SA, K3
Fp60
nein
ja
ja, außer SA, K1, K3
Kp5
nein
ja
ja, außer K1, K2, K3
Kp30
ja
ja
ja, außer SA, K2, K3
Kp60
nein
ja
ja, außer SA, K1, K3
Bs10
ja
ja
ja, außer K4
Bs30
ja
ja
ja
Bs60
ja
ja
ja, außer K4
Bd10
nein
ja
ja, außer K2
Bd30
ja
ja
ja, außer K2
Bd60
nein
ja
ja, außer K3
ja
ja
ja
ja
ja
ja, außer K2
Bs0(+rb
s)
Bs0(+rb
d)
Im Zuge des „Allgemeinen linearen Modells“ (GLM) wird die multivariate Varianzanalyse
mit Messwiederholungen durchgeführt, d.h., es wird die Abhängigkeit mehrerer Variablen
von qualitativen Faktoren zu unterschiedlichen Zeitpunkten untersucht, z.B. der Anteil der
Fettgewebsmasse vor und nach dreimonatigem Sportprogramm.
Weichen die untersuchten Variablen in den Gruppen nicht allzu stark von der Normalverteilung ab (Tab. 3.6), kann der t-Test für unabhängige Stichproben angewendet werden.
Der t-Test
Der t-Test für unabhängige Stichproben untersucht den Unterschied der Gruppen bzgl. eines
Merkmals; d.h. es wird in einer Phase (MB, RK, BK und EK) ein Versuchsparameter (gewi,
bmi, ffm, ...) zwischen den Gruppen 1 und 2 verglichen. Wichtig sind die Voraussetzungen,
dass ein Merkmal in den Gruppen annähernd normalverteilt ist und dass die Messungen an
den unterschiedlichen Versuchsobjekten voneinander unabhängig sind. Tabelle 3.7 gibt die
3
Material und Methoden
54
Ergebnisse der 2-seitigen t-Tests für unabhängige Stichproben wieder. Bei inhomogenen
Varianzen wurde der Welch-t-Test durchgeführt; in Tabelle 3.7 sind diese mit (W)
gekennzeichnet.
Tab. 3.7: Ergebnisse des t-Tests für unabhängige Stichproben
MB
BW
K1
K2
K3
K4
gewi
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
bmi
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
ffm
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
tbw
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
fm
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
ffmp
n.s.
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s.
fmp
n.s.
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s.
drq
* 0,036
n.s. (W)
** 0,006
n.s.
n.s.
rvo
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.(W)
n.s.
mvo
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
divo
n.s.
n.s.
n.s.
*0,048
*0,042
rhf
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
mhf
n.s.(W)
n.s.
n.s.(W)
n.s.(W)
n.s.
l2
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
mwat
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n24h
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
RK
SA
K1
K2
K3
K4
drq
**0,007
n.s.
n.s.
*0,049
n.s.(W)
dhf
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
dkh
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s. (W)
n.s.
dkhp
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s.
n.s.
Khhd
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s. (W)
n.s.
EK
SA
K1
K2
K3
K4
dvo
n.s. (W)
n.s. (W)
n.s.
n.s.
n.s.
dhf
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
chd
n.s. (W)
n.s. (W)
n.s.
n.s.
n.s.
dc
n.s. (W)
n.s. (W)
n.s.
n.s.
n.s.
dkh
n.s. (W)
n.s.
n.s.
**0,005
n.s. (W)
dkhp
***0,000
n.s.
n.s.
**0,001
*0,005(W)
Khhd
n.s. (W)
n.s.
n.s.
**0,005
n.s. (W)
3
Material und Methoden
55
BK
SA
K1
K2
K3
K4
effm
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
fffm
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
cffm
n.s.
*0,04
n.s.
n.s.
n.s.
l0
n.s.
n.s.
*0,045
n.s.
n.s.
l60
n.s.
n.s.
n.s.
*(W)0,03
n.s.
vo5
n.s.
**0,016
n.s.(W)
n.s.(W)
n.s.
Vo30
n.s.
**0,001
n.s.
n.s. (W)
n.s.
Hf5
n.s.
**0,006
n.s.
*0,045
*0,018
Hf60
*0,04
n.s.
n.s.
n.s.
n.s. (W)
C5
n.s.
*0,013
n.s.
n.s.
n.s.
C30
n.s.
***0,000
n.s.
n.s. (W)
n.s.
Kh30
n.s. (W)
***0,000
**0,002
n.s.
n.s.
Kh60
n.s. (W)
n.s.
**0,001
**0,005
*0,036
Ep60
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s.
n.s.
Kp30
n.s. (W)
n.s.
***0,000
**0,007
n.s.
Bs0
n.s. (W)
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
Bs10
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s. (W)
Bs30
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
Bs60
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
Bd0
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
Bd30
n.s.
n.s.
n.s. (W)
n.s.
n.s.
Gruppenunterschiede bzgl. eines Merkmals
SHEFFER-Korrektur
Wenn man die Werte mehrerer Zeitpunkte miteinander vergleichen möchte und nur Tests zum
paarweisen Vergleich zur Verfügung hat, muss man die SHEFFER-Korrektur auf die
Signifikanzniveaus aus den paarweisen Tests anwenden; diese beruht auf der t-Verteilung für
abhängige Stichproben, wo auf Unterschiede zwischen den Phasen eingegangen wird
(SHEFFER JR 1986). Das Testverfahren geht nicht von direkt berechneten Mittelwerten aus,
sondern von den geschätzten Randmittelwerten, die sich in den Varianzanalysen ergeben. Der
Vorteil der geschätzten Randmittel ist, dass sie die Gruppenunterschiede im Ansatz der
Varianzanalyse berücksichtigen. Die Vergleiche liefern Signifikanzwerte und diese werden
nach SHEFFER korrigiert.
3
Material und Methoden
56
Univariate Varianzanalyse
Bei den Untersuchungsparametern, welche nicht normalverteilt sind, werden zunächst für alle
Phasen
einzelne
univariate
Varianzanalysen
durchgeführt,
die
bei
Vorliegen
der
Normalverteilung und Varianzhomogenität äquivalent zum t-Test für unabhängige
Stichproben
sind.
Falls
keine
Normalverteilung
ermittelt
wurde,
muss
eine
Ausreißerbereinigung („Trimmen“) durchgeführt und die univariate Varianzanalyse
wiederholt werden. Wenn in diesem 2. Schritt die Normalverteilung und Varianzhomogenität
gegeben ist, wird das Ergebnis der 2. Varianzanalyse verwendet. Ansonsten wird der
Mediantest mit voller Stichprobe durchgeführt.
Der Mediantest
Der Mediantest (nicht-parametrischer, d.h. verteilungsfreier K-Test) reagiert weniger
empfindlich als die Tests auf die Unterschiede der arithmetischen Mittel.
Regressionen
Mit einfacher bzw. multipler Regressionsanalyse werden die Beziehungen zwischen einer
metrischen, abhängigen Variablen und einer oder mehreren unabhängigen Variablen genauer
untersucht. Die Beziehung zwischen den Variablen werden durch Regressionsgleichungen
angegeben:
Y = a + bx
x = unabhängige Variable
y = abhängige Variable
a = Y-Achsenabschnitt (unstandardisierte Koeffizienten – constant)
b = Steigungsmass (spo-Ausgabe: hinter Variablennamen)
Mithilfe der Regressionsgeraden kann ausgehend von einer bekannten Variablen die zweite
berechnet werden.
In diesem Zusammenhang werden standardisierte Koeffizienten β (bei unabhängigen
Variablen ist β = r) berechnet, welche eine Aussage über den Zusammenhang zweier
Variablen (mit einer unabhängigen Variable) geben. In der vorliegenden Studie bilden die
Phasen (BW oder SA, K1, K2, K3 und K4) die unabhängigen Variablen und die jeweiligen
Messparameter die abhängigen Variablen. Es muss darauf hingewiesen werden, dass die
Unabhängigkeit bestimmter Variablen aufgrund der Kollektivgrösse nicht unbedingt immer
gesichert ist.
3
Material und Methoden
57
Soll der Einfluß zweier Einflussfaktoren auf die abhängige Variable untersucht werden, z.B.
Phase und Gruppe auf Messparameter, wird wieder das „Allgemeine lineare Modell“ (GLM)
angewendet. Voraussetzung auch hier ist die Prüfung auf Varianzhomogenität (Levene-Test)
und auf Normalverteilung durch den Kolmogorov-Smirnov-Test und den Shapiro-Wilk-Test.
Tabelle 3.8 zeigt die Ergebnisse der Untersuchungsparameter für diejenigen Phasen, welche
nicht normalverteilt sind, bzw. bei denen keine Varianzhomogenität gegeben ist, d.h.,
eingetragen sind die Phasen, in denen die Tests signifikant unter 0,05 ausfallen.
Tab. 3.8:
Ergebnisse der negativen Testergebnisse zur Prüfung auf Normalverteilung und
Varianzhomogenität
MB
Normalverteilung
Kolmogorov-Smirnow-Test
Varianzhomogenität
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test p>0,05
für alle Phasen
th
K3
K3
ja
fmp
ja
ja
K4
rvo
ja
ja
K4
RK
Normalverteilung
Varianzhomogenität
Kolmogorov-Smirnow-Test
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
dvo
K2
Ja
ja, außer SA
drq
ja
ja
ja, außer K1
dhf
ja
ja
ja, außer K1
chd
ja
K1
ja, außer SA
EK
Normalverteilung
chd
df
Varianzhomogenität
Kolmogorov-Smirnow-Test
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
K1
ja
ja, außer SA, K1
SA, K1, K3
nein
ja, außer K1
dkh
ja
ja
ja, außer SA, K3
dfp
SA
SA
ja
3
Material und Methoden
58
BK
Normalverteilung
Kolmogorov-Smirnow-
Varianzhomogenität
Shapiro-Wilk-Test
Levene-Test
Test
hr30
K2
ja
ja
F5
K1, K2, K3
SA, K3
nein
F30
K2, K3
K2, K3
nein
F60
K3, K4
K3, K4
K3
Kh5
K4
K4
K2
Kh30
ja
ja
SA, K1
Kh60
ja
ja
ja
Fp5
K1, K2, K3
SA
K2, K3
Fp30
K2, K3
SA, K2, K3
K3
Fp60
K3
K3, K4
SA, K1, K3
Kp5
ja
SA, K1
K1, K2, K3
Kp30
ja
ja
SA, K2, K3
Kp60
Nein, K2, K3
ja
SA, K1, K3
Das GLM („General Linear Model“) gibt Aufschluss über die Tendenzen der Variablen
zueinander, d.h. der Kurvenverlauf kann abgeschätzt werden. Für die Bestimmung der
Regressionskoeffizienten der Geradengleichung, d.h., ob sich die Geradensteigungen der
Variablen
zwischen
Gruppen
unterscheiden,
wird
die
multivariate,
genauer
die
mehrfaktorielle Varianzanalyse genutzt (MANOVA-Verfahren). Die MANOVA macht die
Beziehung zwischen einer abhängigen und einer oder mehrerer unabhängigen Variablen
sichtbar und quantifiziert diese mittels Koeffizienten. Bei denjenigen Variablen, bei denen
keine Normalverteilung gegeben ist, werden die Ergebnisse des nicht-parametrischen Tests,
des Mediantests, dargestellt. Die Varianzanalyse mit Messwiederholungen (Innersubjektseffekt = „Lineare Effekte“ T2) kann durchgeführt werden, da nicht alle Variablen absolut
voneinander unabhängig sind. Die Regression kann als Verlaufsvorhersage genutzt werden;
mit der MANOVA wird der Koeffizient berechnet.
Korrelationen
Zur statistischen Beurteilung der Regressionsgleichung werden aus der Regressionsanalyse
die multiplen Korrelationskoeffizienten (r), das dazugehörige Signifikanzniveau (p) und das
Bestimmtheitsmass (r2 = R Square) dargestellt. Der multiple Korrelationskoeffizient gibt den
Grad der Übereinstimmung zwischen den beobachteten und den aus dem Modell ermittelten
Werten an. Das Bestimmtheitsmass r2 gibt den Anteil der Varianz der unabhängigen
3
Material und Methoden
59
Variablen an, der durch die unabhängige Variable bzw. die unabhängigen Variablen erklärt
werden kann. Es ist das Quadrat des Korrelationskoeffizienten. Im Ergebnisteil werden
grundsätzlich nur die unabhängigen Variablen in die Regressionsgleichungen aufgenommen,
die sich als signifikante Variablen des Regressionsmodells herausstellen.
Für den Vergleich der einzelnen Messzeitpunkte zu den Minuten 5, 10, 20, 30, 40, 50 und 60
Minuten während des einstündigen submaximalen Belastungstests wird der T-Test der
geschätzten Randmittel angewendet. Sie ersetzen den T-Test für abhängige Stichproben, wo
auf Unterschiede einer Variablen zwischen den o.g. Meßzeitpunkten untersucht wird.
Vorzeichen-Test
Sind die Variablen nicht normalverteilt und kann kein Trimming durchgeführt werden,
werden nichtparametrisches Testverfahren, der Vorzeichen-Test (Test für Paardifferenzen)
angewendet. Mit Hilfe dieses Testverfahrens wird untersucht, ob die Mediane zweier
abhängiger Stichproben signifikant verschieden sind.
4
Ergebnisse
4
60
Ergebnisse
Zu Beginn des Kapitels werden die Daten der Anthropometrie für die Messtermine
Aufnahmeuntersuchung und Kontrolltermin 1 bis 4, sowie deren Einfluss zueinander
dargestellt; dazu gehören das Gewicht, der BMI, die WHR und die Körperzusammensetzung
(s. Kap. 4.1). Anschließend werden für die Gruppen zu den genannten Messterminen die
Ergebnisse von
•
Sauerstoffaufnahme,
Energieumsatz
und
Herzfrequenz
zu
der
Studienphase
Ruhebedingung (s. Kap. 4.2), sowie
•
Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz sowie daraus berechnete Parameter, weiterhin
Lactat und die maximal erreichte Leistung in Watt für die ansteigende
Spiroergometrie (s. Kap. 4.3),
•
zusätzlich RQ und Substratoxidation für die submaximale Belastung sowie die freien
Fettsäuren im Plasma vor und nach der Belastung (s. Kap. 4.4) sowie
•
die entsprechenden Parameter der Regenerationsphase (s. Kap. 4.5) vorgestellt.
Im Abschnitt 4.6 werden die Ergebnisse einzelner Patientinnen als Fallbeispiele für die Tests
zu den Studienphasen dargestellt. Der Abschnitt beinhaltet auch weiterführende Tests, wie die
120-minütige
Belastungskalorimetrie
und
eine
Langzeit-Regenerationsmessung
über
5 Stunden, die nach dem Studienprotokoll nicht vorgesehen waren, sich aber im Laufe der
Studiendurchführung als sinnvolle Ergänzung erwiesen. Der letzte Abschnitt (Kap. 4.7)
beleuchtet schließlich den Einfluss einzelner Untersuchungsparameter aufeinander während
des Studienzeitraumes.
4.1
Anthropometrische Daten im Studienzeitraum
Gemäß Studienprotokoll ist das Studienkollektiv nach Geschlecht und BMI zwischen 30 und
40 kg/m2 homogen. Tabelle 4.1 zeigt die Mittelwerte und Standartabweichungen der
anthropometrischen Daten im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach Gruppen zur Basiswoche
und zum stationärem Aufenthalt sowie zu den Kontrollterminen 1, 2, 3 und 4.
4
Ergebnisse
61
Körpergewicht
Vergleicht man den Untersuchungsparameter durchschnittliches Gewicht in Kilogramm des
Gesamtkollektivs bezüglich der Studienphasen Basiswoche und Kontrolltermin 1 bis 4
miteinander, ergeben sich folgende Unterschiede: das durchschnittliche Gewicht 93,1 kg (+
11,1 kg, n = 14) zum Studienzeitpunkt Basiswoche unterscheidet sich von dem zum
Kontrolltermin 1 (K1) hoch signifikant, von dem zum Kontrolltermin 2, 3 und 4 (K2, K3 und
K4) höchst signifikant. Auch Kontrolltermin 1 unterscheidet sich von Kontrolltermin 2, 3 und
4 hoch signifikant. K2 und K3 zu K4 sind signifikant unterschiedlich. Zusammenfassend kann
gesagt werden, dass sich die Unterschiede dieses Parameters zu den Kontrollterminen von
signifikant bis höchst signifikant darstellen (s. Abb. 4.1.1, Tab. 4.1). Die Signifikanznivaus
sind der Abbildung 4.1.1 zu entnehmen und nach SHEFFER JR (1986) zu korrigieren.
Betrachtet man Gruppe 1 und 2, abgebildet in Abbildung 4.1.1, so sind die Abnahmen des
Körpergewichtes zu den Studienphasen Aufnahme, K1, K2, K3 und K4 beider Gruppen nicht
K1 – K4
0,00003
0,0000021
0,00185
0,00217
0,00035
ê **
ê ***
ê ***
ê ***
ê **
ê **
ê **
n.s.
K3 – K4
K1 – K3
0,00011
K2 – K4
K1 – K2
0,00069
K2 – K3
BW – K4
K4
K3
BW – K3
K2
BW – K2
K1
BW – K1
(n = 14)
P gesamt
Abb. 4.1.1
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
Au
fna
hm
e
Körpergewicht in kg
signifikant unterschiedlich.
0,00551
0,00842
ê*
ê*
Verlauf des durchschnittlichen Körpergewichtes in Kilogramm im Gesamtkollektiv
(n = 14) über den Studienzeitraum
Die dargestellten Signifikanzniveaus sind nach SHEFFER JR 1986 zu korrigieren.
4
Ergebnisse
Tab. 4.1
62
Anthropometrische Daten im Studienzeitraum (MW + SD)
Daten der Körperzusammensetzung zu BW & SA in grau, da mit den Werten zu K1 – K4 nicht vergleichbar!
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
Gesamt
MW
Gewicht
[kg]
93,1
(n=14)
SW+
11,10
Gruppe1 MW
(n= 10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
BMI
[kg/m2 ]
34,1
T/H
[c m]
0,91
FM
[kg]
FM
[%]
FFM
[kg]
FFM
[%]
TBW [kg]
32,1
34,3
61,0
65,7
42,9
3,79
0,07
5,28
3,46
7,42
3,46
5,17
34,3
60,6
65,7
42,8
92,5
34,1
0,9
31,8
11,06
3,55
0,07
5,42
3,90
7,64
3,90
5,42
32,7
34,5
61,9
65,5
43,3
5,65
2,53
7,88
2,53
5,21
94,7
34,2
0,9
12,74
4,94
0,05
Kursiv-graue Ergebnisse: siehe Erklärung S. 65
Kontrolltermin 1
Gesamt
MW
Gewicht
[kg]
90,4
(n=14)
SW+
11,02
3,78
Gruppe1 MW
(n= 10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
BMI
[kg/m2 ]
32,7
T/H
[cm]
0,9
FM
[kg]
35,5
FM
[%]
38,7
FFM
[kg]
54,9
FFM
[%]
61,3
TBW
[kg]
39,5
0,04
5,74
4,35
6,48
4,35
4,10
90,1
32,6
0,9
35,7
39,0
54,4
61,0
39,9
11,12
3,48
0,04
5,50
4,78
6,76
4,78
4,27
91,4
32,8
0,9
35,0
38,1
56,1
61,9
38,6
12,38
4,91
0,04
7,18
3,59
6,47
3,59
4,05
BMI
[kg/m2 ]
32,5
T/H
[cm]
0,9
FM
[kg]
34,5
FM
[%]
38,4
FFM
[kg]
55,2
FFM
[%]
61,5
TBW
[kg]
38,3
0,05
5,48
2,40
6,56
2,39
5,33
Kontrolltermin 2
Gesamt
MW
Gewicht
[kg]
89,7
(n=13)
SW+
11,35
3,89
Gruppe1 MW
89,6
32,6
0,9
34,9
38,9
54,6
61,5
37,9
SW+
11,79
3,80
0,05
4,90
1,65
7,18
1,60
6,04
Gruppe2 MW
90,0
32,2
0,9
33,7
37,3
56,4
62,7
39,2
12,03
4,67
0,07
7,40
3,65
5,67
3,65
4,17
Gesamt
Gewicht
[kg]
87,5
(n=11)
10,8
87,2
BMI
[kg/m2 ]
32,2
3,90
32,5
T/H
[cm]
0,9
0,04
0,9
FM
[kg]
32,4
5,02
32,4
FM
[%]
37,3
3,06
37,5
FFM
[kg]
54,2
6,56
53,6
FFM
[%]
62,7
3,19
62,5
TBW
[kg]
36,9
4,04
36,4
11,61
4,00
0,03
5,24
3,26
6,91
3,26
4,26
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
MW
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
88,0
31,4
0,9
32,5
36,9
55,5
63,1
37,9
10,03
4,10
0,05
5,22
3,02
6,46
3,03
3,94
BMI
[kg/m2 ]
31,1
T/H
[cm]
0,9
FM
[kg]
31,8
FM
[%]
37,1
FFM
[kg]
54,1
FFM
[%]
62,9
TBW
[kg]
36,1
0,04
5,84
3,83
6,89
3,83
4,09
Kontrolltermin 4
Gesamt
MW
Gewicht
[kg]
85,9
(n=14)
SW+
11,28
3,7
Gruppe1 MW
(n= 10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
85,4
31,3
0,9
31,8
37,3
53,6
62,8
35,4
11,19
3,62
0,04
5,81
4,15
7,15
4,16
4,27
86,9
30,9
0,9
31,9
36,7
55,0
63,3
37,4
13,04
5,11
0,04
6,76
3,77
7,37
3,75
4,01
(Legende= BMI: Body mass index; T/H: Taille-/Hüftumfang; FM: Fettmasse; FFM: Fettfreie Masse; TBW: Total body water)
4
Ergebnisse
63
BMI
Die durchschnittlichen Werte des BMI (n = 14) von Aufnahmeuntersuchung und K1 sind
hoch signifikant unterschiedlich. Stellt man den BMI der Aufnahmeuntersuchung dem zu K2,
K3 und K4 gegenüber, ergeben sich höchst signifikante Unterschiede. Die Werte von K2, K3
und K4 sind gegenüber K1 hoch signifikant niedriger. In Abbildung 4.1.2 sind der Verlauf der
BMI sowie die Signifikanzniveaus (nach SHEFFER JR 1986) tabellarisch für das
Gesamtkollektiv zu den Phasen dargestellt.
Vergleicht man die Gruppen im Zeitverlauf, so treten keine signifikanten Unterschiede auf (p
= n.s.).
Pat 2
43
Pat 3
Pat 4
41
Pat 5
Pat 6
BMI (kg/cm2)
39
37
35
Pat 7
Pat 8
33
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
31
29
Pat 13
Pat 14
27
Pat 15
Gruppe 1
25
Aufnahme
K1
K2
K3
K4
Abb.4.1.2:
BW – K4
K1 – K2
K1 – K3
K1 – K4
0,00002
0,0000062
0,00058
0,0019
0,00069
ê ***
ê ***
ê ***
ê **
ê **
ê **
K3 – K4
BW – K3
0,00004
ê **
K2 – K4
BW – K2
0,00086
K2 – K3
BW – K1
(n = 14)
P gesamt
Gruppe 2
ê n.s. ê n.s. ê n.s.
2
Verlauf des BMI (kg/m ) über die Studienphasen
Die dargestellten Signifikanzniveaus sind nach SHEFFER JR 1986 zu korrigieren.
Waist to Hip-Ratio (WHR)
Der Mediantest ergibt einen nicht signifikanten Verlauf des Taille-Hüft-Umfangs (T/H). Die
Tabelle 4.1 zeigt, dass die Werte sich im Studienzeitraum nicht verändern. Der Trend ist
linear gleichbleibend. Die Werte der Gruppen 1 und 2 korrelieren zu den Studienphasen hoch
signifikant (p = 0,008).
4
Ergebnisse
64
Körperzusammensetzung
Da zur Körperimpedanzmessung standardisierte Bedingungen notwendig sind, werden
Aufnahmeuntersuchung (III. Medizinische Klinik und Poliklinik in der Universität Giessen; in
Tab. 4.1 in kursiv- grau dargestellt) und Kontrolltermine (Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim)
nicht
miteinander
verglichen.
In
Tabelle
4.1
sind
Mittelwerte
(MW)
und
Standardabweichungen (SW) der Daten der Körperzusammensetzung im Gesamtkollektiv
sowie für Gruppe 1 und 2 zu den Studienphasen angegeben.
Der Trend der Körperfettmasse (FM) in kg ist über die Kontrolltermine von 35,5 (K1) auf
31,8 kg (K4) im Gesamtkollektiv (n = 14) signifikant linear abfallend (p = 0,043). Das
bedeutet, dass in 3 Bewegungsmonaten durchschnittlich 3,7 kg Fett abgenommen wurden.
Vergleicht man die Kontrolltermine miteinander, sind für die jeweilige FM signifikante
Unterschiede festzustellen: Die Werte zu K3 und K4 sind gegenüber K1 signifikant, von K4
zu K2 hoch signifikant und K4 zu K3 signifikant niedriger (s. Abb. 4.1.3).
Pat 2
50
Pat 3
Pat 4
Fettmasse in kg
45
Pat 5
Pat 6
40
Pat 7
Pat 8
35
Pat 9
Pat 10
30
Pat 11
Pat 12
25
Pat 13
20
Pat 14
K1
K2
K3
K4
Pat 15
Gruppe 1
Kontrolltermine
Abb. 4.1.3:
K1 – K4
K2 – K4
K3 – K4
K2 – K3
K1 – K3
K1 – K2
(n = 14)
P gesamt
Gruppe 2
n.s.
0,0071
0,00364
n.s.
0,00026
0,0032
ê
ê*
ê*
ê
ê**
ê *.
Verlauf der Fettmasse in kg über die Studienphasen
Die dargestellten Signifikanzniveaus sind nach SHEFFER JR (1986) zu korrigieren.
4
Ergebnisse
65
Die Gruppenunterschiede sind zu den Kontrollterminen nicht signifikant. Gruppe 1 (n = 10)
zeigt eine Fettreduktion von 35,7 (K1) über 34,9 (K2) und 32 (K3) auf 31,8 kg (K4). 3,9 kg
Fett wurden somit insgesamt reduziert. Gruppe 2 (n = 4) verringerte die Fettmasse von 35
(K1) über 33,7 und 32,5 auf 31,9 kg; eine Gesamtfettreduktion von 3,1 kg von K1 bis K4. In
Abbildung 4.1.3 ist die Entwicklung der Fettmasse zu den Studienphasen im Gesamtkollektiv
sowie in Gruppe 1 und 2 in Diagrammform dargestellt.
Die prozentuale Betrachtung ergibt, dass die Fettmasse in Prozent des Körpergewichts (KG)
einen signifikant linear abfallenden Verlauf über die Kontrolltermine aufweist (r = -0,184)
und ihr Anteil um insgesamt 1,6% des Gesamtkörpergewichts (KG) gesunken ist, davon bei
Gruppe 1 um 1,7% und bei Gruppe 2 um 1,4%. Insgesamt unterscheiden sich die Gruppen 1
und 2 zu den Kontrollterminen nicht signifikant voneinander. Abbildung 4.1.4 zeigt die
Entwicklung des prozentualen Anteils der Fettmasse vom Körpergewicht (KG) zu den
FM in %/kg KG
Kontrollterminen.
41
39
37
35
33
31
29
27
K1
K2
K3
Kontrolltermine
Abb. 4.1.4:
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf des prozentualen Anteils der Fettmasse am Gesamtkörpergewicht (KG)
4
Ergebnisse
66
Die fettfreie Masse (FFM) in kg sinkt zu den Kontrollterminen K1 bis K4 für das
Gesamtkollektiv um 0,8 kg signifikant (r = -0,301; p = 0,016). Gruppe 2 (K1 = 56,1 kg) weist
eine höhere FFM auf als Gruppe 1 (K1 = 54,4 kg). Die Verläufe von Gruppe 1 und 2 über den
Studienzeitraum zu den Kontrollterminen unterscheiden sich nicht signifikant (s. Abb. 4.1.5).
Betrachtet man den prozentualen Anteil der FFM vom Körpergewicht zu den
Kontrollterminen, ist ersichtlich, dass sich der lineare Verlauf als signifikant ansteigend
darstellt (p = 0,046). Der prozentuale Anteil der FFM steigt von K1 (61,3%) über K2 (61,5%)
und K3 (62,7%) zu K4 (62,9%) deutlich an. Insgesamt ergibt sich ein prozentualer Anstieg
der FFM zu den Kontrollterminen von 1,6%.
fettfreie Masse in kg
70
65
60
55
50
45
40
K1
K2
K3
K4
Kontrolltermine
Abb. 4.1.5:
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf der FFM in kg über die Studienphasen für Gruppe 1 und 2
Die Gruppen unterscheiden sich bezüglich der prozentualen FFM zu den Kontrollterminen
nicht signifikant voneinander. Gruppe 1 steigert bevorzugt von K2 (61,5% FFM) zu K3
(62,5%) den Anteil der FFM. Gruppe 2 baut vor allem von K1 (61,9%) zu K2 (62,7%) den
prozentualen Anteil der FFM auf.
Die Abbildung 4.1.6 zeigt die Entwicklung der prozentualen FFM vom Körpergewicht zu den
Kontrollterminen im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach Gruppe 1 und 2.
4
Ergebnisse
67
75
FFM % /kg KG
70
65
60
55
50
K1
Abb.4.1.6:
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf des Anteils der FFM am Körpergewicht über die Studienphasen
Die Abnahme des Gesamtkörperwassers (TBW) in kg ist im Gesamtkollektiv nicht
signifikant (linear gleich bleibender Verlauf = höchst signifikant [p = 0,000]). Die Gruppen 1
und 2 verhalten sich hinsichtlich des Gehaltes an TBW zu den Kontrollterminen nicht
signifikant unterschiedlich.
Einfluss anthropometrischer Daten aufeinander
Da die Anzahl an Studienteilnehmern sehr gering ausfällt, können keine Gruppen aus dem
Gesamtkollektiv für statistische Testverfahren gebildet werden. Aufgrund der beschriebenen
Problematiken der Untersuchungsparameter (s. Kap. 2.4, 4.2 und 5) sind die statistischen
Operationen zur Bestimmung des Einflusses der Anthropometrie auf Stoffwechselparameter
zur Ruhephase und für die submaximale Belastung mit großer Vorsicht zu betrachten und
deshalb nicht hier, im Anhang jedoch zur Vollständigkeit halber, dargestellt.
Es ergibt sich ein höchst signifikanter Zusammenhang zwischen dem abnehmenden
Körpergewicht und der Abnahme von Fettmasse und fettfreier Masse in kg (r = 0,838, p =
0,000; r = 0,904, p = 0,000). Betrachtet man den prozentualen Anteil fettfreier Masse, so
besteht zwischen diesem und der Senkung des Körpergewichts im Studienverlauf ein nicht
signifikanter, negativer Zusammenhang (r = - 0,163), (s. Anhang, Kap. 9.16, Tabelle 4.7.1.
und 4.7.2).
4
Ergebnisse
4.2
68
Veränderungen der Ergebnisse der Untersuchungsparameter
Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz unter Ruhebedingungen
im Studienzeitraum
Tabelle 4.2 zeigt für das Gesamtkollektiv sowie für die Gruppe 1 und Gruppe 2 Mittelwerte
und Standardabweichungen der Untersuchungsparameter Sauerstoffaufnahme (V0 2 in
ml/min), Energieumsatz und Herzfrequenz im Ruhezustand (HF ruhe) unter standardisierten
Beding- ungen (s. Kap. 3). Diese Untersuchungsparameter wurden zu den Studienphasen
stationärer Aufenthalt (SA) und den Kontrollterminen 1 bis 4 (K1 bis K4) erhoben.
Bei den Werten der Sauerstoffaufnahme fiel auf, dass diese allgemein für den Ruhezustand zu
niedrig ausfallen, da die übergewichtigen Patientinnen aufgrund des hohen abdominalen
Fettgewebes in der liegenden Position weniger Sauerstoff einatmen als ein normalgewichtiges
Probandenkollektiv. Weil aber während der Studie die Methodik (standardisierte
Bedingungen) nicht geändert wurde, sind die Ergebnisse der Gruppen für diesen Parameter
vergleichbar. Auf die Darstellung der Werte von Energieumsatz und Substratutilisierung
wurde aus diesem Grund verzichtet (s. Kap. 2.4; Kap. 5.2).
Die Sauerstoffaufnahme (V0 2 in ml/min) unter Ruhebedingungen verringert sich im
Studienzeitraum von 179,3 (+ 49,8, SA) auf 160,2 (+ 86,7, K4) ml/min im Gesamtkollektiv
nicht signifikant (r = - 0,122). Die Studienphasen ergeben bezüglich der V0 2 keine
signifikanten Veränderungen (korrigiert nach SHEFFER JR 1986); aus diesem Grund wird
auf eine Abbildung zur Anschauung dieses Untersuchungsparameters verzichtet.
Vergleicht man Gruppe 1 und 2 zu den Studienphasen, unterscheiden sich diese bezüglich
ihrer V0 2 nicht signifikant. Gruppe 1 weist eine abnehmende V0 2 von 175,8 (+56,5, SA) auf
117,9 (+56, K4) ml/min auf. Dieser Parameter ist bei Gruppe 2, ausgehend vom stationären
Aufenthalt
188 (+ 32,3) ml/min bis Kontrolltermin 4 mit 223,6 (+ 91,7) ml/min, mit Ausnahme von K2
(175,7 + 41,7 ml/min), aufsteigend.
Insgesamt erscheint die Sauerstoffaufnahme zu gering. Gründe für die dahinter stehende
Problematik der Messdurchführung bei einem adipösen Probandenkollektiv werden im
Literaturüberblick (s. Kap. 2.4) sowie in der Diskussion (s. Kap. 5.2) dargestellt.
4
Ergebnisse
Tab. 4.2:
69
Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz unter Ruhebedingungen zu den Studienphasen
im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach Gruppe 1 und 2
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
V02 [ml/min]
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
179,3
49,8
175,8
56,5
188,0
32,3
Gruppe1 MW
(n= 10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
HFruhe
69,5
6,2
70,5
6,7
67,0
4,7
Kontrolltermin 1
V02 [ml/min]
Gesamt
MW
(n=14 /
13)
SW+
176,6
45,9
HFruhe
79,8
22,5
168,8
47,2
75,7
20,3
196,0
42,0
89,9
27,7
V02 [ml/min]
HFruhe
168,6
40,9
165,9
43,2
175,7
41,7
66,1
6,1
66,8
7,1
64,5
1,6
V02 [ml/min]
HFruhe
66,2
3,8
66,1
4,2
66,5
0,7
Gruppe1 MW
(n=10 /
9)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n=8)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 3)
SW+
Kontrolltermin 3
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
165,9
63,4
146,3
46,7
210,1
80,8
Gruppe1 MW
(n= 9)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
Gesamt
MW
V02 [ml/min]
160,2
HFruhe
68,4
(n=10)
SW+
86,7
4,9
117,9
69,2
56,0
6,2
223,6
67,2
91,7
2,1
Gruppe1 MW
(n= 6)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
70
Die Herzfrequenz unter Ruhebedingungen (HF ruhe) verhält sic h für das Gesamtkollektiv nicht
signifikant veränderlich (r = -0,179). Die Gegenüberstellungen der Studienphasen stationärer
Aufenthalt, K1 bis K4 hinsichtlich der HF ruhe ergeben, unter Anwendung der SHEFFERKorrektur (SHEFFER JR 1986), keine signifikanten Unterschiede.
140
130
Herzfrequenz
120
110
100
90
80
70
60
50
SA
Abbildung 4.2:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf der Herzfrequenz (Schläge/min) unter Ruhebedingungen
Die körperliche Untersuchung in der Basiswoche (s. Kap. 9.9: Anamneseprotokoll) ergab eine
durchschnittliche Ruheherzfrequenz für das Gesamtkollektiv von 75,9 Schläge/min (+ 10,4);
in Gruppe 1 von 79,0 Schläge /min (+ 9,2) und Gruppe 2 lag bei 68,3 Schläge/min (+10,3) zu
Beginn der Studie.
Gruppe 1 und 2 unterscheiden sich hinsichtlich der HF ruhe zum K1 hoch signifikant
(p = 0,009). Abbildung 4.2 verdeutlicht die Verläufe der Herzfrequenzen für Gruppe 1 und 2
unter standardisierten Ruhebedingungen über die Studienphasen. Da die Einzelwerte nicht
normalverteilt sind, kann der t-Test zur Überprüfung der Gruppenunterschiede nicht
angewendet werden.
4
Ergebnisse
71
4.3
Veränderungen der Ergebnisse bestimmter Stoffwechselparameter während ansteigender Spiroergometrie im
Studienzeitraum
4.3.1
Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz sowie daraus berechnete
Parameter während ansteigender Spiroergometrie
Tabelle 4.3 zeigt Mittelwerte und Standardabweichungen der Untersuchungsparameter
Sauerstoffaufnahme (Maximum der V0 2 [V0 2 max in ml/min]) und Herzfrequenz (Maximum
der Herzfrequenz [HFmax]), welche durch die ansteigende Spiroergometrie erreicht wurden,
sowie die entsprechende Differenz aus V0 2 max und V0 2 mini [V0 2 dif in ml/min] für das
Gesamtkollektiv, Gruppe 1 und 2. Die Untersuchungsparameter wurden zu den
Studienphasen stationärer Aufenthalt, K1, K2, K3 und K4 erhoben.
Die maximal erreichte Sauerstoffaufnahme (V0 2 max in ml/min) verhält sich für das
Gesamtkollektiv über den Studienzeitraum zwischen 1735 (max) und 1457 ml/min (mini)
nicht signifikant absteigend (r = -0,157).
Der Vergleich der Verläufe der Werte der maximalen Sauerstoffaufnahme für die beiden
Belastungsgruppen fallen signifikant unterschiedlich aus. Gruppe 1 hat insgesamt über den
Studienzeitraum einen absteigenden Verlauf der maximalen Sauerstoffaufnahme (BW =
1733 ml/min, K4 = 1280ml/min), wohingegen Gruppe 2 sich hinsichtlich dieses Parameters
ansteigend verhält (BW = 1642 ml/min, K4 = 1767 ml/min). Die Sauerstoffaufnahme zeigt in
beiden Gruppen bei K2 ihren maximalen Wert. Die Abbildung 4.3.1 zeigt den Verlauf der
Suaerstoffaufnahme nach Belastung
in ml/min
V02 max in ml/min zu den Studienphasen im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach Gruppen.
3000,0
2500,0
2000,0
1500,0
1000,0
500,0
BW
Abb. 4.3.1:
K1
K2
K3
K4
Verlauf der V02 max am Ende der ansteigenden Spiroergometrie
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
4
Ergebnisse
Tab. 4.3:
72
Berechnete Parameter aus Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz während
ansteigender Spiroergometrie zu den Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
V02 max
[ml/min]
V02 dif
[ml/min]
HFmax
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
1707,2
450,3
1315,0
484,9
146,8
13,0
Gruppe1 MW
1733,3
1356,4
151,7
(n=10)
SW+
503,9
555,7
6,2
Gruppe2 MW
1642,0
1211,5
134,5
330,2
269,1
18,4
V02 max
[ml/min]
V02 dif
[ml/min]
HFmax
1230,0
297,9
145,3
16,8
1134,6
150,8
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
1500,7
298,1
Gruppe1 MW
1439,0
(n= 9)
SW+
228,7
215,5
13,8
Gruppe2 MW
1639,5
1444,8
133,0
422,8
377,2
18,1
V02 max
[ml/min]
V02 dif
[ml/min]
HFmax
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
1734,2
322,5
1483,4
244,6
151,7
20,2
Gruppe1 MW
1688,8
1422,4
156,1
SW+
274,1
188,4
23,1
Gruppe2 MW
1836,5
1620,5
141,8
442,2
329,2
4,8
V02 max
[ml/min]
V02 dif
[ml/min]
HFmax
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
1569,0
324,8
1362,6
296,8
148,1
12,1
Gruppe1 MW
1466,4
1265,8
150,6
SW+
229,7
225,2
13,0
Gruppe2 MW
1825,5
1604,8
142,0
419,6
346,5
7,2
V02 max
[ml/min]
V02 dif
[ml/min]
HFmax
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
1456,8
433,9
1169,6
372,9
144,7
15,7
Gruppe1 MW
1279,9
1003,3
146,9
SW+
236,8
231,5
17,0
Gruppe2 MW
1766,5
1460,8
141,0
560,8
422,8
14,7
(n= 7)
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
73
Der Untersuchungsparameter Differenz aus maximal erreichter Sauerstoffaufnahme und
Sauerstoffaufnahme vor der Belastung (V0 2 dif in ml/min) verändert sich nicht signifikant
über den Studienzeitraum (r = -0,044).
Die Unterschiede der Gruppen für diesen Parameter zu K3 (p = 0,048) und K4 (p = 0,042)
fallen signifikant aus. Die Abbildung 4.3.2 zeigt, dass bei Gruppe 1 insgesamt von BW
(1356 ml/min) zu K4 (1003 ml/min) der V0 2 dif abfällt. Gruppe 2 hingegen steigert den Wert
Sauerstoffaufnahme als Differenz
von Minimal- u. Maximalwert
von 1212 ml/min in der BW auf 1460,8 ml/min zu K4. (s. Tab. 4.3, Abb. 4.3.2).
2250,0
2000,0
1750,0
1500,0
1250,0
1000,0
750,0
500,0
BW
Abb. 4.3.2:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf der V02 dif für die ansteigende Spiroergometrie zu den Studienphasen
Die Herzfrequenz bei Erreichen der maximalen Sauerstoffaufnahme (HFmax) im Zuge der
ansteigenden Spiroergometrie nimmt für das Gesamtkollektiv über den Studienzeitraum nicht
signifikant ab (r = -0,003). Die Abbildung 4.3.3 verdeutlicht den Verlauf der HFmax über die
Studienphasen für die Gruppen.
Der t-Test für unabhängige Stichproben sagt aus, dass sich die Gruppen zu den Studienphasen
nicht signifikant unterscheiden. Die HFmax der Gruppen verlaufen ähnlich, wobei Gruppe 2
(SA = 134,5) einen deutlich niedrigeren Ausgangswert aufweist (Gruppe 1, SA = 151,7). Ab
K2 fällt die HFmax der Gruppe 1 (156) über K3 (151) und K4 (147) deutlich stärker als bei
Gruppe 2 (K2 = 142; K3 = 142; K4 = 141).
Ergebnisse
74
Herzfrequenz bei max. Sauerstoffaufnahme
4
Abb. 4.3.3:
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
200,0
190,0
180,0
170,0
160,0
150,0
140,0
130,0
120,0
110,0
100,0
BW
K1
K2
K3
K4
Verlauf der HFmax bei erreichter V02 max
Auf der Grundlage des linearen Anstiegs von Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz bei der
ansteigenden Spiroergometrie wird der Herzfrequenzbereich festgelegt, welcher 30%
(Gruppe 1) bzw. 25% (Gruppe 2) der maximal erreichten Sauerstoffaufnahme entspricht.
4.3.2
Lactat vor und nach ansteigender Spiroergometrie sowie maximal
erreichte Leistung bei V0 2max
In Tabelle 4.3a, in Kapitel 9.16 im Anhang, werden Mittelwerte und Standardabweichungen
weiterer
Untersuchungsparameter
während
ansteigender
Spiroergometrie
für
das
Gesamtkollektiv, Gruppe 1 und 2 dargestellt: Lactat (in mmol/l) im Blut vor und nach der
Belastung sowie die maximal erreichte Leistung (in Watt) während der ansteigenden
Belastung zu den Kontrollterminwochen.
Das
Gesamtkollektiv
zeigt
hinsichtlich
des
Lactatwertes
vor
der
ansteigenden
Spiroergometrie Lactatruhe (in mmol/l) keine signifikante Veränderung (r = -0,229). Die
Gruppenunterschiede zu den Studienphasen sind ebenfalls nicht signifikant. Gruppe 1 beginnt
mit 2,4 mmol/l in der BW mit einem höheren Ausgangslactatwert in Ruhe als Gruppe 2
(1,6 mmol/l). Dieser Unterschied von 0,8 mmol/l nimmt bis zu K3 immer weiter ab und weist
bis zu K4 bei Gruppe 2 mit 2,0 mmol/l einen um 0,4 mmol/l höheren Lactatwert als Gruppe 1
auf.
4
Ergebnisse
75
Der maximal erreichte Lactatwert Lactatmax (in mmol/l) ist nicht signifikant veränderlich über
den Studienzeitraum (r = 0,060). Es ergeben sich keine Gruppenunterschiede für den
Lactatmax zu den Studienphasen. Gruppe 1 liegt mit Ausnahme von K3 unter den Werten von
Gruppe 2. Die Mittelwerte sind der Tabelle 4.3a (Kap. 9.16) zu entnehmen.
Im Gesamtkollektiv korreliert die maximal erreichte Leistung Wattmax (in Watt) und der
Studienzeitraum nicht signifikant (r = 0,059). Der t-Test für unabhängige Variablen zur
Überprüfung der Gruppenunterschiede zu den Studienphasen fällt nicht signifikant aus. Aus
der Abbildung 4.3.4 ist ersichtlich, dass die Zunahme der maximal erreichten Leistung aus der
ansteigenden Spiroergometrie in Gruppe 2 linear von 140 Watt (BW) zu 145 Watt ansteigt. In
Gruppe 1 ist hinsichtlich dieses Untersuchungsparameters keine Linearität festzustellen. Hier
erreichen die Probanden zu K2 den höchsten Wert von Wattmax (141 Watt) bei einem
Maximal erreichte Leistung (watt)
Ausgangswert von 131 Watt zur BW.
210
190
170
150
130
110
90
BW
Abb. 4.3.4:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf der maximal erreichten Leistung bei der ansteigenden Spiroergometrie
4
Ergebnisse
4.4
76
Ausgewählte Stoffwechselparameter während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Im Folgenden werden in den Abschnitten 4.4.1 bis 4.4.9 die Ergebnisse für ausgewählte
Stoffwechselparameter während einstündiger Spiroergometrie zu den Messzeitpunkten
aufgeführt. Die Werte zu den Messzeitpunkten sind Mittelwerte aus den pro Minute Atemzug
für Atemzug erhobenen Daten. Das heißt, der Mittelwert für die 5. Minute ergibt sich aus
allen Werten aller Patienten innerhalb der Zeitspanne 5,00 bis 5,59 Minute, die pro Atemzug
ermittelt werden. Die Bildung der Mittelwerte und Standardabweichungen zu den
Messzeitpunkten 5., 10., 20., 30., 40., 50., 60. Minute bezieht sich auf die
Stoffwechselparameter RQ (Kap. 4.4.2), Energieumsatz (Kap. 4.4.3) sowie Fett- und
Kohlenhydratoxidation (Kap. 4.4.4 und 4.4.5, FFS-Gehalte Kap. 4.4.8). Die Mittelwerte von
Herzfrequenz (Kap. 4.4.1) und Blutdruck (Kap. 4.4.6) werden zu den gleichen
Messzeitpunkten dargestellt; eine Ausnahme bildet der 1. Messzeitpunkt, der hier bei der
Minute 0 anstatt bei der Minute 5 liegt. Die Lactatwerte sind zu den Messzeitpunkten 0., 30.
und 60. Minute erhoben worden (Kap. 4.4.7). Weiterhin wird die Nährstoffzufuhr 4 Stunden
vor der Belastung dargestellt (Kap. 4.4.9). Aufgrund der im Kapitel 4.4.4 vorgestellten
Problematik werden lediglich die Untersuchungsparameter RQ, Energieumsatz sowie Fettund Kohlenhydratoxidation der Kontrolltermine 2 bis 4 der Gruppe 2 in die Diskussion
(Kap. 5) eingehen; der vorliegende Ergebnisteil zeigt zur Anschauung die übrigen Werte in
tabellarischer, bzw. graphischer Darstellung der Vollständigkeit halber trotzdem. Der Textteil
geht nicht auf die statistisch unsicheren Werte, d.h. auf die Ausreisser, ein.
Tabelle 4.4a, Kapitel 9.16 im Anhang zeigt Mittelwerte und Standardabweichungen der
Untersuchungsparameter Leistung in Watt (Wattsubmax) und Belastungsherzfrequenz (HF submax)
für die submaximale, einstündige Spiroergometrie für das Gesamtkollektiv, sowie für die
Gruppen 1 und 2. Die Leistung und die Herzfrequenz ergeben sich aus den linearen
Regressionen der Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Leistung in Watt während der
ansteigenden Spiroergometrie (s. Kap. 3 und Kap. 4.3) und dienen als Richtwerte für die
Belastungsintensität während der einstündigen Belastung. Gruppe 1 wird mit 30% der
maximalen Sauerstoffaufnahme und Gruppe 2 mit 25% der maximalen Sauerstoffaufnahme
ab K1 belastet. Die Untersuchungsparameter wurden zu den Studienphasen stationärer
Aufenthalt (SA), K1, K2, K3 und K4 erhoben (s. Anhang Kap. 9.16, Abb. 4.4a).Da es bei
4
Ergebnisse
77
dem Verlauf der Wattsubmax keine signifikanten Veränderungen gab, wird auf die
Beschreibung dieses Parameters hier verzichtet (s. Anhang, Kap. 9.16, Abb. 4.4a, 4.4b).
4.4.1
Herzfrequenz zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Tabelle 4.4.1 im Anhang, Kapitel 9.16 gibt die Mittelwerte und Standardabweichungen der
Herzfrequenz zu den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 im Gesamtkollektiv sowie
getrennt nach Gruppe 1 und 2 während einstündiger Spiroergometrie wieder.
Die Verläufe der Herzfrequenzen sind zu den Studienphasen im Gesamtkollektiv nicht
signifikant linear. Die Gruppenunterscheidung ergibt, dass die durchschnittliche Herzfrequenz
der Gruppe 1 zu den Studienphasen bei 100 und der Wert der Gruppe 2 unter 90 liegt (jeweils
Mittelwert aller HF der Studienphasen). Die Gruppen unterscheiden sich bezüglich der HF in
den Studienphasen K1 (p = 0,05), K3 (p = 0,04) und K4 (p = 0,047) signifikant voneinander.
4.4.2
Respiratorischer Quotient zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen
Tabelle 4.4.2 gibt die Mittelwerte und Standardabweichungen des respiratorischen Quotienten
(RQ) zu den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach
Gruppe 1 und 2 während einstündiger Spiroergometrie wieder. Die in schwarz gefärbten
Werte sind statistisch abgesichert (Gruppe 2, K2 – K4); für die in grau gefärbten Werte gibt es
aufgrund großer statistischer Ausreisser Auswertungsprobleme; deshalb wird im Text sowie
in der Diskussion (Kap. 5) auf die entsprechenden Werte für den RQ nicht näher eingegangen.
Es ist zu erkennen, dass sich für Gruppe 2 der RQ des ersten Messzeitpunkts (MZ),
verglichen mit dem des letzten MZ zu jeder Studienphase um 0,1 verringert (Ausnahme K3:
Hier bleibt der RQ-Wert konstant auf 0,8). Abbildung 4.4.2 zeigt die Verläufe der RQ aller
Probanden zu den MZ in den Studienphasen während submaximaler Spiroergometrie sowie
farblich getrennt nach Gruppen 1 und 2. Weiterhin sind die Mittelwerte dieses Parameters
4
Ergebnisse
78
eingezeichnet. Unter den Werten der Gruppe 1 zu K3 und insbesondere zu K4 befinden sich
einige
unphysiologisch
hohe
RQ-Werte,
die
dann
keine
Aussagen
über
die
Nährstoffutilisierung ermöglichen (s.o., Kap. 4.4.4).
Pat 2
1,9
Pat 3
Pat 4
RQ [VCO2/VO2]
1,7
Pat 5
Pat 6
1,5
Pat 7
Pat 8
1,3
Pat 9
1,1
Pat 10
Pat 11
0,9
Pat 12
Pat 13
sa
SA
Abb. 4.4.2:
k1
K1
K2
K2
K3
K3
K4
K4
50
60
40
20
30
5
10
50
60
30
40
20
5
10
50
60
30
40
20
5
10
50
60
30
40
20
5
10
50
60
30
40
5
10
20
0,7
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf der Werte des Respiratorischen Quotienten zu den Messzeitpunkten innerhalb
einer Belastungseinheit für submaximale Spiroergometrie über den Studienzeitraum
4
Ergebnisse
Tab. 4.4.2:
79
Respiratorischer Quotient zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Die in grau gefärbten Daten sind mit den Erklärungen in Kapitel 4.4.4 zu betrachten.
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
RQ [VC02 /V02 ]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
Gruppe1 MW
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
0,9
0,1
1,0
0,1
0,9
0,1
0,9
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
RQ [VC02 /V02 ]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
1,0
0,4
1,0
0,9
1,0
8,9
1,0
0,3
1,0
0,3
1,0
0,3
1,0
0,3
Gruppe1 MW
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
SW+
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Gruppe2 MW
0,9
0,9
0,9
0,9
0,89
0,88
0,87
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
RQ [VC02 /V02 ]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
1,0
0,1
1,0
0,1
1,0
0,1
0,9
0,1
0,9
0,1
0,9
0,1
0,9
0,1
Gruppe1 MW
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
SW+
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Gruppe2 MW
0,9
0,9
0,9
0,8
0,8
0,8
0,8
0,0
0,1
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
RQ [VC02 /V02 ]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
1,1
0,2
1,1
0,2
1,1
0,2
1,0
0,1
1,0
0,2
1,0
0,1
1,0
0,2
Gruppe1 MW
1,1
1,2
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
SW+
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Gruppe2 MW
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
0,0
Gesamt
MW
(n=14)
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
RQ [VC02 /V02 ]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
1,0
0,2
1,0
0,2
1,0
0,3
1,0
0,3
1,0
0,3
1,0
0,3
1,0
0,3
Gruppe1 MW
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
0,3
0,9
0,3
0,9
0,3
0,9
0,3
0,9
0,3
0,8
0,3
0,8
0,3
0,8
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Gesamt
MW
(n=11)
(n= 7)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
4
Ergebnisse
4.4.3
80
Energieumsatz zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Tabelle 4.4.3 gibt die Mittelwerte und Standardabweichungen des Energieumsatzes (kcal/24h)
zu den MZ in den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 im Gesamtkollektiv sowie getrennt
nach Gruppe 1 und 2 während einstündiger Spiroergometrie wieder. Die in schwarz gefärbten
Werte sind statistisch abgesichert; für die in grau gefärbten Werte gibt es aufgrund großer
statistischer Ausreisser Auswertungsprobleme (s. Kap. 4.4.4); deshalb wird im Text sowie in
der Diskussion (Kap. 5) auf die entsprechenden Werte für den Energieumsatz verzichtet.
Gruppe 2 hat die Maxima der Energieumsätze zum K2 (5180 kcal/24h) und zum K4 mit
6321 kcal/24h jeweils zum 5. MZ. Die Ausnahme bildet hier K3 mit einem maximalen
Energieumsatz zum 60. MZ (6877 kcal/24h). Deutlich wird, dass diese Gruppe einen steilen
Anstieg des Energieumsatzes von K1 zu K3 aufweist (s. 60. MZ). Die Abbildung 4.4d,
Kapitel 9.16 im Anhang gibt die Verläufe der Energieumsätze zu den MZ 5., 10., 20., 30., 40.,
50. und 60. Minute für die Studienphasen und getrennt nach Gruppen wieder.
4
Ergebnisse
81
Tab. 4.4.3 Energieumsatz (kcal/24h) zu den Messzeitpunkten während submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen
Die in grau gefärbten Daten sind mit den Erklärungen in Kapitel 4.4.4 zu betrachten.
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
Energieumsatz [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
5869,8
1489,2
5355,2
1292,4
5446,1
1342,6
5663,4
1355,0
5687,8
1265,2
5673,9
1363,6
5315,6
1046,4
Gruppe1 MW
5569,2
5099,3
5270,4
5288,1
5363,6
5344,6
5115,8
1345,0
6621,3
1194,1
5995,0
1200,4
5885,2
1166,4
6601,8
1078,4
6498,1
1103,6
6497,2
870,5
5815,3
1768,9
1481,7
1768,6
1493,8
1490,8
1771,5
1416,2
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
Energieumsatz [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
5499,1
1205,3
4706,4
1451,6
4316,4
1718,1
4668,8
1474,5
4847,9
1653,9
5149,2
1817,0
4391,2
2000,1
SW+
6014,1
798,9
5269,1
1172,9
4767,0
1297,8
5480,6
664,9
5624,6
1204,1
5928,3
1358,7
4799,3
1979,1
Gruppe2 MW
4340,3
3440,5
3302,7
2842,4
3100,4
3396,2
3472,8
1233,9
1293,6
2310,3
1045,5
1092,6
1537,8
1983,0
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
Energieumsatz [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
5327,5
1525,4
5067,1
1556,6
4788,0
1391,9
5408,4
1506,9
4944,2
1385,8
4860,8
1345,8
4878,9
1155,1
Gruppe1 MW
5393,0
5130,7
5018,5
5564,6
5339,6
5159,3
5153,0
SW+
715,8
942,4
1333,8
1067,8
1260,9
1263,8
1057,2
Gruppe2 MW
5180,2
4924,1
4269,4
5056,8
3757,9
3965,3
4056,6
2810,6
2699,0
1577,1
2409,2
1178,8
1403,0
1230,8
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
Energieumsatz [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
5595,4
1606,8
5101,1
1870,7
5374,0
1751,7
5556,7
1887,3
5694,5
1505,4
5561,9
1564,4
5647,8
1894,1
Gruppe1 MW
5271,5
4483,7
4874,6
5060,1
5431,9
5290,6
5156,0
SW+
928,7
1148,8
978,1
1065,9
847,3
801,9
905,9
Gruppe2 MW
6405,2
6644,6
6622,4
6798,2
6351,0
6240,3
6877,4
2715,9
2599,6
2741,9
3024,7
2619,5
2795,8
3203,6
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
Energieumsatz [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
6131,3
2308,6
5666,5
2718,9
5557,2
2776,9
5799,5
2423,7
5832,1
2305,7
5634,7
2127,2
5243,4
1817,6
SW+
6023,0
1750,8
5537,8
2304,7
5374,0
2457,1
5922,0
1644,8
5766,0
1545,1
5544,9
1599,8
5063,4
1441,7
Gruppe2 MW
6320,7
5891,9
5877,9
5585,1
5947,8
5791,9
5558,6
3399,9
3729,9
3662,5
3751,5
3594,2
3148,6
2578,2
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
4.4.4
82
Fettoxidation zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Tabelle 4.4.4 zeigt die Mittelwerte und Standardabweichungen der Fettoxidation (kcal/24h)
zu den MZ 5., 10., 20., 30., 40., 50. und 60. Minute in den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und
K4 im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach Gruppe 1 und 2 während einstündiger
Spiroergometrie. Bei den Mittelwerten, in grau in Tabelle 4.4.4 dargestellt, sind die
zugehörige n Standardabweichungen größer als die Mittelwerte selbst. Diese Werte sind aus
diesem Grund mit großer Vorsicht zu betrachten; die Ursache für diese Tatsache ist die kleine
Probandenanzahl. Kommt es hier zu „Ausreissern“, haben diese oft eine große Auswirkung
auf das Ergebnis (keine Normalverteilung). Deshalb werden diese hier im Text nicht
diskutiert, das gilt ebenso für die Werte der Untersuchungsparameter RQ (s. Kap. 4.4.2),
Energieumsatz (s. Kap. 4.4.3) und Kohlenhydratoxidation (s. Kap. 4.4.5) zu den
entsprechenden Messzeitpunkten. Zuverlässige Ergebnisse ergeben sich in der Gruppe 2 zum
Kontrolltermin 2 bis 4.
Da die Daten über den 5., 30. und 60. MZ nicht normalverteilt sind, kann der
Untersuchungsparameter für die jeweiligen MZ zu den Studienphasen (z.B. 5. MZ der Phasen
SA, K1, K2, K3 und K4) nicht statistisch abgesichert werden.
Die Gruppe 2 steigert die durchschnittliche Fettoxidation mit der Belastungsintensität von
25% der V0 2 max von K2 (1796 kcal/24h) auf K3 (3334 kcal/24h). Vergleicht man den
60. MZ zu K1 bis K3, ist hier eine Steigerung von 823 auf 4158 kcal/24h ersichtlich. Die
zugehörigen Ergebnisse der prozentualen Anteile der Fettoxidation am Energieumsatz zu den
Studienphasen sind als Mittelwerte und Standardabweichungen in Tabelle 4.4.4a im Anhang
Kapitel 9.16 angegeben und bestätigen die absoluten Werte. Auch hier sind lediglich die
Werte der Gruppe 2 (K1, ab 20. MZ, K2 – K4), aus den gleichen Gründen wie oben genannt
als statistisch sicher anzusehen.
Die unphysiologisch niedrigen Fettoxidationswerte (= 0) für die Gruppe 1 zu K3 erklären
sich aus dem RQ von über 1 (Kap. 4.4.1). Eine kritische Auseinandersetzung mit dem RQ > 1
im Allgemeinen sind im Kapitel 2, speziell für diese Studie in Kapitel 5, zu finden.
4
Ergebnisse
Tab. 4.4.4:
83
Fettoxidation (kcal/24h) zu den
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Messzeitpunkten
während
submaximaler
Die in grau gefärbten Daten sind mit den Erklärungen in Kapitel 4.4.4 zu betrachten.
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
527,6
724,4
555,2
909,6
610,0
719,5
826,4
1012,2
939,1
727,2
863,9
1066,3
937,7
910,4
473,4
528,9
331,3
333,0
586,3
681,1
715,6
561,4
885,9
790,0
779,7
731,1
1016,7
802,8
663,2
1114,9
669,4
1103,3
1205,1
1074,7
740,3
1183,5
1633,4
919,2
1830,6
175,8
1800,1
1259,0
Gruppe1 MW
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Fettoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Kontrolltermin 1
5.Minute
Fettoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
527,6
758,4
335,4
776,3
443,6
784,8
506,6
799,5
705,8
963,3
639,9
1003,4
662,6
1017,3
Gruppe1 MW
374,8
328,6
332,7
467,9
613,3
496,8
591,4
677,8
871,4
908,3
350,8
830,5
693,2
945,8
593,8
1068,3
913,7
1094,7
961,7
1168,7
822,9
920,9
458,3
710,2
395,9
765,0
794,9
669,3
(n= 9)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
Fettoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
763,6
941,4
779,3
916,8
655,0
916,5
986,9
1291,7
815,5
1014,5
1023,6
1111,2
1149,5
1096,5
Gruppe1 MW
336,1
423,1
344,2
396,0
497,2
772,3
849,7
Gesamt
MW
(n=13)
(n= 9)
SW+
683,9
826,8
800,1
791,4
943,7
1142,0
1112,2
Gruppe2 MW
1725,5
1581,0
1354,2
2316,6
1770,6
1777,7
2048,9
718,1
549,4
843,1
1264,4
523,5
661,2
215,8
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
814,4
1373,8
866,9
1473,2
933,0
1628,2
936,1
1690,0
977,2
1688,7
996,2
1740,2
1196,5
2156,9
1,7
0,0
0,0
0,0
0,0
60,1
11,8
5,4
0,0
0,0
0,0
0,0
150,7
37,4
2846,2
3034,3
3265,7
3276,4
3420,2
3336,4
4158,3
687,2
797,6
1153,6
1467,3
1102,8
1682,7
1944,8
Gruppe1 MW
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
Fettoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
Fettoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
1904,5
1831,8
1640,0
1668,4
1986,8
1999,8
1600,0
1690,9
2058,5
2111,5
2114,9
1988,6
2193,1
2025,9
Gruppe1 MW
1730,1
1611,0
2000,4
1481,8
1655,8
1713,8
1455,1
SW+
2177,1
1997,2
2463,8
2066,0
2214,3
2195,0
1820,9
Gruppe2 MW
2209,5
1690,7
1963,2
1806,9
2763,3
2816,9
3484,7
1229,2
1138,0
1090,2
950,6
2003,6
1585,2
1885,3
(n= 7)
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
4.4.5
84
Kohlenhydratoxidation zu den Messzeitpunkten während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen
Tabelle 4.4.5 gibt die Mittelwerte und Standardabweichungen der Kohlenhydratoxidation
(kcal/24h) zu den MZ in den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 im Gesamtkollektiv
sowie getrennt nach Gruppe 1 und 2 während einstündiger Spiroergometrie wieder. Die in
schwarz gefärbten Werte sind statistisch abgesichert; für die in grau gefärbten Werte gibt es
aufgrund großer statistischer Ausreisser Auswertungsprobleme (s. Kap. 4.4.4); deshalb wird
im Text sowie in der Diskussion (Kap. 5) auf die entsprechenden Werte für den RQ
verzichtet.
In Gruppe 2 erhält man eine Differenz der 5. und 60. MZ für K2 von 1445 kcal/24h, für K3
von 840 kcal/24h und für die Phase K4 die Differenz 2037 kcal/24h für die absolute
Kohlenhydratoxidation. Die Differenzwerte zeigen, dass die Werte für die Kohlenhydratoxidation in den Phasen über die MZ, mit Ausnahme der Phase K3, eine immer größer
prozentuale Kohlenhydratoxidation am
Energieumsatz
werdende negative Steigung aufweisen (s. Abb. 4.4.5).
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
5 10 20 30 40 50 60
SA
SA
Abb. 4.4.5:
5 10 20 30 40 50 60
K1
K1
5 10 20 30 40 50 60
5 10 20 30 40 50 60
K2
K2
K3
K3
5 10 20 30 40 50 60
K4
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Verlauf der prozentualen Anteile der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
(kcal/24h) zu den Messzeitpunkten für die submaximale Spiroergometrie
In Tabelle 4.4.5a (im Anhang Kapitel 9.16) sind die jeweiligen prozentualen Anteile dieses
Untersuchungsparameters am Energieumsatz angegeben.
4
Ergebnisse
Tab. 4.4.5
85
Kohlenhydratoxidation (kcal/24h) zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie
Die in grau gefärbten Daten sind mit den Erklärungen in Kapitel 4.4.4 zu betrachten.
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
4467,1
1769,7
3951,2
1618,9
4026,4
1721,5
4031,1
1863,8
4055,0
1782,5
4053,1
1863,8
3636,4
1617,5
Gruppe1 MW
4765,7
4438,0
4354,2
4242,5
4394,3
4235,0
3755,1
SW+
1115,6
1114,5
1131,7
1139,0
927,9
1071,0
791,5
Gruppe2 MW
3720,7
2734,3
3206,9
3502,7
3206,7
3598,5
3339,6
2966,2
2206,0
2783,1
3262,0
3137,1
3350,6
3048,5
(n= 10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
4394,4
1406,6
3793,9
1275,5
3295,8
1497,6
3585,1
1700,7
3565,1
1626,7
3932,2
1877,7
3151,5
1673,3
SW+
5122,4
644,4
4423,5
539,9
3917,3
796,9
4495,7
842,7
4494,2
509,5
4914,4
968,2
3691,0
1323,8
Gruppe2 MW
2756,6
2377,4
1897,2
1536,3
1474,4
1722,3
1937,7
1280,8
1365,8
1873,6
1261,6
1214,1
1482,3
1920,7
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
4020,7
1570,5
3744,5
1671,4
3589,8
1547,0
3878,2
1521,5
3586,7
1627,7
3295,2
1261,0
3187,4
1279,4
Gruppe1 MW
4516,7
4167,4
4134,1
4628,5
4302,2
3846,8
3763,1
SW+
776,0
1025,8
1119,5
962,8
1119,0
780,0
723,8
Gruppe2 MW
2904,7
2793,1
2365,3
2190,2
1440,1
1640,3
1460,4
2421,0
2573,7
1828,4
1139,9
590,0
913,9
971,0
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
4314,5
1695,3
3767,6
1427,6
3974,4
1354,9
4154,1
1456,4
4250,7
1559,8
4099,2
1559,5
3984,8
1589,3
Gruppe1 MW
4786,7
4000,5
4391,5
4576,9
4948,7
4747,3
4661,0
913,0
3134,1
1098,6
3185,4
933,9
2931,9
1059,0
3096,9
801,6
2505,9
834,3
2479,0
894,7
2294,3
2711,4
2139,6
1819,2
1934,1
1712,5
1884,3
1791,4
(n= 10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h]
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
3734,6
1712,3
3534,3
1795,0
3078,1
1939,6
3707,2
1853,0
3281,3
1442,3
3027,6
1488,2
2558,0
1301,6
SW+
3837,2
1403,2
3471,1
1273,0
2917,9
1637,9
3984,5
1164,4
3654,5
1256,9
3375,4
1276,0
3152,5
1119,4
Gruppe2 MW
3555,0
3645,0
3358,5
3222,1
2628,3
2418,8
1517,7
2401,6
2733,8
2647,6
2870,6
1697,5
1830,2
934,3
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
4.4.6
86
Systolischer und diastolischer Blutdruck zu den Messzeitpunkten
während submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen
Unter Ruhebedingungen wurde in der Anamnese folgendes Blutdruckverhalten ermittelt
(s. Kap. 9.9: Anamneseprotokoll): Der systolische Blutdruck lag im Gesamtkollektiv
durchschnittlich bei 125,7 mmHg (+16,2) und der diastolische Wert bei 79,1 mmHg (+8). In
der Gruppenaufteilung ergab sich folgendes Bild: Gruppe 1: 126,5 mmHg (+12,5) und 80,3
mmHg (+9,0) sowie Gruppe 2: 123,8 mmHg (+25,6) und 76,3 mmHg (+4,8). Genannt sind
jeweils systolischer und diastolischer Blutdruckwert.
Das Blutdruckverhalten im Gesamtkollektiv innerhalb der Studienphasen SA, K1, K2, K3 und
K4 ist über die MZ nicht signifikant unterschiedlich. Tabelle 4.4.6 im Anhang Kap 9.16 zeigt
die
Mittelwerte
und
Standardabweichungen
der
systolischen
und
diastolischen
Blutdruckwerte zu den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 im Gesamtkollektiv sowie
getrennt nach Gruppe 1 und 2 während einstündiger Spiroergometrie. Stehen in einer
einstündigen Spiroergometrie zu den Phasen die MZ einander gegenüber, so sind die
diastolischen Werte zum K1 der 60. MZ zu 5. MZ (p = 0,0012), zum K2 50. MZ zum 10. MZ
(p = 0,0017) sowie der 60. MZ zum 10. MZ (p = 0,00073) signifikant niedriger (nach
SHEFFER JR 1986 korrigiert). Vergleicht man alle 5. MZ für den diastolischen Blutdruck
über die Phasen, so sind diese hoch signifikant unterschiedlich (p =0,006).
Die Gruppenunterschiede von Gruppe 1 und 2 zu K1 im zeitlichen Verlauf sind in Bezug auf
den diastolischen Blutdruck nach Greenhouse-Geissner signifikant (p = 0,017) und nach
Huynh-Feldt hoch signifikant (p = 0,006). Die Abbildung 4.4.6 verdeutlicht die Verläufe des
systolischen und diastolischen Blutdrucks während submaximaler Spiroergometrie zu den MZ
5., 10., 20., 30., 40., 50. und 60. Minute für die Studienphasen und getrennt nach Gruppen.
4
Ergebnisse
4.4.7
87
Lactatwerte zu den Messzeitpunkten während submaximaler
Spiroergometrie zu den Studienphasen
Tabelle 4.4.7 gibt die Mittelwerte und Standardabweichungen der Lactatwerte (mmol/l) zu
den Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 im Gesamtkollektiv sowie getrennt nach
Gruppe 1 und 2 während einstündiger Spiroergometrie zu den Messzeitpunkten (MZ) 0., 30.
und 60. Messminute wieder.
Die Lactatwerte (mmol/l) sind über die einstündigen Belastungstests im Gesamtkollektiv zu
den Studienphasen K2 (p = 0,007) hoch signifikant, K3 (p = 0,029) und K4 (p = 0,012)
signifikant linear aufsteigend. Insgesamt steigen die Gehalte zu den MZ von SA zu K1
(s. Tab. 4.4.7). Der maximale Anstieg ist bei K1 zu dem 30. MZ mit 3,5 mmol/l erreicht.
Dieser Wert stellt auch das Maximum über den Studienzeitraum dar. Zum 0. MZ sink t der
Lactatwert von 1,9 mmol/l zu K1 auf 1,5 mmol/l bei K2 und erlangt über K3 (1,4 mmol/l) das
Minimum von 1,3 mmol/l bei K4.
Das Maximum für diesen Parameter bei K1 zum 30. MZ sinkt zu K2 auf das Minimum
(1,8 mmol/l) für diesen MZ und steigt über 2,4 (K3) auf 2,8 mmol/l (K4). Der letzte MZ
(60. Minute) verhält sich bezüglich des Lactatwertes zum 30. MZ zu SA gleichbleibend (von
2,3 auf 2,2 mmol/l), zu K1 absteigend von 3,5 auf 3,1 mmol/l, zu K2 aufsteigend von 1,8 zu
2,5 mmol/l, zu K3 (auf 2,5 mmol/l) und K4 (mit 2,9 mmol/l) gleichbleibend. Für den 60. MZ
ist der Lactatwert zu SA mit 2,2 der niedrigste und zu K1 (3,1 mmol/l) der höchste Wert.
Nach der Korrektur durch SHEFFER JR (1986) wird der 60. MZ zu dem 0. MZ als signifikant
erhöht (p = 0,0068) erklärt.
4
Ergebnisse
Tab. 4.4.7:
88
Lactatwerte während submaximaler Spiroergometrie zu den MZ 0., 30. und 60.
Minute für die Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
0.Minute
Lactat
30.Minute 60.Minute
1,6
0,4
2,3
1,0
2,2
0,9
SW+
1,5
0,3
2,3
0,8
2,3
1,1
Gruppe2
MW
1,8
2,3
2,0
(n= 4)
SW+
0,6
1,7
0,3
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1
MW
(n=10)
Kontrolltermin 1
0.Minute
Lactat
30.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
1,9
1,1
3,5
1,8
3,1
2,0
Gruppe1
MW
2,1
3,7
3,7
(n= 9)
SW+
1,3
2,0
2,1
Gruppe2
MW
1,5
2,9
1,9
(n= 4)
SW+
0,6
1,1
0,8
Kontrolltermin 2
0.Minute
Lactat
30.Minute 60.Minute
1,5
0,5
1,8
0,7
2,5
1,1
SW+
1,7
0,5
2,0
0,8
2,7
1,2
Gruppe2
MW
1,1
1,5
2,0
(n= 4)
SW+
0,3
0,5
0,4
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1
MW
(n= 9)
Kontrolltermin 3
0.Minute
Lactat
30.Minute 60.Minute
1,4
0,5
2,4
1,7
2,5
1,3
SW+
1,5
0,6
2,7
1,9
3,0
1,2
Gruppe2
MW
1,3
1,5
1,4
(n= 4)
SW+
0,5
0,5
0,4
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1
MW
(n=10)
Kontrolltermin 4
0.Minute
Lactat
30.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
1,3
0,7
2,8
1,8
2,9
1,6
Gruppe1
MW
1,5
2,4
3,0
(n= 7)
SW+
0,6
1,4
1,8
Gruppe2
MW
0,9
3,6
2,7
(n= 4)
SW+
0,8
2,5
1,5
4
Ergebnisse
89
Vergleicht man die Zusammenhänge der Lactatwerte zu den gleichen MZ über die Phasen,
zeigt sich, dass der Korrelationskoeffizient r immer mehr zunimmt (n.s.): 0. MZ mit r = 0,208 sowie 30. MZ mit r = -0,137 und der 60. MZ mit r = 0,062. Die 0. MZ sind für die
Lactatwerte mit dem niedrigsten Wert von 1,3 bis zum höchsten Wert von 1,9 mmol/l mit
einer Differenz von 0,6 vergleichbar. Diese Differenz für den Parameter vergrößert sich beim
30. MZ auf 1,7 und verringert sich zum letzten MZ wieder auf 0,7.
Die Veränderungen des Lactatwertes für die Gruppen 1 und 2 unterscheiden sich im Verlauf
des submaximalen Spiroergome trie-Tests zu den MZ nicht signifikant voneinander. Es zeigt
sich, dass beide Gruppenwerte ausgehend vom 0. MZ zum 30. MZ ansteigen.
Vergleicht man die Lactatwerte der 0.MZ und 60.MZ, sind die Differenzen der gemessenen
Werte für Gruppe 1 0,7 (SA), 1,6 für K1, 1,0 für K2 sowie für K4 und K3 1,5. Gruppe 2
erhält für die Lactatwertdifferenzen zu diesen MZ 0,2 bei SA, 0,4 bei K1, 0,9 bei K2, K3 0,1
und K4 1,9. Mit Ausnahme der Differenz der Lactatwerte zu K4 hat die Gruppe 1 immer
höhere Differenzen und damit steilere Anstiege der Lactatwerte.
Keine Lactatwerte beider Gruppen steigen über 4 mmol/l und die Werte von Gruppe 2 bleiben
zum K2 und K3 während der gesamten Belastungsspirometrie unter 2 mmol/l.
4.4.8
Freie Fettsäuren zu Beginn und am Ende der submaximalen
Spiroergometrie zu den Studienphasen K3 und K4
Die Tabelle 4.4.8 gibt die absoluten Gehalte der freien Fettsäuren (g/l) zu der Studienphase
K3 für 3 Patientinnen und zu K4 für jeweils eine Patientin vor und nach einstündiger
Spiroergometrie zu den Messzeitpunkten 0., 30. und 60. Messminute wieder. Es handelt sich
dabei um Rohdaten von der Gruppe 2 (s. Kap. 3.1.3). Da eine solche Erhebung bei
Patientinnen der Gruppe 1 nicht erfolgt ist, daher ist kein Vergleich der absoluten FFS bei
unterschiedlichen Belastungsintensitäten möglich.
4
Ergebnisse
Tab. 4.4.8:
90
Gehalte der freien Fettsäuren in g/l vor und nach submaximaler Spiroergometrie zu
den Studienphasen K3 und 4 ausgewählter Probanden
Phase
MZ
K3
K4
0.
60.
0.
60.
Pat. 1
0,77
0,97
kM*
kM*
Pat. 2
0,70
1,4
kM*
kM*
Pat. 3
1,05
1,3
1,4
2,7
*keine Messung
Die Gehalte der freien Fettsäuren liegen vor der einstündigen Belastung bei K3 unter 1,05 und
über 0,70 g/l. Die Patientin 3 hat zum K4 einen Anfangsgehalt von 1,4 g/l. Alle Patientinnen
können diesen Wert während der submaximalen Belastung bei einer Belastungsintensität von
25% der V0 2 max und einer Belastungsdauer von einer Stunde am Ende steigern. Patientin 1
hat eine Steigerung von 0,2, Patientin 2 von 0,7 und Patientin 3 steigert diesen Wert um
0,25 g/l. Die letzte Patientin kann zum K4 den Gehalt an freien Fettsäuren unter diesen
Bedingungen um 1,3 g erhöhen mit einem Ausgangswert von 1,4 g. Entscheidend ist, dass
sich der Gehalt an freien Fettsäuren im Blut bei allen Patientinnen während der
submaximalen, einstündigen Spiroergometrie erhöht.
4.4.9
Nährstoffzufuhr 4 Stunden vor submaximaler Spiroergometrie zu
den Studienphasen
Die Aufnahme der Nährstoffe aus dem Frühstück 4 Stunden vor der submaximalen Belastung
und somit die Energiezufuhr am Ta g sind über den Studienzeitraum für alle Probanden nicht
signifikant veränderlich. Die Gruppenunterschiede zu den Studienphasen sind für die
Untersuchungsparameter Nährstoff- und Energieaufnahme nicht signifikant; eine Ausnahme
stellt hier die Energiezufuhr am Tag in der Studienphase K1 dar. Gruppe 1 nimmt zu diesem
Studienzeitpunkt 1109,4 kcal/24h auf, wohin gegen Gruppe 2 1597,8 kcal/24h Energiezufuhr
hat.
Tabelle 4.4.9 im Anhang, Kapitel 9.16 zeigt die Nährstoff- und Energiezufuhr (Mittelwerte
und Standardabweichungen) durch das Frühstück, welches 4 Stunden vor der submaximalen
Spiroergometrie gereicht wurde.
4
Ergebnisse
91
4.5
Veränderungen der Ergebnisse bestimmter Stoffwechselparameter unter Regenerationsbedingungen im Studienzeitraum
4.5.1
Sauerstoffaufnahme, Respiratorischer Quotient und
Herzfrequenz
Tabelle 4.5.1 zeigt Mittelwerte und Standardabweichungen der Untersuchungsparameter
Sauerstoffaufnahme
(V0 2
in
ml/min),
Respiratorischer
Quotient
(VC02 /V02 )
und
Herzfrequenz im Regenerationszustand, d.h. eine Stunde nach Ende der Belastung unter
standardisierten Bedingungen (s. Kap. 2; 3) für das Gesamtkollektiv, Gruppe 1 und Gruppe 2.
Diese Untersuchungsparameter wurden zu den Studienphasen stationärer Aufenthalt (SA),
K1, K2, K3 und K4 erhoben.
Eine Stunde nach der submaximalen Spiroergometrie (Regenerationskalorimetrie) sind keine
signifikanten Veränderungen der Sauerstoffaufnahme (V0 2 in ml/min) im Gesamtkollektiv
erkennbar (r = 0,020). Die absoluten Werte der V0 2 liegen im Intervall zwischen 178,8 und
199 ml/min im Gesamtkollektiv; diese sind der Tab. 4.5.1 zu entnehmen.
Die Gruppe 1 und 2 unterscheiden sich bezüglich der V0 2 unter diesen Bedingungen über die
Studienphasen ebenfalls nicht signifikant voneinander. Die Problematik der Messdurchführung dieses Untersuchungsparameters bei einem adipösen Patientenklientel wird in
Kapitel 5, die Diskussion, behandelt.
Der respiratorische Quotient (RQ = VC02 /V02 ) des Gesamtkollektivs zeigt unter
Regenerationsbedingungen über den Studienzeitraum keine signifikante Veränderung, nach
Ausreisserbereinigung von Probandin 4 (r = 0,134). Der RQ befindet sich über alle
Studienphasen
für
die
gesamte
Patientinnengruppe
zwischen
0,9
und
Standardabweichungen der absoluten Werte sind der Tabelle 4.5.1 zu entnehmen.
1.
Die
4
Ergebnisse
Tab. 4.5.1:
92
Sauerstoffaufnahme, Respiratorischer Quotient und Herzfrequenz unter Regenerationsbedingungen zu den Studie nphasen
Stationärer Aufenthalt
V02
[ml/min]
RQ
HFruhe
[ VC02 /V02 ]
0,9
0,2
72,5
7,0
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
181,5
51,1
Gruppe1 MW
169,7
0,8
73,9
38,2
211,1
0,1
1,0
6,3
69,1
72,7
0,1
8,6
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
V02
[ml/min]
RQ
HFruhe
199,0
94,8
[ VC02 /V02 ]
0,9
0,1
60,7
21,4
SW+
180,3
44,0
0,9
0,1
56,3
22,2
Gruppe2 MW
241,1
0,9
70,5
165,4
0,1
18,3
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
V02
[ml/min]
RQ
HFruhe
65,7
6,6
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
195,1
47,2
[ VC02 /V02 ]
0,9
0,1
Gruppe1 MW
182,2
0,9
67,1
SW+
38,8
0,1
7,0
Gruppe2 MW
224,1
0,8
63,3
57,3
0,0
5,9
(n=9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
V02
[ml/min]
RQ
HFruhe
58,9
15,7
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
178,8
57,4
[ VC02 /V02 ]
0,9
0,2
Gruppe1 MW
171,3
1,0
63,4
SW+
54,8
0,1
11,0
Gruppe2 MW
197,7
0,8
47,8
67,7
0,0
21,9
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
V02
[ml/min]
RQ
HFruhe
64,4
4,1
Gesamt
MW
(n=10)
SW+
197,4
55,4
[ VC02 /V02 ]
1,0
0,2
Gruppe1 MW
184,7
1,0
63,9
SW+
64,3
0,3
3,9
Gruppe2 MW
216,5
0,9
65,2
39,0
0,2
4,9
(n= 6)
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
93
Gruppe 1 weist zum SA in der Regenerationsphase einen Wert von 0,8 auf; dieser steigt zu
K1 und K2 auf 0,9 und erreicht bei K3 und K4 einen Wert von 1. Der RQ der Gruppe 2
verändert sich bis K3 gegenläufig: Der Ausgangswert 1 bei SA verringert sich bis K3 auf 0,8.
Zu K4 steigt der Wert wieder auf 0,9. Der t-Test für die Beurteilung der Unterschiede des RQ
von Gruppe 1 und 2 zeigt jedoch, dass sich diese zu den Studienphasen nicht signifikant
voneinander unterscheiden. Die Abbildung 4.5.1 verdeutlicht die Entwicklung des RQ zu den
respiratorischer Quotient
Studienphasen im Gesamtkollektiv und getrennt nach Gruppen.
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1
0,9
0,8
0,7
0,6
SA
Abb. 4.5.1:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe1
Gruppe2
Verlauf des Respiratorischen Quotienten unter Regenerationsbedingungen
über die Studienphasen
Die Veränderung der Herzfrequenz (Schläge/min) eine Stunde nach submaximaler
Spiroergometrie ist im Gesamtkollektiv über den Studienzeitraum nicht signifikant
(r = -0,215). Die Studienphasen SA, K1, K2, K3 und K4 sind bezogen auf die Herzfrequenz,
verglichen nach SHEFFER JR 1986, nicht signifikant verschieden. Die Werte sind der
Tabelle 4.5.1 zu entnehmen.
Die Gruppen 1 und 2 unterscheiden sich zu den Studienphasen unter standardisierten
Regenerationsbedingungen mit Blick auf die Herzfrequenz ebenfa lls nicht signifikant
voneinander. Die Veränderung der Herzfrequenz von Gruppe 1 und 2 unter diesen
Bedingungen zu den Studienphasen sind im Anhang, Kapitel 9.16, Abbildung 4.5 dargestellt.
4
Ergebnisse
4.5.2
94
Energieumsatz und Substratoxidation unter
Regenerationsbedingungen
Tabelle 4.5.2 zeigt Mittelwerte und Standardabweichungen der Untersuchungsparameter
Energieumsatz (kcal/Stunde sowie kcal/24h) und Substratoxidation (kcal/24h sowie jeweiliger
Anteil vom Energieumsatz) im Regenerationszustand, d.h., eine Stunde nach Ende der
Belastung unter standardisierten Bedingungen (s. Kap. 3) für das Gesamtkollektiv, Gruppe 1
und Gruppe 2. Diese Untersuchungsparameter wurden zu den Studienphasen stationärer
Aufenthalt (SA), K1, K2, K3 und K4 erhoben.
Unter standardisierten Bedingungen für die Kalorimetrie in der Regenerationsphase
(s. Kap. 3) ist die Veränderung des Energieumsatzes pro Stunde, bzw. pro 24h über den
Studienzeitraum von 4 Monaten im Gesamtkollektiv nicht signifikant (r = 0,032). Die
absoluten Werte des Energieumsatzes pro Stunde liegen zwischen dem unteren Wert von
54,7 kcal/h (K3) und dem Höchstwert von 59,4 kcal/h (K4), (s. Tab. 4.5.2).
Die Mittelwerte der Energieumsätze pro Stunde für die Gruppen 1 und 2 unterscheiden sich
zu den Studienphasen nicht signifikant voneinander. Bei der Nebeneinanderstellung der
entsprechenden absoluten Werte zu den Studienphasen wird ersichtlich, dass die
Energieumsätze der Gruppe 2 in der Regenerationsphase mit 66,4 kcal/h (SA), 72,4 kcal/h
(K1), 64,9 kcal/h (K2), 56,7 kcal/h (K3)und 64,1 kcal/h (K4) über denen von Gruppe 1 mit
50,2 kcal/h (SA), 49 kcal/h (K1), 56,7 kcal/h (K2), 54 kcal/h (K3) und 56,2 kcal/h (K4)
liegen. Betrachtet man die Geradengleichungen der Energieumsätze der Gruppen 1 und 2 zu
den Studienphasen, so sind diese nicht signifikant ähnlich. Die Verläufe der Energieumsätze
pro h für die Gruppen über den Studienzeitraum unter Regenerationsbedingungen sind in
Abbildung 4.5.2 dargestellt.
4
Ergebnisse
Tab. 4.5.2
95
Energieumsatz und Substratoxidation unter Regenerationsbedingungen zu den
Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
53,1
15,2
1273,4
363,9
354,3
255,2
589,1
407,5
33,5
12,7
27,6
17,8
38,9
18,7
SW+
49,0
10,4
1175,7
249,3
445,4
242,9
400,2
172,3
35,6
13,3
35,1
15,5
29,4
10,7
Gruppe2 MW
63,2
1517,6
126,3
1061,4
28,3
9,1
62,6
21,9
525,4
90,1
462,7
10,9
3,7
10,8
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
57,9
27,1
1389,4
650,3
445,8
489,6
613,6
307,8
31,1
9,8
27,8
16,3
41,1
16,2
SW+
52,3
12,8
1255,3
306,7
379,9
283,1
545,5
301,2
32,8
9,2
28,7
14,7
38,6
17,8
Gruppe2 MW
70,5
1691,1
594,2
766,9
27,3
25,8
47,0
46,9
1124,8
838,4
302,9
11,5
21,8
11,9
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
56,7
13,9
1360,3
334,7
437,1
269,0
593,2
339,9
30,3
8,5
31,1
15,9
38,6
19,9
Gruppe1 MW
53,2
1277,7
322,3
625,3
31,3
26,4
42,3
SW+
12,1
289,5
175,1
395,2
9,3
16,2
22,4
Gruppe2 MW
64,4
1546,3
695,5
520,8
28,0
41,8
30,2
16,6
397,5
281,4
188,5
7,0
9,1
10,5
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
53,0
16,0
1271,3
383,5
334,2
397,7
607,1
364,3
34,5
16,0
22,5
22,4
43,0
25,5
Gruppe1 MW
51,8
1242,6
150,1
762,5
34,5
10,6
54,9
SW+
15,6
374,2
192,5
309,8
18,0
10,3
19,4
Gruppe2 MW
56,0
19,0
1343,2
455,6
794,4
423,1
218,8
75,7
34,4
11,7
52,4
13,9
13,2
4,3
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
(n= 10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
Gesamt
MW
(n=10)
SW+
57,9
15,8
1390,0
379,3
436,6
345,3
623,3
370,1
29,9
9,3
29,5
20,0
40,6
20,1
Gruppe1 MW
55,3
1326,6
211,1
785,5
31,1
16,0
52,9
SW+
18,9
453,7
159,5
407,5
11,2
11,6
16,3
Gruppe2 MW
61,9
10,9
1485,0
261,6
774,9
246,9
380,2
52,2
28,2
6,5
49,7
8,1
22,1
2,3
(n= 6)
(n= 4)
SW+
4
Ergebnisse
96
160,00
Energieumsatz pro h
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
SA
Abb. 4.5.2:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe1
Gruppe2
Verlauf der Energieumsätze pro h (kcal/h) unter Regenerationsbedingungen über die
Studienphasen
Die Oxidation der Fette (kcal/24h) in der Regenerationsphase verläuft im Gesamtkollektiv
über den Studienzeitraum nicht signifikant aufsteigend (r = 0,016). Für die prozentuale
Betrachtung dieses Untersuchungsparameters ergibt sich das gleiche Signifikanzniveau. Die
Fettoxidation wird von SA mit 350,3 kcal/24h auf 461,9 kcal/24h bei K1 gesteigert. Zu K3
hat der Wert wieder ungefähr den Ausgangswert erreicht (347,8 kcal/24h) und erhöht sich zu
K4 erneut auf 445,8 kcal/24h.
Die Gruppenunterschiede für die Oxidation der Fette in der Erholungsphase werden mittels
einer univariaten Varianzanalyse ermittelt. Im SA unterscheiden sich die Fettoxidationen der
Gruppe 1 und 2 signifikant (p = 0,028). Der prozentuale Anteil der Fettoxidation am
Energieumsatz von Gruppe 1 ist für diese Studienphase hoch signifikant verschieden von dem
entsprechenden Anteil der Gruppe 2 (p = 0,007). In K1 ergibt sich für die Gruppenunterscheidung der Fettoxidation keinen signifikanten Unterschied. Bildet man die Differenz
der Fettoxidationen der Gruppen in dieser Studienphase, ergibt sich ein Wert von
213 kcal/24h. Nach Ausreisserbereinigung wird der Unterschied in der Fettoxidation der
Gruppen zu K3 als höchst signifikant ausgezeichnet (p = 0,000). Die Differenz der
Fettoxidationen der Gruppen für K3 beträgt 624 kcal/24h. Die Abbildung 4.5.3 zeigt den
Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz in der Erholungsphase getrennt nach Gruppe 1
und 2 über die Studienphasen.
Ergebnisse
97
Prozentuale Fettoxidation am Energieumsatz
(kcal/24h)
4
Abb. 4.5.3:
70
60
50
40
30
20
10
0
SA
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gr1MW
Gr2MW
Verlauf des prozentualen Anteils der Fettoxidation am Energieumsatz unter
Regenerationsbedingungen zu den Studienphasen
Die Oxidation der Kohlenhydrate (kcal/24h) in der Regenerationsphase verändert sich über
die Studienphasen im Gesamtkollektiv nicht signifikant (r = 0,024). Ebenfalls hat die
prozentuale Betrachtung der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz einen nicht
signifikanten Verlauf über die Studienphasen (r = 0,042).
Die Gruppen 1 und 2 zeigen bezüglich der Kohlenhydratoxidation zu den Studienphasen ein
konträres Bild: Die Oxidation der Kohlenhydrate in der Regenerationsphase für Gruppe 1
steigt vom Ausgangswert zum SA (430,3 kcal/24h) über 521,2 (K1), 727 (K2), 795,6 (K3) auf
schließlich 800,6 kcal/24h zum K4. Gruppe 2 hingegen erniedrigt den Parameter von
1148,6 kcal/24h (SA) bis auf 237 kcal/24h zum K3. Bei K4 wird der Wert in dieser Gruppe
wieder auf 420,9 kcal/24h erhöht. In der prozentualen Betrachtung ist der Unterschied der
Kohlenhydratoxidation zwischen Gruppe 1 und 2 zum SA hoch signifikant (p = 0,000). Die
Unterscheidung
der
Gruppen
für
den
Parameter
Kohlenhydratoxidation
in
der
Regenerationsphase ist für K3 sowohl absolut (p = 0,005) als auch prozentual (p = 0,001)
hoch signifikant. Das gleiche Bild ergibt sich für K4 bezüglich des prozentualen Anteils
(p = 0,005). Betrachtet man die Steigungen der Geraden für die Kohlenhydratoxidation unter
Regenerationsbedingungen der Gruppen 1 und 2 über den Studienzeitraum, so sind diese hoch
signifikant unterschiedlich. Die Abbildung 4.5.4 verdeutlicht die Verläufe der prozentualen
Anteile der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz in der Erholungsphase, getrennt nach
Gruppen zu den Studienphasen.
4
Ergebnisse
98
Prozentuale Kohlenhydratoxidation
am Energieumsatz (kcal/24h)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
SA
Abb. 4.5.4:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe1
Gruppe2
Verlauf des prozentualen Anteils der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz unter
Regenerationsbedingungen zu den Studienphasen
4
Ergebnisse
4.6
99
Fallbeispiele
Bei der Auswertung einzelner Ergebnisse (s. Kap. 4.2 bis 4.5, Kap. 4.6.1) ergeben sich für
bestimmte Patientinnen im Studienverlauf Erweiterungen, bzw. Ergänzungen von weiteren
Tests, wie z.B. eine zweistündige Belastungsspiroergometrie (s. Kap. 4.6.2: Wie entwickelt
sich die Substratoxidation nach dem 60. MZ ?) oder die Langzeit-Regenerationskalorimetrie
(s. Kap. 4.6.3: Wie lange hält die erhöhte Oxidation der FFS in der Regenerationsphase an ?).
Im Folgenden werden einige Fallbeispiele näher beschrieben und dabei bestimmte
Änderungen und Erweiterungen des Studienprotokolls sowie Ergebnisse von ausgewählten
Untersuchungsparametern hierzu dargestellt.
4.6.1
Probandin 12: Verlauf ausgewählter Untersuchungsparameter
von Kontrolltermin 2 bis 4
Patientinnenbeschreibung
Die Patientin Nr. 12 (Gruppe 2) erfüllte alle Ein- und keines der Ausschlusskriterien des
Anamneseprotokolls,
welches
die
Grundlage
der
Aufnahmeuntersuchung
darstellte
(s. Anhang; Kap. 9.9: Anamneseprotokoll). Alkohol- und Rauchkonsum wurden mit „nein“
angegeben. Eine Schwangerschaft konnte ausgeschlossen werden; alle Laborbefunde
befanden sich in erlaubten Grenzen. In der ansteigenden Spiroergometrie wurde die minimale
Belastungsgrenze weit überschritten (s. Tab. 4.6.1). Die Patientin war am Inhalt sowie an der
Teilnahme der Studie interessiert und motiviert.
Zum Zeitpunkt der Studie war die Patientin 41 Jahre alt und laut Fragebogen bis zu ihrem
35. Lebensjahr körperlich aktiv (s. Anhang; Kap. 9.15: Fragebogen). Bis zum 10. Lebensjahr
hat sie mit jeweils 60 Minuten 5 bis 6- mal pro Woche aktive Bewegung in Form von Fahrrad
fahren und Schwimmen gehabt. Die Häufigkeit reduzierte sich bis zum 15. Lebensjahr auf
4 bis 5- mal Schlittschuh- Training in der Woche. Schwimmen und Gymnastik wurden in den
Lebensjahren
15.
bis
20.
2
bis
3- mal
wöchentlich
betrieben.
Bis
zum
30. Lebensjahr erhöhte sich die Häufigkeit der gleichen Sportarten auf 3- mal und bis zum
35. Lebensjahr auf 4- mal mit jeweils 60 Minuten in einer Woche. Es zeigt sich, dass die
Patientin Nr. 12 bis zum Alter von 35 Jahren wöchentlich immer einen hohen Zeitaufwand für
aktive Bewegung hatte. Ab diesem Zeitpunkt wurde abrupt kein Sport mehr betrieben.
Folgende Gründe für die Beendigung der aktiven Bewegung wurden angeführt:
4
Ergebnisse
100
Lymphprobleme, hoher Blutdruck, Schmerzen, Schilddrüsenprobleme und vor allem das hohe
Gewicht selbst. Das Übergewicht als „Problem“ begann mit 6 Jahren „nach einer
Mandeloperation“.
Es ergeben sich für die Probandin 12 hinsichtlich der Substratoxidatio n für ausgewählte
Untersuchungsphasen von Kontrolltermin 2 bis 4 auswertbare Ergebnisse. Die Ergebnisse der
Parameter von früheren Messterminen gelten als „Ausreisser“ und werden nicht verwertet.
Anthropometrie
Tabelle 4.6.1 zeigt die Rohdaten der Patientin Nr. 12 zu den Kontrollterminen 2 bis 4 (K2, K3
und K4) für die anthropometrischen Untersuchungen.
Tab. 4.6.1: Anthropometrie der Probandin Nr. 12, K2 – K4
Studienphase
K2
K3
K4
Gewicht
[kg]
108
103
104
BMI
[kg/m2 ]
39
37,4
37,4
T/H
0,8
0,87
0,88
FM
[kg]
44,2
39,6
39,5
FM
[%]
41
38,5
38,7
FFM
[kg]
63,8
64,2
64,8
FFM
[%]
59
61,8
61
TBW
[kg]
44,2
42,9
41,9
Das Körpergewicht der Patientin Nr. 12 hat sich von 108 (K2) auf 104 kg (K4) um 4,0 kg
reduziert. Der BMI verringerte sich im gleichen Zeitraum um 1,6.
Vergleicht man die Daten der Impedanzmessung von K2 bis K4 wird ersichtlich, dass unter
den Studienbedingungen über die Kontrolltermine 4,7 kg Fett abgenommen wurden. Die
fettfreie Masse hat sich um 1 kg erhöht und die TBW um 2,3 kg gesenkt. Die Reduzierung
des Körpergewic hts beruht hauptsächlich auf der Abnahme von Fett. Betrachtet man die
Veränderung der Anteile von FM und FFM am Körpergewicht, so zeigt sich, dass die FM um
2,3%-Punkte sinkt und die FFM um 2,0%-Punkte steigt.
Ergebnisse unter submaximaler Spiroergometrie
Tabelle 4.6.2 verdeutlicht die zu erreichende Leistung in Watt und die Herzfrequenz während
der einstündigen, submaximalen Belastungsspiroergometrie (25% V02 max) für die Patientin
Nr. 12. Die Werte beziehen sich jeweils auf die Stud ienphasen K2, K3 und K4.
4
Ergebnisse
101
Die zu erreichende Leistung, welche sich aus der ansteigenden Spiroergometrie errechnet
(s. Kap. 3), kann von Patientin Nr. 12 über die Studienphasen bis K4 auf maximal 95 Watt
kontinuierlich gesteigert werden. Die Herzfrequenz hingegen hat zu K4 den niedrigsten Wert
von 80.
Tab. 4.6.2: Berechnete Stoffwechselparameter für die submaximale Spiroergometrie zu den
Studienphasen K2 – K4 für die Probandin Nr. 12
Studienphase
Leistung
[Watt]
Wattsubmax
Herzfrequenz
HFsubmax
K2
K3
K4
78
85
95
90
90
80
In der Tabelle 4.6.3 sind die Stoffwechselparameter V0 2 , RQ, Herzfrequenz, Energieumsatz,
Fett und Kohlenhydrate (jeweils in kcal/24h und % vom Energieumsatz) sowie Lactatwert für
die Studienphasen K2 bis K4 zu den Messzeitpunkten 5., 10., 20., 30., 40., 50. und 60. Minute
(MZ) während der submaximalen Spiroergometrie für die Patientin Nr. 12 zusammengestellt.
Aufgrund eines technischen Defekts des zur Verfügung stehenden Spiroergometrie-Gerätes
fehlen die Daten von K2 zu den MZ 40., 50. und 60. Minute.
Die V02 kann für den 5. MZ über die Studienphasen K2, K3 und K4 kontinuierlich auf 1602,9
ml/min gesteigert werden. Eine ebenfalls stetige Erhöhung ergibt sich für den 10. MZ. Die
Leistung entspricht 25% der V0 2 max. Für die folgenden MZ ergibt sich immer zu K3 oder K4
der maximal erreichte Wert der V0 2 .
Der RQ bleibt über den 5. und 10. MZ mit 0,9 unveränderlich. Ein Wert von 0,8 erreicht die
Patientin bei 30.MZ zum K2. K3 weist ab dem 50. MZ und K4 ab dem 40. MZ bis zum Ende
der Belastungsstunde ebenfalls einen RQ von 0,8 auf.
Betrachtet man den Anteil der Nährstoffe Fett und Kohlenhydrate an der Substratoxidation zu
den MZ über die Studienphasen, so zeigt sich, dass die prozentuale Fettoxidation zum 30. MZ
zum K2 (49,2%) die Kohlenhydratoxidation (44%) übersteigt. Weitere höhere Anteile an der
Substratoxidation hat dieser Hauptnährstoff zu K3 zum 50. und 60. MZ sowie zu K4 für den
40. MZ, 50. MZ und 60. MZ. Zum Ende der Belastungsstunde wird in diesen Studienphasen
also mehr Fett als Kohlenhydrate verbraucht. Unterstützt wird dieses Ergebnis mit dem
Verlauf des RQs.
4
Ergebnisse
102
Tab. 4.6.3: Stoffwechselparameter während submaximaler Spiroergometrie zu den
Messzeitpunkten über die Studienphasen K2 - K4 für die Probandin Nr. 12
Studienphasen
MZ
5.Min
10.Min
20.Min
30.Min
1271,9
1221,3
863,2
1192,1
1478,3
1489,9
1512,4
1602,9
1588,8
0,9
0,9
K4
K2
V02
ml/min
K2
K3
K4
RQ
K2
HF
K3
K3
40.Min
50.Min
60.Min
1583,8
1461,9
1495,7
1672,6
1605,6
1575,2
1566,8
1494,2
1319,8
0,9
1,0
0,8
0,9
0,9
0,9
0,9
0,8
0,8
0,9
0,9
0,9
0,9
0,8
0,8
0,8
88
89
81
89
92
91
92
91
87
89
92
99
98
98
101
101
100
2063,0
1628,7
557,2
4085,0
3100,0
3895,1
4912,0
4882,0
4862,9
5371,7
6543,9
3648,2
2998,8
3470,9
3088,2
5407,3
4956,1
5768,7
22,8
18,7
9,0
49,2
29,6
37,1
46,4
44,0
48,0
51,5
56,3
32,2
26,6
30,6
27,7
49,5
47,6
63,4
6408,6
6508,7
5061,2
3651,2
7073,3
6301,6
5369,7
5920,9
5056,2
4753,3
4776,2
7115,6
7712,3
7325,6
7517,1
4958,8
4916,6
2774,5
71,0
74,9
81,9
44,0
67,5
60,0
50,7
53,3
49,5
45,6
41,1
62,9
68,5
64,6
67,4
45,4
47,2
30,5
Fettox.
99
K2
K3
K4
kcal/24h
K4
KH-Ox.
K2
K3
K4
%- KH-.
K2
K3
K4
am EU
K4
kcal/24h
K3
am EU
%-Fett.
K2
Ergebnisse unter Regenerationsbedingungen
Tabelle 4.6.4 beinhaltet die Rohdaten der Patientin Nr. 12 der Stoffwechselparameter V0 2 ,
RQ, Herzfrequenz, Energieumsatz sowie für Fett- und Kohlenhydratoxidation (jeweils in
kcal/24h und in Prozent vom Energieumsatz) unter Regenerationsbedingungen zu den
Studienphasen K2 bis K4.
Tab. 4.6.4: Stoffwechselparameter unter Regenerationsbedingungen zu den Studienphasen K2 - K4
für die Probandin Nr. 12
Studienphase
K2
K3
K4
HF
E-Umsatz
[kcal/24h]
Fett
[kcal/24h]
Fett
[%]
KH
[kcal/24h]
KH
[%]
0,8
59
2027,6
966,4
44,5
731,2
34,1
291,0
0,8
63
2002,7
1321,9
64,0
350,8
15,4
249,0
0,8
69
1770,7
932,1
53,5
508,6
24,5
V02
RQ
[ml/min]
[VC0 2 /V02 ]
291,1
4
Ergebnisse
103
Der Untersuchungsparameter V02 nimmt von K2 und K3 (291 ml/min) auf 249 ml/min zu K4
ab. Der RQ bleibt konstant bei 0,8. Die Herzfrequenz steigt im gleichen Betrachtungshorizont
von 59 auf 69 an. Der Energieumsatz hat zu K2 den maximalen Wert mit 2027,6 kcal/24h
erlangt und fällt bis K4 wieder auf 1770,7 kcal/24h. Nach einer einstündigen Belastung mit
25% der V02 max steigt der Anteil der Fettoxidatio n am Energieumsatz in der
Regenerationsphase von 44,5% für K2 auf 64% bei K3 und verringert sich dann bis 53,5% zu
K4. Der Anteil der Kohlenhydratoxidation zeigt hingegen einen konträren Verlauf von 34,1%,
über 15,4% und auf 24,5% zu den entsprechenden Studienphasen (Tab. 4.6.4).
Schlussfolgernd kann gesagt werden, dass die Fettoxidation in der Regenerationsphase
(1 Stunde nach der Belastung mit 25% V0 2 max) bis zu K3 zu Lasten der
Kohlenhydratoxidation gesteigert werden kann.
4.6.2
Probandin Nr. 12: die 120-minütige Spiroergometrie
Die Beschreibung der Patientin Nr. 12 sowie die anthropometrischen Daten sind dem Kapitel
4.6.1 zu entnehmen.
Die Patientin Nr. 12 stellte sich während der Studienphase K2 für eine 120- minütige,
submaximale Belastungsspiroergometrie mit einer Belastungsintensität von 25% der V0 2 max
zur Verfügung. Die Belastungsdauer von 120 Minuten ist eine Abweichung von der
eigentlichen Dauer von 60 Minuten für diesen Test laut Studienprotokoll. Es soll dabei
überprüft werden, wie lange die Substratoxidation zugunsten der Fettoxidation im Vergleich
zur Kohlenhydratoxidation verläuft (s. Kap. 4.6.1). Die Tabelle 4.6.5 gibt die Mittelwerte von
Sauerstoffaufnahme, RQ, Herzfrequenz, Energieumsatz sowie Substratoxidation zu der
Studienphase K2 für die Messzeitpunkte 10., 30., 40., 50., 60., 70., 90., 100., 110. und 120.
Minute für Patientin Nr. 12 während zweistündiger Belastungsspiroergometrie wieder.
Die V02 in ml/min hat zum 40. MZ den niedrigsten Wert mit 240 ml/min und zum 50. MZ
den maximalen Wert von 455 ml/min innerhalb aller MZ für diesen Test erreicht. Ansonsten
liegen die Werte für diesen Untersuchungsparameter zwischen 270 und 352 ml/min.
Der RQ hat zum Steady State (10. MZ) seinen höchsten Wert nahe 0,9; dieser verringert sich
zum 30./40. MZ auf ca. 0,8. Für die weiteren MZ erhöht sich der Wert auf über 0,9 zu
100. MZ und sinkt dann zu den beiden letzten MZ wieder leicht ab auf 0,8.
Der Energieumsatz in kcal/24h läuft parallel zur Sauerstoffaufnahme.
4
Ergebnisse
104
Tab. 4.6.5: Stoffwechselparameter (Sauerstoffaufnahme, RQ, Herzfrequenz, Energieumsatz kcal/24h,
Fett kcal/24h, Kohlenhydrate kcal/24h, Fett % und Kohlenhydrate %) während
submaximaler, 120minütiger Spiroergometrie zur Studienphase K2 für Probandin Nr. 12
10.
30.
40.
Messzeitpunkte in Minuten
50. 60.
70.
90. 100.
110.
120.
V02
ml/min
278
279
240
455
352
273
251
292
330
286
RQ
VC0 2
/V02
0,93
0,79
0,77
0,77
0,82
0,84
0,87
0,88
0,84
0,83
64
61
62
60
62
58
61
59
59
67
HF
1971
1909
1631
3105
2428
1887
1750
2045
2285
1976
234,9
1171
1117
2198
1281
854
542
625
1043
966
KH
kcal/24h
Energie
14056
409
184
577
816
703
878
1091
913
679
Fett
%
12
61
69
71
53
45
31
31
46
49
KH
%
71
21
11
19
34
38
50
53
40
34
Fett
Die Fettoxidation in kcal/24 h übersteigt die Kohlenhydratoxidation ab dem 30. MZ deutlich.
Für den 90. und 100. MZ kehrt sich das Bild um und es werden wieder mehr Kohlenhydrate
(90. MZ: 878 kcal/24h und 100. MZ: 1091 kcal/24h) als Fette (90. MZ: 542 kcal/24h und 100.
MZ:
625 kcal/24h) oxidiert. Zu den MZ bei 110. und 120. Minuten steigt die Fettoxidation
gegenüber der Kohlenhydratoxidation wieder an. Betrachtet man den Anteil der Substrate Fett
und Kohlenhydrate an der Gesamtoxidation zu den MZ für diesen Test, ergibt sich das gleiche
Bild.
4.6.3
Probandin 14: die Langzeit-Regenerationskalorimetrie
Nach der Eingangsuntersuchung durch einen Arzt der III. medizinischen Klinik und Poliklinik
in Giessen wurde die Patientin Nr. 14 (Gruppe 2) aufgrund der Erfüllung der Einschluss- und
Nichtvorliegens der Ausschlusskriterien in die vorliegende Studie eingeschlossen.
Die Patientin war zur Zeit der Studiendurchführung 57 Jahre alt mit einer Größe von 167 cm
und einem Körpergewicht von 90 kg zur Aufnahme. Es ergibt sich für diese Studienphase ein
BMI von 33. Über den Studienzeitraum ve rringerte sich das Gewicht um 7 kg und der BMI
sank auf 29,8. Die Waist-to-Hip-Ratio senkte sich von 0,95 auf 0,89. Die Daten, welche durch
das Impedanzgerät gewonnen wurden, sind über die Kontrolltermine K1 bis K4 vergleichbar:
Die Fettmasse veränderte sich von 28,2 auf 26,6 kg; die Absenkung entspricht 1,6 kg, als
Anteil vom gesamten Körpergewicht entspricht dies 1,7%-Punkte. Die fettfreie Masse
verringerte sich um 0,9 kg; Die prozentuale Betrachtung dieses Untersuchungsparameters
ergibt eine Erhöhung des Anteils der fettfreien Masse am Körperge wicht von 1,7%. Die
4
Ergebnisse
105
Tabelle 4.6.6 gibt die anthropometrischen Daten der Patientin Nr. 14 zu den Studienphasen
wieder.
Tab. 4.6.6:
Anthropometrie der Probandin Nr. 14
Studienphase
Gewicht
[kg]
BMI
[kg/m2 ]
T/H
[cm]
FM
[kg]
FM
[%]
FFM
[kg]
FFM
[%]
TBW [kg]
Aufnahme
K1
K2
K3
K4
90
85,5
85
33
31
30,5
0,95
0,92
0,9
28,1
28,2
27,5
31,4
33
32,8
61,4
57,3
57,5
68,6
67
67,2
43,4
40,3
40,5
84
30
0,9
27,4
32,6
56,6
67,4
39
83
29,8
0,89
26,6
31,3
56,4
68,7
39,5
Die Patientin Nr. 14 stellte sich nach Ende des Studienzeitraums für eine LangzeitSpiroergometrie in der Regenerationsphase mit einer Dauer von 5 Stunden zur Verfügung.
Voraussetzung dafür war die einstündige Belastungsspiroergometrie mit einer Intensität von
25% der V0 2 max der ansteigenden Spiroergometrie. Der letztgenannte Test ergab, dass die
Patientin eine Leistung von ungefähr 33 Watt zu erreichen hatte. Der submaximale
Belastungstest ergab einen durchschnittlichen RQ für die einstündige Belastung von 0,85.
Die Tabelle 4.6.7 enthält die Stoffwechselparameter V0 2 , RQ, Herzfrequenz, Energieumsatz
sowie für Fett- und Kohlenhydratoxidation (jeweils in kcal/24h und in Prozent vom
Energieumsatz) für eine 5stündige Regenerationsphase der Patientin Nr. 14.
Die V02 in ml/min ergibt über die 5stündige Regenerationsbeobachtung keine einheitlichen
Veränderungen. Fasst man die MZ für eine Stunde zusammen, ist das Maximum in der dritten
Stunde erreicht. In dieser Stunde wird auch zum 2h40. MZ das Maximum der V0 2 aller MZ
mit 654,2 ml/min erreicht. Betrachtet man diesen Wert als Ausreisser, ergibt sich eine
durchschnittliche V0 2 für die dritte Stunde von 215 ml/min. In dieser Stunde wird auch die
niedrigste V0 2 für alle MZ über die Gesamtzeit von 134,2 ml/min (2h20 MZ) erreicht.
Die RQ-Werte sowie die Substratoxidationsangaben werden ab dem Messzeitpunkt 0h30
diskutiert. Der RQ senkt sich bis 0h50 auf 0,8. Im weiteren Verlauf bis 1h20 bleibt der RQ
auf 0,8 sowie bei 1h40, 2h00, 2h10, 3h40, 3h50, 4h10 und 4h40 sowie bei allen anderen MZ
auf 0,9.
Der Energieumsatz in kcal/24h ist mit der V0 2 zu vergleichen: Die durchschnittlichen Werte
verringern sich von der ersten Regenerationsstunde zu den Werten der zweiten Stunde von
1734 auf 1281,4 kcal/24h, erreichen in der dritten Stunde 2006,5 kcal/24h und in der vierten
und fünften Stunde 1778,5 und 1784,9 kcal/24h im stündlichen Mittel.
4
Ergebnisse
106
Tab. 4.6.7: Stoffwechselparameter während 5stündiger Regenerationsphase für die Probandin Nr. 14
Meßzeitpunkte in Minuten
0h20
0h30
0h00
0h10
0h40
0h50
RQ
264,2
1,2
209,9
1,1
229,0
1,0
239,5
1,0
196,2
0,9
310,3
0,8
HF
Energie
57
1992,7
59
1546,2
60
1647,4
58
1705,3
59
1376,9
59
2134,5
ml/min
Fett
KH
kcal/24h
V02
0,0
0,0
0,0
60,2
240,0
1161,1
1662,7
1216,2
1317,4
1315,1
806,9
643,4
Fett
%
0,0
0,0
0,0
3,5
17,4
54,4
KH
%
83,4
78,7
80,0
77,1
58,6
30,1
1h00
1h10
1h40
1h50
RQ
154,3
0,8
156,4
0,8
182,1
0,8
207,8
0,9
231,1
0,8
181,9
0,9
HF
Energie
58
1059,5
55
1075,1
54
1245,2
57
1451,7
54
1587,6
59
1271,3
401,5
404,8
617,9
361,1
794,8
258,2
328,0
340,3
297,3
760,6
462,8
683,1
ml/min
Fett
KH
kcal/24h
V02
Meßzeitpunkte in Minuten
1h20
1h30
Fett
%
37,9
37,7
49,6
24,9
50,1
20,3
KH
%
31,0
31,7
23,9
52,4
29,1
53,7
2h00
2h10
2h40
2h50
RQ
218,2
0,8
196,9
0,8
134,2
0,7
163,0
0,9
654,2
0,9
363,3
0,9
HF
58
57
61
62
52
64
Energie
1504,7
1344,4
877,4
1134,7
4588,4
2589,6
655,6
726,5
547,4
298,6
1741,7
249,3
ml/min
KH
kcal/24h
V02
Meßzeitpunkte in Minuten
2h20
2h30
519,1
287,9
0,0
506,1
2516,7
2010,3
Fett
%
43,6
54,0
62,4
26,3
38,0
9,6
KH
%
34,5
21,4
0,0
44,6
54,8
77,6
3h00
3h10
3h40
3h50
RQ
369,9
0,9
220,0
0,9
237,3
0,9
226,0
0,9
241,5
0,8
236,3
0,8
HF
64
62
62
63
63
63
Energie
2572,9
1540,9
1671,7
1588,3
1673,2
1624,0
1094,4
355,0
285,9
305,0
661,9
811,4
1148,5
855,9
1055,8
953,3
681,2
482,6
Fett
ml/min
KH
kcal/24h
V02
Meßzeitpunkte in Minuten
3h20
3h30
Fett
%
42,5
23,0
17,1
19,2
39,6
50,0
KH
%
44,6
55,5
63,2
60,0
40,7
29,7
4h00
4h10
Meßzeitpunkte in Minuten
4h20
4h30
4h40
4h50
5h00
332,1
0,9
391,8
0,8
211,3
0,9
207,1
0,9
235,0
0,9
Fett
V02
ml/min
RQ
210,4
0,9
204,5
0,8
60
60
63
65
66
65
67
2345,0
482,1
2717,4
1283,0
1484,0
270,3
1469,4
378,3
1412,2
561,7
1439,3
456,3
1643,4
433,6
1532,9
1104,4
883,8
761,1
520,5
653,0
879,8
20,6
47,2
18,2
25,7
39,8
31,7
26,4
45,4
53,5
KH
Fett
kcal/24h
HF
Energie
Fett
%
%
KH
65,4
40,6
59,6
51,8
36,9
Die graugefärbten Werte sind unter den Erklärungen Kapitel 2.4 (RQ) zu betrachten.
5
5
Diskussion
107
Diskussion
Ziel der vorliegenden Studie ist die Erfassung von Energieumsatz und Substratoxidation
adipöser, weiblicher Probanden unter bestimmten Bedingungen (Ruhe, Belastung und
Regeneration) während eines viermonatigen Ausdauertrainings für zwei Intensitätsgruppen.
Die gute Compliance des Probandenkollektivs wird zu einem großen Teil mit dem Umfang
der Studie und der sehr persönlichen Betreuung der Probandinnen durch die Studienleiterin
erklärt. Der Nachteil, der sich daraus ergibt, ist, dass die Quant ität des Probandenkollektivs
mit n = 14 nur klein ist. Verstärkt wird dieser Sachverhalt durch die Aufteilung des Kollektivs
in zwei Belastungsintensitätsgruppen mit 30% (Gruppe 1: n = 10, leichte Belastungsintensität)
und 25% (Gruppe 2: n = 4, sehr leichte Belastungsintensität) V0 2 max. Dies bedingt auch z.T.
die große „Ausreisser“-Problematik (z.B. s. Kap. 4.4.4); es ergeben sich weiterhin Rohdaten,
welche im unphysiologischen Bereich liegen, bedingt z.B. durch eine Hyperventilation (RQWerte > 1,0; s. Kap. 2.4), so dass hier keine Aussagen über die Nährstoffverwertung gemacht
werden können. Auswertbare Ergebnisse sind für folgende Untersuchungseinheiten über 4
Monate vorhanden:
1. anthropometrische Daten (Kap. 5.1),
2. Sauerstoffaufnahme in Ruhe (unter Berücksic htigung der Problematik s. Kap. 5.2),
3. ansteigende Spiroergometrie,
4. einstündige submaximale Belastung für Gruppe 2 über die Kontrolltermine 2 bis 4 und
5. Regenerationskalorimetrie.
Deshalb ist zu beachten, dass die Studie lediglich Tendenzen zeigen kann und weitere
Untersuchungen auf diesem Gebiet nötig sind.
Als Motivation, an der Studie teilzunehmen, überwog im Gesamtkollektiv „Frauen“ der
Wunsch, an dem sichtlichen Problem „Adipositas“ etwas zu ändern. In der stationären
Studienphase wurden die Patientinnen beflügelt durch neue Erkenntnisse im Bereich
Bewegung und Ernährung, durch den Erfahrungsaustausch der Gruppenmitglieder und durch
erste Eindrücke der praktischen Therapiestunden. Während der 4 Kontrollwochen gab es
mehrere Punkte, die zur positiven Comp liance beitrugen: Rückgang der Messparameter wie
Gewicht, BMI, WHR usw. sowie der Anstieg anderer Parameter, z.B. des Anteils der
fettfreien Masse. Weiterhin trugen die Selbsterfahrungen wie bessere Beweglichkeit,
Gruppendynamik, Ernährungsumstellung usw. zur anhaltend guten Compliance bei. Einerseits
wurde von vielen Patientinnen das Gewicht als Grund für die Untrainiertheit vor der Studie
5
Diskussion
108
angegeben, andererseits das kosmetische Problem für wenig sportliche Bewegung in der
Öffentlichkeit (z.B. Schwimmbad).
Das Bewegungsprogramm der Studie kann lediglich subjektiv, bzw. nach Aussagen der
Probandinnen und deren Empfindungen beurteilt werden:
Die Erfahrung in der Gruppe, dass der adipöse Patient nicht alleine ist und dass es für ihn
speziell eine individuelle Sporttherapie gibt, motivierte das Gesamtkollektiv. Innerhalb der
viermonatigen Betreuung der Probandinnen war zu sehen, dass eine Veränderung in der
Nahrungsaufnahme sowie im Ernährungsverhalten stattgefunden hat. Einerseits zeigte sich
eine Änderung in der Fettaufnahme hin zu insgesamt weniger Fett aber eine Erhöhung der
ungesättigten Fettsäuren sowie in der Reduzierung der einfachen Kohlenhydrate und
Bevorzugung der komplexen Kohlenhydrate. Andererseits wurde bei der Ernährungsumstellung die Erfahrung gemacht, dass nicht, wie in vielen herkömmlichen Diäten, eine
rigide Einschränkung der Lebensmittel bestand, sondern eine flexible Kontrolle ohne Verzicht
gelehrt wurde, die wesentlich besser durchzuhalten und zu leben war. Die zugehörigen
Ernährungsprotokolle stehen der Arbeitsgruppe (Prof. Dr. med. H.-U. Klör) zur weiteren
Auswertung (wissenschaftliche Abfassung) zur Verfügung. Die Untersuchung dieses
Einflusses auf die Untersuchungsparameter war nicht Bestandteil der vorliegenden Arbeit. Da
für beide Intensitätsgruppen die gleiche Wissensvermittlung erfolgte, besteht der gleiche
Einfluss.
Die Erfahrungen aus der Bewegungs- und Ernährungstherapie empfanden die Probandinnen
als positive Lebensumstellung und neue Lebensqualität. In wie weit die Lebensumstellung
über mehr als vier Monate beibehalten und manifestiert wurde, kann ohne weitere
Datenerhebung nicht beurteilt werden. Kapitel 7.2 und 9.19 (Anhang) beschreiben ein
Folgeprogramm für die „Praxis“.
Beim Vergleich der vorliegenden Ergebnisse mit anderen Studien, bzw. beim Versuch diese
in die bis dato vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse einzubetten, ist zu beachten,
dass die Spiroergometrie in der Adipositasforschung eine sehr neue wissenschaftliche
Disziplin ist und die vorliegenden Ergebnisse der Literatur teilweise erheblich voneinander
abweichen. Im Folgenden sollen Gründe für die Diskrepanzen aufgedeckt werden.
Die Spiroergometrie widmete sich in der Vergangenheit vornehmlich Spitzensportlern,
insbesondere Marathonläufern, Triathleten, usw.. Publikationen für dieses Gebiet im Bereich
5
Diskussion
109
Adipositas sind rar. Sehr häufig unterscheiden sich das Material und die Methoden der
Studien so sehr, dass die Vergleichbarkeit fragwürdig bleibt.
Das betrifft
1.
die Zusammensetzung der Probandenkollektive
(Alter, Geschlecht, Gewichts-, BMI-Klasse, Trainings- und Gesundheitszustand),
2.
das Studienprotokoll (Design und Dauer),
3.
die Materialien (unterschiedliche Geräte) und
4.
die Verwendung von Begriffen wie „Trainiert“ und „Untrainiert“.
Das für die Spirometrie zur Verfügung gestellte Gerät, das K4b2 der Firma Cosmed (Kap.
3.3.2, Abb. 3.3), war als mobile Messeinheit zur Zeit der Studiendurchführung mit keinem
Gerät vergleichbar. Des weiteren werden die Begriffe „Trainiert“ und „Untrainiert“ in
anderen Studien mit unterschiedlichen Begriffsdefinitionen verwendet. In vielen Studien
meint der Begriff „Trainiert“ Einheiten vom Ausmaß eines Spitzensportlers, andererseits
bezieht sich „Untrainiert“ meist nicht auf Probanden, welche überhaupt keinen Sport treiben.
Im Bereich Adipositas gibt es in der einschlägigen Literatur keine Angaben zu diesen oder
anderen Trainingsgraden (s. Kap. 2.3.2, Kap. 5.3).
5.1
Einfluss von Ausdauerintensitäten auf die Anthropometrie
Gewichtsreduktion
In der vorliegenden Studie wird gezeigt, dass unter den Bedingungen eines täglichen,
einstündigen Trainings mit einer Intensität von 30%, bzw. 25% der V0 2 max das
Gesamtkollektiv eine Gewichtsreduktion von durchschnittlich 7,2 kg/Patient erreicht.
Vergleicht man das Ergebnis mit den Therapiezie len der Adipositastherapie für die
Absenkung des Körpergewichts nach RÖSSNER S et al. 1995 zeigt sich, dass die dauerhafte,
mäßige Gewichtsreduktion als sehr guter Erfolg der Adipositastherapie gewertet werden kann.
Im Einzelfall wird sogar, bei normalerweise zu erwartendem Gewichtsanstieg ohne Therapie,
eine geringe Gewichtsabnahme oder lediglich die Gewichtsstabilität als Therapieerfolg
definiert (s. Abb. 5.1). Die erfolgreiche Gewichtsreduktion wird in der Literatur mit der
Reduktion der adipositas-assoziierten Risikofaktoren klassifiziert. Nach GOLDSTEIN DJ
1992 und WILLIAMSON DF et al. 1995 kann durch eine Gewichtsabnahme in der
5
Diskussion
110
Größenordnung von 5 - 10 kg eine erhebliche Verbesserung des Risikoprofils oder des
Mortalitätsrisikos erreicht werden.
Körpergewicht
1.
Adipositas
2.
3.
4.
Normalgewicht
Behandlung
Zeit (Jahre)
THERAPIE-ERFOLG
Abb. 5.1:
1.
Gewichtskonstanz
2.
Geringfügiger Gewichtsverlust mit Verbesserung der Risikofaktoren
3.
Moderater Gewichtsverlust mit deutlicher Risikoreduktion
4.
Selten: Gewichtsnormalisierung
Indikationen für den Therapieerfolg nach RÖSSNER S (1992)
(modifiziert nach LAUTERBACH K et al. 1998)
Die Belastungsintensitäten 25% und 30% der V0 2 max haben keinen signifikant
unterschiedlichen Effekt auf die Abnahme des Körpergewichts (s. Kap. 4.1). Fallbeispiel 1
verdeutlicht die Gewichtsabnahme während eines täglichen Trainings mit 25% der V0 2 max
(s. Kap. 4.6.1).
BMI
Der wissenschaftliche Vergleich der in dieser Studie durchschnittlich erreichten Absenkung
des BMI um 3 kg/m2 in 4 Monaten (s. Abb. 4.1.2: Signifikanzniveaus) gestaltet sich
schwierig, denn häufig wird in Studien lediglich das Körpergewicht dokumentiert
(BOUCHARD et al. 1990; HAGAN et al.1986). Die Arbeitsgruppe GRONEUER KJ et al.
1998 untersuchte den Unterschied der Effektivität verschiedener Trainingsformen auf die
Körperzusammensetzung. Die Probandinnen mit einem Durchschnittsalter von 26,2 Jahren
hatten als Voraussetzung für die Teilnahme an der Studie einen BMI von > 24. Neben einem
Ernährungsprogramm führte eine Probandinnengruppe (n = 8) ein aerobes Ausdauertraining
mit einem Zeitaufwand von 45 Minuten 3mal wöchentlich durch. Die Reduzierung des BMI
5
Diskussion
111
betrug im Studienzeitraum von 6 Wochen 1,7 kg/m2 . Im vergleichbaren Zeitraum (in den
ersten 8 Wochen) ergibt sich für die vorliegende Studie eine Abnahme des BMI von
1,6 kg/m2 . Gruppe 1 mit 30% der V0 2 max hat eine Abnahme von 1,5 kg/m2 und Gruppe 2 mit
25%V0 2 max verliert in 8 Wochen 2 kg/m2 . Die Trainingsintensität in der GRONEUERArbeitsgruppe entsprach 60 - 70% der maximalen Herzfrequenz, ungefähr 160 bis 180 minus
Lebensalter, abhängig vom Trainingszustand. Damit ist die Intensität höher als in der
vorliegenden Studie. Die Trainingsintensität von 25% der V0 2 max hat in 8 Wochen mit
0,5 kg/m2 einen höheren Effekt auf die BMI-Absenkung. Im Gesamtstudienzeitraum
relativiert sich dieser Vorsprung.
Körperzusammensetzung
Unter den Bedingungen der vorliegenden Studie ändert sich die Körperzusammensetzung im
Studienverlauf durchschnittlich wie folgt: Es werden 3,7 kg Fettmasse reduziert; wobei
Gruppe 1 3,9 kg (1,8% Fettmasse vom Körpergewicht) und Gruppe 2 3,1 kg Fettmasse
(1,4% Fettmasse vom Körpergewicht) über die Kontrollphase abbauen; Gruppe 1 reduziert in
den ersten 4 Wochen mehr Fett. Die fettfreie Masse senkt sich in Gruppe 1 um 0,8 kg und in
Gruppe 2 um 1,1 kg. Die Korrelation von Körpergewicht und FM, bzw. FFM ergibt höchst
signifikante Beziehungen im Gesamtkollektiv über den Studienzeitraum. Die prozentuale
Betrachtung der fettfreien Masse zeigt eine Erhöhung der fettfreien Masse in Gruppe 1 um
1,8%-Punkte und in Gruppe 2 um 1,4%-Punkte. Im Gesamtkollektiv ist ein negativer, nicht
signifikanter Zusammenhang zwischen dem Anteil der FFM am Körpergewicht und dem
Körpergewicht nachzuweisen.
Die Auswirkungen von Ausdauersport mit höherer Intensität als in dieser Studie, aber ohne
Reduktionskost, auf die Körperzusammensetzung zeigt die Studie von LEON AW et al. 1979.
Das Patientenkollektiv nahm in 16 Wochen insgesamt durchschnittlich 5,7 kg ab; die
Fettmasse reduzierte sich dabei um 5,9 kg und die fettfreie Masse stieg um 0,2 kg.
WOOD PD et al. 1991 untersuchten den Einfluss eines Ausdauertrainings in Kombination mit
einer Reduktionskost auf die Körperzusammensetzung von 264 gemischtgeschlechtlichen
Probanden im durchschnittlichen Alter von 45 Jahren mit einem 120 - 150%- igen Idealgewicht in einem Untersuchungszeitraum von 1 Jahr. Die Arbeitsgruppe zeigte, dass
einerseits die Fettmasse stärker abnahm als bei alleiniger Diättherapie, andererseits aber die
Muskelmasse sich auch mäßig absenkte. BALLOR DL und POEHLMAN ET kamen 1994 zu
folgenden Ergebnissen: Unter Reduktionskost verlor ein Probandenkollektiv von Frauen
5
Diskussion
112
durchschnittlich 24% fettfreie Masse, bei einem Kombinationsmodell mit Reduktionsdiät und
Ausdauerbewegung nur 11%.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die körperliche Aktivität zu einem
vermehrten Fettabbau führt und die Absenkung der prozentualen fettfreien Masse am
Körpergewicht verhindert (s. z.B.: Kap. 4.6.1). Die Intensitätsunterschiede 25% und 30% der
V02 max auf diesen Effekt sind nicht signifikant. In der vorliegenden Studie konnte im
Kombinationsmodell mit Ernährungsprogramm und einer Bewegungsintensität von < 30%
V02 max eine prozentuale Erhöhung der fettfreien Masse erreicht werden. In den anderen
aufgeführten Studien war die Bewegungsintensität, ausgehend von der maximal erreichten
Herzfrequenz, entscheidend höher.
5.2
Bedingte Beurteilung der Sauerstoffaufnahme in
liegender Position bei adipösen Probanden
Während eines submaximalen täglichen Ausdauertrainings von 4 Monaten verringert die
Gruppe 1 mit einer Bewegungsintensität von 30% der V0 2 max die Sauerstoffaufnahme. Die
Gruppe 2 steigert diesen Untersuchungsparameter bei Erniedrigung der Intensität ab K2 auf
25% V0 2 max.
Die
Saue rstoffaufnahme
wird
einerseits
durch
Geschlecht,
Alter,
Körpergewicht und Körperzusammensetzung beeinflusst, andererseits hängt sie aber auch von
Trainingsart und von der Intensität ab.
Da beide Gruppen ausschließlich aus weiblichen Probanden bestehen, kommt dem Geschlecht
als Unterscheidungsfaktor keine Bedeutung zu. Der Altersunterschied der Gruppen hat in der
vorliegenden Studie keinen signifikanten Einfluss auf den Ruheumsatz.
Die beschriebenen Werte der Untersuchungsparameter für die Ruhemessung sind mit
gewisser Vorsicht zu betrachten; aufgrund des hohen Anteils abdominalen Fettgewebes ist die
Sauerstoffaufnahme in der horizontalen Lage der Probandinnen eingeschränkt. Dieser
Tatbestand bedingt eine verringerte Respirationsfläche und eine Ventilationsbehinderung.
Obwohl die Probandinnen sich im wachen Zustand befinden, ist akustisch ein „Schnarchton“
zu hören. Aus diesem Grund ergeben sich die hohen „unphysiologischen Ausreisser“ der
Werte für die Nährstoffverwertung; die Resultate für den Parameter RQ haben gezeigt, dass
hierzu keine Aussagen gemacht werden können (s. auch Kap. 2.4, 5.4: RQ). Aus diesem
Grund wird auf die Ergebnisdarstellung der Parameter RQ, Energieumsatz und
Substratutilisierung in Ruhe verzichtet.
5
Diskussion
113
Weitere Punkte, welche zur Verzehrung der RQ-Werte führen, könnte auch das NichtEinhalten der standardisierten Bedingungen von Seiten der Probandinnen sein:
•
Zu den Kontrollterminen (s. Kap. 3) sind die Patienten von zu Hause gekommen und
waren nicht, wie in der Phase des stationären Aufent haltes, bereits in der Klinik. Je nach
Entfernung und Verspätung des Patienten am Morgen, könnte es sein, dass dann keine
standardisierten Bedingungen erfüllt waren (Beispiel: kein entspannter Zustand).
•
Obwohl die Patienten eine schriftliche Aufklärung (s. Kap. 3) und immer Anweisungen
erhielten, für die Messungen nüchtern zu erscheinen, könnten diese doch gefrühstückt
haben, ohne davon zu berichten. Die Aufnahme von Lebensmitteln vor einer
Messdurchführung beeinträchtigt aber erheblich die Qualität der Daten. Ebenso verhält es
sich mit Bewegung am Abend und morgens vor der Messung.
Die Werte der Parameter RQ und Nährstoffverwertung sind im Anhang in Tabelle 4.2a zu
entnehmen (s. Kap. 9.16). In Kapitel 7 befindet sich ein Lösungsvorschlag für die
Veränderung der standardisierten Bedingungen für weitere Studien im Hinblick auf ein
adipöses Probandenkollektiv. Die Veränderung der Sauerstoffaufnahme kann in der
vorliegenden Studie aus den genannten Gründen keine genauen Rückschlüsse auf den
Ruheumsatz zeigen; es werden nur Tendenzen deutlich. Im Folgenden werden Ergebnisse
verschiedener
Studien
zu
Sauerstoffaufnahme
und
Energieumsatz
unter
gleichen
Bedingungen dargestellt.
FREDRIX EW et al. 1990 konnten einen positiven Zusammenhang zwischen Körpergewicht
und Ruheumsatz nachweisen. Bestätigt werden diese Ergebnisse von WELLE S et al. 1989
und 1992: diese Arbeitsgruppe zeigte, dass für 38 übergewichtige Probandinnen im Vergleich
zu 12 Normalgewichtigen der erhöhte Ruheumsatz mit erhöhtem Körpergewicht einhergeht.
Sie stellten eine positive Korrelation zwischen Ruheumsatz und BMI fest. Unterteilt man das
Gesamtkollektiv in die beiden Gruppen mit unterschiedlicher Trainingsintensität, ergibt sich
folgendes Bild: die Gruppe 2 hat zu Beginn dieser Studie ein um 2,2 kg höheres
Körpergewicht und eine leicht höhere Tendenz der Sauerstoffaufnahme als Gruppe 1. Damit
bestätigen sich die oben erwähnten Ergebnisse der Literatur. Zum letzten Kontrolltermin
verringert sich die Differenz des Körpergewichts um 1,5 kg, wobei sich die
Sauerstoffaufnahme der Gruppe 1 erniedrigt und die der Gruppe 2 erhöht.
5
Diskussion
114
Betrachtet man das Ergebnis unter Berücksichtigung der Körperzusammensetzung, so belegen
die Studien von GORAN MI (1993), dass der höhere Ruheenergieumsatz adipöser Probanden
mit dem absolut höheren Anteil der FFM zu erklären ist. Die Arbeitsgruppe SPARTI A et al.
1997 identifizierte die FFM als Hauptdeterminante des Ruheumsatzes. Die abnehmende
Sauerstoffaufnahme geht einher mit der Abnahme der FM. Die Gruppe 2 hingegen steigert die
Sauerstoffaufnahme ab K2. Sie hat nur eine unwesentlich höhere FFM; der Anstieg des
Anteils der FFM in % könnte die ansteigende Tendenz des Ruheenergieumsatzes erklären.
Im Laufe der vorliegenden Studie kommt dem Einflussfaktor „Bewegungsintensität“ eine
größere Bedeutung zu:
Die Patientengruppe 2 bewegt sich ab K1 mit einer Bewegungsintensität von 25% V0 2 max
täglich mit einer Bewegungsdauer von 1 Stunde, abweichend von der Intensität der Gruppe 1
mit 30% V0 2 max. In Gruppe 2 steigen die Werte für die Sauerstoffaufnahme über den
Studienzeitraum, während sie sich in Gruppe 1 verringern.
Der Haupteinflussfaktor auf Sauerstoffaufnahme (und wahrscheinlich auf Energieumsatz)
unter Ruhebedingungen ist die Trainingsintensität, da alle anderen Einflußfaktoren in der
Gruppendifferenzierung vergleichbar sind.
5.3
Die ansteigende Spiroergometrie
Zur Aufnahmeuntersuchung und zu allen weiteren Kontrollterminen wurde mittels einer
ansteigenden Spiroergometrie individuell für alle Patientinnen diejenige Trainingsintensität in
Watt bestimmt, welche 30%, bzw. 25% V0 2 max während dem täglichen, einstündigen
Bewegungstraining entsprach (s. Kap. 3.3.2.3).
Die Definition für die maximale Sauerstoffaufnahme (V0 2 max) wird in der Literatur
unterschiedlich dargestellt. In verschiedenen wissenschaftlichen Abfassungen werden
unterschiedliche Kriterien, wann die V0 2 max erreicht ist, erwähnt. Zu beachten ist hierbei,
dass die verschiedenen Arbeitsgruppen mit unterschiedlicher Methodik arbeiten.
1984 führten FROBERG K & PETERSON PK et al. ansteigende Fahrradergometrien durch,
wobei alle 2 Minuten die Leistung um 30 Watt gesteigert wurde. Als Abbruch der Belastung
und damit das Erreichen der V0 2 max galten folgende Kriterien:
5
Diskussion
115
§
Herzfrequenz über 175,
§
Lactatwert über 8 [mml/l] und
§
RQ über 1,05.
Mit einer offenen Spirometrie arbeiteten KLEIN S et al. 1994. Sie führten eine ansteigende
Laufbandergometrie durch mit minütlicher Steigerung von Geschwindigkeit und Steigung.
Die V02 max wurde hier erreicht, wenn 2 der 3 nachfolgend aufgeführten Kriterien erfüllt
wurden:
§
V02 und Herzfrequenz erreichen Plateau, wobei die Belastung weiter ansteigt,
§
RQ über 1,15 und
§
Erreichen der theoretisch maximalen Herzfrequenz.
PHELAIN JF et al. 1997 führten eine Fahrradergometrie mit offener Spirometrie zur Messung
von V0 2 und VC02 durch. Nach einer 1minütigen Aufwärmphase steigerte sich die Belastung
alle 2 Minuten. Die Herzfrequenz wurde mittels EKG aufgezeichnet. V0 2 max wurde definiert
bei:
§
RQ über 1,2,
§
Erreichen des V0 2 -Plateaus und
§
allgemeine Erschöpfung des Patienten.
Für die vorliegenden Studie wurden folgende Kriterien zur Definition der V0 2 max festgelegt
(s. Kap. 3.3.2.2):
§
Beinermüdung, das heißt, die Patientin konnte den Umdrehungswert von 50 nicht
mehr einhalten,
§
subjektive Erschöpfung (Luftnot o.ä.),
§
EKG-Veränderungen und Anstieg des systolischen Blutdrucks auf > 240 mmHg.
Der Vergleich der Ergebnisse der ansteigenden Spiroergometrien ist nur bedingt möglich, da
die Untersuchungsbedingungen der nachfolgend aufgeführten Studien sehr variieren. Die
Spirometrien in dieser Studie wurden mit einem neuartigen, transportablen Gerät
durchgeführt, das mit hoher Meßgenauigkeit Atemzug pro Atemzug analysiert (s. Kap. 3.3.2).
Ein schwerwiegender Faktor ist außerdem, dass das Probandenkollektiv aus adipösen Frauen
besteht, wohingegen es sich in den meisten Studien um Normalgewichtige oder auch
männliche Leistungssportler handelt. Für die Bestimmung der V0 2 max bei einem adipösen
5
Diskussion
Probandenkollektiv
116
ergeben
sich
aufgrund
der
niedrigen
Lungenkapazität
und
Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Normalgewichtigen und Sportlern Schwierigkeiten, das
Plateau der V0 2 max zu ermitteln. Der Vergleich mit weiteren Studien hinsichtlich der
Kriterien zur Durchführung der ansteigenden Spiroergometrie wirft einige Diskrepanzen auf.
Da im Laufe dieser Tests zum Teil eine schnelle Beinermüdung, subjektive Erschöpfung und
eine starke Hyperventilation eintraten, repräsentieren die Werte der V0 2 max nicht in jedem
Fall die tatsächliche V0 2 max. Der Vergleich der Untersuchungsparameter Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz, RQ und Lactatwerte der ansteigenden Spiroergometrie der
vorliegenden Studie mit denen anderer Studien ist unter diesen Gesichtspunkten zu
betrachten.
Im Gesamtkollektiv (n = 14) adipöser Frauen der vorliegenden Studie wurde in der
Basiswoche eine V0 2 max von 1707,2 ml/min am Ende der ansteigenden Belastung erreicht.
Zu den Kontrollterminen tritt im Gesamtkollektiv keine signifikante Veränderung auf.
Gruppe 1 hat zur BW einen Wert von 1733,3 ml/min für die V0 2 max unter gleichen
Bedingungen; über den Studienzeitraum ist für die V0 2 max eine absteigende Tendenz zu
beobachten. Gruppe 2 erreicht mit einem Ausgangswert von 1642 ml/min zur BW, mit
aufsteigender Tendenz bis K2, über den Studienzeitraum einen Wert von 1766,5 ml/min,
unter einem täglichen Training mit 25% der V02 max.
Um die V0 2 max-Ergebnisse adipöser Frauen der vorliegenden Studie in die gegenwärtigen
Erkenntnisse einordnen zu können, werden im Folgenden verschiedene Studien vorgestellt.
Bei SEGAL KR et al. 1985 erreichten 8 übergewichtige Männer (BMI zwischen 29 – 34) bei
einer ansteigenden Belastung eine V0 2 max von 2746+127 ml/min während eines
Leistungsanstiegs um 25 Watt alle 2 Minuten.
In einer Studie von CHAD K & QUIGLEY B (1989) erlangten 5 untrainierte Frauen eine
V02 max unter den Bedingungen einer ansteigenden Belastung auf einem Laufband eine
V02 max von durchschnittlich 2209,7 ml/min.
BLAAK EE et al. untersuchten 1992 10 adipöse Jungen in einem Alter von 10 bis 11 Jahren.
Die ansteigende Fahrradspiroergometrie ergab sich bei einer minütlichen Steigerung um
20 Watt. Variablen für das Erreichen der V0 2 max waren eine forcierte Ventilation und ein RQ
von über 1,0. Das Kollektiv erreichte eine V0 2 max von 2453 ml/min, nach einem 6-wöchigen
Training einen Wert von 2513 ml/min.
5
Diskussion
117
GEERLING BJ et al. 1994 arbeiteten mit 37 gesunden, untrainierten Männern; sie konnten
durchschnittlich auf eine V0 2 max von 3141,6 ml/min während einer stufenweise um 50 Watt
alle 5 Minuten ansteigenden Spiroergometrie kommen.
1995 zeigten TREUTH MS et al., dass unter einer ansteigenden Laufbandergometrie
15 postmenopausale Frauen mit einem durchschnittlichen Alter von 65,5 und BMI von
24 kg/m2 eine V0 2 max von durchschnittlich 1273,8 ml/min erlangten.
Ein Vergleich der vorliegenden Studie mit den oben erwähnten Studien zeigt, dass die
V02 max von adipösen Frauen unter den entsprechenden Werten von gesunden, untrainierten
Männern, von übergewichtigen, männlichen Probanden, von übergewichtigen Jungen und von
untrainierten, normalgewichtigen Frauen liegt. Sie liegen jedoch über den V0 2 max-Werten
von postmenopausalen Frauen. Die Gründe, warum in der vorliegenden Studie im Vergleich
zu den anderen Arbeiten niedrigere Werte erreicht wurden, sind neben der Übergewichtigkeit
vielfältig (s. auch oben). So haben die meisten der in der Literatur erwähnten Studien ein
Probandenkollektiv von gut bis sehr gut trainierten Sportlern, bzw. gut trainierten
Normalgewichtigen, wobei unter „trainiert sein“ meist ein tägliches Training von 3-4 Stunden
auf hohem Niveau verstanden wird. Übergewichtige sind zudem im Gegensatz zu trainierten
Sportlern meist nicht fähig, an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit zu gehen. Neu für sie zu
Beginn der Studie sind die Bedingungen, der Ablauf und das Equipment der Spiroergometrie.
Das Tragen der Maske wurde besonders am Ende der ansteigenden Spiroergometrie als
beengend empfunden, so dass die gemessene V0 2 max nicht unbedingt die tatsächliche
maximale Leistungsfähigkeit repräsentiert.
In der vorliegenden Studie wurde die Differenz aus der V02 max und der V0 2 mini einer
ansteigenden Spiroergometrie bestimmt. Das Gesamtkollektiv weist keinen signifikanten
Unterschied über den Studienzeitraum für diesen Untersuchungsparameter auf. In der
Unterscheidung von Gruppe 1 und 2 bezüglich dieses Parameters zeigt sich, dass
Gruppe 2 eine aufsteigende V0 2 dif im Gegensatz zur Gruppe 1 mit einer sinkenden V0 2 dif hat
(s. Kap. 4.3.1). Diese Ergebnisse bestätigen die Resultate der Gruppen für den V0 2 maxVerlauf. Eine Ursache dafür könnte möglicherweise die ständige Hyperventilation der
Gruppe 1 bei diesem Test unter den Bedingungen eines täglichen Trainings mit 30% der
V02 max sein.
5
Diskussion
118
Für den Vergleich der Ergebnisse während der ansteigenden Spiroergometrie mit den oben
erwähnten und weiteren Studien werden im Folgenden die Parameter Herzfrequenz und
Lactatwert herangezogen. Es sind in der Literatur viele Ergebnisse bezüglich dieser Parameter
von Normalgewichtigen und/oder Trainierten zu finden, so dass die übergewichtigen Frauen
hier eingeordnet werden können. Der Vergleich mit den Resultaten Übergewichtiger anderer
Studien bleibt begrenzt, da es einerseits sehr wenige vergleichbare Studien gibt und
andererseits in den vorhandenen nicht alle erwähnten Untersuchungsparameter bestimmt
wurden.
Die im Gesamtkollektiv maximal erreichte Herzfrequenz während der ansteigenden
Spiroergometrie über den Studienzeitraum beträgt 151,7 Schläge/Minute zum K2. Betrachtet
man die zwei Intensitätsgruppen mit 30% und 25% der V0 2 max für das tägliche Training, so
ist die Abnahme der erreichten Werte über die Kontrolltermine 3 und 4 für die Gruppe 1
stärker als für Gruppe 2. Die Abbruchkriterien für die ansteigende Spiroergometrie waren die
allgemeine Erschöpfung oder Schmerzen in Beinen und Knien, wobei das Sauerstoffplateau
für die V02 max fast nie erreicht wurde. Die erreichten Lactatwerte bei HFmax zu den
Kontrollterminen bleiben im Gesamtkollektiv alle in den Grenzen zwischen 2,8 (BW) und
3,6 (K2) mmol/l. Betrachtet man die Werte getrennt nach Gruppen, so haben die Gruppen 1
(3,3 mmol/l) und 2 (4,3 mmol/l) zu K2 beide den Maximalwert erreicht; den Minimalwert des
Lactats hat Gruppe 1 zu BW mit 2,8 ml/l und Gruppe 2 ebenfalls mit 2,8 mmol/l allerdings zu
K3.
In der Vorstudie (KLÖR HU et al. 1999) der vorliegenden Studie konnte bei einem
gemischtgeschlechtlichen Probandenkollektiv von leicht trainierten, normalgewichtigen
Gesunden eine HFmax bei den Frauen während der ansteigenden Fahrradergometrie von
165,8 Schlägen/Minute erreicht werden. Die maximal erreichten Lactatwerte bei der
ansteigenden Belastung betrugen für die Frauen 4,4 mmol/l.
FROBERG et al. (1984) zeigen eine HFmax während einer ansteigenden Belastung von
185 Schlägen/Minute bei Frauen. Die Untersuchungsergebnisse von Frauen in der Studie von
BLATCHFORD et al. (1985) ergaben eine HFmax von 177 Schlägen/Minute.
Bei BLAAK EE et al. (1992) erreichten die adipösen 10 Jungen am Ende der ansteigenden
Fahrradergometrie eine HFmax von 200 Schlägen/Minute. Nach einem 4-wöchigen, täglich
einstündigen Training mit einer hohen Trainingsintensität, beginnend mit 56% und schließlich
endend mit 67% der V0 2 max, aber eingeschalteten Pausen von 5 Minuten innerhalb einer
5
Diskussion
119
Sequenz, wurde wieder die HFmax bestimmt. Die Jungen erreichten hier eine HFmax von
210 Schlägen/Minute.
In der Studie von GEERLING et al. (1994) wurden die untrainierten Männer unter 40 Jahren
bis 170 Schläge/Minute und die über 40 Jahren bis 150 Schläge/Minute bei der ansteigenden
Ergometrie belastet. Wie viele der Probanden diese Abbruchkriterien nicht erreicht hatten, ist
nicht erwähnt.
Unter
einer
ansteigenden
normalgewichtige
Frauen
Laufbandergometrie
die
errechnete
erreichten
maximale
15
Herzfrequenz
postmenopausale,
von
135
+/-
10 Schlägen/Minute (TREUTH MS et al. 1995). Wenn die Lactatwerte für die jeweiligen
Studien nicht angeben werden, wurden sie in den Studien nicht bestimmt.
Die Gegenüberstellung der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit mit den erwähnten Studien
zeigt, dass die HFmax in der ansteigenden Spiroergometrie unter den Werten von gesunden,
normalge wichtigen und untrainierten Frauen, untrainierten Männern sowie unter denen von
anderen adipösen Frauen liegen; sie übersteigen allerdings die Werte postmenopausaler
Frauen. Daraus kann geschlossen werden, dass adipöse Frauen ohne Folgeerkrankungen nicht
die HFmax vergleichbarer Frauen mit Normalgewicht gleichen Alters erreichen, aber doch
höhere Herzfrequenzen aufweisen als ältere, normalgewichtige Frauen. Somit hat neben dem
Körpergewicht das Alter auf den Faktor HFmax einen großen Einfluss.
5.4
Einfluss eines viermonatigen Ausdauertrainings mit 25% V02max
auf Belastungsparameter adipöser Patientinnen
Wie in Kapitel 2 gezeigt werden konnte, ist bei Normalgewichtigen unter einer Belastungsintensität, die kleiner als 45% V0 2 max ist, die Fettlipolyse stimuliert und damit die
Fettoxidation erhöht. Für die vorliegende Studie bei Übergewichtigen ist es daher interessant,
die Untersuchungsparameter RQ, Substratoxidation, Energieumsatz, freie Fettsäuren,
Lactatwert und Herzfrequenz
bei sehr leichten Belastungsintensitäten zu untersuchen.
Weiterhin sollen aus den Vergleichen zu Studien mit Normalgewichtigen unter ähnlichen
Bedingungen Folgerungen gezogen werden. Die grosse Problematik von statistischen
Ausreissern in kleinen Gruppen kommt für diesen Test (indirekte Kalorimetrie) zum Tragen,
deshalb gelten hier lediglich die Ergebnisse der Gruppe 2 (Ausdauertraining mit 25%
V02 max) für den Kontrolltermin 2 bis 4 als gesichert und werden auch aus diesem Grund an
dieser Stelle nur diskutiert.
5
Diskussion
120
RQ
Betrachtet man die Ergebnisse der Gruppe 2, zeigt sich, dass mit der Verringerung der
leichten Intensität (30% V0 2 max) auf eine sehr leichte Intensität (25% V0 2 max) für die
tägliche, einstündige Bewegung der RQ sich bis zu K3 auf 0,8 erniedrigt. Für die Gruppe 2 ist
also bis zu K3 eine Verringerung der RQ-Werte über die Kontrolltermine zu erkennen. Die
erhöhten Werte in Gruppe 1 müssen auch in Zusammenhang mit dem unterschiedlichen
Rauchverhalten der Gruppen gesehen werden. Bei RQ-Werten über 1, wie sie in Gruppe 1
vorkommen, können keine Aussagen mehr über das Verhältnis der Nährstoffe für die
Substratoxidation gemacht werden.
Das bedeutet, dass bei sehr leichten Belastungsintensitäten (25% V0 2 max) über die
Studienphasen bis zu K3 die Fettoxidation gegenüber der Kohlenhydratoxidation in der
Belastungskalorimetrie zunimmt. Weiterhin kann gesagt werden, dass adipöse Frauen bei
einer täglichen Belastungsintensität von 25% V0 2 max (Gruppe 2) innerhalb einer
einstündigen Belastungskalorimetrie zu den Kontrollterminen über 2 Monate lang einen
Trainingseffekt in der Ausnutzung der Fettutilisierung gegenüber der Kohlenhydratoxidation
zu beobachten ist. Zu K4 ist erst der Messzeitpunkt 40.min wieder derjenige, ab dem die
Fettoxidation zugunsten der Kohlenhydratoxidation zunimmt.
Mit einer sehr leichten Belastungsintensität ist ein RQ-Trainingseffekt in zweifacher Hinsicht
erkennbar: einerseits innerhalb einer Belastungseinheit (s. auch Kap. 4.6.1: Fallbeispiel 1) und
andererseits über die Kontrolltermine hinweg. Unter diesen Bedingungen kann bei adipösen
Frauen eine Verringerung des RQ innerhalb der Belastungszeit eines Tests und über den
Studienzeitraum (Phasen) hinweg „trainiert“ werden.
Zum K4 wird dieser Effekt schwächer; hier könnte mit einer erhöhten Leistungsfähigkeit der
Proband innen ein Intensitätsstufenprogramm diskutiert werden.
AHLBORG G et al. 1974 belasteten ein normalgewichtiges Probandenkollektiv mittels einer
4 stündigen Fahrradergometrie mit 30% V0 2 max. Bei der Nährstoffzufuhr handelte es sich vor
und während der Belastung um eine Ölsäure-an-Albumin- gebundene Infusion. Der RQ stieg
bis zum 40. MZ von 0,72 unter Ruhebedingungen auf 0,8 an und verringert sich zum Ende auf
0,76.
Auch bei weiblichen Übergewichtigen kann unter der Trainingsintensität von 25% V0 2 max
zum 30. MZ bzw. 40. MZ eine Abnahme des RQ festgehalten werden. Bis zum 60. MZ
5
Diskussion
121
verringert sich in K1 der RQ jeweils um 0,01. Interessant wäre die Betrachtung des RQ und
der Substratoxidation nach 90 Minuten wie bei AHLBORG G et al. 1974.
Der in der Literatur beschriebene Anstieg des RQ nach Beginn der Belastung im Vergleich
zur Ruhemessung kann im Gesamtkollektiv nicht bestätigt werden (AHLBERG G et al.
1974). Die Ruhekalorimetrie wurde im Liegen durchgeführt; in diesem Zustand wird eine
alveoläre Hypoventilation durch intraabdominale Fettakkumulation bei Adipösen diskutiert.
Die Folge ist ein Abfall des arteriellen pO2 und ein Anstieg des pCO2 (STUMPNER J &
HÄUSSINGER K 1989). Der fehlende Sauerstoff bedingt den hohen Wert des RQ. Die
Belastungskalorimetrie wurde hingegen in sitzender Haltung durchgeführt. Der pV0 2 adipöser
Patienten in Sitzhaltung ist in den überwiegenden Fällen normal (KOPELMAN PG 1992). In
der Gruppe 2 ist lediglich eine Erhöhung des RQ bei Belastungsbeginn im Vergleich zu
Ruhebedingungen bei K4 zu verzeichnen. Um für die vorliegende Studie genauere Aussagen
treffen zu können, hätten pO2 und pCO2 bestimmt werden müssen.
Substratoxidation
Zieht man die Substratoxidation in die Betrachtung mit ein, bestätigen sich die Ergebnisse für
Gruppe 2. Aufgrund der oben dargestellten Problematik sollen im Folgenden nur die
Ergebnisse der Gruppe 2 in die Diskussion eingehen. Bezüglich der Gruppe 1 können keine
Aussagen gemacht werden.
Für Gruppe 2 kann ein linearer Anstieg der Fettoxidation innerhalb einer Testreihe in einer
Phase sowie die Erhöhung dieses Untersuchungsparameters über die Phasen bis K3
festgestellt werden. Betrachtet man den 60. MZ im Hinblick auf die prozentuale
Fettoxidation, zeigt sich, dass diese über die Studienphasen bis zum Ende ansteigt: K2 =
53,6%; K3 = 60,6% und K4 = 61,3% (vgl. Anhang, Kap. 9.16, Tab. 4.4.5a). Das heisst, unter
den Intensitätsbedingungen von 25% V0 2 max kann bei adipösen Frauen eine Steigerung der
Fettoxidation über 2 Monate „trainiert“ werden. Das bedeutet, einerseits kann die vermehrte
Freisetzung von Fettsäuren durch die Lipolyse aus dem Fettgewebe trainiert werden,
andererseits wird bei Adipösen die Belastungsdauer, ab der die Fettsäuren vermehrt oxidiert
werden, unter einer Belastungsintensität von 25% V0 2 max verkürzt.
In der oben erwähnten Studie von AHLBORG G et al. 1974 konnte gezeigt werden, dass die
Fettsäureoxidation ab dem 40. MZ kontinuierlich zunahm und die zuerst ansteigende
Glucoseoxidation nach 90 Minuten abfiel. Am Ende der 4 -stündigen Ergometrie waren die
Glykogenspeicher zu 75% entleert; die Oxidation der intramuskulären Triglyceride und
5
Diskussion
122
Muskelglycogene nahm ab. Über den Belastungszeitraum steigerte sich der Anteil der
Fettsäuren am Energieumsatz um 25% und der Anteil der Kohlenhydratoxidation lediglich um
3%.
Der Muskel verbraucht nie nur ein Substrat, sondern immer ein Gemisch der Substrate. Unter
Belastung sind das hauptsächlich Kohlenhydrate und Fettsäuren, zu einem geringen
Prozentsatz auch Proteine (WIRTH A 1997). Welches Substrat als Hauptenergiequelle dient,
hängt, wie in Kapitel 2 beschrieben, einerseits von Belastungsdauer und - intensität ab, aber
wie die vorliegende Arbeit zeigt, ist ebenfalls die Adipositas ein wesentlicher Einflussfaktor.
Unter sehr leichter Belastung kann der adipöse Organismus anscheinend die freien Fettsäuren
aus dem Triglyceridspeicher unter einem 2- monatigen Training schneller und die Glucose aus
Glykogen weniger stark zur Verfügung stellen; denn das Fettgewebe speichert wesentlich
mehr Energie als die Glykogenspeicher. Die Arbeitsgruppe WAHREN J et al. (1971) konnte
bei
einem
Probandenkollektiv
von
Männern
zeigen,
dass
mit
zunehmender
Belastungsintensität die Kohlenhydratoxidation ansteigt. ROMIJN JA et al. (1993) stellten
fest, dass bei einer Belastungsintensität von 25% bzw. 36% V0 2 max die Fettgewebslipolyse
bei Trainierten am stärksten stimuliert ist und somit die Fettsäureoxidation zunimmt.
COSTILL DL et al. (1979) wiesen bei einem trainierten Probandenkollektiv nach, dass, je
länger ein Sportler die Ausdauer trainierte, desto weiter konnte die Intensität ansteigen, bei
der Fettsäuren noch effektiv gegenüber den Kohlenhydraten oxidiert wurden. Die Bedeutung
dieses Effekts liegt darin, Kohlenhydrate für das Ende der Trainingseinheit zu speichern. In
der vorliege nden Studie wird deutlich, dass die Fettsäureoxidation gegenüber der
Kohlenhydratoxidation im Laufe des Studienzeitraumes bei Beibehaltung der Intensität von
25% V0 2 max vergrößert wird (s. Abb. 4.4.2). Nimmt man an, dass sich, wie bei den Athleten,
die Intensitätsschwelle für eine gute Fettsäureutilisierung erhöht, würde es die These eines
Intensitätsstufenprogrammes bei Adipösen unterstützen (SEARS B 1993). Die Folge wäre
eine weitere Steigerung des Energieverbrauchs. Zu K4 ist ein geringer Rückgang des
Energieumsatzes in der Regenerationsphase für Gruppe 2 zu verzeichnen. Dieses Ergebnis
könnte Hinweise dafür geben, dass zu diesem Zeitpunkt des Bewegungstrainings eine
Intensitätssteigerung eintreten sollte.
5
Diskussion
123
FFS
WIRTH A et al. (1979) konnten zeigen, dass die FFS an der Substratoxidation der Lipide am
stärksten beteiligt sind, obwohl ihr Anteil an den Gesamtlipiden im Blut nur 6% beträgt. Die
kurze Halbwertszeit spiegelte ihren hohen Umsatz wider. In der vorliegenden Studie wurde
für 3 Patientinnen der Gruppe 2 vor und direkt nach Belastung der Gehalt an FFS im Plasma
bestimmt.
Es wurde ermittelt, dass die FFS in g/l nach einer einstündigen Belastungsdauer um 0,2 g/l,
0,7 g/l und 0,25 g/l ansteigen; eine Patientin stand zum letzten Kontrolltermin ein weiteres
Mal für diese Messung zur Verfügung. Der Gehalt zu Beginn der Belastung verdoppelte sich
im Vergleich zu den Anfangswerten der drei erst genannten Messungen und konnte bis zum
Ende ebenfalls verdoppelt werden, d.h. ein Anstieg um 1,3 g/l. Daraus ergibt sich, dass für
diese Fallbeispiele durch ein Ausdauertraining mit sehr leichter Intensität die Verfügbarkeit
der Fettsäuren im Plasma in Ruhe ansteigt, sowie das Ausmaß des Anstiegs der Fettsäuren aus
den Adipozyten während der Belastung erhöht werden kann. Dass die FFS, welche zur
Fettsäureoxidation während leichter Belastungsintensität benutzt werden, hauptsächlich aus
dem Plasma stammen, haben auch WOLFE RR et al. 1990 herausgefunden. Die
Arbeitsgruppe bestätigte das Ansteigen des Gehaltes der FFS unter Belastung und beobachtete
dabei einen Anstieg der Lipolyse und eine Abnahme der Reveresterung der Triglyceride im
Fettgewebe.
Leichte Bewegung
Blut:
FFS-Abgabe é
FETTGEWEBE
Lipogeneseê
MUSKEL
FFS-Aufnahmeé
FFS-Oxidationé
é
Abb. 5.2:
FFS é
Glycerol é
FFS-Aufnahme ê
Lipolyseé
Triglyceridspeicherê
Glycerol-Abgabe é
Fettstoffwechsel unter sehr leichter Ausdauerbelastung im trainierten, adipösen
Organismus
5
Diskussion
124
HAVEL RJ et al. zeigten schon 1963, dass der Umsatz der FFS unter körperlicher Belastung
um ein Mehrfaches zunimmt. Bei einem trainierten Organismus ist die Aufnahme der FFS ins
Muskelgewebe und dadurch die Oxidation der FFS verstärkt (MOL’E PA et al. 1971); der
Nachweis ist die erhöhte Enzymaktivität in diesem Gewebe. Die bekannten Ergebnisse für
Normalgewichtige werden für Adipöse unter einer niedrigeren Belastungsintensität bestätigt
(s. Abb. 5.2).
Bei
Spitzensportlern
wird
in
der
Lit eratur
berichtet,
dass
bei
zunehmender
Belastungsintensität die FFS-Verfügbarkeit im Plasma abnimmt (COYLE EF et al. 1986). Ein
Grund hierfür wird in der unzureichenden Verbrennungskapazität der Muskelfaser gesehen.
Wird diese Hypothese auf ein Probandenkollektiv Adipöser übertragen, ergeben sich einige
Vermutungen. Da die Endoxidation der FFS mehr Sauerstoff benötigt als die Kohlenhydratund Proteinoxidation, wird dieses Edukt beim Adipösen zum limitierenden Faktor bei höheren
Belastungsintensitäten. Das eingeschränkte Lungenvolumen adipöser Patienten begrenzt die
Sauerstoffaufnahmekapazität (s. Kap. 2), folglich ist für die Oxidation der FFS ungenügend
Sauerstoff vorhanden und damit steigt der Anteil der Kohlenhydratoxidation (s.u.) und
insgesamt der RQ bei höheren Intensitäten.
Die Ergebnisse der Kohlenhydratoxidation während den submaximalen Belastungstests
zeigen, dass sich die Veränderung der Oxidation dieses Substrats genau gegensätzlich zur
Fettsäureoxidation in den Probandengruppen verhält. Für Gruppe 2 mit 25% der V0 2 max der
Intensität der Belastung sind eindeutige Abnahmen der Kohlenhydratoxidation im Verlauf
eines Tests, sowie von K2 zu K3 zu erkennen. Die Abbildung 4.4.5 verdeutlicht diesen Effekt
(s. Kapitel 4). Zusammenfassend kann gesagt werden, dass unter einem täglichen,
einstündigen Training mit einer sehr leichten Belastungsintensität von 25% V0 2 max über
2 Monate ein Rückgang der Kohlenhydratoxidation innerhalb einer Belastungseinheit und
insgesamt über den Studienzeitraum auftritt; damit tritt ein Trainingseffekt im Hinblick auf
die Kohlenhydrateinsparung ein.
Gründe für die Tatsache, dass bei Adipösen kleine Veränderungen der Belastungsintensität
große Auswirkungen auf die Substratoxidation haben, werden nachfolgend dargestellt.
Es wird angenommen, dass bei höheren Belastungsintensitäten (> 30% V0 2 max) im Vergleich
zu einer sehr leichten Belastungsintensität von 25% V0 2 max, eine unzureichende Freisetzung
5
Diskussion
125
der Fettsäuren aus den Adipozyten stattfindet. Die Folge ist nach WOLFE RR et al. 1990 eine
vermehrte Oxidation der Kohlenhydrate und damit der Anstieg des RQ.
Ein weiterer Grund für die Abnahme der Energiebereitstellung durch Fettsäuren bei Erhöhung
der Belastungsintensität könnte eine eingeschränkte Transportkapazität durch Albumine in der
Blutbahn sein oder eine limitierende Aufnahme der FFS in die Muskelzelle (WOLFE RR et
al. 1990).
ROMIJN JA et al. 1995 stellten fest, dass Glycerol, neben FFS ein weiteres Endprodukt der
Hydrolyse der Triglyceride, nicht mehr in Adipozyten wie die FFS reverestert werden kann;
dort fehlt die nötige Glycerol-Kinase. Daher bleibt Glycerol quantitativ im Blutkreislauf übrig
und ist ein Nachweis für das Ausmaß der Lipolyse. Mittels der Differenz aus Glycerol- und
FFS-Menge im Blut kann der intrazelluläre Reveresterungsgrad abgeschätzt werden. Für die
Aufstellung einer Hypothese ist daher die Bestimmung von Glycerol von Bedeutung (s. Abb.
5.2).
In Kapitel 2 wird die Substratutilisierung mit der Körperzusammensetzung in Verbindung
gebracht. In der Studie von KLÖR HU et al. 1999 konnte gezeigt werden, dass in einem
heterogeschlechtlichen Probandenkollektiv bei Frauen mit zunehmendem Fettanteil an der
gesamten Körpermasse die Fettoxidation zu den Meßzeitpunkten 32. und 42. Minute
signifikant zunimmt. Die Frauen wiesen einen Fettanteil von 17,5% auf. In der vorliegenden
Studie haben die Frauen mit 39% (Gruppe 1) und 38,1% (Gruppe 2) in beiden Gruppen
prozentual die doppelte Fettmasse. Die Ergebnisse der Arbeitsgruppe KLÖR HU et al. (1999)
können für die Gruppe 2, welche mit 25% V0 2 max für die Kontrolltermine eine Erhöhung der
Fettoxidation nach 30, bzw. 40 Minuten erreichten, bestätigt werden.
Interessant in der vorliegenden Studie ist das unterschiedliche Rauchverhalten der
Probandinnen der Gruppen 1 und 2: In Gruppe 1 sind 5 von 10 Patientinnen Raucherinnen; in
Gruppe 2 gibt es nur Nichtraucherinnen. Aus der VERA-Studie (HESEKER H et al. 1992)
geht hervor, dass unter den Frauen die Nichtraucherinnen das höhere und die Raucherinnen
das niedrigere Gewicht hatten. Der „gewichtssenkende“ Effekt wird dem Nikotin
zugesprochen, da es die postprandiale Thermogenese und den Grundumsatz stimuliert und die
Lipoproteinlipase hemmt (WALKER J et al. 1992). Andererseits bewirkt Rauchen durch die
Strukturveränderung der Lunge eine Diffusionsstörung der Atemgase. Verantwortlich werden
dafür die Reduktion der Austauschfläche oder eine Verlängerung des Diffusionswegs
5
Diskussion
126
gemacht (THEWS G et al. 1991). Aufgrund dieser Störung nimmt der arterielle pO2 ab und
der Raucher kann in einen Sauerstoffmangel kommen, so dass folglich für die
Substratoxidation unter Belastung ungenügend Sauerstoff zur Verfügung steht und somit die
Oxidation der FFS inhibiert bleibt.
Die Erkenntnisse der vorliegenden Studie sprechen für die zweite Theorie, dass Nichtraucher
(Gruppe 2) mehr Sauerstoff für die Fettoxidation zur Verfügung haben als die Rauchergruppe
(Hyperventilationssyndrom).
Energieumsätze
Während die Kapitel 4.4 und 9.16 (Anhang) die Ergebnisse der statischen Rechenoperation
festhalten, stellt das vorliegende Kapitel die Werte dar, welche sich aufgrund der zuvor
besprochenen Parameter als physiologisch korrekte Werte ergeben; dies sind die Werte der
Gruppe 2, insbesondere die Studienphasen K2 bis K4.
Betrachtet
man
die
Energieumsätze
der
Gruppe
2
zu
den
submaximalen
Belastungskalorimetrien über die Studienphasen, ergeben sich folgende Zusammenhänge:
Gruppe 2 weist eine Phase- um-Phase aufsteigende Entwicklung des Energieumsatzes unter
einem 3monatigen Training mit 25% V0 2 max auf.
Die Entwicklung der Energieumsätze spiegelt sich wider in den oben dargestellten
Veränderungen der Substratoxidation. Die Zunahme der Energieumsätze über die Phasen bis
K3 für Gruppe 2 ist mit dem ansteigenden Anteil der Fettoxidation und dem sinkenden
Kohlenhydratoxidations-Anteil verbunden. Zu K4 sinken für diese Gruppe der Energieumsatz
sowie die Fettoxidation. Es stellt sich nach einem 3- monatigen Training die Frage: ist nun der
Zeitpunkt erreicht, an dem die Gruppe mit der Belastungsintensität von 25% V0 2 max diese
steigern sollte, um den Trainingseffekt der Substratoxidation zu erhalten oder eventuell zu
erhöhen ?
Die Arbeitsgruppe MC ARDLE WD et al. veröffentlichte 1991 eine Klassifizierung für
körperliche Aktivitätsstufen, welche auf Belastungsintensitäten, gemessen am Energieumsatz,
bzw. an der Sauerstoffaufnahme, basierten. Versucht man die Ergebnisse der Adipösen der
vorliegenden Arbeit in diese Klassifikation einzuordnen, so entspricht die Belastung beider
Gruppen einem moderaten Level (210 – 324 kcal/h) für den Test zum stationären Aufenthalt.
Zu K1 erreicht die Gruppe 2 mit 25% V0 2 max eine leichte Belastungsintensität
(90 – 204 kcal/h) und erlangt bei K3 wieder eine moderate Belastungsstufe. Überträgt man die
Aktivitätsstufen nach MC ARDLE WD et al. (1991), basierend auf der Sauerstoffaufnahme
5
Diskussion
127
für Adipöse während des submaximalen Belastungstests, fallen alle Ergebnisse beider
Gruppen zu den Kontrollterminen in die Kategorie leichte Belastungsintensität. Die
Vergleiche der Belastungsstufen, basierend auf Energieumsatz und Sauerstoffaufnahme
zeigen, dass es hier zu Diskrepanzen der Einordnung kommt. Grund dafür ist, dass es sich in
der vorliegenden Studie um ein adipöses Probandenkollektiv handelt, anstatt wie bei MC
ARDLE WD et al. (1991) um gesunde Normalgewichtige. Im Vergleich zu trainierten
Sportlern und Normalgewichtigen haben Adipöse sehr viel mehr Energiereserven in Form von
Fettdepots. Die Mehrenergie in Form von FFS schlägt sich positiv in der Bilanz der
Substratoxidation nieder. Andererseits ist ein hohes Körpergewicht unter Belastung mit einem
sehr viel höheren Energieverbrauch verbunden. Das könnte unter Belastung einen höheren
Energieumsatz bedingen. 1992 untersuchten MAFFEIS C et al. 23 übergewichtige,
vorpubertäre Kinder unter einen Walking- Training im Vergleich zu nicht übergewichtigen
Kindern. Bei leichter Belastung hatten die Übergewichtigen einen signifikant höheren
Energieumsatz (p < 0,01) als die Kontrollgruppe. Wurden der Energieumsatz pro kg
Körpergewicht oder pro kg fettfreier Masse betrachtet, waren die Gruppen vergleichbar. In
dieser Studie wurde auch die hohe pulmonale Ventilation im Vergleich zur Kontrollgruppe
beobachtet. Dies konnte in der vorliegenden Arbeit für die Gruppe 1 der Grund für die vielen
„unphysiologischen Ausreisser“ (s. RQ) sein.
Lactatwerte
Die Bestimmung der Lactatwerte kann mit den technischen Voraussetzungen in der
vorliegenden Studie lediglich dazu dienen, festzustellen, in wie weit die Lactatbildung
während der Belastung im adipösen Organismus ansteigt und ob der Stoffwechsel im aeroben
Bereich bleibt. Über den gesamten Studienverlauf steigt der Lactatwert beider Gruppen unter
Belastung nicht über 4 mmol/l an. Während es bei Normalgewichtigen unter Belastung mit
30% V0 2 max zu keinem nennenswerten Anstieg kommt (KLÖR HU et al. 1999),
überschreiten beide Gruppen allerdings im Laufe der einstündigen Belastungstests die aerobeanaerobe Schwelle von 2 mmol/l, mit Ausnahme von Gruppe 2 bei K2 und K3. In diesen
Phasen ist ebenfalls eine Steigerung der Fettsäureoxidation zu erkennen.
Als Gründe für die Ergebnisse der Gruppe 1 werden hier die Hyperventilation und das damit
in Verbindung stehende Sauerstoffdefizit im Blut angesehen. Biochemisch ist dieser
Sachverhalt wie folgt zu erklären: Im Zustand des Sauerstoffdefizits reduziert der
menschliche Organismus ausserhalb der Mitochondrien zur Regenerierung von NADH
Pyruvat zu Lactat. Das dabei entstehende NAD+ wird der Glycolyse zugeführt, damit das
5
Diskussion
128
Energiesubstrat Glucose zu Lactat abgebaut werden kann. Aus einem Sauerstoffdefizit
resultiert somit die verfrühte Lactatbildung bei Adipösen.
Um die Belastungsintensitäten nach der Veränderung der Lactatwerte während eines
Belastungstests einordnen zu können, müssten mehrere Messungen und damit mehrere
Blutentnahmen während der Belastung durchgeführt werden (COSTILL DL et al. 1979,
DAVIS JA et al. 1979). Weiterhin müsste man mit einem Gerät höherer Genauigkeit arbeiten.
Für die Praxis erscheint das Untersuchungsprozedere etwas umständlich und gegenwärtig gibt
es bessere technische Untersuchungsmöglichkeiten, um den Trainingseffekt des Stoffwechsels
zu beobachten. Der Vergleich mit einer Vorstudie der vorliegenden Arbeit mit
Normalgewichtigen zeigt, dass Adipöse bei gleicher Belastungsintensität schneller in den
anaeroben Bereich kommen als Normalgewichtige (KLÖR HU et al. 1999). Grund hierfür
könnte das höhere Risiko zur Hyperventilation sein.
Herzfrequenz
Die Herzfrequenz verhält sich während einstündiger leichter, bzw. sehr leichter
Belastungsintensität im Studienverlauf nicht signifikant ansteigend. Vergleicht man aber die
Ergebnisse
mit
den
Meßergebnissen
der
Lactatmessung,
zeigt
sich,
dass
die
Herzfrequenzveränderung nicht den Anstieg der Lactatwerte wiedergibt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herzfrequenzmessung bei adipösen Frauen
alleine wenig über die Fettoxidation unter Belastung aussagt.
5.5
Einfluss eines viermonatigen Ausdauertrainings in verschiedenen
Intensitätsgruppen auf Regenerationsparameter adipöser
Patientinnen
Gruppe 2 mit 25% der V0 2 max zeigt während der Belastung ab K1 bis K3 in der
Regenerationsphase (1 Stunde nach der Belastung) eine absteigende Entwicklung der Werte
des RQ von 0,9 auf unter 0,8, wie in Abbildung 4.5.1 dargestellt. Gruppe 1 (mit 30% der
V02 max als Belastungsintensität) weist im Gege nsatz dazu für die RQ-Entwicklung in der
Regeneration aufsteigende Werte bis zum Ende der Studie auf.
Eine genauere Betrachtung der Substratutilisierung in der Regenerationsphase bietet die
Untersuchung von Fett- und Kohlenhydratoxidation der Gruppen. Die Zunahme der
prozentualen Fettoxidation am Energieumsatz der Gruppe 2 über die Kontrolltermine ergibt
5
Diskussion
129
sich im Zusammenhang mit der Abnahme der prozentualen Kohlenhydratoxidation (Abb.
4.5.3, 4.5.4).
Dadurch zeigt Gruppe 2 über den Studienverlauf höhere Energieumsätze in der
Regenerationsphase als Gruppe 1 (s. Abb. 4.5.2).
Im Gegensatz zur Ruhe-Kalorimetrie (s. Kap. 5.2) besteht hier nicht die Problematik von
unphysiologischen
RQ-Werten
bei
Einhaltung
der
standardisierten
Durchführungs-
bedingungen. Der Grund wird darin gesehen, dass die Probandinnen zuvor eine Stunde
belastet wurden und nun dass Druckgefälle für die Gase 02 und C02 größer ist. Trotzdem sind
diese
Ergebnisse
niedriger
als
entsprechende
Resultate
eines
normalgewichtigen
Probandenkollektivs (s.u., „postexercise oxygen consumption“).
In Kapitel 5.4 wird die Hypothese aufgestellt, dass die Gruppe 2 mit einer
Belastungsintensität von 25% der V0 2 max einen Trainingseffekt in der Substratoxidation
zugunsten der Oxidation der freien Fettsäuren und zu Lasten der Kohlenhydratoxidation bis
K3 erzielt hat. Diese These kann mit der Betrachtung der Regenerationsphase vervollständigt
werden: auch für Gruppe 2 steigt im Gegensatz zu Gruppe 1 über die Studienphase bis K3 die
Fettoxidation, sowohl in absoluten Zahlen als auch in prozentualer Angabe, an und die Werte
der Kohlenhydratoxidation fallen ab. Ab K4, zu dem die Fettoxidation wieder leicht
zurückgeht, wird eine stufenweise Erhöhung der Belastungsintensität zur Unterstützung des
Trainingseffekts diskutiert. Das Fallbeispiel 1 (Kap. 4.6.1) belegt ebenfalls dieses Ergebnis.
WOLFE RR et al. 1990 untersuchten den Zyklus von Triglyceriden und Fettsäuren in der
Regenerationsphase, d.h. nach 4 Stunden Ergometertraining mit einer Intensität von 40%
V02 max, von 5 aktiven und gesunden Männern, welche keine weiteren metabolischen
Erkrankungen hatten. Diese Arbeitsgruppe zeigte, dass der Energiebedarf für diesen Zyklus
im Vergleich zum Ruhezustand um 14% des Gesamtenergieumsatzes signifikant höher liegt.
Unter Belastung betrug der Anstieg des Energiebedarfs für den Triglycerid-Fettsäure-Zyklus
lediglich 0,5% im Vergleich zum Ruhezustand vor der Belastung. Im Regenerationszustand
ist bis 2 Stunden nach Ende der Belastung eine ansteigende Rate dieses Prozentsatzes zu
erkennen. Zusammenfassend konnte gesagt werden, dass der Fettsäurestoffwechsel nicht nur
eine große Bedeutung für die Kontrolle des Substratstoffwechsels hat, sondern auch für die
gesamte Energiebilanz und damit der körperlichen Bewegung eine Bedeutung im
Gewichtsmanagment zukommt.
5
Diskussion
130
Das Fallbeispiel „Patientin 14“ (s. Kap. 4.6.2) verdeutlicht die Messwerte der Regenerationsphase über 5 Stunden direkt nach einstündiger Belastung mit einer Intensität von 25%
V02 max. Mit der 3. Stunde erreicht die Oxidation der freien Fettsäuren mit 39% Anteil am
Energieumsatz das Maximum. Dieses Maximum des Anteils der Fettsäureoxidation wird von
BROEDER CE et al. 1991 für normalgewichtige und leicht übergewichtige Patienten
bestätigt.
Die Arbeitsgruppe BROEDER CE et al. (1991) gibt ebenfalls den Punkt der mangelnden
Compliance bei höheren Intensitäten zu bedenken. Das Ziel ihrer Studie war, die Bedeutung
verschiedener Bewegungsintensitäten auf den „postexercise thermogenic effect“ (PETE) von
normalgewichtigen und leicht übergewichtigen Probanden zu klären. 10 männliche Patienten
trainierten bei 30% oder 60% V0 2 max mit einem insgesamten Energieverbrauch von 720 kcal,
gefolgt von einer Mahlzeit mit 720 kcal Energiegehalt oder lediglich einer Gabe Wasser ohne
Energie. Große Bedeutung kam der unterschiedlichen „postexercise oxygen consumption“ bei
Bewegungsintensitäten von 30% und 60% V0 2 max zu. Bei 60% V0 2 max hat die V0 2 in der
Regenerationphase bis 180 Minuten nach der Bewegungseinheit einen signifikant höheren
Wert als in der Ruhephase. Im Gegensatz dazu konnte bei 30% V0 2 max kein signifikanter
Anstieg der V0 2 während der Regeneration im Vergleich zum Ruhezustand festgestellt
werden.
In der vorliegenden Studie ist ersichtlich, dass für die Gruppe 2 mit 25% der V0 2 max bei K3
und K4 die Differenzen aus V0 2regeneration und V02ruhe kleiner werden. Es ergibt sich somit bei
sehr leichten Intensitäten nach Ablauf von 2 Monaten ein verminderter Anstieg der „postexercise oxygen consumption“ im 4-monatigen Studienverlauf. Dies könnte ein weiterer
Indikator dafür sein, zu diesem Zeitpunkt der Bewegungstherapie eine Intensitätssteigerung
vorzunehmen.
Der Anstieg der Fettutilisierung in der Regenerationsphase, nach körperlicher Betätigung mit
Intensitäten von 30% bis 70% der V0 2 max, kann in verschiedenen Studien gezeigt werden
(BIELINSKI R et al. 1985; BAHR R et al. 1987; BROEDER CE et al. 1991). In der
BROEDER-Studie
waren
im
Gesamtkollektiv
mit
Normalgewichtigen
und
leicht
Übergewichtigen nach höheren Bewegungsintensitäten eine höhere „post-exercise oxygen
consumption“ sowie eine höhere „post-exercise Fettutilisierung“ zu verzeichnen.
Für die vorliegende Studie kann gesagt werden, dass bei Adipösen bei sehr niedrigen
Intensitäten von 25% V0 2 max während eines 4-monatigen Trainingsprogramms eine
Steigerung der Fettutilisierung in der Regenerationsphase bis K3 eintritt.
5
Diskussion
131
BAHR R et al. (1991) verdeutlichen den Zusammenhang zwischen der Lactatbildung und
dem Ausmaß des V0 2 -Überschusses. Die Begründung für den niedrigen V0 2 -Überschuss in
der vorliege nden Studie könnte darin liegen, dass im aeroben Bereich trainiert wurde.
Weiterhin ist wahrscheinlich die eingeschränkte Lungenfunktion während der Belastung der
Grund für die Limitierung des V0 2 -Überschusses in der Regenerationsphase nach einer
Bewegungsintensität von 30% V0 2 max.
BROEDER CE et al. 1991 kommen zur Schlussfolgerung, dass moderate und leichte
Bewegungsintensitäten positive, gesundheitliche Effekte haben und dass an einem ReduktionTherapieprogramm bei Adipösen im Rahmen einer Langzeittherapie festgehalten werden
müsse. Wenn eine Steigerung der Intensität zu einer Verkürzung der Ausdauer und insgesamt
des Reduktionsprogramms führe, relativieren sich die Ergebnisse bei höheren Intensitäten.
Die Intensität dürfe für den Adipösen nur soweit gesteigert werden, dass das
Reduktionsprogramm mit Spass und Erfolg durchgeführt werden kann.
6
Zusammenfassung
6
132
Zusammenfassung
Die vorliegende Studie hat das Ziel, die Entwicklung des Energieumsatzes und die
Substratoxidation, insbesondere die Fett- und Kohlenhydratoxidation, adipöser Frauen mittels
Respirationskalorimetrie während eines einstündigen Belastungstests mit leichter bzw. sehr
leichter Belastungsintensität sowie in der Regenerationsphase über vier Monate mit
regelmäßigen Kontrollterminen zu erfassen. Dabei werden die Ergebnisse einer Vorstudie der
Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. H.-U. Klör (1999), die im Rahmen einer Diplomarbeit mit
einem normalgewichtigen Probandenkollektiv erhoben wurden, sowie einige Erkenntnisse aus
dem Leistungssportbereich auf ihre Übertragbarkeit auf adipöse Probanden überprüft.
Wesentliche Einflussfaktoren auf den Energieumsatz und die Substratoxidation und damit auf
den Grad der Adipositas sind das Körpergewicht (KG), der Body Mass Index (BMI), die
Waist-to-hip-Ratio (WHR) und die fettfreie Masse (FFM). Die Substratoxidation unter
Belastung hängt wiederum von Bewegungsintensität und –dauer sowie von Trainingsart und zustand ab. Die verwendete Messmethode ist die indirekte Kalorimetrie, die mit einem
portablen Spirometrie-Gerät durchgeführt wird.
Die Probandinnen teilen sich für ein täglich einstündiges Training in zwei Intensitätsgruppen
bezüglich maximaler 02 -Aufnahme (V0 2 max) auf: 30% V0 2 max (n = 10) und 25% V0 2 max (n
= 4). Der Praxis-Teil der Studie gliedert sich in drei Phasen: Basiswoche, stationäre Phase (4
Tage) und ambulante Weiterbetreuung mit Kontrolluntersuchungen (4 Monate = K1 - 4).
Die Ergebnisse der Untersuchungsparameter für die Testreihen teilen sich wie folgt auf:
1.
Anthropometrische Daten,
2.
Messung unter Ruhebedingungen,
3.
Messung während ansteigender Spiroergometrie,
4.
Messung unter submaximaler Belastung und
5.
Messung unter Regenerationsbedingungen.
In der Patientengruppe n = 14 wird unter den Maßnahmen des Studienprotokolls eine
durchschnittliche Gewichtsreduktion von 7,2 kg und eine BMI-Senkung von 34,1 kg/m2 auf
31,1 kg/m2 (höchst signifikant) erzielt. Insgesamt wird eine Reduktion der Fettmasse (FM)
und FFM erreicht und gleichzeitig der Anteil der FFM am KG erhöht.
Es
kann
gezeigt
werden,
dass
die
Adipositas
mit
einem
BMI
über
30 kg/m2 einen wesentlichen Einfluss auf das Ausmaß der V0 2 max während einer
6
Zusammenfassung
133
ansteigenden Spiroergometrie hat. Es ergeben sich Hinweise auf eine eingeschränkte
Lungenfunktion und weiterhin darauf, dass das Alter neben dem Körpergewicht einen großen
Einfluss auf die Faktoren maximale Herzfrequenz (Hfmax) und V0 2 max hat. Daraus folgt,
dass gerade Adipöse sehr früh aktiv sein müssen, um der Absenkung der Leistungsfähigkeit
im Alter vorzubeugen.
Unter einer täglichen, einstündigen, physischen Betätigung mit einer sehr leichten
Belastungsintensität (25% V0 2 max) über einen Zeitraum von vier Monaten erkennt man
während der Belastungskalorimetrie einen Trainingseffekt, der auf zwei Arten auftritt:
1.
innerhalb einer Belastungsstunde verringert sich der Respiratorische Quotient (RQ)
und
2.
über den Studienzeitraum sinkt der RQ zu den Kontrollterminen (mit einer
Abschwächung dieses Effekts zu K4).
Der Abfall des RQ geht einher mit dem Anstieg der Fettsäureoxidation sowie der geringer
werdenden Oxidation von Kohlenhydraten. Verbunden damit ist eine Steigerung des
Energieumsatzes.
Die Entwicklung der Substratoxidation in der Regenerationsphase, d.h. eine Stunde nach
Beendigung des submaximalen Belastungstests, gibt die Ergebnisse während der Belastung
wieder: Gruppe 2, mit einer Bewegungsintensität von 25% V0 2 max, erfährt eine Abnahme
des RQ und damit eine Steigerung der Fettoxidation über die Kontrolltermine bis zu K3. Für
Gruppe 1, mit 30% V0 2 max im Belastungstest, werden eine Steigerung des RQ bzw.
absinkende Werte der Fettsäureoxidation in der Regeneration beobachtet.
Beim Versuch, die vorliegenden Ergebnisse in die Klassifikation für körperliche
Aktivitätsstufen nach MC ARDLE WD et al. 1991 auf der Grundlage bestimmter
Stoffwechselparameter (Energieumsatz, Lactatbildung, Herzfrequenz, etc.) unter Belastung
einzuordnen, zeigt sich, dass Adipöse im Vergleich zu Normalgewichtigen für das Training
eine wesentlich niedrigere Intensitätsschwelle zur Erhöhung der Fettsäureoxidation haben.
Geht man von der Tatsache aus, dass nur bei leichten Belastungsstufen die Substratoxidation
zugunsten der Fettsäureoxidation und zu Lasten der Kohlenhydratoxidation verläuft, ist die
anfängliche Belastungsintensität von 30% V0 2 max eine zu hohe Eingangsbelastungsstufe für
Adipöse.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass kleine Veränderungen der
Belastungsintensität bei Adipösen große Auswirkungen in der Substratutilisierung bewirken.
6
Zusammenfassung
134
Für adipöse und untrainierte Patienten liegt die Toleranzgrenze der Belastungsintensität weit
unterhalb der Grenze von der für Ausdauertrainierte (75% V0 2 max).
Zusammenfassend kann für die vorliegende Studie gesagt werden, dass sich bei sehr niedrigen
Belastungsintensitäten bis K3 Trainingseffekte in Bezug auf eine kontinuierliche Steigerung
des Energieumsatzes und der Substratoxidation zugunsten der Fettsäureoxidation ergeben.
Dieser Effekt zeigt sich innerhalb eines Belastungstests sowie über den Studienverlauf,
weiterhin für zugehörige Parameter zu den Studienphasen „ansteigende Belastung“ und
„Regenerationsphase“. Zu K4 wird eine Abschwächung dieser Parameter beobachtet, ebenso
für die Entwicklung von weiteren Parametern wie V0 2 max, HFmax, Differenz zwischen
maximaler und minimaler 02 -Aufnahme (V0 2 dif), Lactatbildung und V0 2 -Überschuss. Um
diesen Entwicklungen entgegenzuwirken, wird ab dieser Studienphase eine Erhöhung der
Belastungsintensität diskutiert.
7
Ausblick
7
135
Ausblick
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie haben nicht nur Fragen geklärt, sondern auch neue
aufgeworfen. Nachfolgend werden daher
1.
Ansatzpunkte für weiterführende Studien erörtert (Abschnitt 7.1) sowie
2.
Anforderungen an ein nachhaltiges Langzeit-Adipositas-Therapieprogramm
(Abschnitt 7.2) formuliert und ein Praxis-Modell vorgestellt (s. auch
Kap. 9.19).
7.1
Ansatzpunkte für weiterführende Studien
In der vorliegenden Studie kann gezeigt werden, dass folgende Punkte zur eingeschränkten
Fettsäureox idation bei leichten Bewegungsintensitäten im adipösen Kollektiv beitragen:
1.
hohes viszerales Fettgewebe und damit eine eingeschränkte
Lungenfunktion,
2.
Hyperventilation,
3.
Lactaterhöhung und
4.
Rauchen.
Diese Faktoren bedingen, bzw. ergeben sich aus einem Sauerstoffdefizit, welches zur
Reduktion der Fettsäureoxidation führt. In verschiedenen Studien wird die Lungenfunktion
bei Adipösen untersucht. Ab welchem Grad der Adipositas eine Beeinträchtigung der
Lungenfunktion vorliegt, wird darin sehr kontrovers diskutiert. Die meisten dieser Studien
verwenden weder die BMI-Klassifizierung noch die Waist-to-hip-Ratio zur Definition der
Adipositas. In weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen sollte deshalb der Einfluss der
Adipositasgrade sowie der Trainingsintensität auf die Lungenfunktion dargestellt werden.
Hierfür müssen die notwendigen Lungenparameter festgelegt werden. Weiterhin wäre für
diese Studien die Bestimmung leistungsphysiologischer Parameter, wie z.B. Sauerstoffpuls,
Wirkungsgrad, sehr wichtig.
Eine weitere Einflussgröße auf den Parameter Lungenfunktion ist das Ausmaß der
körperlichen Aktivität vor der Studie; im Studienvergleich ergeben sich unter dem Begriff
„trainiert sein“ sehr unterschiedliche Definitionen. In diesem Wissenschaftsgebiet muss eine
7
Ausblick
136
einhe itliche Terminologie und Definition dieser Begriffe sowie die Standardisierung von
Untersuchungsparametern wie BMI, WHR und die Messung der Körperzusammensetzung für
die Einteilung der Adipositasgrade in Studien gefordert werden.
Insbesondere bei den Ergebnissen der Ruhekalorimetrie ist zu beachten, dass die Patienten bei
der Messdurchführung aufgrund der horizontalen Lage und dem Vorliegen von hohem
intraabdominalen Fettgewebe oftmals „schnarchen“ (Zwerchfellhochstand) und daher mit
Sauerstoff unterversorgt sind. Das macht die Einschätzung der eigentlichen eingeschränkten
Fettsäureoxidation sehr problematisch. Für weitere Adipositas-Studien wird deshalb
vorgeschlagen, den Oberkörper des Probanden in angehobener Position zu lagern. Hierzu
sollte der Winkelgrad der Position definiert und die Vergleichbarkeit mit anderen Studien
überprüft werden. Weiterhin wären Studien interessant, welche den Zusammenhang des
intraabdominalen Fettgewebes, der Lungenparameter sowie der Substratoxidation bei
Adipösen untersuchen.
Bei der Messdurchführung der Regenerationskalorimetrie, bzw. bei der Beurteilung der
entsprechenden Ergebnisse der vorliegenden Studie, kam diese Problematik weniger zum
Ausdruck; ihre Begründung findet dieser Tatbestand im höheren Austausch der Atemgase
aufgrund der zeitlich davor liegenden körperlichen Belastung im Gegensatz zur
Ruhemessung. Zum statistischen Vergleich der Werte der Ruhe- und Regenerationskalorimetrie ist es somit wichtig, in beiden Messreihen die Lageposition des Patienten zu
verändern.
Um eine genauere Aussage zu machen, in wie weit eine sehr leichte Belastungsintensität
(25% V0 2 max) über 3 Monate bei täglichem, einstündigen Ausdauertraining bei adipösen
Patienten einen steigernden Effekt auf den Ruheenergieumsatz hat und ob neben dem
Energieumsatz unter Belastung auch der Ruheenergieumsatz ein geeigneter Indikator zur
Optimierung der Fettsäureoxidation ist, sollten dazu die standardisierten Bedingungen für die
Messdurchführung der Ruhekaloriemtrie für ein adipöses Probandenkollektiv verändert
werden (s. Kapitel 5 und 7).
Es wird eine niedrigere Intensitätschwelle zur Optimierung der Fettsäureoxidation während
der
submaximalen
Bewegung
im
adipösen
Probandenkollektiv
im
Vergleich
zu
Normalgewichtigen gefordert: unter 30% V0 2 max. Mit dieser Forderung ist eine Erhöhung
der täglichen Belastungsdauer auf 1 Stunde verbunden, um den Gesamtenergieverbrauch zu
erhöhen.
7
Ausblick
137
Auch sollte die Regenerationsphase nicht nur punktuell (30 min nach Belastung) betrachtet
werden, sondern über einen längeren Zeitraum.
Da die Patientengruppe 1, welche mit einer Intensität von 30% V0 2 max täglich trainierte,
innerhalb von 4 Monaten 0,8 kg FM mehr reduzieren kann als die Gruppe 2 mit 25% V0 2 max,
ist für die Übertragung dieser Ergebnisse auf eine Adipositastherapie zu überlegen, ob
Adipöse zum Abbau von Fettgewebe besser bei höheren Intensitäten trainieren. Die
Ergebnisse weisen allerdings darauf hin, dass, aufgrund des Trainingseffektes für die FFSOxidation und der besseren Compliance für die Ausdauer und durch Freude an der
Bewegung, unter Langzeitbedingungen (> 4 Monate) die Gruppe mit 25% V0 2 max mehr FM
abbauen wird. Zum Trainingseffekt der Fettsäureoxidation bei höheren Belastungsintensitäten
können keine Aussagen gemacht werden. Die Gefahr ist, dass Übergewichtige sehr schnell
überbelastet und frustriert sind und somit nicht durchhalten. Um langfristig Fettgewebe
abzubauen, ist es aber wichtig, dass die Patienten über einen langen Zeitraum
(Lebensumstellung) trainieren, d.h. ein Jahr und mehr.
Die Frage stellt sich nun, ob mit
1.
dem Trainingseffekt des RQ und der Fettoxidation,
2.
einem Stufenintensitätsprogramm (und damit das Abfangen der abfallende
V02 max, HFmax und post-exercise oxygen consumption, s.u.) ab K4 und
3.
der hohen Compliance
über ein Jahr für die Gruppe 2 mit 25% V0 2 max als Belastungsintensität zu Beginn der Studie
und die erste Intensitätssteigerung zu K4 sowie mehrere Steigerungen im weiteren Verlauf
tatsächlich ein erhöhter Abbau des Fettgewebes zu erwarten ist als mit über den gleichen
Zeitraum gleichbleibender 30% V0 2 max als Belastungsintensität. Hierzu sind weitere Studien
mit größerem Probandenkollektiv notwendig, in denen auch „Intensitätsschwellen“ für
Adsipöse (trainiert und untraininert) genau bestimmt werden, ähnlich einer Lactatschwelle bei
Trainierten. Studien zur Bestimmung der Rahmenbedingungen für die Definition der
„Stufen“, d.h. Stufendauer und Watt-, bzw. Herzfrequenzsteigerung sollten durchgeführt
werden. In diesem Zusammenhang ist es bei den in der Intensität höheren Belastungsstufen
wichtig, die 02 - und C02 - Bindungskurve für die adipösen Patienten zu bestimmen, bzw.
insbesondere über die arteriellen C02 -Druckverhältnisse Auskunft zu erhalten. In der
vorliegenden Arbeit wurde z.T. eine Hyperventilation bereits bei ruhenden ungeüb ten
Adipösen durch die Maske des Messgerätes ausgelöst (s. Kap. 3). Die Abnahme des C02 -
7
Ausblick
138
Partialdrucks in den Alveolen bedingt die niedrige C02 -Konzentration im Plasma. Die
Nachbildung von C02 nach dem Massenwirkungsgesetz hat wiederum die Abnahme der
Protonenkonzentration zur Folge (Anstieg des pH-Wertes, respiratorische Alkalose). Die
Protonen werden nun z.T. vom Nichtbicarbonatpuffer (insbesondere dem Hämoglobin)
nachgeliefert, so dass eine Zunahme von dissoziertem Hämoglobin Hb - festzustellen sein
müßte. Das Wissen darum ist für die Einschätzung der Substratoxidation unter Belastung von
großer Bedeutung (s. Kap. 2.4). Weiterhin könnte hier die Bestimmung von Glycerol
Aufschluss geben (s. Kap. 5.4, FFS). Bei der Arbeit mit adipösen Patienten sind diese
Messungen, wie die vorliegende Studie zeigt, bereits bei Belastungen mit niedriger Intensität
(30% V0 2 max) von Bedeutung.
Ein Indikator für die Erhöhung der Bewegungsintensität könnte die Veränderung der „postexercise oxygen consumption“ sein: bei kleiner werdender Differenz von V0 2ruhe und
V02regeneration sollte die Intensität unter submaximaler Belastung erhöht werden. Verwiesen
wird hier auf Studien von BROEDER CE et al. 1991. Besondere Bedeutung kommt dabei der
Substratutilisierung in der Regenerationsphase zu.
Weiterhin konnte in einem Langzeitversuch (s. Kap. 4.7) festgestellt werden, dass die
Stimulierung der Fettoxidation in der Regenerationsphase in der 3. Stunde ihr Maximum
erreicht hat und somit länger anhält als die eigentliche Belastungsdauer von einer Stunde.
Daraus ergibt sich eine weitere Frage: Wie entwickelt sich die Substratoxidation bei adipösen
Probanden in der Regenerationsphase nach anderen Belastungsstufen ?
In diesem Zusammenhang wird eine neue Klassifikation für körperliche Aktivitätsstufen im
adipösen Kollektiv mit definierten Belastungsintensitäten, wie es bereits für Leistungssportler
und Normalgewichtige existiert, gefordert. Dafür spricht, dass eine Eingliederung der Daten
für Energieumsatz, RQ, Fettsäureoxidation und V0 2 in die bestehende Klassifikation für
Normalgewichtige Diskrepanzen ergibt. Es gibt Hinweise, dass der Einfluss der
Bewegungsintensität auf die Substratoxidation bei adipösen Probanden anders geartet ist als
bei Normalgewichtigen.
Ein Bewegungsprogramm für Adipöse mit einer niedrigeren Stufeneinteilung beginnen, und
weiterhin mehrere Stufen (Stufenprogramm der Belastungsintensität) beinhalten. Die Ursache
liegt in der Sensibilität der Substratoxidation auf die Änderungen der Belastungsintensität
(Beispiel: Lactatbildung); damit wird der oben dargestellte Trainingseffekt des Stoffwechsels
in Bezug auf RQ, Energieumsatz, Substratoxidation und FFS-Bereitstellung erhalten und evtl.
7
Ausblick
139
verbessert. Um dadurch einen Effekt im Hinblick auf die Reduzierung der FM nachzuweisen,
müssen länger angelegte Studien durchgeführt werden.
Weiterhin bleiben einige Fragestellungen offen:
•
ein gemischtgeschlechtliches Kollektiv zur Untersuchung des
Geschlechtseinflusses;
•
die Beziehung von V0 2 max und thermogenetischer Antwort;
•
der Einfluss von Kraftausdauersport im Vergleich zu Ausdauersportarten auf
die Körperzusammensetzung;
•
Beziehung des Ruheumsatzes und der erbrachten Leistung zur veränderten
Körpermasse und der Körperzusammensetzung während des
Studienzeitraumes;
•
die genaue Bestimmung eines Stufenintensitätsprogramms und die Ableitung
eines Therapieprogramms und
•
die Bestimmung des steady state für die Substratoxidation unter submaximaler
Belastung.
Um Aussagen darüber zu machen, in wie weit die Körperzusammensetzung, die
geschlechtsspezifische Fettverteilung (WHR) und Hormone Einfluss auf die Substratoxidation
unter Belastung hat, müssten Studien mit quantitativ größeren Probandengruppen,
differenziert in Adipositasgraden, Fettverteilungen und Körperzusammensetzungen sowie
getrennt nach Geschlechtern über mehr als 4 Monate untersucht werden.
Abschließend wird noch einmal darauf hingewiesen, dass der Vergleich mit anderen Studien
schwierig
ist.
Die
Unterschiede
in
technischen
Voraussetzungen,
Studiendesign,
Probandenkollektiv, Untersuchungsparameter und Definitionsverwendungen (z.B. Trainiert
und Untrainiert, s. Kap. 2) der Studien sind zum Teil erheblich. Es sollten standardisierte
Studienbedingungen für die oben beschriebenen Parameter in der Adipositasforschung
erarbeitet werden.
Insgesamt zeigt die zusammenfassende Darstellung der Untersuchungsparameter während der
submaximalen Spiroergometrien, welch große Auswirkungen sich in der Substratutilisierung
bei kleinen Veränderungen der Belastungsintensität bei Adipösen auftun.Die Hochschulen
sollten die Schlussfolgerungen und die offenen Fragen aufgreifen und neue Studien
durchführen. Nun ist es an den Kliniken und anderen Institutionen, die gewonnen
Erkenntnisse in multidisziplinären Adipositastherapieprogrammen in die Praxis umzusetzen.
7
Ausblick
7.2
140
Anforderungen an ein multidisziplinäres AdipositasTherapieprogramm
Unter Würdigung der Ergebnisse der vorliegenden Studie sowie mit dem Wissen um die
Bedeutung der Erkrankung „Adipositas“ sollten differenzierte Anforderungen an ein
nachhaltiges Langzeit-Adipositastherapieprogramm gerichtet werden:
Der Eingangsuntersuchungstest sollte, neben den in dieser Studie geprüften Parametern, einen
Lungenfunktionstest beinhalten. Zusätzlich zu pO2 und pCO2 ist zu klären, welche weiteren
Parameter hier aus pneumologischer Sicht von Bedeutung sind. Die Messung des
intraabdominalen Fettgewebes mittels Computertomographie bei adipösen Patienten kann
weiterhin Aufschluss über die pulmonale Ventilation geben. Eine intraabdominale
Fettakkumulation
ist
Ursache
eines
Zwerchfellhochstandes
mit
der
Folge
der
Beeinträchtigung der Lungenfunktion (s. Kap. 2).
In einem Therapieprogramm sollten folgende Untersuchungsparameter zusätzlich regelmäßig
kontrolliert werden und neben der Veränderung von Körperzusammensetzung, WHR und
Körpergewicht weitere Ziele für den Patienten sein:
1. Fettstoffwechselparameter (LDL, HDL, ...) und FFS,
2. HF und Blutdruck (Kontrollparameter der Herzkreislaufüberwachung),
3. Lactatwerte, RQ und FFS während Belastung (Indikatoren für die Substratoxidation,
da Lactatbildung bei Adipösen schneller als bei Normalgewichtigen erfolgt).
4. Catecholamine,
5. RQ und Energieumsatz in Ruhe,
6. PETE, Vergleich mit RMR und
7. die aerobe Kapazität.
Ein Einschlusskriterium sollte die Motivation des Patienten bleiben. Im Therapieverla uf ist
für den Patienten die Gewichtsabnahme ein entscheidender Motivationsfaktor. Der Anspruch
auf schnellen Erfolg entspricht jedoch den vielen Versprechungen unseriöser „Diäten“. Die
Therapeuten sind aufgefordert, eine moderate Gewichtsabnahme zu fordern und damit einem
Nachlassen der Motivation vorzubeugen. Die Ernährungsschulungen ebenso wie die
Bewegungsstunden sollten als Motivationsfaktor genutzt werden, da die Patienten es oft
schwieriger empfinden, sich mit dem jahrelang praktizierten Eßverhalten auseinanderzusetzen
als eine rigide Essvorschrift einzuhalten, was langfristig, wie erwiesen, zu weiteren
Essverhaltensstörungen führt (ELLROT T & PUDEL V 1998). Das Vorgehen innerhalb der
7
Ausblick
141
Studie ist vielen Probandinnen neu, weil sie in der Vergangenheit über Vorschriften (z.B.
Diäten) und Druck (z.B. Weight Watchers) abgenommen haben und diese Erwartungshaltung
zunächst beibehielten.
In der Praxis sollten sich mehrere Adipositasgruppen ergeben, deren Einteilung sich nach dem
Adipositasgrad, der Lungenfunktion, dem Trainingsgrad, Alter und evtl. dem Geschlecht
richtet. Je nach Ausmaß der Übergewichtigkeit erscheint für die Therapiedurchführung die
Unterscheidung zwischen den Zielen adipöser Patienten und den Zielen mäßig
übergewichtiger bzw. normalgewichtiger Patienten sehr wichtig. Während bei adipösen
Frauen die angestrebte Gewichtsabnahme zu fördern ist, sollten mäßig übergewichtige, bzw.
normalgewichtige Frauen zu einer Gewichtsstabilisierung und zu einer Akzeptanz ihres
Körpers motiviert werden. Das sollte bei der Gruppeneinteilung berücksichtigt werden.
Die Arbeitsgruppe BIESALSKI HK et al. (1992) geht davon aus, dass nur bei
behandlungsbedürfigem Übergewicht, d.h. der Adipositas, eine Teilnahme an einem
Adipositasprogramm gerechtfertigt ist. Aus dem Blickwinkel, dass die Adipositas zu einem
immer größer werdendem Problem wird, sollte man aus präventivmedizinischer Sicht
Therapiekurse auch für Patienten mit mäßigem Übergewicht anbieten. Darin gilt es,
Begleiterkrankungen vorzubeugen sowie das Körpergewicht zu stabilisieren, um nicht in den
Adipositasbereich zu geraten. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass das
durchschnittliche Einstiegsalter in die Adipositas 17 Jahre beträgt. Laut Fragebogen erfahren
die Patientinnen zu diesem Alter eine Lebensumstellung in Bezug auf Berufseinstieg und
Freundschaften (s. hierzu Kap. 3.1.3). Präventionsprogramme müssten nun diese Altersgruppe
gezielt ansprechen. Normalgewichtige, welche unzufrieden mit ihrer Figur sind, sind
gefährdet, Crash-Diäten durchzuführen und damit über den Jo-Jo-Effekt langfristig in den
Adipositasbereich zu kommen und ihrem Körper zu schaden.
Im Gegensatz zu anderen Programmevaluationen zur Gewichtsreduktion zeigt die vorliegende
Studie, dass die Kombination der Fachbereiche, insbesondere der Bewegung und Ernährung
für ein Therapieprogramm nicht nur psychologisch sondern auch physiologisch von
besonderer Bedeutung ist (KRAMUSCHKE-JÜTTNER J 1998).
Wichtig erscheint die Supervision der Therapeuten; die Therapeutengruppe sollte sich als ein
Team darstellen. Psychologische Basiskonzepte sollten den Umgang mit Adipösen, welcher
einige pädagogische und psychologische Besonderheiten darstellt, beinhalten. Damit wird
7
Ausblick
142
eine einheitliche Meinung über Inhalte und Vermittlung des neuen Konzeptes vertreten, was
letztlich den Patienten ermutigt.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Langzeitbetreuung der Patientengruppen. Argumente in
der vorliegenden Studie dafür sind, neben der Tatsache, dass die Adipositas eine chronische
Erkrankung ist, der Trainingseffekt der Substratoxidation, das Stufenintensitätsprogramm und
damit
die
langfristige
Reduktion
der
Körperfettmasse.
Die
Adipositasleitlinien,
herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Adipositas, postulieren ebenfalls neben
dem interdisziplinären Therapieansatz ein langfristiges Betreuungskonzept mit potentiellen
Langzeitzielen nach RÖSSNER S 1992 (DGA 2000).
Nach Beendigung der Therapie sind in regelmäßigen Abständen Follow up-Befragungen und
Messungen
der
Untersuchungsparameter
durchzuführen,
denn
der
Erfolg
einer
Adipositastherapie sollte immer an der langfristigen Entwicklung dieser Parameter gemessen
werden.
Nach der Durchführung der vorliegenden Studie hat das Programm mit einigen Änderungen
für die „Praxistauglichkeit“ (z.B. Verzichten auf das Sammeln des 24h-Urins) gezeigt, dass es
durchaus als ein Programm zur Gewichtsmodifizierung und -stabilisierung geeignet ist.
Weiterhin motivierten die großen Anfragen einiger niedergelassenen Ärzte und Patienten
einen interdisziplinären Ansatz für ein Adipositas-Therapieprogramm in Zusammenarbeit mit
einer sportmedizinisch- internistischen Praxis, einer Rehabilitationsklinik vor Ort, einem
Psychologen sowie der Autorin zu erarbeitet. Das Hauptziel dieses Programms ist die
Verbesserung der Lebensqualität in psychologischer, bewegungs- und ernährungstherapeutischer sowie medizinischer Sicht. Dabei wird versucht, die in diesem Kapitel
beschriebenen Ansätze (z.B. Stufenintensitätsprogramm mit 25% V02max zu Beginn der
Therapie) zu verwirklichen. Weitere Informationen findet der geneigte Leser im Anhang,
Kapitel 9.19 „SE-Metabol- Therapieprogramm® “.
9
9
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Justus – Liebig – Universität Giessen
Doktorarbeit
Titel
Die portable Kalorimetrie
als Grundlage für die Beurteilung der Substratoxidation
unter submaximaler Belastung im Adipositasbereich
Teil II - Gesonderte Ausgabe:
Anhang
Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Autorin: N. Schmidt
August, 2003
10
Anhang
159
9
Anhang ............................................................................................ 159
9.1
Abstract: Vortrag Fallbeispiele Knoll-Symposium 2001 ................................. 160
9.2
Studienprotokoll ............................................................................................... 161
9.3
Kurzprotokoll ................................................................................................... 178
9.4
Ethikantrag ....................................................................................................... 184
9.5
Patienteninformation und Informationsblatt für Interessierte .......................... 190
9.6
Arztanschreiben ............................................................................................... 195
9.7
Praxen .............................................................................................................. 196
9.8
Anamneseprotokoll .......................................................................................... 197
9.9
Einverständniserklärung .................................................................................. 200
9.10
3-Tage-Schätzprotokoll ................................................................................... 201
9.11
Fettkonto........................................................................................................... 209
9.12
Aktivitätsprotokoll .......................................................................................... 210
9.13
Tagesprotokolle am Beispiel Gruppe 1 und Dispositionstermine .................. 212
9.14
Fragebogen zur sportlichen Aktivität vor der Studie .....................................
9.15
Weitere Tabellen und Abbildungen der Ergebnisse ………………………... 222
9.16
Weitere Tabellen und Abbildungen der Ergebnisse
statistischer Kenngrößen und Verfahren ........................................................
220
236
9.17
Codierung der Patienten, Messzeitpunkte und Orte ....................................... 249
9.18
Therapie-Design: „S E-Metabol- Therapieprogramm® “ …………………….. 254
Danksagung
Lebenslauf
10
9.1
Anhang
160
Abstract: Vortrag Fallbeispiele Knoll-Symposium 2001
Thema: Bewegung und Ernährung
„Kalorimetrisch gesteuerte Bewegungstherapie“
Hans-Ulrich Klör, Nicole Schmidt
Einer Fahrradergometrie-Studie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klör ist zu entnehmen, dass die
Fettoxidation bei untrainierten Normalgewichtigen während leichter, anhaltender, sportlicher
Belastung signifikant ansteigt. Diese Untersuchung ergibt Anhaltspunkte dafür, dass leichte
sportliche Aktivität die Gewichtsabnahme bei Übergewichtigen unterstützen kann.
Die meisten Adipösen sind aufgrund verschiedenster Folgeerkrankungen nicht mehr
körperlich aktiv. Die Ergebnisse der vorliegenden Bewegungstherapie-Studie an Adipösen
zeigt, daß die Lungenfunktion bei Adipösen ein limitierender Faktor für die Fettoxidation ist.
Daraus wird gefolgert, dass bei untrainierten Adipösen die optimale Belastungsintensität unter
30% der maximalen Sauerstoffaufnahme liegt, verbunden mit einer erhöhten Belastungsdauer
zur Steigerung der Fettoxidation und Erhöhung des Gesamtenergieverbrauchs.
Die niedrige Bewegungsintensität bei untrainierten Adipösen weisst darauf hin, dass wir neue
Ansätze im Hinblick auf Adipösensport in Kliniken und Sportvereinen benötigen. Die
Ergebnisse sind hinsichtlich der Evaluierung eines physiotherapeutischen und diätetischen
Kombinationsmodells zur Gewichtsreduzierung adipöser Patienten von Bedeutung.
Ziel der Studie ist die Erfassung des Energieumsatzes und der Substratoxidation von adipösen
Probanden mit einem BMI zwischen 30 bis 40 kg/m2 unter leichter, physischer Belastung und
in der Regenerationsphase (1 Stunde nach der Belastung) sowie im Langzeitversuch
(4
Monate).
Hierdurch
sollen
Aussagen
über
die
Änderung
der
genannten
Untersuchungsparameter unter Belastung sowie in der Regenerationsphase während eines
4-monatigen Trainingsprogrammes mit Ernährungsschulung gemacht werden.
10
9.2
Anhang
161
Studienprotokoll
Titel:
Einfluß leichter körperlicher Belastung
(ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den
Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz,
den Blutdruck und den Lactatwert sowie die
Körperzusammensetzung adipöser Probanden während
eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Mitarbeiter: N. Schmidt, Dr. oec. troph. S. Hahn, O. Wüsten, H. Schnell-Kretschmer, A. Hauenschild;
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
Synopsis
Titel
Indikation
Primäre
Prüfvariablen
Sekundäre
Prüfvariablen
Untersuchungs
-zeitraum
Probandenkollektiv
Trainingsprogramm
Studienort
Zeitplan
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den
Blutdruck und den Lactatwert sowie die Körperzusammensetzung adipöser
Probanden während eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Adipöse Frauen mit einem BMI zwischen 30 und 40 kg/m2
Energieumsatz, Substratoxidation, Körperzusammensetzung, Gewichtsverlust
Puls, Blutdruck, Lactatwert, Nährstoffzufuhr, N-Ausscheidung, Körpergröße,
-gewicht, WHR
4 Tage stationärer Aufenthalt und im Anschluß ambulante 4-monatige
Weiterbetreuung in Kleingruppen (pro Gruppe 4 Personen) mit wöchentlichen
Treffen
10-15 adipöse, stoffwechselgesunde Frauen (Wohnort: südlich von Giessen)
BMI 30-40 kg/m2
Alter: 25-50 Jahre
Tägliches Sportprogramm [z.B. Radfahren auf flacher Strecke oder schnelles
Gehen (Walking)] angepasst an 30% der max. Leistungsfähigkeit (Hilfsmittel:
Pulsuhr); Aktivitätsprotokoll
Südpark-Klinik / Kaiserberg-Klinik in Bad Nauhein
19 Wochen pro Proband
10
Anhang
162
Inhaltsverzeichnis
1
EINLEITUNG
166
2
2.1
LITERATURTEIL
166
Energiebedarf ..................................................................................................166
2.2
Substratoxidation unter Ruhebedingungen .....................................................167
2.3
Substratoxidation unter Belastung ..................................................................167
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.4
Einfluss der Belastungsintensität auf die Substratoxidation...........................168
Einfluss der Belastungszeit auf die Substratoxidation....................................168
Einfluss des Trainingszustandes auf die Substratoxidation unter Belastung ..169
Einfluss der Körperzusammensetzung auf die Substratoxidation...................169
Fragestellung ...................................................................................................170
3
3.1
STUDIENABLAUF
171
Patienten..........................................................................................................171
3.2
Einschlusskriterien..........................................................................................171
3.3
Ausschlusskriterien .........................................................................................171
3.4
Begleiterkrankungen .......................................................................................171
3.5
Studiendesign ..................................................................................................172
Phase A) Stationärer Aufenthalt in Kleingruppen mit 3 Probanden............................................172
Phase B) Wöchentliche ambulante Sportgruppen (4 Gruppen, a 3 Probanden).......................173
4
4.1
METHODEN
175
2
Kalorimetrie – Theorie und Durchführung mit dem Gerät K4b ....................175
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.2
Ruheumsatz.....................................................................................................176
Ermittlung der 30%- igen Leistungsfähigkeit unter Belastung........................176
Energieums atz unter 30% der maximalen Leistungsfähikeit
mittels 60-minütiger Fahrradergometrie .........................................................176
Regenerationsumsatz - Ruheumsatz in der Regenerationsphase ....................177
Anthropometrie ...............................................................................................177
4.3
Ernährungsprotokoll und -beratung ................................................................177
4.4
24-Stunden-Urin..............................................................................................178
4.5
Trainingsprogramm .........................................................................................178
5
ZUSAMMENFASSUNG ..............................................................................178
6
LITERATUR ................................................................................................ 180
10
1
Anhang
163
Einleitung
In einer Studie der Medizinischen Poliklinik der Justus-Liebig-Universität Giessen unter der Leitung
von Prof. Dr. Klör (SCHMIDT D 1998: Einfluß leichter körperlicher Belastung – Fahrradergometrie
– auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert
normalgewichtiger Probanden [Wird im nachfolgenden Text kurz “Fahrradergometrie -Studie”
genannt.]) zeigte sich, dass bei einer leichten Belastungsintensität (30% der maximalen
Leistungsfähigkeit) mit zunehmender Belastungsdauer bei untrainierten Normalgewichtigen die
Fettoxidation zu- und die Kohlenhydratoxidation abnimmt. Daraus wurde die Schlußfolgerung
gezogen, dass eine physische Belastung mit leichter Intensität für Normalgewichtige geeignet ist, den
Anteil der Fettmasse am Körpergewicht zu verringern.
In der vorliegenden Studie soll die Übertragbarkeit dieser Erkenntnisse bei einem Probandenkollektiv
von untrainierten Normalgewichtigen auf Adipöse überprüft sowie der Einfluß des Trainingszustandes
auf Substratoxidation und Körperzusammensetzung erfasst werden. Hierfür ist es notwendig, den
Energieumsatz und die Substratoxidation während leichter körperlicher Aktivität bei übergewichtigen
Probanden zu untersuchen. Weiterhin werden die Probanden in Schulungen auf eine fettnormalisierte
und kohlenhydratliberale Ernährung umgestellt. In einer anschließenden, viermonatigen Betreuung mit
täglichem, einstündigem Trainingsprogramm werden die oben genannten Prüfparameter an
bestimmten Sportcheck-Terminen (4., 8., 12. und 16. Woche) mit Ernährungsberatung kontrolliert.
2
Literaturteil
2.1
Energiebedarf
Der Energiebedarf setzt sich zusammen aus dem Grundumsatz und dem Bedarf für nahrungsabhängige
Thermogenese, für körperliche Aktivität und Wärmeregulation.
Bei leichter körperlicher Belastung durch die tägliche Arbeit (z.B. Hausarbeit, Büroarbeit, usw.) und
Freizeitaktivitäten (z.B. Spazierengehen, Radfahren, usw.) sind mindestens 60% des Energieumsatzes
pro Tag für den Grundumsatz und mindestens 8% für die postprandiale Thermogenese und ungefähr
30% des Energieaufwandes für körperliche Aktivitäten anzusetzen. Ausnahmen bilden hier lediglich
jüngere Menschen. Die WHO (1985) gab für eine Gruppe von 10 – 18 jährigen den Energieaufwand
für körperliche Aktivität mit 35 – 40% des gesamten Tagesenergieumsatzes bei männlichen Probanden
und für die Mädchen mit 32 – 40% an. Bei der physischen Aktivität handelte es sich hauptsächlich um
leichte (1,5 * Grundumsatz) und mittlere (2,2-2,5 * Grundumsatz) Belastungen (ELMADFA &
LEITZMANN 1990).
10
2.2
Anhang
164
Substratoxidation unter Ruhebedingungen
Im Folgenden werden die Hauptwege des Metabolismus der einzelnen Nährstoffe für die
Energiegewinnung in vereinfachter Form dargestellt (LÖFFLER & PETRIDES 1997).
Für die Energiegewinnung stehen dem Organismus verschiedene enzymatische Wege zur Verfügung.
Einen Weg der Energiegewinnung, in dem über den Abbau der aufgenommenen Kohlenhydrate, mit
dem Endprodukt Acetyl-CoA, Energie gewonnen wird, stellt die Glycolyse dar. Der zweite Weg der
Energiegewinnung ist die Lipolyse. Hier werden Fette in freie Fettsäuren und Glycerin gespalten. Die
freien Fettsäuren werden über die ß-Oxidation zu Acetyl-CoA abgebaut und das Glycerin wird in die
Glycolyse geschleust. Durch die dritte Form der Energiegewinnung (Proteolyse) werden Proteine zu
Aminosäuren abgebaut. Der anfallende Amino-Stickstoff wird in Harnstoff umgewandelt und mit dem
Urin ausgeschieden.
Alle Abbauprodukte der drei enzymatischen Wege, wie Pyruvat, Acetyl-CoA, Alanin und Glycin,
gelangen in den Citratzyklus. Hier werden sie zu C02 und H2 0 oxidiert. Die gewonnenen
Reduktionsäquivalente dienen zur oxidativen Phosphorylierung, d.h. zur Bildung von AdenosinTriphosphat (ATP).
Die Energieausbeute durch den Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen bis zu den
Vorstufen des Citratzyklus ist sehr gering. Erst im Citratzyklus werden die Substrate vollständig
abgebaut. Bei dem Aufbau vom ATP in den Mitochondrien handelt es sich um eine aerobe
Energieproduktion. Die anaerobe Energiegewinnung geschieht mit Hilfe zytoplasmatischer Enzyme.
Hierbei können jedoch nur 2 mol ATP pro mol Glucose gebildet werden, während bei aerober
Energieproduktion 36 mol ATP entstehen. Bei der anaeroben Energiegewinnung wird Glucose über
Pyruvat in Lactat umgewandelt (LÖFFLER & PETRIDES 1997; AHONEN et al. 1994).
2.3
Substratoxidation unter Belastung
Unter körperlicher Belastung bei aeroben Bedingungen sind Fette das bevorzugte Substrat für die
Oxidation, bei anaeroben Bedingungen werden Kohlenhydrate vom Skelettmuskel verwendet. Dauer
und Intensität der Belastung sowie Trainingszustand und Körperzusammensetzung beeinflussen die
Substratoxidation während körperlicher Aktivität. Im Folgenden werden diese Faktoren näher
beschrieben. Obwohl auch Hormone wie Catecholamine, Insulin und Glucagon und der
Ernährungszustand wichtige Einflußfaktoren auf die Substratoxidation darstellen, werden sie hier
nicht weiter spezifiziert (McARDLE et al. 1991).
10
Anhang
2.3.1
165
Einfluss der Belastungsintensität auf die Substratoxidation
Nach ROMIJN und Mitarbeiter (1993) ist unter leichter Belastung (25 und 36% V02 max) die
Fettsäureoxidation am stärksten stimuliert. Geringere Bedeutung für die Energiebedarfsdeckung bei
dieser Belastungsstärke haben intramuskuläre Triglyceride und Muskelglykogen. Mit steigender
Intensität nimmt die Fettsäuremobilisation sowie die Fettoxidation ab. Dagegen steigt die
Glucoseaufnahme und damit auch die Glucoseoxidation an. Kohlenhydrate stellen unter schwerer
Belastung den größten Teil der Energie zur Verfügung. Sind die Glycogenspeicher der Leber entleert,
kommt es zur Hypoglykämie. Nach Ende der Belastung wird die Fettoxidation für die
Energiebedarfsdeckung sehr wichtig (AHLBORG et al. 1982).
Die leichte Belastungsintensität in der vorliegenden Studie, d.h. 30% der maximalen
Leistungsfähigkeit, wird für jeden Probanden über die maximale Sauerstoffaufnahme sowie über die
maximale Herzfrequenz und den Ruhepuls ermittelt. Während der körperlichen Aktivität kann die
Intensität mit Hilfe der Herzfrequenz (Pulsuhr) kontinuierlich kontrolliert werden.
2.3.2
Einfluss der Belastungszeit auf die Substratoxidation
Sind die Glykogenspeicher bei Beginn einer leichten Belastung, d.h. 30% der maximalen
Leistungsfähigkeit, gefüllt, so ist der Anteil der Proteinoxidation an der Substratoxidation gering. Um
ein optimales Verhältnis der Substratoxidation zugunsten der Fettoxidation zu erreichen, sollte eine
leichte Belastung mindestens 40 – 60 Minuten andauern. In der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klör konnte
gezeigt werden, dass innerhalb der ersten 30 Minuten bei einer leichten Belastungsintensität mit
zunehmender Belastungsdauer bei einem Probandenkollektiv von Normalgewichtigen der RQ
signifikant abnahm, d.h. die Fettoxidation stieg gegenüber der Kohlenhydratoxidation an. In dem
Belastungszeitraum 30 – 45 Minuten nahm die Fettoxidation tendenziell (n.s.) zu. Da die
Glykogenspeicher bei aktiver Muskelbetätigung zunehmend geleert werden, ist trotz eines gewissen
Steady State nach 30 Minuten körperlicher Belastung eine Erhöhung der Fettoxidation bei Fortführung
der Belastung zu erwarten (SCHMIDT D 1998). Für die vorliegende Studie wird deshalb eine
Belastungsdauer von 60 Minuten gewählt. Hieraus ergeben sich die Fragen, wie lange der positive
Effekt des hohen Anteils der Fettoxidation an der gesamten Substratoxidation in der
Regenerationsphase anhält und ob durch ein Trainingsprogramm der Anteil der Fettoxidation an der
gesamten Substratoxidation noch erhöht werden kann.
10
Anhang
2.3.3
166
Einfluss des Trainingszustandes auf die Substratoxidation unter
Belastung
Ziel des Trainingsprogrammes in der vorliegenden Studie ist es, möglichst viel Fett zu oxidieren und
damit langfristig den Beitrag der Fettoxidation an der Substratoxidation zu erhöhen. Das
Ausdauertraining, wie schnelles Gehen oder Fahrradfahren auf flacher Strecke, wird vermutlich
physiologische Veränderungen bewirken. Nach HOLLOSZY ET AL. 1984 und JANSSON et al. 1987
erfolgt bei Ausdauertraining über wenige Wochen die Entleerung der Muskelglykogenspeicher
langsamer, der Anstieg der Blutlactatwerte geringer und der RQ wird insgesamt im trainierten Zustand
kleiner sein. MARTIN et al. 1993, welche den Effekt eines 12-wöchigen Ausdauertrainings bei einem
Probandenkollektiv von 13 untrainierten Normalgewichtigen untersuchten, stellten fest, dass weiterhin
die Herzfrequenz abnimmt und die maximale Sauerstoffaufnahme grösser wird. Insgesamt wird die
Fettoxidation gegenüber der Kohlenhydratoxidation an Bedeutung gewinnen, da die Menge der
oxidativen Enzyme, die Anzahl der Mitochondrien selbst und das Ausmaß der intramuskulären
Triglyceridoxidation zunehmen. Dafür spricht auch eine gesteigerte Aufnahme der freien Fettsäuren
durch den trainierten Muskel (HOLLOSZY et al. 1984; MARTIN et al. 1993; TURCOTTE et al.
1992). WIRTH et al. 1997 stellten eine Veränderung des Fettgewebsstoffwechsels infolge des
Trainings fest. Es kam im Trainingszustand zu Abnahmen der Fettsäure- und Triglycerin-PhosphatBereitstellung und insgesamt zu einer Abnahme der Fettgewebsmasse aufgrund des geschrumpften
Durchmessers der Fettgewebszellen (OWENS et al. 1977).
Das Ausdauertraining bewirkt außerdem langfristig die Steigerung der fettfreien Masse und damit die
Erhöhung des Verhältnisses von fettfreier Masse zu Fettmasse. ROMIJN et al. 1992 ermittelten, dass
mit der Vermehrung der fettfreien Masse eine Zunahme der Muskelmasse verbunden ist. Fettsäuren
sind unter Ruhebedingungen das bevorzugte Substrat.
2.3.4
Einfluss der Körperzusammensetzung auf die Substratoxidation
Die Fahrradergometrie -Studie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klör zeigt, dass die Fettoxidation unter
ansteigender Belastungdauer bei Normalgewichtigen mit zunehmendem Fettanteil an der Körpermasse
signifikant zunimmt (SCHMIDT D 1998). Diese Ergebnisse können Hinweise dafür sein, dass
Übergewichtige im Vergleich zu Normalgewichtigen bei gleicher Belastungsintensität aufgrund ihres
höheren Anteils der Fettmasse am Gesamtkörpergewicht eine höhere Fettoxidation aufweisen, d.h.,
mehr Fett verbrennen. Möglicherweise können weitere Erkenntnisse zum Einfluß der
Körperzusammensetzung und der Fettverteilung auf die Substratoxidation in Ruhe und unter
Belastung in einem homogenen Probandenkollektiv “adipöse Frauen” gewonnen werden.
10
Anhang
167
Es wird in der vorliegenden Studie vermutet, dass mit der Steigerung der Leistungsfähigkeit und der
Fettoxidation im Langzeitversuch auch der Fettanteil an der Körpermasse abnimmt. Es soll der
Zusammenhang untersucht werden, in wie weit eine Veränderung der Substratoxidation innerhalb des
4-monatigen Trainings mit einer Veränderung der Körperzusammensetzung korreliert.
2.4
Fragestellung
Der Fahrradergometrie -Studie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klör (SCHMIDT D 1998) ist zu
entnehmen, dass die Fettoxidation bei untrainierten Normalgewichtigen während leichter, anhaltender,
sportlicher Belastung signifikant ansteigt. Diese Untersuchungen ergeben Anhaltspunkte dafür, dass
leichte sportliche Aktivität die Gewichtsabnahme bei Übergewichtigen unterstützen kann. Es stellen
sich nun die Fragen, in wie weit diese Ergebnisse auf Adipöse übertragbar sind und ob eine leichte,
physische Belastung während eines viermonatigen Trainingsprogrammes in Kombination mit einer
fettnormalisierten und kohlenhydratliberalen Ernährungsumstellung bei adipösen Probanden geeignet
ist, den Fettanteil an der Körpermasse zu verringern. Dies wäre von besonderer Bedeutung im
Hinblick auf die Entwicklung eines physiotherapeutischen und diätetischen Ansatzes bei stark
adipösen Personen zur Gewichtsreduzierung sowie zur anschließenden Gewichtsstabilisierung.
Ziel der Studie ist die Erfassung des Energieumsatzes und der Substratoxidation von adipösen
Probanden mit einem BMI zwischen ≥ 30 kg/m2 und ≤ 40 kg/m2 unter leichter (30% der maximalen
Sauerstoffaufnahme), physischer Belastung, 1 Stunde nach der Belastung (Regenerationsphase) und
im Langzeitversuch (vier Monate), um Aussagen über die Änderung des Energieumsatzes und der
Substratoxidation unter Belastung sowie in der Regenerationsphase während eines viermonatigen
Trainingsprogrammes zu machen.
10
Anhang
168
3
Studienablauf
3.1
Patienten
• Anzahl: 10 – 15 adipöse Patienten mit einem BMI zwischen 30 und 40 kg/m2
3.2
Einschlußkriterien
•
•
•
•
•
3.3
Alter: 25 – 50 Jahre
Geschlecht: weiblich
Der Patient ist an der Teilnahme am Trainingsprogramm interessiert und motiviert
Minimale Belastungsfähigkeit von 60 Watt
schriftliche Einverständniserklärung
Ausschlußkriterien
Patienten, auf die eines der folgenden Kriterien zutrifft, dürfen nicht zur Teilnahme an der Studie
zugelassen werden:
• koronare Herzkrankheit: Kontraindikation gegen Ergometer-Belastung
• Diabetes Mellitus Typ 1
• Bekannte Nierenfunktionsstörungen (Beeinflussung der Stickstoffabgabe)
• Bekannter Medikamenten-, Drogen- oder Alkoholabusus
• Weitere Krankheiten oder Funktionsstörungen, die nach Meinung des Prüfarztes eine
Teilnahme an dem Trainingsprogramm ausschließen, z.B. andere, oben noch nicht
genannte physische Einschränkungen des Körperapparates, die die Teilnahme an der
Studie behindern würden
• Bedarf an nicht erlaubter Begleitmedikation:
Medikamente, die Einfluß auf das Körpergewicht haben, z.B. Diuretika,
Schilddrüsenhormone und systemisch wirkendes Kortison (wenn eine stabile Therapie
während der letzten drei Monate nachgewiesen werden kann und eine Dosisänderung
bis zur Beendigung der Studie nicht vorgesehen ist, sind solche Medikamente erlaubt)
• Keine Bereitschaft zur Zusammenarbeit im Rahmen der Studienanforderungen
• Unfähigkeit, die in Zusammenhang mit der Studie anstehenden Leistungen (z.B.
Führen eines Ernährungsprotokolls) zu erbringen
• Gleichzeitige Teilnahme an einer anderen Studie
• Schwangerschaft (Nachweis durch Schwangerschaftstest) oder Laktation (Veränderter
Hormonstatus)
3.4
Begleiterkrankungen
Erkrankungen, die bereits bei der Aufnahme in die Studie bestehen und nicht unter die
Ausschlußkriterien fallen, gelten als Begleiterkrankung und müssen als solche dokumentiert werden.
Die Begleiterkrankungen sollen vom behandelnden Arzt unter geeigneter Medikation stabilisiert
werden. Die Medikation sollte im Verlauf der Studie möglichst unverändert weitergeführt werden.
Veränderungen der Medikation, sowie neu hinzukommende Begleiterkrankungen und Medikationen
während des Studienverlaufs sind zu dokumentieren. Der Begriff Begleiterkrankungen umfaßt auch
Erkrankungen, die während der Studie auftreten, aber nicht mit dieser in Verbindung stehen.
10
Anhang
3.5
169
Studiendesign
Vor Beginn der Studie wird diese der Ethikkomission in Frankfurt vorgelegt.
Der Untersuchungszeitraum gliedert sich in zwei Einheiten: Die Phase A umfasst 4 Tage stationären
Aufenthalt und Phase B beinhaltet die ambulante viermonatige Weiterbetreuung in Kleingruppen (pro
Gruppe 4 Personen) mit wöchentlichen Treffen (Sportcheck).
Phase A) Stationärer Aufenthalt in Kleingruppen mit 4 Probanden
Nach Aufnahmeuntersuchung (Rekrutierung) durch einen Arzt führt jeder Proband in der Basiswoche
drei Tage ein Ernährungsprotokoll (3-Tage-Schätzprotokoll) nach Anleitung. Mittels einer
ansteigenden Belastungsergometrie werden 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme (in Watt) der
Probanden
bestimmt.
Untersuchungsparameter
während
der
Belastungsergometrie
sind
Energieumsatz, Herzfrequenz, Blutdruck und Lactatwert. Die Tabellen 1 und 3 auf den Seiten 12 und
Seite 20 veranschaulichen die Phase A des Versuchsverlaufs.
Am Tag 1 werden die anthropometrischen Daten, wie Körpergröße, Körpergewicht, WHR und
Körperzusammensetzung erhoben. Zur Berechung der Energieumsätze und der Substratoxidationen ist
die Urinmenge von den Probanden 1 und 2 vom Morgen des Tages 1 bis zum Morgen des Tages 2 zu
sammeln, die Probanden 3 und 4 sammeln vom Tag 2 bis Tag 3. Am Tag 1 wird das Sportprogramm
für die Zeit nach dem stationären Aufenthalt (für zu Hause) sowie das Führen eines
Aktivitätsprotokolls in Kleingruppen mit dem Sporttherapeuten besprochen. Hier findet ebenfalls die
Schulung der Probanden zur Erfassung der Belastungsintensität mit Hilfe von Pulsuhren als Grundla ge
der Standardisierung des Trainings statt. Mit Beginn des Tages 1 bis einschließlich Ende des Tages 3
wird erneut ein Ernährungsprotokoll von jedem Probanden erstellt.
An dem Morgen des zweiten Tages (Probanden 1 und 2), bzw. Tag 3 für die Probanden 3 und 4, wird
eine Ruhekalorimetrie zur Bestimmung von Ruheenergieumsatz und Substratoxidation durchgeführt.
Nach dem Frühstück, das sich aus einer definierten Nährstoffkombination zusammensetzt, und einer
vierstündigen Nahrungskarenz führen die Probanden die Belastungsergometrie mit 30% der in der
Basiswoche ermittelten maximalen Leistungsfähigkeit durch. Die Dauer der Belastung beträgt 60
Minuten. Während der Kalorimetrie werden Puls, Blutdruck und Lactatwert gemessen, sowie der
Energieumsatz und die Substratoxidation errechnet. Nach der Belastung wird eine standardisierte
Zwischenmahlzeit gereicht sowie für die Flüssigkeitszufuhr gesorgt. Eine Stunde nach Beendigung der
Belastung wird erneut eine Ruhekalorimetrie durchgeführt, um den Energieumsatz und die
Substratoxidation während der Regenerationsphase darzustellen. Die Probanden 3 und 4 nutzen Tag 2
für die Teilnahme an einem Kochkurs, sowie an Vorträgen zur gesunden Ernährung. Wenn die
Möglichkeit besteht, wird den Patienten an diesem Tag eine Ernährungsberatung angeboten. Dieses
Tagesprogramm ist für die Probanden 1 und 2 am Tag 3 vorgesehen.
10
Anhang
170
Am Tag 4 werden die Probanden aufgefordert, zu Hause leichten Sport nach Anleitung (mit Pulsuhr)
zu treiben, diese zu protokollieren (Aktivitätsprotokoll), zum wöchentlichen Sportcheck zu erscheinen
und anschließend aus der Klinik entlassen.
Tab. 1: Tabellarische Darstellung zum Versuchsablauf – Phase A
modifiziert nach SCHMIDT D 1998
Zeitraum
Maßnahmen
Untersuchungsparameter
Basiswoche
Aufnahme der körperlichen
Konstitution durch einen Arzt*
Ernährungsprotokoll (3 Tage)
Ermittlung der max. Leistungsfähigkeit unter Belastung
Aufnahmeuntersuchung
Einschluß-/Ausschlußkriterien
Nährstoffzufuhr
Puls, Blutdruck,
Lactatwert, Energieumsatz
Tag 1
Anthropometrie
Körpergröße, -gewicht,
Waist-to-hip-Ratio,
Körperzusammensetzung
Nährstoffzufuhr
Ernährungsprotokoll
bis einschließlich Tag 3
24 Stunden Urin sammeln
N-Ausscheidung
…..(bzw.Tag 2)bis Tag 2 (bzw. Tag 3)
Besprechung des Sportprogramms
Tag 2/3
0h
Ruheenergieumsatz
bis 1h
Frühstück
4h Nüchternphase
Energieumsatz unter 60-minütiger
Belastung mit 30% der max.
Leistungsfähigkeit
5h
6h
7h
Standardisierte Zwischenmahlzeit
Regenerationsumsatz
1h nach Ende der Belastung
Tag 2/3
Kochkurs/Ernährungsberatung
Tag 4
Besprechung des Trainings
zu Hause (mit Pulsuhr) und
des Aktivitätsprotokolls
Freies Training
Entlassung
Energieumsatz
Substratoxidation
Puls, Blutdruck,
Lactatwert
Energieumsatz
Substratoxidation
Energieumsatz
Substratoxidation
mit Sporttherapeut
*Die Aufnahmeuntersuchungen sollen wenn möglich in den Wochen vor der Basiswoche erledigt werden.
Phase B ) Wöchentliche ambulante Sportgruppen (3 Gruppen à 4 Probanden)
Die Probanden treiben in den 16 Wochen nach dem stationären Aufenthalt regelmäßig eine Sportart,
wie Radfahren auf flachen Strecken oder Walking und führen ein Aktivitätsprotokoll. Die Sportarten
oder das individuelle Sportprogramm wurden zuvor während des Aufenthalts in der Klinik mit dem
Sporttherapeuten besprochen. Die Intensität der Belastung beträgt 30% der maximalen Leistungsfähigkeit und wird mit der Pulsuhr, als Grundlage der Standardisierung, bestimmt. Die sportliche
Betätigung soll täglich stattfinden und mindestens 1 Stunde andauern. Tabellarische Darstellungen der
Phase B des Studiendesigns befinden sich auf Seite 14 und Seite 20.
10
Anhang
171
Von der 1. bis zur 16. Woche treffen sich die Teilnehmer wöchentlich einmal zum Sportcheck mit
dem Sporttherapeuten und Betreuer in der Klinik. Hier werden Fragen und Probleme diskutiert, sowie
neue Sportübungen erlernt und Anregungen für zu Hause gegeben. Ziel des Sportchecks ist die
Motivation der Teilnehmer, sowie die Kontrolle des regelmäßigen Trainings anhand des
Aktivitätsprotokolls.
Tab. 2: Tabellarische Darstellung zum Versuchsablauf – Phase B
Zeitraum
Maßnahmen
1.-16. Woche
Tägliches, selbständiges Training mit einer
Trainingsdauer von min. 1 Stunde
Wöchentliches, 1-stündiges Sportprogramm
mit Sporttherapeut und Anregungen für zu
Hause
Einschätzung und Kontrolle der
Tägliches Aktivitätsprotokoll
physischen Belastung
1. Woche
Ernährungsprotokoll
4., 8., 12. und
16. Woche
Tag 1 (Montag)
Anthropometrie
Nährstoffzufuhr
Körpergewicht, WHR,
Körperzusammensetzung;
Ernährungsprotokoll
Nährstoffzufuhr;
24 Stunden Urin sammeln
N- Ausscheidung;
Überprüfung der max. Leistungsfähigkeit Puls, Blutdruck, Lactatwert,
unter Belastung &
Energieumsatz;
Anpassung der 30% Leistungsfähigkeit
Sportcheck
Kontrolle des Trainings und
Abgabe der Aktivitätsprotokolle;
Tag 2 (Donnerstag)
Ruheenergieumsatz
Puls, Blutdruck, Lactatwert,
Energieumsatz,
Substratoxidation;
Energieumsatz unter 60-minütiger Be - Puls, Blutdruck, Lactatwert,
lastung mit 30% der max. Leistungsfähig- Energieumsatz,
keit
Substratoxidation;
Regenerationsumsatz
1 h nach Ende der Belastung
17. Woche
Untersuchungsparameter
Energieumsatz,
Substratoxidation;
Analyse der Ernährungsprotokolle und
Individuelle Ernährungsberatung
Jeder Patie nt führt in der 1. Woche nach Ende des stationären Aufenthaltes ein 3-TageErnährungsprotokoll zu Hause. In der 4., 8., 12. und 16. Woche werden am Tag 1 (z.B. Montag) die
anthropometrischen Daten, Körpergewicht, Körperzusammensetzung und Waist-to-Hip-Ratio,
erhoben und die maximale Leistungsfähigkeit überprüft. Hier wird weiterhin eine individuelle
Ernährungsberatung stattfinden. An einem weiteren Tag, mit einer zeitlichen Distanz von mindestens
2 Tagen zum 1. Tag (z.B. Donnerstag oder Freitag), werden der Energieumsatz in Ruhe, unter
Belastung und der Regenerationsumsatz bestimmt. Es besteht die Möglichkeit für jeden Probanden, an
Ernährungsinformations- und Ernährungsaufklärungsveranstaltungen teilzunehmen. Zu den oben
genannten Terminen bringen die Probanden jeweils ein ausgefülltes 3-Tage-Schätzprotokoll zur
Erfassung der Nährstoffaufnahme mit. Im Anschluß an die Studie (17. Woche) werden weitere
Ernährungsprotokolle analysiert und jeder Proband erhält eine individuelle Ernährungsberatung auf
freiwilliger Basis.
10
Anhang
172
4
Methoden
4.1
Kalorimetrie – Theorie und Durchführung mit dem Gerät K4b2
Die Bestimmung der Ruhe- sowie Belastungsenergieumsätze werden mit dem tragbaren Gerät K4b 2
der Firma Cosmed durchgeführt. Die Arbeitsgruppe Prof. Klör arbeitete in der Vergangenheit mit
einem feststehenden Ruhekalorimeter (Deltatrac TM
der Firma Hoyer Bremen). Um die
Vergleichbarkeit der Meßwerte des neuen, tragbaren Gerätes in der vorliegenden Studie mit den
Ergebnissen des zuvor verwandten Modells zu gewährleisten, werden die Ergebnisse beider Geräte
validiert.
Das Kernstück des Geräts K4b 2 ist die tragbare Einheit. Sie wird während des Tests am Patienten mit
einer anatomischen Gurte befestigt und besteht aus einem 02 - und C02 -Analysator, einer Sampling
Pumpe, einem UHF-Sender und barometrischen Sensoren. Die Stromversorgung erfolgt durch einen
Akku, der auf der Rückenplatte der Gurte befestigt wird. Mittels eines Empfängergerätes steht das
Gerät auch für telemetrische Datenverarbeitung im Feldversuch zur Verfügung. Weiterhin besteht die
Möglichkeit, die tragbare Einheit vom PC aus über eine serielle Schnittstelle zu steuern, so dass die
Kalibration von der Software durchgeführt wird. Eine weitere Schnittstelle ermöglicht die
gleichzeitige Steuerung eines Ergometers (USER MANUAL K4b2 ).
Das K4b2 verwendet ein System, das den Gasaustausch Atemzug für Atemzug analysiert. Das
Meßprinzip
dieses
portablen
Gerätes
beruht
auf
einer
indirekten
Kalorimetrie,
d.h.,
Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe werden erfaßt. Die Messung der Herzfrequenz erfolgt
über einen Pulsmessgürtel. Die kalorimetrischen Parameter werden aufgrund der gemessenen Größen
02 Verbrauch (V02 ), C02 Produktion (VC02 ), Respiratorischer Quotient (RQ) und dem eventuell im
Test
eingegebenen
Harnstoff
errechnet.
Errechnete
Parameter
sind
Energieverbrauch,
Energieverbrauch pro Körperoberfläche, Energieverbrauch pro Gewicht, Oxidation von Proteinen
(g/Tag, kcal/Tag oder %), Fetten (g/Tag, kcal/Tag oder %) sowie Kohlenhydraten (g/Tag, kcal/Tag
oder %). Weiterhin können noch theoretische Werte gemäß Alter, Größe und Gewicht des Probanden
errechnet und mit den gemessenen Werten verglichen werden, z.B. die anaerobe Schwelle oder der
theoretische Ruhe-Energieverbrauch.
10
Anhang
4.1.1
173
Ruheumsatz
Der Ruheumsatz wird per Ruhekalorimetrie am Morgen des dritten Tages des stationären Aufenthalts
sowie in der 4., 8., 12., und 16. Woche der ambulanten Weiterbetreuung bestimmt. Er wird nüchtern,
d.h., 12 Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme, unbekleidet, kurz nach dem Aufwachen, bei
völliger körperlicher Ruhe und bei Indifferenztemperatur gemessen. Die Indifferenztemperatur ist eine
Umgebungstemperatur, bei der der Proband weder schwitzt noch friert. Der Grundumsatz wird in
kcal (4,18 KJ) /kg Körpergewicht/h angegeben (ELMADFA & LEITZMANN 1990).
4.1.2
Ermittlung der 30%-igen Leistungsfähigkeit unter Belastung
Während physischer, submaximaler Belastung sind Fettsäuren bei länger andauernder Belastungszeit
das bevorzugte Substrat. Für die vorliegende Studie wird die submaximale Leistungsfähigkeit bei 30%
der maximalen Sauerstoffaufnahme gewählt. Am ersten Tag der Phase A des Studienablaufs wird für
jeden einzelnen Probanden individuell mittels einer ansteigenden Belastungsergometrie die Leistung
in Watt bestimmt, die einer optimalen Fettoxidation entspricht. Die 30%-ige Leistungsfähigkeit
errechnet sich aus dem maximal erreichten Puls und dem Ruhepuls. Die Erfassung des Lactatwertes
im aeroben Bereich, sowie der Anstieg der Fettoxidationen sind weiterhin Indizien für eine
angemessene körperliche Belastung.
In der nachfolgenden ambulanten Betreuung wird die Änderung der Leistungsfähigkeit aufgrund des
standardisierten Trainingsprogramms kontrolliert. In der 4., 8., 12. und 16. Woche werden die 30%-ige
Leistungfähigkeit, nach gleicher Methode wie oben beschrieben, erneut ermittelt und das
Trainingsprogramm angepasst.
4.1.3
Energieumsatz unter 30% der maximalen Leistungsfähikeit
mittels 60-minütiger Fahrradergometrie
Die Messung des Energieumsatzes unter 30% der maximalen Leistungsfähigke it findet am Tag 2,
bzw. 3 des stationären Aufenthaltes sowie zu dem Terminen in der 4., 8., 12. und 16. Woche 4
Stunden nach dem Frühstück statt. Vor dem Start der Messung werden Blutdruck, Herzfrequenz und
Lactatwert unter Ruhebedingungen bestimmt. Aufgeführte Meßpunkte (MP in Minuten) sind 0, 12, 22,
32, 42, 52 und 60. Zu den MP wird das Verhalten von Sauerstoffaufnahme, Energieumsatz,
Substratoxidationen, RQ und Herzfrequenz durch das tragbare Kalorimeter ermittelt. Bei MP 0 werden
die Parameter unter Ruhebedingungen gemessen. Die folgenden Meßpunkte sind Mittelwerte aus
jeweils 3 der minütlich bestimmten Werte während der Belastung. Der Blutdruck wird alle 2 Minuten
gemessen und es ergeben sich 5 Mittelwerte, d.h. nach 10, 12, 14; 20, 22, 24; 30, 32, 34; 40, 42, 44
und 50, 52 und 54 Minuten. Der Lactatwert wird vor, während und nach der Fahrradergometrie
10
Anhang
174
gemessen. Während der Belastungszeit besteht für die Probanden die Möglichkeit einen Videofilm
anzuschauen.
4.1.4
Regenerationsumsatz − Ruheumsatz in der Regenerationsphase
In der Fahrradergometrie -Studie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klör (SCHMIDT D 1998) wurde
während der Belastungszeit die Steigerung von Energieumsatz und Substratoxidation gegenüber den
Ruhebedingungen bei Normalgewichtigen bestimmt. Darauf aufbauend ist es nun interessant zu
betrachten, in wie weit bzw. wie lange diese Steigerungen anhalten. Deshalb wird der Energieumsatz
1 Stunde nach Ende der Belastung (Regenerationsphase) bestimmt. Während der viermonatigen,
ambulanten Betreuung (Phase B des Studienablaufes), d.h. nach jeder 60-minütigen Fahrradergometrie
in den Wochen 4, 8, 12 und 16, wird dieser Zusammenhang geprüft.
Der Zeitraum der Nahrungskarenz, der sich aus den 4 Stunden nach dem Frühstück bis
Belastungsbeginn, 1 Stunde Fahrradergometrie sowie 1 Stunde Regenerationzeit und 30 Minuten
Regenerationsumsatzmessung zusammensetzt, würde 6 ½ Stunden beträgen. Deshalb ist angedacht,
den Probanden in der Zeit nach der 1-stündigen Belastung eine standardisierte Zwischenmahlzeit und
Flüssigkeit zu reichen.
4.2
Anthropometrie
Alter, Geschlecht, Körpergewicht, Körpergröße, BMI, WHR, sowie die Körperzusammensetzung, die
durch die Bioelektrische Impedanzanalyse ermittelt wird, beeinflussen den Ruheenergieumsatz. Die
anthropometrischen Daten werden am Morgen des ersten Tages erhoben (stationärer Aufenthalt) sowie
zu den ambulanten Untersuchungsterminen in der 4., 8., 12. und 16. Woche.
4.3
Ernährungsprotokoll und -beratung
Für die Erfassung der Nährstoffzufuhr und des Zusammenhangs zwischen Substratzufuhr und
Oxidation der Substrate dokumentieren die Probanden 3 Tage ihre Nahrungsaufnahme in der
Basiswoche, vom 1 − 3 Tag des stationären Aufenthaltes und in der 1., 4., 8., 12. und 16. Woche der
anschließenden ambulanten Betreuung jeweils die 3 Tage vor der Ermittlung des Leistungsumsatzes.
In diesen Ernährungsprotokollen sind die Lebensmittel in kalte und warme Speisen sowie
herkömmliche Kombinationen von Mahlzeiten und Getränken unterschieden. Die Ernährungsprotokolle sind die Grundlage der individuellen Ernährungsberatungen. Diese Beratungen sollen
weiterhin eingerahmt werden von einerseits Informations- und andererseits Aufklärungsveranstaltungen der Klinik.
10
4.4
Anhang
175
24-Stunden-Urin
Die Proteinoxidation wird über die Erfassung des Stickstoffgehaltes im 24-Stunden-Urin ermittelt. In
der Fahrradergometrie -Studie von Prof. Dr. Klör (SCHMIDT D 1998) wurde unter den Bedingungen
ohne und nach Belastung kein signifikanter Unterschied bei Normalgewichtigen festgestellt. In der
vorliegenden Studie wird zur Arbeitserleichtung der Probanden der 24-Stunden-Urin lediglich vom 1.
zum 2. Tag (Proband 1 und 2), bzw. vom Tag 2 bis Tag 3 (Proband 3 und 4) des stationären
Aufenthaltes sowie vom Vortag bis zum Tag 1 in der 4., 8., 12. und 16. Woche jeweils einmal
gesammelt und dient als Berechnungsgrundlage für Ruhe-, Belastungs- und Regenerationsumsatz. Um
eine korrekte Sammlung des Urins sicherzusellen, erhalten die Probanden eine schriftliche Anleitung.
4.5
Trainingsprogramm
Als Trainingsprogramm können Ausdauersportarten gewählt werden, die die allgemeine Kondition
verbessern. Für die Ermittlung der Meßparameter während der Belastungsphase wird ein Sportgerät
benötigt, das die Belastungsintensität (Wattzahl) angibt. Beispiele hierfür sind ein Fahrradergometer
oder ein Laufband. Da bei diesen Betätigungen hauptsächlich die Beinmuskulatur beansprucht wird,
wäre es nicht sinnvoll, im Trainingsprogramm ausschließlich die Arme oder den Bauch zu betätigen.
Vielmehr sollte man die Beine in den Vordergrund des Train ings stellen. Beispiele hierfür wären
leichtes Radfahren oder Walking an frischer Luft unter Berücksichtigung der 30%-igen
Leistungsfähigkeit.
Während des stationären Aufenthaltes werden den Probanden die Benutzung der Pulsuhren zum
täglichen Training sow ie das Führen eines Aktivitätsprotokolls erklärt. Dieses Protokoll soll den
Probanden zum täglichen Training ermutigen und dem Betreuer eine Kontrolle sein. Die Benutzung
von Pulsuhren liefert eine Selbstkontrolle für die Probanden und dient der Standardis ierung des
Trainingsprogrammes. Im Aktivitätsprotokoll sollen die Probanden ihr tägliches Training unter
Berücksichtigung der 30% der maximalen Leistungsfähigkeit mit Hilfe von den Pulsuhren
protokollieren.
5
Zusammenfassung
Mit der vorliegenden Studie soll der Einfluß leichter körperlicher Belastung und einer
Ernährungsumstellung auf eine fettnormalisierte und kohlenhydratliberale Ernährung sowie der Effekt
eines Ausdauertrainings über 4 Monate bei 30% der maximalen Leistungsfähigkeit und einer
Belastungsdauer von einer Stunde pro Tag auf Energieumsatz, Substratoxidation, Herzfrequenz,
Blutdruck und Lactatwert sowie Körperzusammensetzung bei adipösen Probanden mit einem BMI
zwischen ≥ 30 kg/m2 und ≤ 40 kg/m2 während der Belastungszeit und 1 Stunde nach Ende der
10
Anhang
176
Belastung (Regenerationsphase) untersucht werden. Die Ergebnisse sind hinsichtlich der Evaluierung
eines physiotherapeutischen und diätetischen Kombinationsmodells zur Gewichtreduzierung adipöser
Patienten von Bedeutung.
Folgende Tabelle zeigt die Prüfungsübersicht mit den erforderlichen Messungen zu den dafür
vorgesehenen Zeitpunkten.
Tab. 3: Prüfungsübersicht (Methodik)
Gesamt: 18 Wochen
Einschlussuntersuchung+
30% -Leistungsfähigkeit
Ruhe-Kalorimetrie
Belastungskalorimetrie
Regenerationskalorimetrie
Energieumsatz
Ruheenergieumsatz
Leistungsumsatz
Regenerationsumsatz
Puls
Blutdruck
Lactatwert
Ernährungsprotokoll
24h-Urin
Körpergröße
Körpergewicht
WHR
Körperzusammensetzung
Substratoxidation
Sportcheck
Basis - Stationärer Ambulanz
woche Aufenthalt (Wochen)
(Tage)
2 3 4 1.-3. 4. 5.-7.
*
*
*
*
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* (1.)
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*
*
*
8.
9.-11.
12. 13.-15.
16.
*
*
*
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*
*
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*
*
*
*
*
+ Die Aufnahmeuntersuchungen sollen wenn möglich in den Wochen vor der Basiswoche erledigt werden.
Diese Tabelle beinhaltet nicht die Ernährungsberatungen im Anschluß an die Studie (19. Woche).
Die weiteren Säulen einer Gewichtsreduktionstherapie, wie nicht–medikamentöse Therapien
(psychologische Beratung, ... ) und medikamentöse Therapien (wie die Medikation zur Behandlung
der Adipositas [Fenfluramin und dessen Derivate oder amphetaminverwandte Substanzen]) werden
bewußt ausgeschlossen, um ausschließlich die Bedeutung der körperlichen Belastung und
Ernährungsumstellung auf die Substratoxidation und Gewichtsreduktion bei übergewichtigen Frauen
beurteilen zu können.
10
6
Anhang
177
Literatur
AHLBORG G, FELIG P 1986: Lactate and glucose exchange across the forearm, legs, and splanchnic bed
during abd after prolonged exercise. J Clin Invest 69, 45-54
AHONEN J, LAHTINEN T, SANDSTRÖM M, POGLIANE G et WIRHED R 1994: Sportmedizin und
Trainingslehre. Schattauer-Verlag, Stuttgart-New York
COSMED K4b2: User Manual. Betriebsanleitung
ELMADFA I & LEITZMANN C 1990: Ernährung des Menschen. 2.,überarbeitete Aufl., Verlag Eugen Ulmer,
Stuttgart.
HOLLOSZY JO et COYLE FF 1984: Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic
consequences. J Appl Physiol 56 (4), 831-838
JANSSON E et KAIJSER L 1987: Substrate utilisation and enzymes in skeletal muscle of extremely endurancetrained men. J Appl Physiol 62 (3), 999-1005
LÖFFLER G & PETRIDES PE 1997: Biochemie und Pathobiochemie. 5. Auflage. Springer-Verlag; Berlin,
Heidelberg, New York
MARTIN WH, DALSKY GP, HURLEY BF, MATTHEWS DE, BIER DM, HAGBERG JM, ROGERS MA,
KING DS et HOLLOSZY JO 1993: Effect of endurance training on plasma free fatty acid turnover
and oxidation during exercise. Am J Physiol 265 , E708-714
McARDLE, WD, KATCH FI, KATCH VL (1991): Exercise physiologie: Energy, nutrition and human
performance. 3. Aufl., Lea & Febiger Philadelphia 1991
McCARTY MF (1995): Optimizing exercise for fat loss. Medical Hypotheses 44, 325-330
OWENS JL, FULLER EO, NUTTER DO et DIGIROLAMO 1977: Influence of moderate exercise on adipocyte
metabolism and hormonal responsiveness. J Appl Physiol 43 (3), 425-430
ROMIJN JA et WOLFE RR 199: Effects of prolonged exercise on endogenous substrate supply and utilization.
Presp Exerc Sci Sports Med 5, 207-234
SCHMIDT D 1998: Einfluß leichter körperlicher Belastung – Fahrradergometrie – auf den Energieumsatz, die
Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert normalgewichtiger
Probanden. Diplomarbeit – Justus Liebig Universität Giessen
SCHMIDT RF et THEWS G (1995): Physiologie des Menschen. 26. Aufl., Springer Verlag Berlin Heidelberg
TURCOTTE LP, RICHTER EA et KIENS B 1992: Increased plasma FFA uptake and oxidation during
prolonged exerice in trained vs. untrained humans. Am J Physiol 262, E791- 799
WIRTH A, SCHLIERF G et SCHETTLER G 1979: Körperliche Aktivität und Fettstoffwechsel. Klin
Wochenschr 57, 1195-1201
Bad Nauheim, ________________
Datum
_________________________________
Studienleiter: Prof. Dr. med. Wüsten
Giessen,
_________________
Datum
_____________________________
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. Klör
10
9.3
Anhang
178
Kurzprotokoll (Zusammenfassung des Kapitels 9.2)
Titel:
Einfluß leichter körperlicher Belastung
(ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den
Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz,
den Blutdruck und den Lactatwert sowie die
Körperzusammensetzung adipöser Probanden während
eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Mitarbeiter: N. Schmidt, Dr. oec. troph. S. Hahn, O. Wüsten, H. Schnell-Kretschmer, A. Hauenschild;
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
Synopsis
Titel
Indikation
Primäre
Prüfvariablen
Sekundäre
Prüfvariablen
Untersuchungs
-zeitraum
Probandenkollektiv
Trainingsprogramm
Studienort
Zeitplan
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den
Blutdruck und den Lactatwert sowie die Körperzusammensetzung adipöser
Probanden während eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Adipöse Frauen mit einem BMI zwischen 30 und 40 kg/m2
Energieumsatz, Substratoxidation, Körperzusammensetzung, Gewichtsverlust
Puls, Blutdruck, Lactatwert, Nährstoffzufuhr, N-Ausscheidung, Körpergröße,
-gewicht, WHR
4 Tage stationärer Aufenthalt und im Anschluß ambulante 4-monatige
Weiterbetreuung in Kleingruppen (pro Gruppe 4 Personen) mit wöchentlichen
Treffen
10-15 adipöse, stoffwechselgesunde Frauen (Wohnort: südlich von Giessen)
BMI 30-40 kg/m2
Alter: 25-50 Jahre
Tägliches Sportprogramm [z.B. Radfahren auf flacher Strecke oder schnelles
Gehen (Walking)] angepasst an 30% der max. Leistungsfähigkeit (Hilfsmittel:
Pulsuhr); Aktivitätsprotokoll
Südpark-Klinik / Kaiserberg-Klinik in Bad Nauhein
19 Wochen pro Proband
10
Anhang
179
Fragestellung
Einer Studie der Medizinischen Poliklinik der Justus-Liebig-Universität Giessen unter der Leitung von
Prof. Dr. Klör (SCHMIDT D 1998: Einfluß leichter körperlicher Belastung – Fahrradergometrie – auf
den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert
normalgewichtiger Probanden [wird im nachfolgenden Text kurz “Fahrradergometrie -Studie”
genannt]) ist zu entnehmen, dass die Fettoxidation bei untrainierten Normalgewichtigen während
leichter, anhaltender, sportlicher Belastung signifikant ansteigt. Diese Untersuchungen ergeben
Anhaltspunkte dafür, dass leichte sportliche Aktivität die Gewichtsabnahme bei Übergewichtigen
unterstützen kann. Es stellen sich nun die Fragen, in wie weit diese Ergebnisse auf Adipöse
übertragbar sind und ob eine leichte, physische Belastung während eines viermonatigen
Trainingsprogrammes in Kombination mit einer fettnormalisierten und kohlenhydratliberalen
Ernährungsumstellung bei adipösen Probanden geeignet ist, den Fettanteil an der Körpermasse zu
verringern. Dies wäre von besonderer Bedeutung im Hinblick auf die Entwicklung eines
physiotherapeutischen und diätetischen Ansatzes bei stark adipösen Personen zur
Gewichtsreduzierung sowie zur anschließenden Gewichtsstabilisierung.
Ziel der Studie ist die Erfassung des Energieumsatzes und der Substratoxidation von adipösen
Probanden mit einem BMI zwischen ≥ 30 kg/m2 und ≤ 40 kg/m2 unter leichter (30% der maximalen
Sauerstoffaufnahme), physischer Belastung, 1 Stunde nach der Belastung (Regenerationsphase) und
im Langzeitversuch (vier Monate), um Aussagen über die Änderung des Energieumsatzes und der
Substratoxidation unter Belastung sowie in der Regenerationsphase während eines viermonatigen
Trainingsprogrammes zu machen.
Studienablauf
Patienten
•
Anzahl: 10 – 15 adipöse Patienten mit einem BMI zwischen 30 und 40 kg/m2
Einschlußkriterien
•
•
•
•
•
Alter: 25 – 50 Jahre
Geschlecht: weiblich
Der Patient ist an der Teilnahme am Trainingsprogramm interessiert und motiviert
Minimale Belastungsfähigkeit von 60 Watt
schriftliche Einverständniserklärung
Ausschlußkriterien
Patienten, auf die eines der folgenden Kriterien zutrifft, dürfen nicht zur Teilnahme an der Studie
zugelassen werden:
• koronare Herzkrankheit: Kontraindikation gegen Ergometer-Belastung
• Diabetes Mellitus Typ 1
• Bekannte Nierenfunktionsstörungen (Beeinflussung der Stickstoffabgabe)
• Bekannter Medikamenten-, Drogen- oder Alkoholabusus
• Weitere Krankheiten oder Funktionsstörungen, die nach Meinung des Prüfarztes eine Teilnahme
an dem Trainingsprogramm ausschließen, z.B. andere, oben noch nicht genannte physische
Einschränkungen des Körperapparates, die die Teilnahme an der Studie behindern würden
• Bedarf an nicht erlaubter Begleitmedikation:
Medikamente, die Einfluß auf das Körpergewicht haben, z.B. Diuretika, Schilddrüsenhormone
und systemisch wirkendes Kortison (wenn eine stabile Therapie während der letzten drei Monate
nachgewiesen werden kann und eine Dosisänderung bis zur Beendigung der Studie nicht
vorgesehen ist, sind solche Medikamente erlaubt)
10
Anhang
•
•
Keine Bereitschaft zur Zusammenarbeit im Rahmen der Studienanforderungen
Unfähigkeit, die in Zusammenhang mit der Studie anstehenden Leistungen (z.B. Führen eines
Ernährungsprotokolls) zu erbringen
Gleichzeitige Teilnahme an einer anderen Studie
Schwangerschaft (Nachweis durch Schwangerschaftstest) oder Laktation (Veränderter
Hormonstatus)
•
•
180
Studienverlauf und Methodik
Vor Beginn der Studie wird diese der Ethikkomission in Frankfurt vorgelegt.
Der Untersuchungszeitraum gliedert sich in zwei Einheiten: Die Phase A umfasst 4 Tage stationären
Aufenthalt und Phase B beinhaltet die ambulante viermonatige Weiterbetreuung in Kleingruppen (pro
Gruppe 4 Personen) mit wöchentlichen Treffen (Sportcheck).
Phase A) Stationärer Aufenthalt in Kleingruppen mit 4 Probanden
Nach Aufnahmeuntersuchung (Rekrutierung) durch einen Arzt führt jeder Proband in der Basiswoche
drei Tage ein Ernährungsprotokoll (3-Tage-Schätzprotokoll) nach Anleitung. Mithilfe einer
ansteigenden Belastungsergometrie werden 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme (in Watt) der
Probanden bestimmt. Untersuchungsparameter während der Belastungsergometrie sind
Energieumsatz, Herzfrequenz, Blutdruck und Lactatwert. .Die Tabellen 1 und 3 auf den Seiten 5 und
Seite 8 veranschaulichen die Phase A des Versuchsverlaufs.
Am Tag 1 werden die anthropometrischen Daten, wie Körpergröße, Körpergewicht, WHR und
Körperzusammensetzung erhoben. Zur Berechung der Energieumsätze und der Substratoxidationen ist
die Urinmenge von den Probanden 1 und 2 vom Morgen des Tages 1 bis zum Morgen des Tages 2 zu
sammeln, die Probanden 3 und 4 sammeln vom Tag 2 bis Tag 3. Am Tag 1 wird das Sportprogramm
für die Zeit nach dem stationären Aufenthalt (für zu Hause) sowie das Führen eines
Aktivitätsprotokolls in Kleingruppen mit dem Sporttherapeuten besprochen. Hier findet ebenfalls die
Schulung der Probanden zur Erfassung der Belastungsintensität mittels Pulsuhr als Grundlage der
Standardisierung des Trainings statt. Mit Beginn des Tages 1 bis einschließlich Ende des Tages 3 wird
erneut ein Ernährungsprotokoll von jedem Probanden erstellt.
An dem Morgen des zweiten Tages (Probanden 1 und 2), bzw. Tag 3 für die Probanden 3 und 4, wird
eine Ruhekalorimetrie zur Bestimmung von Ruheenergieumsatz und Substratoxidation durchgeführt.
Nach dem Frühstück, das sich aus einer definierten Nährstoffkombination zusammensetzt, und einer
vierstündigen Nahrungskarenz führen die Probanden die Belastungsergometrie mit 30% der in der
Basiswoche ermittelten maximalen Leistungsfähigkeit durch. Die Dauer der Belastung beträgt 60
Minuten. Während der Kalorimetrie werden Puls, Blutdruck und Lactatwert gemessen, sowie der
Energieumsatz und die Substratoxidation errechnet. Nach der Belastung wird eine standardisierte
Zwischenmahlzeit gereicht sowie für die Flüssigkeitszufuhr gesorgt. Eine Stunde nach Beendigung der
Belastung wird erneut eine Ruhekalorimetrie durchgeführt, um den Energieumsatz und die
Substratoxidation während der Regenerationsphase darzustellen. Die Probanden 3 und 4 nutzen Tag 2
für die Teilnahme an einem Kochkurs, sowie an Vorträgen zur gesunden Ernährung. Wenn die
Möglichkeit besteht, wird den Patienten an diesem Tag eine Ernährungsberatung angeboten. Dieses
Tagesprogramm ist für die Probanden 1 und 2 am Tag 3 vorgesehen.
10
Anhang
181
Tab. 1: Tabellarische Darstellung zum Versuchsablauf – Phase A
modifiziert nach SCHMIDT D 1998
Zeitraum
Maßnahmen
Untersuchungsparameter
Basiswoch
e
Aufnahme der körperlichen
Aufnahmeuntersuchung
Konstitution durch einen Arzt*
Einschluß/Ausschlußkriterien
Nährstoffzufuhr
Puls, Blutdruck,
Lactatwert, Energieumsatz
Ernährungsprotokoll (3 Tage)
Ermittlung der max. Leistungsfähigkeit unter Belastung
Tag 1
Anthropometrie
Ernährungsprotokoll
bis einschließlich Tag 3
24 Stunden Urin sammeln
(bzw.Tag2)
bis Tag 2 (bzw. Tag 3)
Besprechung des Sportprogramms
Tag 2/3
0h
Ruheenergieumsatz
bis 1h
Frühstück
4h Nüchternphase
Energieumsatz unter 60-minütiger
Belastung mit 30% der max.
Leistungsfähigkeit
5h
6h
7h
Standardisierte Zwischenmahlzeit
Regenerationsumsatz
1h nach Ende der Belastung
Tag 2/3
Kochkurs/Ernährungsberatung
Tag 4
Besprechung des Trainings
zu Hause (mit Pulsuhr) und
des Aktivitätsprotokolls
Freies Training
Entlassung
Körpergröße, -gewicht,
Waist-to-hip-Ratio,
Körperzusammensetzung
Nährstoffzufuhr
N-Ausscheidung
Energieumsatz
Substratoxidation
Puls, Blutdruck,
Lactatwert
Energieumsatz
Substratoxidation
Energieumsatz
Substratoxidation
mit Sporttherapeut
* Die Aufnahmeuntersuchungen sollen wenn möglich in den Wochen vor der Basiswoche erledigt werden.
Am Tag 4 werden die Probanden aufgefordert zu Hause leichten Sport nach Anleitung (mit Pulsuhr)
zu treiben, diese zu protokollieren (Aktivitätsprotokoll), zum wöchentlichen Sportcheck zu erscheinen
und aus der Klinik entlassen.
Phase B) Wöchentliche ambulante Sportgruppen
(3 Gruppen à 4 Probanden)
Die Probanden treiben in den 16 Wochen nach dem stationären Aufenthalt regelmäßig eine Sportart,
wie Radfahren auf flachen Strecken oder Walking und führen ein Aktivitätsprotokoll. Die Sportarten
oder die individuellen Sportprogramme wurden zuvor während des Aufenthalts in der Klinik mit dem
Sporttherapeuten besprochen. Die Intensität der Belastung beträgt 30% der maximalen
Leistungsfähigkeit und wird mit der Pulsuhr, als Grundlage der Standardisierung, bestimmt. Die
10
Anhang
182
sportliche Betätigung soll täglich stattfinden und mindestens 1 Stunde andauern. Die tabellarische
Darstellung der Phase B des Studiendesigns befindet sich auf Seite 185.
Von der 1. bis zur 16. Woche treffen sich die Teilnehmer wöchentlich einmal zum Sportcheck mit
dem Sporttherapeuten und Betreuer in der Klinik. Hier werden Fragen und Probleme diskutiert, sowie
neue Sportübungen erlernt und Anregungen für zu Hause gegeben. Ziel des Sportchecks ist die
Motivation der Teilnehmer, sowie die Kontrolle des regelmäßigen Trainings anhand des
Aktivitätsprotokolls.
Jeder Patient führt in der 1. Woche nach Ende des stationären Aufenthaltes ein 3-TageErnährungsprotokoll zu Hause. In der 4., 8., 12. und 16. Woche werden am Tag 1 (z.B. Montag) die
anthropometrischen Daten, Körpergewicht, Körperzusammensetzung und Waist-to-Hip-Ratio,
erhoben und die maximale Leistungsfähigkeit überprüft. Hier wird weiterhin eine individuelle
Ernährungsberatung stattfinden. An einem weiteren Tag, mit einer zeitlichen Distanz von mindestens
2 Tagen zum ersten Tag (z.B. Donnerstag oder Freitag), werden der Energieumsatz in Ruhe, unter
Belastung und der Regenerationsumsatz bestimmt. Es besteht die Möglichkeit für jeden Probanden, an
Ernährungsinformations- und Ernährungsaufklärungsveranstaltungen teilzunehmen. Zu den oben
genannten Terminen bringen die Probanden jeweils ein ausgefülltes 3-Tage-Schätzprotokoll zur
Erfassung der Nährstoffaufnahme mit.
Tab. 2: Tabellarische Darstellung zum Versuchsablauf – Phase B
Zeitraum
Maßnahmen
Untersuchungsparameter
1.-16. Woche
Tägliches, selbständiges Training mit einer
Trainingsdauer von min. 1 Stunde
Wöchentliches, 1 stündiges Sportprogramm
mit Sporttherapeut und Anregungen für zu
Hause
Einschätzung und Kontrolle der
Tägliches Aktivitätsprotokoll
physischen Belastung
1. Woche
Ernährungsprotokoll
4., 8., 12. und
16. Woche
Tag 1 (Montag)
Anthropometrie
17. Woche
Analyse der Ernährungsprotokolle &
Individuelle Ernährungsberatung
Nährstoffzufuhr
Körpergewicht, WHR,
Körperzusammrnsetzung
Ernährungsprotokoll
Nährstoffzufuhr
24 Stunden Urin sammeln
N- Ausscheidung
Überprüfung der max. Leistungsfähigkeit Puls, Blutdruck, Lactatwert,
unter Belastung &
Energieumsatz
Anpassung der 30% Leistungsfähigkeit
Sportcheck
Kontrolle des Trainings und
Abgabe der Aktivitätsprotokolle
Tag 2 (Donnerstag)
Ruheenergieumsatz
Puls, Blutdruck, Lactatwert,
Energieumsatz,
Substratoxidation
Energieumsatz unter 60-minütige Belastung Puls, Blutdruck, Lactatwert,
mit 30% der max. Leistungsfähigkeit
Energieumsatz,
Substratoxidation
Regenerationsumsatz
1 h nach Ende der Belastung
Energieumsatz,
Substratoxidation
10
Anhang
183
Im Anschluß an die Studie (17. Woche) werden weitere Ernährungsprotokolle analysiert und jeder
Proband erhält eine individuelle Ernährungsberatung auf freiwilliger Basis.
Tabelle 3 zeigt die Prüfungsübersicht mit den erforderlichen Messungen zu den dafür vorgesehenen
Zeitpunkten.
Tab. 3: Prüfungsübersicht (Methodik)
Gesamt: 18 Wochen
Einschlussuntersuchung+
30% -Leistungsfähigkeit
Ruhe-Kalorimetrie
Belastungskalorimetrie
Regenerationskalorimetrie
Energieumsatz
Ruheenergieumsatz
Leistungsumsatz
Regenerationsumsatz
Puls
Blutdruck
Lactatwert
Ernährungsprotokoll
24h-Urin
Körpergröße
Körpergewicht
WHR
Körperzusammensetzung
Substratoxidation
Sportcheck
Basis - Stationärer Ambulanz
woche Aufenthalt (Wochen)
(Tage)
2 3 4 1.-3. 4. 5.-7.
*
*
*
*
*
*
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*
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*
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*
* (1.)
*
*
*
*
*
*
8.
9.-11.
12. 13.-15.
16.
*
*
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*
+ Die Aufnahmeuntersuchungen sollen wenn möglich in den Wochen vor der Basiswoche erledigt werden.
Diese Tabelle beinhaltet nicht die Ernährungsberatungen im Anschluß an die Studie (19. Woche).
Die weiteren Säulen einer Gewichtsreduktionstherapie, wie nicht–medikamentöse Therapien
(psychologische Beratung, ... ) und medikamentöse Therapien (wie die Medikation zur Behandlung
der Adipositas [Fenfluramin und dessen Derivate oder amphetaminverwandte Substanzen]) werden
bewußt ausgeschlossen, um ausschließlich die Bedeutung der körperlichen Belastung und
Ernährungsumstellung auf die Substratoxidation und Gewichtsreduktion bei übergewichtigen Frauen
beurteilen zu können.
10
9.4
Anhang
184
Ethikantrag
ANTRAG
zur Beurteilung eines medizinischen Forschungsvorhabens am Menschen
durch die Ethik-Kommission an der Justus-Liebig-Universität Giessen
I.
Allgemeine Angaben
1.
Datum der Antragstellung:
2.
Bezeichnung des Vorhabens:
23.04.1999
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf
den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den
Lactatwert sowie die Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines
viermonatigen Trainingsprogrammes mit Ernährungstherapie
3.
Handelt es sich um eine multizentrische Studie?
Nein
4.
Verantwortlicher Studienleiter:
Prof. Dr. med. B. Wüsten, Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für
Innere Medizin der Kaiserberg-Klinik,
Pitzer Klinikbetriebsgesellschaft mbH & Co. KG, Bad Nauheim.
5.
Sonstige Untersuchende:
Co-Studienleiter: Prof.Dr. Hans-Ulrich Klör,
III. Medizinische Klinik und Poliklinik der Justus-Liebig-Universität Giessen.
Mitarbeiter:
1) N. Schmidt
2) Dr. oec. troph. S. Hahn,
3) O. Wüsten,
4) H. Schnell-Kretschmer und
5) A. Hauenschild.
6.
Wo wird das Vorhaben durchgeführt ?
•
Abteilung für Innere Medizin der Kaiserberg-Klinik, Am Kaiserberg 8-10,
61231 Bad Nauheim.
•
Abteilung Stoffwechselerkrankungen und Gastroenterologie, Medizinische Klinik III
und Poliklinik der JLU Giessen.
7.
Kostenträger (Sponsor):
•
Kaiserberg-Klinik, Am Kaiserberg 8-10, 61231 Bad Nauheim.
•
Klinik am Südpark, Zanderstraße 26, 61231 Bad Nauheim.
•
Forschungsmittel, Prof. Dr. med H.-U- Klör, Medizinische Klinik III und Poliklinik der
JLU Giessen.
•
Willy und Monika Pitzer, Pitzer Klinikbetriebsgesellschaft mbH & Co. KG
(Gemeinnützige Stiftung), Zanderstrasse 26, 61231 Bad Nauheim.
10
Anhang
8.
a)
185
Wurde schon ein Antrag gleichen Inhalts bei einer anderen EthikKommission gestellt ?
Nein
b) Liegt bereits ein Votum vor ?
Nein
II.
Beschreibung des Vorhabens
1.
Ziel der Studie (ausführlich):
Der Fahrradergometrie-Studie der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klör (SCHMIDT D 1998) ist zu
entnehmen, dass die Fettoxidation bei untrainierten Normalgewichtigen während leichter,
anhaltender, sportlicher Belastung signifikant ansteigt. Diese Untersuchungen ergeben
Anhaltspunkte dafür, dass leichte sportliche Aktivität die Gewichtsabnahme bei
Übergewichtigen unterstützen kann. Es stellen sich nun die Fragen, in wie weit diese
Ergebnisse auf Adipöse übertragbar sind und ob eine leichte, physische Belastung während
eines viermonatigen Trainingsprogrammes in Kombination mit einer fettnormalisierten und
kohlenhydratliberalen Ernährungsumstellung bei adipösen Probanden geeignet ist, den
Fettanteil an der Körpermasse zu verringern. Dies wäre von besonderer Bedeutung im
Hinblick auf die Entwicklung eines physiotherapeutischen und diätetischen Ansatzes bei
stark adipösen Personen zur Gewichtsreduzierung sowie zur anschließenden
Gewichtsstabilisierung. Die Örtlichkeiten für die Durchführung der Studie befinden sich in der
Abteilung für Innere Medizin der Kaiserberg-Klinik, Am Kaiserberg 8-10, 61231 Bad
Nauheim.
Die Studie wird in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Stoffwechselerkrankungen und
Gastroenterologie, Medizinische Klinik III und Poliklinik der JLU Giessen durchgeführt.
Ziel der Studie ist die Erfassung des Energieumsatzes und der Substratoxidation von
2
2
adipösen Probanden mit einem BMI zwischen ≥ 30 kg/m und ≤ 40 kg/m unter leichter (30%
der maximalen Sauerstoffaufnahme) physischer Belastung, 1 Stunde nach der Belastung
(Regenerationsphase) und im Langzeitversuch (vier Monate), um Aussagen über die
Änderung des Energieumsatzes und der Substratoxidation unter Belastung sowie in der
Regenerationsphase während eines viermonatigen Trainingsprogrammes zu machen.
2.
Geplanter Beginn und voraussichtliche Dauer der Studie:
Beginn:
April 1999
Dauer:
1/2 Jahr
3.a)
Untersuchung an Patienten:
Anzahl/stationär:
16
Anzahl/ambulant:
16
3.b)
Untersuchung an gesunden Probanden:
Anzahl:
0
10
4.
5.
Anhang
186
Voraussichtliche Dauer der Behandlungs- bzw. Untersuchungsphase für den
einzelnen Patienten/Probanden:
•
Basiswoche
•
4 Tage stationärer Aufenthalt
•
Monate ambulante Betreuung
Alter der Patienten/Probanden:
Untere Grenze: 22
Obere Grenze: 60
6. a)
Einschlußkriterien für Patienten:
•
Alter: 22 - 60 Jahre
•
Geschlecht: weiblich
•
Der Patient ist an der Teilnahme am Trainingsprogramm interessiert und motiviert
•
Minimale Belastungsfähigkeit von 60 Watt
•
schriftliche Einverständniserklärung
6. b)
Ausschlußkriterien für Patienten/Probanden:
Patienten, auf die eines der folgenden Kriterien zutrifft, dürfen nicht zur Teilnahme an der
Studie zugelassen werden:
•
koronare Herzkrankheit: Kontraindikation gegen Ergometer-Belastung
•
Diabetes Mellitus Typ 1
•
Bekannte Nierenfunktionsstörungen (Beeinflussung der Stickstoffabgabe)
•
Bekannter Medikamenten-, Drogen- oder Alkoholabusus
•
Weitere Krankheiten oder Funktionsstörungen, die nach Meinung des Prüfarztes eine
Teilnahme an dem Trainingsprogramm ausschließen, z.B. andere, oben noch nicht
genannte physische Einschränkungen des Körperapparates, die die Teilnahme an der
Studie behindern würden
•
Bedarf an nicht erlaubter Begleitmedikation:
Medikamente, die Einfluß auf das Körpergewicht haben, z.B. Diuretika,
Schilddrüsenhormone und systemisch wirkendes Kortison (wenn eine stabile Therapie
während der letzten drei Monate nachgewiesen werden kann und eine Dosisänderung
bis zur Beendigung der Studie nicht vorgesehen ist, sind solche Medikamente erlaubt)
•
Keine Bereitschaft zur Zusammenarbeit im Rahmen der Studienanforderungen
•
Unfähigkeit, die in Zusammenhang mit der Studie anstehenden Leistungen
(z.B. Führen eines Ernährungsprotokolls) zu erbringen
•
Gleichzeitige Teilnahme an anderen Studien
•
Schwangerschaft (Nachweis durch Schwangerschaftstest) oder Laktation
(Veränderter Hormonstatus)
10
Anhang
187
7.
Studienart:
offene Studie
8.
Bei Arzneimitteln/Prüfphase:
entfällt
9.
Handelt es sich um eine
diagnostische Prüfung: pharmakokinetische Prüfung: pharmakodynamische Prüfung: therapeutische Prüfung: Ja, Untersuchung zum Einfluß körperlicher Aktivität auf die
Substratoxidation und Körperzusammensetzung
Verträglichkeitsprüfung: epidemiologische Untersuchung: Sonstige Prüfung (z.B. Untersuchungen zur Aufklärung von Ursachen, zur
Pathogenese, zur Prognose von Krankheiten, zur Ermittlung von Normalwerten): -
10.
Handelt es sich um einen
Versuch, auf den das Arzneimittelgesetz Anwendung findet:
Nein.
-
-
Versuch, auf den die Strahlenschutzordnung oder die Röntgenverordnung
Anwendung finden:
Nein.
Versuch nach dem Medizinproduktegesetz:
Nein.
11.
Bei Arzneimittelprüfungen: entfällt
Ist der Arzneistoff / das Medikament
neu entwickelt: nicht vorgelegt: beim BfArM vorgelegt: in anderen Ländern zugelassen: zugelassen, vorgelegt für neue Indikation und Dosierung: zugelassen: -
12.
Bestehen Zweifel an der Übereinstimmung des Vorhabens mit der Deklaration von
Helsinki 1964 in den revidierten Fassungen von 1975, 1983 und 1989 ?
Nein.
13.
Bei
-
14.
Dient die Studie
unmittelbar dem Interesse der Patienten ?
Ja.
einem rein wissenschaftlichen Ziel ohne unmittelbaren diagnostischen und
therapeutischen Wert für die Patienten ?
Prüfungen nach dem Medizinproduktegesetz ist das Produkt
neu entwickelt: nicht angezeigt bei der zuständigen Oberbehörde angezeigt in anderen Ländern zugelassen zugelassen, angezeigt für geänderte Indikation: entfällt
mit CE-Kennzeichnung versehen: -
Nein.
-
der neuen Erkenntnis über Arzneimittel (Verträglichkeit, Pharmakokinetik
und Pharmakodynamik)
Nein.
10
Anhang
-
-
15.
188
der künftigen Entwicklung von diagnostischen und therapeutischen Verfahren?
Ja.
der Gewinnung von Erkenntnissen über Ursachen und Prognose von
Krankheiten?
Ja.
der Gewinnung von epidemiologischen Erkenntnissen über spezielle Fragen des
Gesundheitszustandes der Bevölkerung?
Nein.
Welche typischen Nebenwirkungen oder Komplikationen sind zu erwarten?
Mögliche Kreislaufprobleme bei dem Belastungstest.
Komplikationen im Rahmen der Ergometerbelastung:
•
Hoher Blutdruck und dadurch ausgelöste Komplikationen,
•
Herzrythmusstörungen,
•
Durchblutungsstörungen am Herzen und
•
Sportverletzungstrauma bei körperlicher Betätigung.
Da sich anamnestisch keine Hinweise für Herzkreislauferkrankungen oder Lungenerkrankungen für die Probanden bei der Einschlußuntersuchung ergeben, sind die
Komplikationen nur in Ausnahmefällen möglich
16.
Bestehen Risiken für die Patienten?
Wenn ja, welche?
Abgesehen von den oben erwähnten eventuell zu erwartenden Komplikationen, bestehen
keine weiteren Risiken für die Patienten.
17.
Inwieweit bedeutet die Studie eine zusätzliche Belastung für Patienten?
•
24-Stunden-Urin sammeln während des stationären Aufenthaltes und 4 mal (4., 8., 12.
und 16. Woche) während der ambulanten Studienphase.
•
Täglich einstündiges Training unter 30% der maximalen Leistungsfähigkeit.
ggf. benötigte Blutmenge
Blutabnahmen als Routineuntersuchung (Voreinschluß in die Studie) und im Rahmen der
Bestimmung des Lactatwertes;
18.
Wie können Komplikationen erkannt und behandelt werden?
Durch die übliche ärztliche Überwachung während des Belastungstestes und sportliche
Aktivität unter physiotherapeutischer Betreuung.
19.
Besteht ein Versicherungsschutz?
Ja.
Versicherungsträger und Police-Nummer:
Nürnberger Allgemeine Versicherungs -AG
H 31 / 4 138 161
20.
Nachweis der Befähigung des Leiters der klinischen Prüfung
a) nach AMG
siehe Curriculum Vitae
b) nach MPG
21.
Ist der Leiter der klinischen Prüfung durch einen für die pharmakologische-toxikologische Prüfung verantwortlichen Wissenschaftler über die voraussichtlich mit der
klinischen Prüfung verbundenen Risiken informiert worden?
(entfällt, da es sich nicht um eine pharmakologisch-toxikologische Prüfung handelt)
10
Anhang
189
22.
Ist der Leiter der klinischen Prüfung über die Ergebnisse der biologischen
Sicherheitsprüfung und der Prüfung der technischen Unbedenklichkeit sowie die
voraussichtlich mit der klinischen Prüfung verbundenen Risiken informiert worden ?
Ja.
23.
Wurden bereits oder werden zur Zeit gleichartige oder ähnliche Vorhaben durchgeführt?
Nein, lediglich Studien mit verändertem Probandenkollektiv, wie Leichtathleten und
Normalgewichtigen.
III.
1. Wie wird über die Studie aufgeklärt ?
a.
b.
2.
Screening: Aufklärung und Einverständnis zur Voruntersuchung
Bei Eintritt in die Run-in-Phase Aufklärung über gesamten Studienverlauf und
Einverständniserklärung
Wer klärt auf ?
Studienleiter, bzw. beauftragte Mitarbeiter (mündlich und schriftlich)
Der Versuchsplan, ein Muster der Information und Einverständniserklärung, ein Nachweis der
Probandenversicherung, der Befähigungsnachweis als Leiter der klinischen Prüfung, die Investigators
Brochure und die Materialbeschreibung (bei Forschungsvorhaben nach dem MPG) sind in 6-facher
Ausfertigung beigefügt.
Mit Durchführung des Forschungsvorhabens einverstanden:
.............................................................
Unterschrift des Studienleiters
.............................................................
Unterschrift des Co-Studienleiters
10
Anhang
9.5
190
Patienteninformation und Informationsblatt für Interessierte
Patienteninformation
Zur Teilnahme an der Studie
„ENERGIEUMSATZ UND SUBSTRATOXIDATION ADIPÖSER PROBANDEN WÄHREND
EINES VIERMONATIGEN TRAININGSPROGRAMMES
MIT ERNÄHRUNGSTHERAPIE”
Liebe Teilnehmerin,
Sie haben Interesse, an der oben genannten Untersuchung teilzunehmen. Hierzu möchten wir Ihnen
einige Informationen geben:
Voraussetzung für Ihre Teilnahme an dieser Studie ist, daß Sie einen BMI (Body Mass Index =
Körpergewicht in kg / Körpergröße in m2 ) zwischen 30 und 40 kg/m2 haben und zwischen 25 und 50
Jahre alt sind. Ziel dieser Studie ist es, einen physiotherapeutischen Ansatz in Kombination mit einer
Ernährungstherapie zur Gewichtsreduktion für Übergewichtige zu entwickeln. Die Untersuchung wird
von der Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim, in Zusammenarbeit mit der Justus-Liebig-Universität,
Giessen, III. Medizinische Klinik und Poliklinik durchgeführt.
In der vorliegenden Studie soll eine Gewichtsabnahme durch körperliche Aktivität und einen dadurch
gesteigerten Energieumsatz und weiterhin durch eine individuelle Ernährungsberatung und
-umstellung erreicht werden. Die daraus resultierende Gewichtsabnahme sollte durch die Verringerung
des Anteils der Körperfettmasse erfolgen. Ziel ist es, herauszufinden, bei welcher Belastung Ihre
Fettverbrennung optimal verläuft und wie sich der Fettmasseanteil an Ihrem Körpergewicht über vier
Monate verändert. Diese Werte werden für Sie individuell ermittelt.
Zeitplan
Der Ablauf der Studie gliedert sich in die im Folgenden dargestellten drei Abschnitte:
• Teil 1: Basiswoche,
• Teil 2: viertägiger, stationärer Aufenthalt in der Klinik und
• Teil 3: viermonatige Kontrollphase.
Teil 1: Basiswoche (Voruntersuchung in der III. Medizinischen Klinik u. Poli- Giessen)
Im ersten Teil wird die Aufnahmeuntersuchung (1. ärztliches Gespräch mit körperlichen Untersuchungen, 2. Laboruntersuchungen mit Blutabnahmen und 3. falls erforderlich Ultraschalluntersuchungen und EKG) in der III. Medizinischen Klinik und Poliklinik durchgeführt und Sie
erstellen ein 3-Tage-Ernährungsprotokoll. Weiterhin bestimmen wir Ihre maximale Belastbarkeit auf
dem Fahrradergometer mit Hilfe eines Belastungstestes. An Hand dieses Belastungstestes wird die
Leistung ermittelt, bei der Sie optimal Fett verbrennen. Diese liegt bei ca. 1/3 Ihrer maximalen
Belastbarkeit. Sie tragen während des Tests eine Maske eines Energiemeßgerätes, welches Ihre Ausund Einatemluft mißt. Hieraus läßt sich Ihr Energieverbrauch bestimmen.
Teil 2: Stationärer Aufenthalt (4 Tage in der Kaiserberg-Klinik Bad Nauheim)
Ziel des stationären Aufenthaltes ist die Optimierung der körperlichen Aktivität und eine
Ernährungstherapie. Die Hauptuntersuchungen sind Messungen zur Ermittlung Ihres Energieumsatzes
in Ruhe, unter leichter körperlicher Betätigung und in der Erholungsphase. Darüberhinaus wird ein
24-Stunden-Urin zur Messung der Eiweißausscheidung gesammelt, ein 3-Tage-Ernährungsprotokoll
geführt und Messungen zur Körpergröße, dem Körpergewicht und eine elektronische Bestimmung
der Körperzusammensetzung (d. h., wieviel Fett, Wasser und Magermasse Ihr Körper enthält)
vorgenommen.
10
Anhang
191
Im Mittelpunkt Ihres Aufenthaltes steht die Entwicklung Ihres persönlichen Sportprogramms an Hand
der ermittelten Daten zum Energieverbrauch. Außerdem sind Schulungen für Ernährungsinformation
und -aufklärung sowie an Kursen in der Lehrküche vorgesehen. Vor Ihrer Entlassung erhalten Sie eine
individuelle Ernährungsanalyse und -beratung auf Grundlage von Ernährungsprotokollen.
Teil 3: Viermonatige Kontrollphase (Ambulante Betreuung in Bad Nauheim)
Zu Hause betreiben Sie täglich ein einstündiges Training mit leichter Intensität. Das Training
entspricht einer während des stationären Aufenthaltes besprochenen Sportart. In Ihrem Aktivitätsprotokoll hat Ihre Betreuerin den Pulswert notiert, der 30% Ihrer maximalen Leistungsfähigkeit
entspricht und den Sie erreichen sollten. Die Kontrolle bietet Ihnen die Pulsuhr.
Wöchentlich einmal treffen sich Sie sich in Kleingruppen mit Ihrer Betreuerin und dem
Sporttherapeuten zum Sportcheck-Termin, wobei auch die Gelegenheit besteht, aktuelle Fragen zu
besprechen und Probleme zu lösen.
Folgende Untersuchungen werden im Abstand von vier Wochen wiederholt: Die Messungen von
Körpergewicht, Waist to hip-Ratio und Körperzusammensetzung. Weiterhin werden die maximale
Leistungsfähigkeit, der Ruheenergieumsatz, der Belastungs- und der Erholungsumsatz bestimmt. Zu
diesen Terminen führen Sie wieder ein 3-Tage-Ernährungsprotokoll und bringen Ihren 24-StundenUrin mit. Die Durchführungen aller Messungen sind Ihnen zu diesem Zeitpunkt des Studienablaufes
von Teil 1 (Basiswoche) und Teil 2 (stationärer Aufenthalt) bekannt. Es werden nun die
Veränderungen aufgrund der täglichen Aktivität und Nahrungsumstellung ermittelt.
Was ist weiterhin wichtig? Sie sollten die letzten 4 Stunden vor den Messungen zum Energie verbrauch und der Körperzusammensetzung nichts essen und keine koffein- und kalorienhaltigen
Getränke zu sich nehmen. Wasser und ungesüßten Tee (Früchte- oder Kräutertee) können Sie trinken.
Am Tag zuvor sollten Sie keinen Alkohol trinken. Kommen Sie ohne große körperliche Anstrengung
in die Klinik, weil körperliche Anstrengung die Meßwerte der Körperzusammensetzung verändern.
Bitte tragen Sie bequeme Kleidung, mit der Sie gut Fahrrad fahren können, – bedenken Sie – wir
wollen Sie zum Schwitzen bringen (Handtuch).
Mögliche Risiken: Für gesunde Person ist der Belastungstest unproblematisch. Sollten wider
Erwarten dennoch Kreislaufschwierigkeiten auftreten, wird der Test sofort abgebrochen. Außerdem
steht jederzeit ein Arzt zur Verfügung.
Im Rahmen der Studie werden darüberhinaus folgende Untersuchungen durchgeführt: Aufzeichnungen
von EKGs während der Belastungstests und Messungen von Zucker- und Lactatwert. Der
Blutzuckertest ist mit Blutentnahmen an der Fingerbeere verbunden. Der Lactatwert gibt einen
Anhaltspunkt über die Sauerstoffversorgung Ihrer Muskulatur. Kontrolliert wird weiterhin Ihr Puls.
Die gewonnenen Untersuchungsergebnisse werden nicht dazu genutzt, Sie persönlich während Ihres
Klinikaufenthaltes in Bad Nauheim zu kontrollieren. Für die wissenschaftliche Auswertung und
Publikation werden Ihre Daten anonymisiert. Die von Ihnen gewonnenen Daten unterliegen den
Bestimmungen des Datenschutzes. Die ärztliche Schweigepflicht ist gewährleistet.
Nach Auswertung dieser Studie bekommen Sie selbstverständlich Ihre persönlichen Ergebnisse
mitgeteilt.
Die Teilnahme an der Studie ist völlig freiwillig. Ihre Zustimmung können Sie jederzeit ohne
nachteilige Folgen für Sie widerrufen.
Für die Untersuchungen besteht zum Ausgleich eines Vermögensschadens infolge einer
studienbedingten Gesundheitsschädigung ein Versicherungsschutz. Bei Verdacht auf einen
studienbedingten Gesundheitsschaden ist der behandelnde Prüfarzt sofort zu benachrichtigen, damit
dieser in Ihrem Auftrag die Versicherung informiert. Sie dürfen erwarten, daß Sie eine Kopie dieser
Anzeige erhalten. Die Versicherung wurde bei der Nürnberger Allgemeine Versicherungs-AG
abgeschlossen, mit der Versicherungs-Nummer 4 138 161.
Die Versicherungsbedingungen wurden ausgehändigt. Auf die §§ 6 und 11 der Versicherungsbedingungen – Versicherungsleistung, Obliegenheiten – wird besonders hingewiesen.
10
Anhang
192
Alle Fragen, die im Rahmen der Studie bei Ihnen auftreten, werden jederzeit durch die beteiligten
Personen beantwortet.
Die Erkenntnisse, die aus diesen Untersuchungen gewonnen werden, können später für die Behandlung und Therapie weiterer Patienten von Bedeutung sein. Wir möchten uns für Ihre Teilnahme an
dieser Studie sehr herzlich bedanken.
Mit freundlichen Grüßen
___________________
_________________________________
Prof. Dr. med. B. Wüsten
O. Wüsten
( Adipositas-Ambulanz: 0641 – 99 – 42817
(III. Med. Klinik und Poliklinik Giessen)
_____________________
Prof. Dr. med. H.-U. Klör
_____________________
Nicole Schmidt
( (Priv.) 0641 – 394578
10
Anhang
193
Informationsblatt für Interessierte
„ PROGRAMM ZUR GEWICHTSREDUKTION DURCH
EINE BEWEGUNGS- UND ERNÄHRUNGSTHERAPIE”
__________________________________________________________________________________
Sind auch Sie Leidtragende in Sachen Übergewicht ? Und das schon Jahre lang ? Meist ist man
Experte für sämtliche „Schlankheitsdiäten“ geworden: sei es die „Ananas-, Bio-Fit-, Leibes- oder
auch Null-Diät“. Sie kennen den üblichen Ablauf von solchen Diäten: Eine kurzfristige
Gewichtsabnahme am Anfang, ein schnelles Zunehmen nach Beendigung der Diät. Die rasche
Gewichtsabnahme zu Anfang der Diät ist auf das ausgeschwemmte Körperwasser zurückzuführen. Bei
längerem Fasten werden die Energiereserven aus dem Muskeleiweiß verbraucht. Um sich vor einem
überschüßigen Abbau der Muskelmasse zu schützen, senkt der Körper den Grundenergieverbrauch. D.
h., um lebenswichtige Funktionen aufrechtzuerhalten, braucht der Körper nun weniger Energie als vor
der Diät. Bei Beendigung der Diät und Rückkehr zu den üblichen Eßgewohnheiten passiert folgendes:
Da der Körper weniger verbraucht, werden die überschüssigen Kalorien vermehrt als Fett abgelagert.
Die Gewichtszunahme erreicht nun häufig einen Wert über dem Ausgangsgewicht vor der Diät. Dieses
Prinzip ist auch unter dem Namen Jo-Jo-Effekt bekannt. Das Gewicht wird für viele ein lebenslanges
Problem.
Kurz gesagt: Die Fettdepots des Körpers werden bei Blitzdiäten nicht angegriffen, denn Fett wird vom
Körper solange wie möglich für längere Notzeiten gespeichert. Statt dessen hat der Körper Muskeln
abgebaut und sich auf einen geringeren Grundenergieverbrauch eingestellt. Eine erneute schnelle
Gewichtszunahme nach der Diät ist vorprogrammiert!
Mein Name ist Nicole Schmidt und ich möchte Sie als Mitarbeiterin des Arbeitskreises Prof. Dr. med.
Klör recht herzlich zur Studie im Rahmen einer Fettverbrennungstherapie unter körperlicher Aktivität
begrüssen. Ich bin Ernährungswissenschaftlerin und stehe Ihnen bei Fragen im Zusammenhang mit
der Studie jederzeit zur Verfügung. Unter folgender Adresse können Sie mich (abends) erreichen:
Nicole Schmidt, Thomastrasse 30, 35396 Giessen, ( 0641/394578
Weiterhin können Sie sich auch in unserer Adipositas-Sprechstunde in der Medizinischen Poliklinik
der Justus-Liebig-Universität Giessen (Rodthohl 6, 35385 Giessen) melden. Hierzu wäre eine kurze
telefonische Terminvereinbarung unter
( 0641 – 99 – 42817
nötig.
Unser Programm ist nach neuesten wissenschaftlichen Fortschritten und Erkenntnissen aufgebaut und
darauf angelegt, das Gewicht langsam, aber sicher zu reduzieren. Diese langfristige Gewichtsabnahme verspricht nicht nur eine erfolgreiche Gewichtsreduktion, sondern auch eine anschließende,
dauerhafte Gewichtsstabilisierung.
Die Grundlage des Programms ist die Anregung zur vermehrten körperlichen Aktivität. Diese führt
langfristig zu einer Steigerung des Energieverbrauches und zum besseren Wohlbefinden. Keine Angst,
Sie sollen nicht zum Leistungssportler, sondern mit Spaß aktiv werden. Ein weiterer wichtiger Faktor
wird die Umstellung zu einer bewußteren Ernährungsweise sein. In Einzel- und Gruppensitzungen
erhalten Sie indiviuelle Ernährungsberatungen und -schulungen. Das Programm wird in der
Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim in einem Zeitraum von vier Monaten mit einwöchigem stationären
Aufenthalt und ambulanter Weiterbetreuung durchgeführt. Für die Teilnahme an der Studie entstehen
für Sie keine Kosten.
10
Anhang
194
Nach Abschluß der Studie wird es möglich sein, eine genaue Aussage über die Veränderung Ihrer
Nährstoffverbrennung unter verschiedenen Bedingungen, sowie der Körperzusammensetzung zu
machen. Durch die Teilnahme an der Untersuchung erhalten Sie wichtige Erkenntnisse über Ihr
Gesundheitsverhalten und können so den Nutzen der Umstellung Ihrer Aktivität und Ernährung an
sich selbst feststellen.
Auf gute Zusammenarbeit
__________________________
Dipl. oec. troph. Nicole Schmidt
______________________________
O. Wüsten (Assistenzarzt)
( Adipositas-Ambulanz: 0641–9942817
10
Anhang
9.6
195
Arztanschreiben
An Praxis
Dr. D. Mustermann
Musterstrasse 25
61155 Bad Musterheim
_____________________________________________________________Datum, 20.05.1999
Sehr geehrter Herr Dr. Mustermann,
Übergewicht stellt in den westlichen Industrienationen ein großes gesundheitliches Problem dar.
Daher führt Prof. Dr. med H.-U. Klör der Medizinischen Poliklinik der Justus-Liebig-Universität
Giessen in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. med B. Wüsten, Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim, eine
wissenschaftliche Studie zur Entwicklung von Standards in der Adipositastherapie durch. Im
Vordergrund der Untersuchung steht die Optimierung eines Bewegungsprogramms.
Diese Studie wird auf Grundlage der Ergebnisse einer Pilotstudie an untrainie rten gesunden
Normalgewichtigen durchgeführt. Hier konnte gezeigt werden, dass leichte körperliche Belastung
(30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) die Fettoxidation steigert. Nun soll die Übertragbarkeit
dieser Ergebnisse auf die Adipositastherapie geprüft werden. Hierfür wurde folgende Studie initiiert:
Einfluß leichter, bzw. sehr leichter körperlicher Belastung (ca. 30%, bzw. 25% der maximalen
Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation und die Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines viermonatigen
Trainingsprogrammes mit Ernährungstherapie.
In dieser Studie sollen 22 – 60 jährige Frauen mit einem BMI zwischen 30 und 40 kg/m2
eingeschlossen werden. Da die Studie in der Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim durchgeführt wird
und wiederholte Besuche der Patientinnen vorsieht, sollten diese aus dem Raum südlich von Giessen
kommen.
Über eine Unterstützung der Studie durch Ihre Praxis würden wir uns sehr freuen. Für nähere
Informationen steht Ihnen Frau N. Schmidt oder Herr O. Wüsten jederzeit zur Verfügung. Über
folgende Kontaktadressen können Sie uns erreichen:
III. Medizinische Klinik und Poliklinik
Nicole Schmidt
Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Thomastrasse 30
Justus-Liebig-Universität Giessen
35396 Giessen
Rodthohl 6
( (Priv.) 0641 – 394578
35385 Giessen
( 0641 – 99 – 42817
Wir freuen uns auf eine gute Zusammenarbeit !
Mit freundlichen Grüßen
______________________
Prof. Dr. med. H.-U. Klör
______________________
O. Wüsten (Assistenzarzt)
________________________
Dipl. oec. troph. N. Schmidt
10
9.7
Anhang
196
Praxen
Allgemeinmediziner 35510 Stadt -Butzbach
Dr. med. F. Jouck
Dr. med. F. Hose
Dr. med. U. Kischkat
Dr. med. B. Spiegl
Dr. med. G. Stein
Dr. med. M. Zenker
Drs. Strohschein, Schoch & Leuthäusel
Internisten Stadt - Butzbach
Drs. M. Hammann & T. Sommer
Drs. P. Rothkegel & A. Ziegel
Allgemeinmediziner in 61231 Bad Nauheim - 61169 Friedberg
Drs. med. A. Baumgärtel & D. Lucas
Dr. med. T. Behrens
Dr. med. L. Heussen
Dr. med. H. Benner
Dr. med. M. Deinhard
Dr. med. H.P. Erbe
Dr. med. H. Koschel
Dr. med. E. Lege-Michalik
Dr. med. M. Matuschka
H. Zenker
Dr. med. D. Hofmann
Dr. med. E.W. Karl
Internisten in 61231 Bad Nauheim - 61169 Friedberg
Drs. med. H.H. Kleinschmidt & L. Ehnert
Dr. med. W. Hamann
Dr. med. H.G. Horn
Dr. med. T. Meyer
10
Anhang
9.8
197
Anamneseprotokoll
Zur Studie
________________________________________________________________
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen
Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die
Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert sowie die
Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines
viermonatigen Trainingsprogrammes mit Ernährungstherapie
Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Mitarbeiter: N. Schmidt, Dr. oec. troph. S. Hahn, O. Wüsten, H. Schnell-Kretschmer, A. Hauenschild;
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
________________________________________________________________
Untersuchender Arzt: ___________________________________________
Patienten-Nr.: ________________________________
Patienten-Name:
___________________________________________
Geburtsdatum:
_______Tag_____________Monat___________Jahr
(Alter: __________________________22 - 60 Jahre)
Geschlecht:
weiblich____________________________________
Einverständniserklärung
¨
Probandeninformation
¨
Laboruntersuchungen
¨
Routine-Laboruntersuchungen (+ Cortisol, + TSH)
¨
Anamnese + körperliche Untersuchung
¨
EKG
¨
Spiroergometrie
¨
Aufn. + BGA
¨
Anthropometrie
Körpergewicht: _____________________________________kg
Körpergröße:
_____________________________________cm
BMI:
____________________________30 – 40 kg/m2
WHR:
__________________ Taillen-/Hüftumfang (cm)
10
Anhang
198
BIA – Analyser (Körperzusammensetzung)
¨
FFM:
_______________________fettfreie Masse in kg
TBW:
__________________Gesamtkörperwasser in kg
FM:
___________________________Fettmasse in kg
%-Anteil der FFM am KG:
_____________________________
%-Anteil der TBW am KG:
_____________________________
%-Anteil der FM am KG:
_____________________________
Ernährungsprotokoll
Rauchgewohnheiten: nein________ gele gentlich _______ häufig ______
Alkoholkonsum:
nein________ gelegentlich _______ häufig ______
Ruheblutdruck: ________________Ruheherzfrequenz: ______________
Art. Hypertonie
ja ¨
Schwangerschaftstest:
positiv ¨
interessiert und motiviert:
ja ¨
negativ ¨
nein ¨
Minimale Belastungsfähigkeit: 60 Watt ¨ erreicht __________________
Laboruntersuchungen
Nüchtern-Glucose:
______________________________________OGTT
Diabetes m. Typ1 ¨ (Auschlußkriterium)
Typ2 ¨
Typ3 ¨
nein ¨
Nüchtern-Lipide
Cholesterin:
__________________________________________
LDL:
_________________
Triglyceride:
__________________________________________
HDL: _________________
Fettstoffwechselstörungen:
ja ¨
nein ¨
Typ
__________________________________________
Harnsäure:
__________________________________________
10
Anhang
199
Ausschlußkriterien
Patienten, auf die eines der folgenden Kriterien zutrifft, dürfen nicht zur Teilnahme an der Studie
zugelassen werden:
•
koronare Herzkrankheit : Kontraindikation gegen Ergometer-Belastung
ja ¨
nein ¨
________________________________________________________
•
•
•
Bekannte Nierenfunktionsstörungen (Beeinflussung der Stickstoffabgabe)
ja ¨
nein ¨
Bekannter Medikamenten-, Drogen- oder Alkoholabusus:
ja ¨
nein ¨
Weitere Krankheiten oder Funktionsstörungen, die nach Meinung des Prüfarztes
eine Teilnahme an dem Trainingsprogramm ausschließen, z.B. andere, oben noch
nicht genannte physische Einschränkungen des Körperapparates, die die
Teilnahme an der Studie behindern würden
ja ¨
nein ¨
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
•
Bedarf an nicht erlaubter Begleitmedikation:
Medikamente, die Einfluß auf das Körpergewicht haben, z.B. Diuretika, Schilddrüsenhormone und
systemisch wirkendes Kortison (wenn eine stabile Therapie während der letzten drei Monate
nachgewiesen werden kann und eine Dosisänderung bis zur Beendigung der Studie nicht
vorgesehen ist, sind solche Medikamente erlaubt)
ja ¨
nein ¨
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
•
Keine Bereitschaft zur Zusammenarbeit im Rahmen der Studienanforderungen
ja ¨
nein ¨
__________________________________________________________________
•
Unfähigkeit, die in Zusammenhang mit der Studie anstehenden Leistungen (z.B.
Führen eines Ernährungsprotokolls) zu erbringen
ja ¨
nein ¨
Gleichzeitige Teilnahme an einer anderen Studie
ja ¨
nein ¨
•
10
Anhang
9.9
200
Einverständniserklärung
Zur Teilnahme an der Studie
„ENERGIEUMSATZ UND SUBSTRATOXIDATION ADIPÖSER
PROBANDEN WÄHREND EINES VIERMONATIGEN
TRAININGSPROGRAMMES MIT ERNÄHRUNGSTHERAPIE”
Name:
____________________
Geb.Datum: ____________________
Vorname:
__________________
Patientennummer: __________________
Ich, ________________________________________________________________,
(Vorname, Name)
________________________________________________________________,
(Anschrift)
bin einverstanden, an der o.g. Studie teilzunehmen.
Ich wurde vom verantwortlichen Studienleiter, Prof. Dr. med. B. Wüsten, Ärztlicher Leiter der Klinik
am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim, mündlich
und schriftlich über Ziel, praktische Durchführung, den zu erwartenden Nutzen, die möglichen Risiken
und die damit verbundenen Belastungen der Studie in verständlicher Form aufgeklärt, konnte Fragen
stellen und stand dabei nicht unter Zeitdruck. Ich habe keine weiteren Fragen mehr. Ich weiß, daß ich
mein Einverständnis zur Teilnahme an der Studie jederzeit ohne Nachteile für mich widerrufen kann.
Ich habe eine Kopie der Probandeninformation und dieser Einverständniserklärung erhalten. Weiterhin
bin ich darüber informiert worden, daß eine Haftpflichtversicherung bei der Nürnberger Allgemeinen
Versicherung (Nürnberg) mit der Versicherungsschein-Nr.: 4138161 besteht.
Ärztliche Schweigepflicht / Datenschutz
Ich stimme ferner zu, daß die persönlichen Daten und Untersuchungsbefunde gespeichert und zu
wissenschaftlichen Zwecken ausgewertet werden (die Vertraulichkeit der Daten bleibt dabei gemäß
der Datenschutzbestimmung gewahrt).
__________________
______________________
____________________
Ort
Datum
Unterschrift des Probanden
__________________
______________________
____________________
Ort
Datum
Unterschrift des Studienleiters
Studienleiter
10
Anhang
9.10
201
3-Tage-Schätzprotokoll
10
Anhang
202
10
Anhang
203
10
Anhang
204
10
Anhang
205
10
Anhang
206
10
Anhang
207
10
Anhang
208
Arbeitsmaterial „Ernährungsschulungen“
Beispiel: Fett-Tabelle
Wieviel Gramm Fett ist in 50 g . . .
Butter
Emmentaler, 45% i. Tr.
Bockwurst
Erdnüsse
Schweinekotelett
Pizza mit Salami
Trinkmilch, 3,5% Fett
Schmelzkäse, 45% i. Tr.
Gans
Spaghetti Margharita
40
15
12
25
3
7
2
12
16
2
10
Anhang
9.11
209
Fettkonto
Fettkonto: Wochenübersicht
Patientenname: _____________________________
Tag,_________ _________
________
Datum: _________________
_________ _________
_________ __________
mmmm
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60 Fettpunkte
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mmmm
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mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
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& 20 Fettpunkte
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
& 20 Fettpunkte
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
10
Anhang
9.12
210
Aktivitätsprotokoll
Aktivitätsprotokoll für Woche ___________
Nachname:
IC:
Studienwoche:
Erhalten am:
___________________
___________________
___________________
___________________.
Vorname:
______________
Rückgabe am:____________
Wohlbefinden / Stimmung / Gesundheitszustand:____________________
Arztbesuch: ja/nein, wenn ja, warum_____________________________
Neue Medikamente:___________________________________________
Tagebuch der körperlichen Veränderungen:
Kategorie
Trockene Haut
Schwindel
Schwäche
Frieren
Verstopfung
Durchfall
Müdigkeit
Kopfschmerzen
sonstiges
Häufigkeit
0
1
2
3
4
5
6
7
8
10
Anhang
211
Tägliches Sporttraining für die Woche _____________________
Zu erreichender Puls*
*Der errechnete Puls (30% der maximalen Leistungsfähigkeit) wird von der
Betreuerin eingetragen.
Mo, der____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
Di, der_____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
Mi, der_____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
Do, der____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
Fr, der_____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
Sa, der_____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
So, der_____________
Sportart
Zeit im ZB**
Gesamtzeit
Distanz
∅ Puls
** ZB = Zielzonenbereich für Herzfrequenzbereich
Vielen Dank für Ihre Mühe!!!!
10
Anhang
9.13
212
Tagesprotokolle am Beispiel Gruppe 1 und
Dispositionstermine
Tagesprotokolle des Stationären Aufenthaltes
zur Studie
________________________________________________________________
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen
Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert
sowie die Körperzusammensetzung adipöser Probanden während
eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Mitarbeiter: Dipl. oec. troph. N. Schmidt, Dr. oec. troph. S. Hahn, O. Wüsten,
Dr. med. H. Schnell-Kretschmer, A. Hauenschild;
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
________________________________________________________________
Synopsis
Titel
Indikation
Primäre
Prüfvariablen
Sekundäre
Prüfvariablen
Untersuchungs
-zeitraum
Probandenkollektiv
Trainingsprogramm
Studienort
Zeitplan
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz,
den Blutdruck und den Lactatwert sowie die Körperzusammensetzung adipöser
Probanden während eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Adipöse Frauen mit einem BMI zwischen 30 und 40 kg/m2
Energieumsatz, Substratoxidation, Körperzusammensetzung, Gewichtsverlust
Puls, Blutdruck, Lactatwert, Nährstoffzufuhr, N-Ausscheidung, Körpergröße,
-gewicht, WHR
4 Tage stationärer Aufenthalt und im Anschluß ambulante 4monatige
Weiterbetreuung in Kleingruppen (pro Gruppe 4 Personen) mit wöchentlichen
Treffen
10-15 adipöse, stoffwechselgesunde Frauen (Wohnort: südlich von Giessen)
BMI 30-40 kg/m2
Alter: 22-60 Jahre
Tägliches Sportprogramm [z.B. Radfahren auf flacher Strecke oder schnelles
Gehen (Walking)] angepasst an 30% der max. Leistungsfähigkeit (Hilfsmittel:
Pulsuhr); Aktivitätsprotokoll
Kaiserberg-Klinik in Bad Nauhein
19 Wochen pro Proband
10
Anhang
213
Tagesprotokoll: Montag, 5. Juli 1999
Bis
9.30Uhr
Anreise
• Zimmerzuweisung
• Vergabe von Hausordnung, Autostellplatz und
Telefonanschluß
10.30 Uhr
Begrüßung
Begrüßungsworte von
• Prof. Dr. med. Wüsten (Ärztl. Leiter und Studienleiter),
• Herr Buko
• und Frau Schmidt (Betreuerin)
11.00 Uhr
Einführung in das Programm
• Darstellung von Inhalten und Zielen der Studie
• Vorstellung des Wochenablaufes (Ernährungsschulungen,
Messungen, Sporttermine, Freizeitveranstaltungen)
• Einteilung des Tages (Jeder Tag wird am Morgen, bzw. am
Abend vorher besprochen)
Ï
12.00 Uhr
Gemeinsames Mittagessen
(Kennenlernen der Teilnehmer untereinander)
Ï
bis
13.30 Uhr
17.00 Uhr
Einzel - Ernährungssitzung 0 (à 45 min)
1. Grundlagen zur Entstehung und Behandlung der Adipositas
• Einflußfaktoren „erbliche Veranlagung“ und
„Lebensweise“
• Wirkung von Blitzdiäten
• Fett aus ernährungsphysiologischer Sicht
• Bedeutung der körperlichen Bewegung
2. Zielbestimmung
3. Aushändigung von Probandeninformation,
Einverständniserklärung, Urinbehälter, Fettkonto und
Ernährungsprotokoll
17.00Uhr
Hausbesichtigung
18.00Uhr
Abendessen
Ï
Abend zur freien Verfügung
10
Anhang
214
Tagesprotokoll: Dienstag, 6. Juli 1999
- Betrifft: Patientin 01 und 02 -
7.30 Uhr
8.00 Uhr
Ruhekalorimetrie Patientin 01
Ruhekalorimetrie Patientin 02
8.30 Uhr
Frühstück
9.30 Uhr
Besprechung des Tagesprogramms
Sportsitzung:
• Sport als Therapie: Gewicht bewegen, reduzieren und halten
• Wieviel Sport?
• Gesundheitliche Aspekte der körperlichen Aktivität
• Empfehlenswerte Sportarten
• Das Führen eines Aktivitätsprotokolls
• Die Benutzung von Pulsuhren
Ï
12.00 Uhr
13.00 Uhr
14.00 Uhr
15.00 Uhr
Belastungskalorimetrie unter 30% der maximalen Leistungsfähigkeit
(ca. 1h) Patientin 01
Belastungskalorimetrie unter 30% der maximalen Leistungsfähigkeit
(ca. 1h) Patientin 02
Regenerationskalorimetrie Patientin 01 (ca. 30 min)
Regenerationskalorimetrie Patientin 02 (ca. 30 min)
Ï
15.30 Uhr
Verspätetes Mittagessen
Ï
17.30 Uhr
Gemeinsames Essen in der Diätküche mir der Diätassistentin:
„Die fettarme Küche und schonende Garmethoden“ (Kaiserberg)
Ï
Abend zur freien Verfügung
10
Anhang
215
Tagesprotokoll: Dienstag, 6. Juli 1999
- Betrifft: Patientin 03 und 04 -
8.00 Uhr
Frühstück
9.30 Uhr
Besprechung des Tagesprogramms
Sportsitzung:
• Sport als Therapie: Gewicht bewegen, reduzieren und halten
• Wieviel Sport?
• Gesundheitliche Aspekte der körperlichen Aktivität
• Empfehlenswerte Sportarten
• Das Führen eines Aktivitätsprotokolls
• Die Benutzung von Pulsuhren
Ï
12.00 Uhr
Mittagessen
Ï
15.00 Uhr
Kochen in der Diätküche (Kaiserberg - Klinik)
„Die fettarme Küche und schonende Garmethoden“
17.30 Uhr
Gemeinsames Essen in der Diätküche mir der Diätassistentin
Ï
Abend zur freien Verfügung
10
Anhang
216
Tagesprotokoll: Mittwoch, 7. Juli 1999
- Betrifft: Patientin 03 und 04 -
7.30 Uhr
8.00 Uhr
Ruhekalorimetrie Patientin 03
Ruhekalorimetrie Patientin 04
8.30 Uhr
Frühstück (allgemeine Stimmung, Zufriedenheit, Kritik)
9.30 Uhr
Besprechung des Tagesprogramms
Vortrag: „Gesunde Ernährung“ (1)
Besprechung der Auswertung Ernährungsprotokolle (Basiswoche)
Ï
12.00 Uhr
13.00 Uhr
14.00 Uhr
15.00 Uhr
Belastungskalorimetrie unter 30% der maximalen Leistungsfähigkeit
(ca. 1h) Patientin 03
Belastungskalorimetrie unter 30% der maximalen Leistungsfähigkeit
(ca. 1h) Patientin 04
Regenerationskalorimetrie Patientin 03 (ca. 30 min)
Regenerationskalorimetrie Patientin 04 (ca. 30 min)
Ï
15.30 Uhr
Verspätetes Mittagessen
Ï
17.30 Uhr
Gemeinsames Essen in der Diätküche mir der Diätassistentin:
„Grillen: Schmackhaft und nährstoffschonend – und trotzdem fettarm“
(Klinik am Südpark)
Ï
Abend zur freien Verfügung
10
Anhang
217
Tagesprotokoll: Mittwoch, 7. Juli 1999
- Betrifft: Patientin 01 und 02 -
8.00 Uhr
Frühstück (allgemeine Stimmung, Zufriedenheit, Kritik)
9.30 Uhr
Besprechung des Tagesprogramms
Vortrag: „Gesunde Ernährung“ (1)
Besprechung der Auswertung der Ernährungsprotokolle (Basiswoche)
Ï
12.00 Uhr
Mittagessen
Ï
15.00 Uhr
Kochen in der Diätküche (Klinik am Südpark)
„Grillen: Schmackhaft und nährstoffschonend – und trotzdem fettarm“
(Klinik am Südpark)
17.30 Uhr
Gemeinsames Essen in der Diätküche mit der Diätassistentin
Ï
Abend zur freien Verfügung
10
Anhang
218
Tagesprotokoll: Donnerstag, 8. Juli 1999
- Gemeinsamer Abschlusstag -
8.00 Uhr
Frühstück
9.30 Uhr
Vortrag (interaktiv)
„Gesunde Ernährung“ (2)
Sportsitzung : Benutzung der Pulsuhren
Darstellung und Besprechung der Meßwerte und Ergebnisse aus
Basiswoche und stationärem Aufenthalt:
„Was bedeuten die Messergebnisse nun für mich in der Ausführung?“
Besprechung der viermonatigen Kontrollphase
10.30 Uhr
Feedback-Runde
mit Prof. Dr. med. Wüsten, Herr Bukow und Frau Schmidt
Ï
12.00 Uhr
Mittagessen
Ï
13.00 Uhr
Gemeinsamer Sport mit einer Physiotherapeutin
unter 30% der maximalen Leistungsfähigkeit
Entspannung
Ï
15.00 Uhr
Verabschiedung
Aushändigung von
• Fettkonto,
• Ernährungsprotokoll (3),
• Aktivitätsprotokoll und
• Pulsuhr
Terminvereinbarungen für die Kontrollphase
10
Anhang
219
Dispositionstermine:
Stationärer Aufenthalt
zur Studie
__________________________________________________________________________________________
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den
Energieumsatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert sowie die
Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie
Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Mitarbeiter: Dipl. oec. troph. N. Schmidt, Dr. oec. troph. S. Hahn, O. Wüsten,
Dr. med. H. Schnell-Kretschmer, A. Hauenschild;
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
________________________________________________________________
Gruppe 1: 05.07. – 08.07.1999
Pat.-Nr.
01
02
03
04
geb.
geb.
geb.
geb.
08.09.1965
01.12.1957
10.09.1969
11.04.1942
Gruppe 2: 26.07. – 29.07.1999
Pat.-Nr.
05
06
07
08
geb.
geb.
geb.
geb.
27.03.1964
08.01.1960
25.07.1955
05.10.1963
Gruppe 3: 09.08. – 12.08.1999
Pat.-Nr.
09
10
11
geb.
geb.
geb.
17.11.1938
06.08.1977
28.12.1964
Gruppe 4: 15.10. – 18.10.1999
Pat.-Nr.
12
13
14
geb.
geb.
geb.
30.05.1960
21.02.1945
01.11.1958
Gruppe 5: 22.11. – 25.11.1999
Pat.-Nr.
15
16
geb.
geb.
08.12.1942
28.08.1946
Anhang
Die G
ruppe
P
sychologie
Ernährung
Fragebogen zur sportlichen Aktivität vor der Studie
Mediizin
9.14
220
S
port
10
Giessen im April 01
Betrifft: Bad Nauheimer Bewegungs-Ernährungs-Therapiestudie
Einfluß leichter bzw. sehr leichter körperlicher Belastung (ca. 30% bzw.
25% der maximalen Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die
Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert
sowie die Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines
viermonatigen Trainingsprogrammes mit Ernährungstherapie
Liebe Frau .............,
die Zeit der Datenerfassung ist nun vorüber, d.h., alle Patientinnen haben die Studie
erfolgreich abgeschlossen. Bei der Auswertung der ersten Daten fällt auf, daß bestimmte
Lebensumstände im Vorfeld der Studie von großer Bedeutung für die Interpretation der
Ergebnisse sein können. Aufgrund dieser Tatsache würde ich Sie bitten, den beiliegenden
Fragebogen auszufüllen und mir wieder zukommen zu lassen.
Klinikanschrift:
Privatanschrift:
Kaiserberg-Klinik Sta. 6
Am Kaiserberg 8-10
Thomastrasse 30
D - 61231 Bad Nauheim
D - 35396 Giessen
( 06032 - 7030 (- 703766 AB)
( 0641 - 394578
9 [email protected]
Für Ihre Bemühungen möchte ich mich schon im Voraus bedanken!
Mit liebem Gruß und den besten Wünschen für ein frohes Osterfest,
N. Schmidt
10
Anhang
221
Name:
____________________________ Vorname:
Patienten-Nr.: ____________________________ Gruppe:
______________________________
______________________________
1. Angaben zur aktiven Bewegung in verschiedenen Lebensabschnitten
Lebensjahre
Zutreffendes einkreisen
wenn „ja“, dann Häufigkeit pro Woche (Anzahl
1*, 2* ...)
Sportart
Dauer angeben
in min.
5 – 10
nein / ja
_____________________________________
10 – 15
nein / ja
_____________________________________
15 – 20
nein / ja
_____________________________________
20 – 25
nein / ja
_____________________________________
25 – 30
nein / ja
_____________________________________
30 – 35
nein / ja
_____________________________________
35 – >
nein / ja
_____________________________________
2. Wenn ein „nein“ bei den Angaben zu Nr. 1 gemacht wurde, begründen Sie
bitte, warum die aktive Bewegung beendet wurde.
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
3. Wann traten die ersten Probleme mit dem Übergewicht auf ?
Geben Sie bitte das Lebensjahr an: mit
Jahren
Kommentar / Ursache:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(z.B. mit
20
Jahren; Kommentar: Berufseinstieg, sitzende Tätigkeit)
Bei Platzmangel können Sie auch die Rückseite des Fragebogens benutzen.
10
Anhang
222
9.15
Weitere Tabellen und Abbildungen der Ergebnisse
Tab. 4.2a:
Respiratorischer Quotient (RQ), Energieumsatz und Substratoxidation unter
Ruhebedingungen zu den Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
RQ
E-Umsatz E-Ums atz
[VC02/V0 2]
[kcal/h] [kcal/24h]
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Substratoxidation
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
0,9
0,1
53,0
14,8
1272,5
355,4
207,5
147,5
735,1
320,7
32,8
14,8
15,9
10,0
51,2
16,6
0,9
0,0
1,0
0,1
51,6
16,6
1238,8
399,5
235,5
146,1
673,3
334,8
34,6
17,2
18,2
9,5
47,3
17,2
56,5
1357,0
137,4
889,6
28,5
10,4
61,1
9,8
235,1
145,3
254,2
4,9
10,4
11,1
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
Kontrolltermin 1
RQ
[VC02/V0 2]
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
1,0
0,2
52,4
14,1
1257,9
338,2
284,3
361,6
643,6
452,3
32,0
10,6
22,1
24,9
45,9
27,8
1,0
0,2
0,9
0,3
50,3
14,1
1207,1
339,6
224,3
291,5
652,8
370,6
33,7
11,2
17,6
19,7
48,7
22,2
57,7
1384,8
434,1
620,7
27,5
33,4
39,1
14,4
345,9
519,5
688,0
8,7
35,9
42,1
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
Kontrolltermin 2
RQ
[VC02/V0 2]
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 8)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 3)
SW+
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
0,9
0,1
49,6
11,9
1191,1
284,8
260,4
250,6
600,8
242,4
34,9
8,5
20,2
15,0
44,8
13,9
1,0
0,1
0,87
0,1
48,8
12,3
1171,2
296,0
262,2
291,6
579,1
270,1
35,1
9,2
20,8
17,7
44,1
16,4
51,8
1244,2
255,5
658,7
34,4
18,8
46,9
12,7
305,2
127,9
177,3
7,9
4,4
3,6
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
Kontrolltermin 3
RQ
[VC02/V0 2]
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
1,2
0,3
51,5
16,9
1235,1
406,4
153,6
277,6
751,5
270,8
33,1
8,9
9,7
13,3
57,1
12,3
1,3
0,3
0,93
0,1
46,9
12,6
1124,9
302,0
52,2
115,9
742,7
312,6
34,8
9,0
4,8
10,3
60,4
12,6
61,8
1483,2
381,7
771,5
29,4
20,8
49,8
22,8
546,7
414,9
178,6
8,7
13,9
9,0
Fett
[kcal/24h]
KH
[kcal/24h]
EW
[%]
Fett
[%]
KH
[%]
Kontrolltermin 4
RQ
[VC02/V0 2]
E-Umsatz E-Umsatz
[kcal/h] [kcal/24h]
Substratoxidation
Gesamt
MW
1,1
(n=10)
SW+
0,2
48,8
23,4
1170,9
562,1
330,6
312,5
510,3
415,7
37,9
16,5
25,8
20,0
36,3
19,8
Gruppe1 MW
1,2
37,9
910,7
219,3
361,4
44,9
20,7
34,4
SW+
0,4
13,6
325,5
340,7
318,6
16,0
24,9
22,7
Gruppe2 MW
0,86
65,1
27,4
1561,2
657,9
497,5
193,8
733,7
488,1
27,5
12,1
33,4
6,0
39,1
17,4
(n= 6)
(n= 4)
SW+
0,1
10
Anhang
Tab. 4.3a:
223
Lactat vor und nach der ansteigenden Spiroergometrie sowie maximal erreichte
Leistung bei V02 max zu den Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
Lactatruhe
[mmol/l]
Lactatmax
[mmol/l]
Watt max
[watt]
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
2,2
1,0
2,8
1,2
133,6
17,8
Gruppe1 MW
2,4
2,8
131,0
SW+
1,1
1,5
18,5
Gruppe2 MW
1,6
3,0
140,0
0,7
0,4
16,3
Lactatruhe
[mmol/l]
Lactatmax
[mmol/l]
Watt max
[watt]
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
1,9
1,1
3,2
1,5
138,5
18,6
Gruppe1 MW
2,1
2,9
137,8
SW+
1,2
0,9
19,9
Gruppe2 MW
1,5
3,9
140,0
0,4
2,4
18,3
Lactatruhe
[mmol/l]
Lactatmax
[mmol/l]
Watt max
[watt]
1,5
0,6
3,6
2,2
141,5
27,3
SW+
1,6
0,7
3,3
1,3
141,1
29,3
Gruppe2 MW
1,2
4,3
142,5
0,2
3,6
26,3
Lactatruhe
[mmol/l]
Lactatmax
[mmol/l]
Watt max
[watt]
1,5
0,4
3,0
1,3
136,4
18,6
SW+
1,6
0,5
3,1
1,3
134,0
19,0
Gruppe2 MW
1,3
2,8
142,5
0,2
1,4
18,9
Lactatruhe
[mmol/l]
Lactatmax
[mmol/l]
Watt max
[watt]
1,8
0,4
3,2
1,4
139,1
30,5
SW+
1,6
0,4
3,0
1,6
135,7
27,6
Gruppe2 MW
2,0
3,6
145,0
0,5
1,1
38,7
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
(n= 4)
SW+
10
Anhang
Tab. 4.4a:
224
Berechnete Leistung und Herzfrequenz für die submaximale Spiroergometrie
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
Leistung [watt] Herzfrequenz
Wattsubmax
HFsubmax
SW+
40,4
4,9
98,7
9,5
Gruppe1 MW
40,0
100,4
5,3
41,5
6,8
94,5
4,4
14,8
Gesamt
MW
(n=14)
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
Leistung [watt] Herzfrequenz
Wattsubmax
HFsubmax
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
40,8
6,5
91,3
10,5
Gruppe1 MW
41,7
94,4
(n= 9)
SW+
5,6
9,9
Gruppe2 MW
39,0
84,3
8,8
9,4
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
Leistung [watt] Herzfrequenz
Wattsubmax
HFsubmax
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
43,0
13,4
88,4
8,9
Gruppe1 MW
42,9
91,0
SW+
8,2
9,2
Gruppe2 MW
43,3
82,5
23,3
5,0
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
Leistung [watt] Herzfrequenz
Wattsubmax
HFsubmax
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
43,1
13,1
89,0
3,9
Gruppe1 MW
40,4
89,3
SW+
5,8
4,4
Gruppe2 MW
50,0
88,3
23,5
2,4
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
Leistung [watt] Herzfrequenz
Wattsubmax
HFsubmax
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
45,3
17,5
87,3
10,6
Gruppe1 MW
41,4
92,9
SW+
6,9
8,6
Gruppe2 MW
52,0
77,5
28,9
5,0
(n= 7)
(n= 4)
SW+
10
Anhang
225
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
100
submaximale Leistung
90
80
70
60
50
40
30
20
SA
Abb. 4.4a:
K1
K2
K3
K4
Verlauf der berechneten Leistung in Watt für die submaximale Spiroergometrie
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Herzfrequenz bei submax. Leistung
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
SA
K1
K2
K3
K4
Abb.4.4b:
Verlauf der berechneten Herzfrequenz für die submaximale Spiroergometrie
Tab. 4.4b:
Stickstoffausscheidung (g/24h) zu den Studienphasen
24h-N-Ausscheidung
SA
K1
K2
K3
K4
25,0
10,5
18,7
6,7
18,0
5,1
19,5
4,1
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
17,7
4,8
Gruppe1 MW
16,5
24,5
18,2
19,2
19,1
SW+
4,9
11,4
7,7
5,1
5,2
Gruppe2 MW
20,8
25,9
20,0
15,3
20,2
3,3
9,6
4,3
4,8
0,9
(n=10)
(n= 4)
SW+
Anhang
226
SA
*
K3
60
5
20
40
60
5
20
40
K2
SA
Sig.
40
60
5
20
K1
P (n = 14)
5. – 10.
60
40
60
5
20
40
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
5
20
Sauerstoffaufnahme (ml/min)
unter submax. Leistung
10
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
K1
p Sig.
p
0,000312 *
0,000811
*
0,00849
5. – 20.
5. - 30.
Abb. 4.4c:
Verlauf der Sauerstoffaufnahme zu den Messzeitpunkten für die submaximale
Spiroergometrie
(Die dargestellten Signifikanzniveaus sind nach SHEFFER JR (1986) zu korrigieren.)
10000
8000
6000
4000
2000
sa
k1
SA
K1
K2
K2
5
10
20
30
40
50
60
5
10
20
30
40
50
60
5
10
20
30
40
50
60
5
10
20
30
40
50
60
0
5
10
20
30
40
50
60
Energieumsatz [kcal/Tag]
während submax. Belastung
12000
K3
K3
K4
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe 1
Gruppe 2
Abb. 4.4d: Verlauf der Energieumsätze zu den Messzeitpunkten für die submaximale Spiroergometrie
10
Anhang
Tab. 4.4.1:
227
Herzfrequenz zu den Messzeitpunkten während submaximaler Spiroergometrie zu den
Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
Herzfrequenz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
98,7
9,7
99,1
9,4
93,2
20,7
97,6
12,7
101,9
12,1
100,2
10,9
101,7
12,4
SW+
101,7
6,7
102,0
6,5
94,5
23,0
99,1
12,8
105,8
9,9
103,6
7,6
105,9
9,7
Gruppe2 MW
91,3
92,0
90,0
93,8
92,0
91,8
91,3
13,0
12,8
16,1
13,4
12,6
14,2
13,4
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
Herzfrequenz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
96,4
11,3
94,2
11,1
93,7
11,3
95,2
10,6
96,0
9,7
97,8
9,9
92,7
13,0
Gruppe1 MW
101,6
98,0
96,7
99,4
100,3
102,4
95,2
(n= 9)
SW+
6,8
9,2
10,1
7,0
5,5
4,4
12,2
Gruppe2 MW
84,8
85,5
87,0
85,8
86,3
87,3
87,0
11,1
11,0
12,2
11,9
10,7
11,2
14,8
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
Herzfrequenz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
97,3
11,6
97,4
12,4
96,5
12,9
98,2
11,2
98,3
13,2
98,2
11,4
99,7
12,2
Gruppe1 MW
101,0
101,6
100,6
101,9
101,2
100,8
102,8
SW+
12,0
12,5
12,8
11,2
13,5
11,5
12,2
Gruppe2 MW
89,0
88,0
87,3
90,0
89,7
90,3
90,3
4,7
5,4
8,2
6,2
9,5
8,0
7,0
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
Herzfrequenz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
97,0
11,2
95,8
9,7
98,3
8,2
98,2
8,9
98,2
8,8
97,1
8,0
99,8
9,6
Gruppe1 MW
100,7
98,2
101,4
101,2
101,6
99,1
102,8
10,6
87,8
10,1
89,8
7,1
90,5
8,3
90,8
7,8
89,8
8,3
92,0
9,3
92,3
6,6
6,1
5,4
5,7
4,3
5,0
5,3
(n= 10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
Herzfrequenz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
97,5
12,6
93,9
12,8
93,5
13,0
97,7
11,7
96,8
11,1
97,8
10,8
97,3
11,3
SW+
103,9
9,1
97,4
13,4
96,7
13,7
102,9
9,2
101,7
7,1
103,4
6,4
102,9
7,2
Gruppe2 MW
86,5
87,8
87,8
88,8
88,3
88,0
87,5
10,5
10,4
11,2
10,8
12,6
10,2
11,1
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
(n= 4)
SW+
10
Anhang
Tab. 4.4.4a:
228
Prozentualer Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz zu den MZ während
submaximaler Spiroergometrie zu den Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
8,2
11,0
9,8
15,3
11,2
13,5
14,7
16,7
13,3
19,9
15,0
17,5
17,7
18,2
Gruppe1 MW
7,6
6,3
10,5
13,6
11,0
14,2
18,9
8,0
10,0
5,8
18,6
11,4
12,8
10,3
17,4
12,2
18,9
12,2
17,2
15,6
14,6
18,1
27,8
19,8
29,7
34,7
29,6
26,1
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
10,1
15,8
6,1
12,5
9,7
13,4
12,5
16,5
15,5
18,0
13,6
18,6
13,9
16,7
SW+
5,7
9,4
4,3
11,4
5,0
11,0
7,6
14,6
8,9
12,6
6,7
13,0
9,0
13,4
Gruppe2 MW
20,2
10,3
20,3
23,7
30,3
29,1
24,9
23,8
15,6
13,7
16,7
21,4
21,9
20,2
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
15,3
18,6
17,0
20,4
14,6
19,9
18,3
21,3
18,0
21,8
20,3
20,9
24,2
23,4
SW+
5,9
11,6
7,8
14,2
5,5
12,3
6,2
11,7
8,0
14,0
12,0
16,1
14,3
16,0
Gruppe2 MW
36,5
37,7
35,0
45,4
47,8
45,4
53,6
12,8
17,4
19,3
6,3
7,3
10,2
15,6
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
13,8
24,1
13,6
23,0
14,5
24,3
13,8
23,3
15,7
26,1
16,4
27,0
17,5
29,3
Gruppe1 MW
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
1,3
0,2
0,1
48,3
0,0
47,6
0,0
50,8
0,0
48,2
0,0
55,1
3,3
54,2
0,7
60,6
17,5
11,4
9,8
12,2
7,5
21,3
15,3
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
27,9
23,0
23,7
20,1
29,9
26,3
25,1
21,1
30,8
24,4
34,2
26,6
37,6
28,9
Gruppe1 MW
23,8
21,4
27,4
20,0
23,6
25,7
24,1
SW+
27,5
24,7
33,2
24,9
27,6
29,1
27,0
Gruppe2 MW
35,1
27,8
34,2
34,0
43,5
49,1
61,3
11,6
9,6
7,6
8,4
11,0
14,0
12,0
(n= 7)
(n= 4)
SW+
Die in grau gefärbten Daten sind mit den Erklärungen in Kapitel 2.4 und 5 zu beurteilten.
10
Anhang
Tab. 4.4.5a:
229
Prozentualer Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz zu den MZ
während submaximaler Spiroergometrie
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
85,7
10,5
83,6
15,1
82,4
13,5
79,1
16,8
80,6
19,6
78,8
17,4
75,9
18,1
Gruppe1 MW
86,1
86,8
82,9
79,8
82,6
79,4
74,4
SW+
7,2
5,8
11,1
10,6
11,8
12,1
15,1
Gruppe2 MW
84,7
75,6
81,2
77,4
75,8
77,4
79,5
17,9
27,6
20,4
29,7
34,8
29,6
26,6
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
78,6
17,3
80,0
15,8
79,0
14,7
77,8
18,7
75,1
19,7
77,9
20,0
74,6
16,6
SW+
85,9
10,7
86,1
12,6
84,0
12,9
83,1
16,8
82,1
13,6
84,7
14,6
78,9
14,6
Gruppe2 MW
62,3
66,2
64,1
61,7
54,3
57,5
61,7
19,5
14,5
9,2
16,9
23,2
22,4
18,2
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
74,0
20,4
71,8
22,4
73,6
21,5
71,2
22,4
70,6
23,2
67,7
21,1
64,4
24,1
SW+
84,2
12,2
81,8
14,8
83,6
12,5
84,0
11,7
81,6
13,4
76,8
14,6
74,9
15,2
Gruppe2 MW
51,1
49,3
51,3
42,4
37,5
40,5
32,7
16,0
21,1
21,6
6,3
6,4
11,1
16,5
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
77,3
24,1
76,2
21,8
76,1
23,3
77,0
22,6
75,7
25,8
74,8
27,1
73,6
28,5
Gruppe1 MW
90,6
88,6
89,8
89,9
91,0
89,5
90,1
2,8
44,1
4,4
45,2
3,2
42,0
3,9
44,6
2,4
37,3
5,4
37,9
3,5
32,2
21,0
14,4
11,8
14,1
10,5
23,7
16,9
(n=10)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am Energieumsatz
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
63,1
21,5
65,3
17,0
58,7
22,8
64,9
20,8
59,1
23,5
56,0
25,9
52,0
28,1
Gruppe1 MW
67,9
68,2
61,3
71,5
67,9
65,4
66,2
SW+
25,1
20,5
28,4
22,9
25,4
26,8
24,8
Gruppe2 MW
54,5
60,1
54,1
53,2
43,8
39,4
27,1
11,5
8,4
9,1
10,6
7,9
15,2
10,6
(n= 7)
(n= 4)
SW+
Die in grau gefärbten Daten sind mit den Erklärungen in Kapitel 2.4 und 5 zu beurteilten.
10
Anhang
230
Tab. 4.4.6: Systolischer und diastolischer Blutdruck (mmHg) zu den MZ während submaximaler
Spiroergometrie
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
5.Minute
Systolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
126,7
19,5
139,1
11,6
138,8
14,2
136,3
12,1
136,4
9,9
136,6
7,7
136,5
8,2
SW+
125,4
17,9
135,5
7,7
139,1
11,7
135,7
6,0
137,0
5,0
135,8
5,5
82,7
8,1
Gruppe2 MW
130,0
148,3
138,0
137,8
135,0
138,8
76,3
25,8
15,9
21,6
23,0
18,7
12,5
7,5
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
(n= 4)
SW+
5.Minute
Diastolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
83,4
10,5
85,1
11,3
81,6
9,6
82,9
8,2
81,7
7,9
80,9
6,7
80,9
8,2
Gruppe1 MW
82,9
85,0
79,8
83,5
81,8
81,7
82,7
SW+
12,2
8,2
9,3
8,2
7,1
7,4
8,1
Gruppe2 MW
84,5
85,3
86,0
81,5
81,5
78,8
76,3
5,3
18,8
10,0
9,1
10,9
4,8
7,5
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
5.Minute
Systolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
129,5
12,8
131,4
10,6
130,1
14,6
128,6
11,6
130,2
15,7
128,2
11,7
127,0
11,5
Gruppe1 MW
128,6
131,2
132,4
132,1
130,6
130,1
125,4
Gesamt
MW
(n=13)
(n= 9)
SW+
10,4
7,2
8,4
9,4
13,0
11,7
9,4
Gruppe2 MW
131,8
131,8
124,8
120,8
129,3
124,0
130,5
18,9
17,7
24,6
13,7
23,1
12,3
16,4
(n= 4)
SW+
5.Minute
Diastolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
84,5
8,6
83,8
5,0
83,1
8,5
81,7
8,5
81,5
5,8
79,0
8,8
76,8
14,2
Gruppe1 MW
84,7
83,2
86,0
83,0
83,1
82,4
83,1
Gesamt
MW
(n=13)
(n= 9)
SW+
7,8
4,9
7,3
5,6
4,4
6,8
6,7
Gruppe2 MW
84,0
85,0
76,5
78,8
78,0
71,3
62,5
11,6
5,8
8,2
13,7
7,7
8,5
17,1
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
5.Minute
Systolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
131,1
12,5
132,6
13,5
129,1
14,2
129,4
13,2
129,5
18,4
129,6
13,0
127,0
13,3
Gruppe1 MW
131,4
132,1
128,7
128,6
128,7
129,1
126,8
SW+
12,8
10,4
11,3
12,1
9,5
8,7
11,4
Gruppe2 MW
130,3
133,8
130,0
131,3
131,3
130,8
127,5
13,6
21,0
21,6
17,5
33,3
21,7
18,9
(n= 9)
(n= 4)
SW+
10
Anhang
231
5.Minute
Diastolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
86,3
8,6
85,1
6,8
83,8
5,5
81,8
5,8
81,8
9,0
83,4
11,6
82,5
12,6
SW+
84,7
6,6
85,3
3,8
85,0
3,6
84,8
2,3
81,4
5,4
85,8
7,0
85,8
12,6
Gruppe2 MW
90,0
84,5
81,3
75,0
82,5
78,0
75,0
12,2
12,2
8,5
5,8
15,5
18,8
10,0
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
5.Minute
Systolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
131,9
12,0
128,9
10,2
128,1
10,7
127,1
13,4
128,1
9,1
128,5
9,7
128,1
9,4
SW+
132,6
11,7
129,5
10,1
128,4
9,9
130,5
10,4
127,3
10,0
128,4
10,0
129,4
9,8
Gruppe2 MW
130,3
127,5
127,3
118,8
130,0
128,8
124,8
14,3
11,9
14,2
18,0
7,1
10,3
8,8
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
(n= 4)
SW+
5.Minute
Diastolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
83,4
7,1
82,6
10,1
82,4
7,6
81,1
7,5
81,2
6,8
82,5
6,6
62,0
35,1
Gruppe1 MW
84,7
83,1
83,6
81,1
82,7
83,5
66,4
SW+
6,6
11,5
8,8
8,6
6,6
7,4
32,0
Gruppe2 MW
80,0
81,3
79,5
81,3
77,5
80,0
40,0
8,2
6,3
1,0
4,8
6,5
4,1
56,6
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
5.Minute
Systolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
136,5
21,2
131,5
15,3
133,5
16,5
131,9
14,9
130,1
12,8
133,1
16,0
129,4
11,2
SW+
140,3
19,3
129,1
9,1
134,7
11,4
133,0
11,8
132,5
9,1
135,8
14,3
129,8
7,8
Gruppe2 MW
130,0
135,5
131,3
130,3
126,5
129,0
128,8
25,8
24,2
25,3
20,7
18,1
19,8
16,5
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
(n= 4)
SW+
5.Minute
Diastolischer Blutdruck
10.Minute 20.Minute 30.Minute 40.Minute 50.Minute 60.Minute
SW+
83,1
15,5
82,5
10,7
81,6
7,6
80,3
7,6
84,3
8,3
83,1
7,9
82,1
4,4
Gruppe1 MW
89,1
84,6
82,6
83,0
86,7
83,2
81,8
12,7
72,5
9,5
78,8
8,2
80,0
8,2
76,3
8,4
80,8
9,2
83,0
3,1
82,5
15,5
13,1
7,1
4,8
7,9
6,8
6,5
Gesamt
MW
(n=11)
(n= 7)
SW+
Gruppe2 MW
(n= 4)
SW+
10
Anhang
Tab. 4.4.9:
232
Energieaufnahme am Tag und Nahrungszufuhr 4 Stunden vor Beginn der
submaximalen Spiroergometrie zu den Studienphasen
Basiswoche & Stationärer Aufenthalt
Nahrungszufuhr [pro kg FFM]
EW [g]
78,2
22,4
Fett [g]
67,8
32,9
KH [g]
191,7
90,4
Kcal/d
1722,2
685,4
SW+
80,3
22,7
59,7
25,2
175,1
88,0
1593,0
628,1
Gruppe2 MW
72,9
88,0
233,2
2045,3
24,0
44,8
94,5
810,8
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 1
Nahrungszufuhr [pro kg FFM]
EW [g]
57,9
22,6
Fett [g]
42,7
19,1
KH [g]
147,0
59,1
Kcal/d
1272,2
401,7
SW+
53,1
23,7
36,3
16,4
121,0
45,9
1109,4
335,2
Gruppe2 MW
67,3
55,5
198,9
1597,8
19,6
19,3
49,9
343,1
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 2
Nahrungszufuhr [pro kg FFM]
EW [g]
55,9
23,4
Fett [g]
61,2
39,0
KH [g]
175,7
68,2
Kcal/d
1481,3
425,3
SW+
57,5
26,7
56,8
31,1
175,4
85,5
1600,6
470,3
Gruppe2 MW
53,1
68,9
176,2
1272,5
19,5
54,9
29,1
263,1
Gesamt
MW
(n=13)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 9)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 3
Nahrungszufuhr [pro kg FFM]
EW [g]
59,1
15,5
Fett [g]
44,3
10,9
KH [g]
176,2
60,1
Kcal/d
1388,5
305,0
SW+
61,3
16,8
43,2
10,5
157,6
46,0
1312,1
281,2
Gruppe2 MW
54,3
46,8
217,8
1560,3
12,6
13,0
73,8
322,9
Gesamt
MW
(n=14)
SW+
Gruppe1 MW
(n=10)
(n= 4)
SW+
Kontrolltermin 4
Nahrungszufuhr [pro kg FFM]
EW [g]
62,8
19,5
Fett [g]
57,9
20,1
KH [g]
182,9
81,8
Kcal/d
1602,7
500,8
SW+
61,3
19,8
59,4
20,4
154,9
60,5
1536,7
451,8
Gruppe2 MW
65,4
55,4
232,0
1718,3
21,6
22,3
99,7
632,2
Gesamt
MW
(n=11)
SW+
Gruppe1 MW
(n= 7)
(n= 4)
SW+
10
Anhang
233
Herzfrequenz (Hgmm)
100
90
80
70
60
50
40
30
SA
Abb. 4.5:
K1
K2
K3
K4
Pat 2
Pat 3
Pat 4
Pat 5
Pat 6
Pat 7
Pat 8
Pat 9
Pat 10
Pat 11
Pat 12
Pat 13
Pat 14
Pat 15
Gruppe1
Gruppe2
Verlauf der Herzfrequenz unter Regenerationsbedingungen
Tabelle 4.7.1 stellt die Korrelationen zwischen den Veränderungen der anthropometrischen
Untersuchungsparameter
und
dem
Verlauf
der
Stoffwechselparameter
unter
Ruhebedingungen im Gesamtkollektiv über den Studienzeitraum dar. Tabelle 4.7.2 zeigt die
Korrelation zwischen der Fettoxidation (kcal/24h und der prozentualen Fettoxidation) und
dem RQ zu bestimmten Messzeitpunkten (MZ) sowie zu Veränderungen der Daten der
Anthropometrie, sowie die Zusammenhänge von V0 2 und systolischem Blutdruck mit der zu
erreichenden Leistung in Watt während der submaximalen Spiroergometrie.
10
Anhang
Tab. 4.7.1:
234
Korrelationen zwischen den Veränderungen der anthropometrischen Untersuchungsparameter und dem Verlauf der Stoffwechselparameter unter Ruhebedingungen über
den Studienzeitraum im Gesamtkollektiv
r
p
Körpergewicht
- Ruheenergieumsatz
0,291
0,022 *
- FM
0,838
0,000 ***
- FFM
0,904
0,000 ***
- FMp
0,164 0,195
- FFMp
- 0,163 0,197
RQ
- WHR
0,118 0,351
- Fettoxidation
- 0,373
0,003 **
WHR
- Fettoxidation
0,120 0,354
Ruheenergieumsatz
- BMI
0,340
- WHR
0,007 **
- 0,014 0,915
- FM
0,268
- FFM
0,252 0,52
- FMp
0,052 0,693
- FFMp
- 0,050 0,704
0,038 *
Tab. 4.7.2: Korrelationen zwischen den Veränderungen von Leistung (Watt) und bestimmten Stoffwechselparametern in Ruhe und während der submaximalen Belastungstests sowie
zwischen der Proteinaufnahme und der Stickstoffausscheidung zu den Kontrollwochen im
Gesamtkollektiv
r
p
max erreichte Watt
- Lactat
0,084 0,506
submaximale Watt
- errechnete Herzfrequenz
0,039 0,759
- Lactat
0,016 0,899
Stickstoffausscheidung
- Eiweißaufnahme
- 0,109 0,409
10
Anhang
235
Tab. 4.7.3: Korrelationen zwischen der Fettoxidation (kcal/24h und%) und ausgewählten Stoffwechselparametern zu bestimmten MZ sowie Veränderungen der Daten der Anthropometrie, weiterhin zwischen V02 und systolischem Blutdruck gegenüber der zu
erreichenden Leistung (Watt) während der submaximalen Spiroergometrie im Gesamtkollektiv
r
p
Fettoxidation
RQ
FM
FFM
5. MZ
- 0,536
0,000 ***
30. MZ
- 0,448
0,000 ***
60. MZ
- 0,491
0,000 ***
5. MZ
- 0,083 0,520
30. MZ
0,047 0,713
60. MZ
0,106 0,410
5. MZ
0,097 0,447
30. MZ
0,238 0,060
60. MZ
0,280
0,028 *
prozentuale Fettoxidation
FMp
FFMp
5. MZ
- 0,165 0,196
30. MZ
- 0,169 0,185
60. MZ
- 0,145 0,260
5. MZ
0,167 0,192
30. MZ
0,170 0,182
60. MZ
0,147 0,255
Leistung in Watt
V02
systol.
Blutdruck
5. MZ
0,696
0,000 ***
30. MZ
0,636
0,000 ***
60. MZ
0,570
0,000 ***
0. MZ
0,332
0,009 **
30. MZ
0,342
0,006 **
60. MZ
0,237 0,060
10
Anhang
9.16
236
Weitere Tabellen und Abbildungen der Ergebnisse statistischer
Kenngrößen und Verfahren
Tab. 9.17.1: Ergebnisse der t-Tests der geschätzten Randmittel
Legende:
0
1
2
3
4
BW (Basiswoche), bzw. SA (stationärer Aufenthalt)
K1 (Kontrolltermin 1)
K2 (Kontrolltermin 2)
K3 (Kontrolltermin 3)
K4 (Kontrolltermin 4)
Messung: MB
Folgende Untersuchungsparameter sind bei der SHEFFER-Korrektur n.s.:
MBMWAT; MBL2; MBMHF; MBDIVO; MBMVO; MBDRQ; MBTH
abhängige Variable: MBGEWI
2
3
4
5
**,00069
***,00011
***,0000319
***0,0000021
1
**0,001853
**0,002174
**0,000348
2
N.S.
*0,005123
3
*0,00842
4
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
*
***
2
N.S.
**
3
*
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
abhängige Variable: MBBMI
2
3
4
5
**0,000856
***0,000042
***0,0000188
***0,0000062
1
**0,000576
**0,0019
**0,0006954
2
abhängige Variable: MBFFM
2
3
4
5
***
**
***
***
1
abhängige Variable: MBTBW
2
3
4
5
N.S.
*
***
**
1
abhängige Variable: MBFM
2
3
4
5
*
N.S.
N.S.
N.S.
1
abhängige Variable: MBFFMP
2
3
4
5
**
**
**
*
1
abhängige Variable: MBFMP
2
3
4
5
**
*
**
*
1
10
Anhang
237
abhängige Variable: MBRVO
2
3
4
5
**
*
**
N.S.
1
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
N.S.
3
N.S.
4
N.S.
N.S.
N.S.
2
N.S.
*
3
N.S.
4
abhängige Variable: MBRHF
2
3
4
5
N.S.
N.S.
*
*
1
abhängige Variable: MBDIHF
2
3
4
5
N.S.
*
**
N.S.
1
abhängige Variable: MBL1
2
3
4
5
N.S.
N.S.
N.S.
N.S.
1
Messung: RK
Alle abhängigen Variablen sind bei der SHEFFER-Korrektur n.s.:
RKDVO; RKDRQ; RKDHF; RKCHD; RHDC; RKDF;
RKDKH; RKDEP; RKDFP; RKDKHP; RKFHD; RKKHHD;
Messung: EK
Alle abhängigen Variablen sind bei der SHEFFER-Korrektur n.s.:
EKDVO; EKDRQ; EKDHF; EKCHD; EHDC; EKDF; EKDKH;
EKDEP; EKDFP; EKDKHP; EKFHD; EKKHHD;
Messung: BK
Alle abhängigen Variablen sind bei der SHEFFER-Korrektur n.s.:
BKWAT; BKHR30; BKEFFM; BKFFFM; BKKFFM; BKCFFM;
BKL0; BKL30; BKL60;
abhängige Variable: BK
2
3
4
5
**
***
***
***
1
**
**
**
2
N.S.
*
3
*
4
10
Anhang
238
Tab. 9.17.2: Ergebnisse der univariaten Varianzanalysen
MB
Phasen
Variable
Normal-
Varianz-
verteilung
homogenität
t-Test
dihf
K2
ja
ja
0,205
n.s.
l1
bw
ja
ja
0,184
n.s.
RK
Phasen
Normal-
Varianz-
verteilung
homogenität
ja
ja
Normal-
Varianz-
verteilung
homogenität
Variable
dvo
K2
EK
Phasen
Variable
t-Test
0,745
n.s.
t-Test
drq
K1
ja
ja
0,361
n.s.
Df
SA
ja
ja
0,028
*
dfp
SA
ja
ja
0,007
**
fhd
SA
ja
ja
0,028
*
BK
Phasen
Normal-
Varianz-
verteilung
homogenität
SA
ja
ja
0,295
n.s.
K4
ja
ja
0,220
n.s.
Rq60
sa
ja
ja
0,904
n.s.
Hf30
K1
ja
ja
0,023
*
C60
K2
ja
ja
0,164
n.s.
Fp60
K4
ja
ja
0,03
*
Kp5
K3
ja
ja
0,000
***
Bd10
K1
ja
ja
0,670
n.s.
Bd60
Sa
ja
ja
0,148
n.s.
K3
ja
ja
0,346
n.s.
Variable
kffm
t-Test
10
Anhang
239
Tab. 9.17.3:
Ergebnisse der univariaten Varianzanalyse mit Ausreißerbereinigung und Mediantest
Ausreißerbereinigung
Mediantest
UVA
MB
Normal-
Varianz -
verteilung
homogenität
Wert
Niveau
K3
nein
nein
1,000
n.s.
K4
Ja, ohne 4
ja
Phase
Variable
th
Sig.-
t-Test
0,13
Sig.-
n.s.
Ausreißerbereinigung
Mediantest
UVA
RK
Phase
Variable
Normal-
Varianz -
verteilung
homogenität
Sig.-
t-Test
Wert
Sig.Niveau
Chd
K2
nein
ja
?
Dc
K2
nein
ja
?
Df
K3
ohne 11, 9
ja
0,021
*
Dfp
K3
ohne 11,9, 6;
ja
0,021
*
Ausreißerbereinigung
Mediantest
UVA
EK
Phase
Variable
Normal-
Varianz -
verteilung
homogenität
Sig.-
t-Test
Wert
drq
K4
*ohne 4
ja
0,746
n.s.
Df
K1
*ohne 7, 14
ja
0,267
n.s.
K3
* ohne 3, 11
0,000
***
K1
*ohne 7, 14
ja
0,267
n.s.
K3
* ohne 3, 11
ja
0,000
***
fhd
/
Ausreißerbereinigung
Sig.Niveau
Mediantest
UVA
BK
Phase
Variable
Normal-
Varianz -
verteilung
homogenität
Sig.-
t-Test
ohne 4, 6
Sig.-
Wert
Niveau
1,000
n.s.
0,559
n.s.
Wat
Sa
Hr30
K2
L30
K3
* ohne 3
ja
0,214
n.s.
Rq5
K1
*ohne 11
ja
0,047
*
Rq30
K1
*ohne 11
ja
0,107
n.s.
F5
K1
Ohne 14, 7
*
K2
Ohne 14, 7
*
0,021
K3
Ohne 12
*
0,005
0,266
10
Anhang
240
Ausreißerbereinigung
Mediantest
UVA
BK
Phase
Variable
F30
F60
Normal-
Varianz -
verteilung
homogenität
Sig.-
t-Test
Sig.-
Wert
Niveau
K2
ohne 7
0,021
*
K3
ohne 11, 12
0,001
**
K3
ohne 11
0,005
*
0,242
n.s.
K4
* ohne 11
ja
0,123
n.s.
KH5
K4
Ep5
Sa
Ep30
K1
* ohne 11
Fp5
K1
Ohne 14, 7
0,266
n.s.
K2
Ohne 14, 7
0,021
*
0,005
**
?
ja
0,003
**
K3
K2
* ohne 7
K3
* ohne 11,12
0,001
**
Fp60
K3
0hne 13, 12
0,005
*
Kp5
K2
0,07
n.s.
Kp60
K2
0,182
n.s.
Fp30
K3
*Ohne 13,14
ja
ja
0,000
0,000
***
***
10
Anhang
241
Tab. 9.17.4:
Ergebnisse der Regressions- und Korrelationsverfahren über den Studienzeitraum
Abhängige Variable
MB
Verlauf über Phasen
Korrelations-
Regressions-
koeffizient R
koeffizient
Zwischen –1 und 1
B
-,195
-1,548
gewi
n.s.
bmi
-,222
-,617
n.s.
th
-,266
-0,0097
*,031
ffm
-,301
-1,519
*,016
tbw
-,457
-1,655
***,000
fm
-,067
-,265
n.s.
ffmp
-,184
-,494
n.s.
fmp
,184 / /
,493
n.s.
drq
,109
0,0163
n.s.
rvo
-,361
-30,682
**,003
mvo
-,157
-41,852
n.s.
divo
-,044
-11,17
n.s.
rhf
-,501
-4,516
***,000
mhf
-,003
-0,03098
n.s.
dihf
,371
4,485
**,002
l1
-,229
-,128
n.s.
l2
,060
0,0645
n.s.
mwat
,059
0,936
n.s.
n24h
-,065
-,323
n.s.
Abhängige Variable
RK
r
Verlauf über Phasen
Korrelations-
Regressions-
koeffizient R
koeffizient
Zwischen –1 und
B
1
dvo
-,122
-4,869
n.s.
drq
,331
,123
**,009
dhf
-,179
-1,668
n.s.
chd
-,082
-,922
n.s.
dc
-,082
-22,118
n.s.
df
,042
8,254
n.s.
dkh
-,123
-30,372
n.s.
dfp
,034
0,422
n.s.
dkhp
-,106
-1,471
n.s.
fhd
,042
,344
n.s.
Khhd
-,123
-1,266
n.s.
10
Anhang
242
Abhängige Variable
EK
r
Verlauf über Phasen
Korrelations-
Regressions-
koeffizient R
koeffizient
Zwischen –1 und
B
1
dvo
,020
0,911
n.s.
drq
,134
0,01414
n.s.
dhf
-,215
-2,097
n.s.
chd
,032
,412
n.s.
dc
,032
9,879
n.s.
df
,016
3,959
n.s.
dkh
,024
5,92
n.s.
dfp
-,023
-,307
n.s.
dkhp
,042
0,595
n.s.
fhd
,016
0,165
n.s.
Khhd
,024
0,247
n.s.
Abhängige Variable
BK
Verlauf über Phasen
Korrelations-
Regressions-
koeffizient R
koeffizient
Zwischen –1 & 1
B
,144
1,178
n.s.
hr30
-,382
-2,601
**,002
effm
-,221
-3,344
n.s.
fffm
-,121
-2,298
n.s.
kffm
,009
0,477
n.s.
cffm
,062
-21,592
n.s.
l0
-,208
-,104
n.s.
l30
,137
-0,01513
n.s.
R
B
l60
,062
0,06234
n.s.
vo5
,043
7,182
n.s.
Vo30
,082
15,105
n.s.
Vo60
,098
17,169
n.s.
Rq5
,003
0,0005
n.s.
Rq30
,181
0,0249
n.s.
Rq60
,131
0,01853
n.s.
Hf5
-,026
-,205
n.s.
Hf30
,043
0,332
n.s.
Hf60
-,023
-,188
n.s.
C5
,040
45,366
n.s.
C30
,084
104,089
n.s.
C60
,096
110,839
n.s.
F5
,328
284,449
**,008
F30
,194
184,23
n.s.
F60
,259
285,134
*,039
wat
10
Anhang
Tab. 9.17.5:
243
Kh5
-,129
-146,998
n.s.
Kh30
-,002
n.s.
Kh60
-,102
n.s.
Fp5
,295
4,084
*,017
Fp30
,142
1,998
n.s.
Fp60
,232
3,981
n.s.
Kp5
-,318
-4,51
*,010
Kp30
-,191
-2,756
n.s.
Kp60
-,265
-4,544
*,036
Bs10
,158
2,593
n.s.
Bs30
-,136
-1,272
n.s.
Bs60
-,090
-0,687
n.s.
Bd10
-,336
-4,977
**,006
Bd30
-,109
-,577
n.s.
Bd60
,130
0,92
n.s.
Ergebnisse der t-Tests der geschätzten Randmittel der Meßzeitpunkte 5, 10, 20, 30, 40,
50 und 60 Minuten während eines submaximalen Belastungstests
abhängige Variable: SAVO
* 0,000312
2
3
4
5
5
6
1
abhängige Variable: SARQ
2
3
4
5
5
6
** 0,000499
** 0,000476
* 0,001321
1
abhängige Variable: SABS
2
3
4
5
6
7
* 0,0008189
* 0,0016526
2
1
abhängige Variable: K1VO
2
3
4
5
6
7
* 0,000811
* 0,00156
1
10
Anhang
244
abhängige Variable: SAVO
* 0,000312
2
3
4
5
6
7
* 0,001725
* 0,000734
2
* 0,001202
1
abhängige Variable: K2l
2
3
* 0,00682324
1
2
abhängige Variable: K4kp
2
3
4
5
6
7
Tab. 9.17.6:
* 0,000312
** 0,0001134
1
* 0,001998
* 0,002807
***0,000027
2
** 0,000161
4
3
Ergebnisse des Vorzeichentests in gesamter Probandenanzahl, sowie getrennt nach
Gruppen
K1
Parameter: k1bkf
Gruppe
gesamt
5
10
20
30
40
50
60
Min
Gruppe 1
0,008
0,004
Parameter: k1bkfp
Gruppe
gesamt
1
5
10
20
30
0,016
40
0,008
50
60
0,004
0,031
Min
10
Parameter: k1bkkp
Gruppe
gesamt
1
5
10
20
30
40
0,008
50
60
0,039
Min
10
0,031
10
gesamt
0,008
20
gesamt
1
0,039
30
10
Anhang
245
K2
Parameter: k2bkkp
Gruppe
gesamt
1
5
10
20
30
40
50
0,039
60
0,039
Min
5
1
gesamt
0,039
0,039
30
K3
Parameter: k3bkkp
Gruppe
gesamt
1
5
0,013
0,002
10
20
30
40
50
60
Min
5
1
gesamt
0,021
0,021
10
K4
Parameter: k4bkf
Gruppe
gesamt
5
10
20
30
40
50
60
Min
1
0,012
0,012
5
10
Parameter: k4bkfp
Gruppe
gesamt
5
10
20
30
40
50
60
Min
1
gesamt
1
10
10
Anhang
Tab. 9.17.7:
246
Ergebnisse der Gruppenunterschiede der Messzeitpunkte 5., 10., 20., 30., 40., 50., 60.
Minute
Zwischensubjektseffekte ≅ t-Test ≅ Gruppenunterschiede
Innersubjektseffekte ≅ Messzeitpunkte
Innersubjektseffekte + Zwischen- ≅ nach Greenhouse-Geissner (GG) & Huynh-Feldt (HF)
Parameter
Messzeitpunkt Gruppenunterschied
GG
HF
SA
V0
Linear, n.s. ,924
n.s., 0,261
,176
,118
RQ
Linear, ** ,002
n.s. ,789
,455
,485
GG=,003; HF=,000
HF
n.s. ,3
n.s.,078
,5
,6
C
n.s.,72
n.s.,3
,19
,13
F
n.s.,66
n.s.,55
,25
,223
KH
n.s.,462
n.s.,365
,4
,4
Fp
n.s.,213
n.s.,668
,21
,19
KHp
n.s.,17
,7
,2
,2
bs
Quadratisch, ,005
,6
,3
,3
bd
,8
,9
,4
,4
0,1
,9
,6
,6
l
Parameter
Messzeitpunkt Gruppenunterschied
GG
HF
K1
V0
Kubisch **,007
*,02
,2
,1
GG=,019;HF=,006
RQ
,1
,2
,1
,1
HF
Quadr. ,016;
,053*
,3
,3
,017*
,2
,2
,6
,3
,3
Ordnung4 ,000
GG=,014;HF=,005
C
Kubisch,023*
GG=,024; HF=,004
F
Linear,004,
GG=,004; HF=,001
KH
Kubisch *,03
,001**
,1
,08
Fp
Linear,001**
,076
,02*
,007*
*,047
,2
,1
,5
,7
,2
,2
Linear,000;
,053(*)
,017*
,006**
,129
,6
,7
GG=,000;HF=,000
KHp
Linear,009*
GG=,021;HF=,009
Bs
bd
GG=,009;HF=,002
l
,1
10
Anhang
Parameter
247
Messzeitpunkt Gruppenunt erschied
GG
HF
K2
V0
,6
,1
,9
,9
RQ
,2
,003**
,8
,9
HF
,5
,14
,9
,9
C
,77
,06
,9
,9
F
Linear,044*
0,05*
,8
,8
HF=,042
KH
,3
,000***
,7
,8
Fp
Linear,034;
,001**
,7
,8
,000***
,7
,8
GG=,044;HF=,024
KHp
Linear,031*;
GG=0,049;HF=0,03
Bs
,3
,8
1
1
bd
,059
,35
,06
,03*
Linear,007*
,16
,9
,9
l
GG=,004;HF=,002
Parameter
Messzeitpunkt Gruppenunterschied
GG
HF
K3
V0
,5
,3
,1
,08
RQ
,081
,000***
,5
,6
HF
,14
,04*
,2
,2
C
,6
,85
,2
,1
F
Linear,029*
,000***
,02*
,01*
GG=,02;HF=,012
KH
,8
,000***
,15
,13
Fp
Linear,02*
,000***
,1
,1
KHp
Linear,049*
,000***
,1
,1
Bs
,4
,621
,3
,3
bd
,7
,3
,8
,9
Linear,029*
,09
,04
,033
FS
l
GG=,032;HF=,024
Parameter
Messzeitpunkt Gruppenunterschied
GG
HF
K4
V0
,2
,8
,7
,8
RQ
Linear,005**
,236
,4
,4
HF
,466
,047*
,3
,3
C
,2
,87
,8
,8
F
Linear,018*
,55
,01*
,002**
GG=,034;HF=,012
10
Anhang
KH
Fp
248
Linear,042*
,036*
,5
,6
Linear,000***
,26
,013*
,005**
,156
,009**
,002**
GG=,005;HF=,001
KHp
Linear,000***
GG=,004;HF=,001
Bs
,29
,7
,5
,5
bd
,5
,351
,07
,03*
Linear,012*
,8
,3
,3
l
GG=,01*;HF=,004*
10
Anhang
9.17
249
Codierung der Patienten, Messzeitpunkte und Orte
Codierung für die statistische Auswertung
Zur Studie
Einfluß leichter körperlicher Belastung (ca. 30% der maximalen
Sauerstoffaufnahme) auf den Energieumsatz, die Substratoxidation, die
Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert sowie die
Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines
viermonatigen Trainingsprogrammes mit Ernährungstherapie
Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten
Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der Abteilung für Innere Medizin der Kaiserbergklinik
Bad Nauheim
Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör
Mitarbeiter: Dipl. oec. troph. N. Schmidt, Dr. oec. troph. S. Hahn, O. Wüsten, Dr. med. H. Schnell-Kretschmer, A. Hauenschild;
III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Justus-Liebig-Universität, Giessen
________________________________________________________________
1. Variablencodierug für SPSS-Datei
¨ ¨
¨ ¨
¨ ¨ ¨ ¨
Studienphase
Test
Parameter
Studienphase
BW
Basiswoche (in Giessen)
SA
stationärer Aufenthalt (in Bad Nauheim/Kaiserberg)
K1
1. Kontrollphase nach 4 Wochen
K2
2. Kontrollphase nach 8 Wochen
K3
3. Kontrollphase nach 12 Wochen
K4
4. Kontrollphase nach 16 Wochen
MB
Bestimmung der maximalen Leistungsfähigkeit
RK
Ruhekalorimetrie
BK
Belastungskalorimetrie unter 30% der max. Leistungsfähigkeit
EK
Regenerationskalorimetrie 1h nach der Belastung
Test
Nur bei MB
10
Anhang
250
panr
Patientenummer BW
alt
Alter der Patienten BW
gewi
Gewicht
grö
Größe BW
Rg 0-2
Rauchgewohnheiten nein (0), gelegentlich (1) &
häufig (2) BW
Ak 0-2
Alkoholkonsum
RBD
Ruheblutdruck BW
RHF
Ruheherzfrequenz BW
AH 0/1
Art. Hypertonie
AB 5.0/1
Aktive Bewegung mit 5-10 Jahren nein (0), ja (1)
AB 10.0/1
... mit 10-15 BW
AB 15.0/1
... mit 15-20 BW
AB 20.0/1
... mit 20-25 BW
AB 25.0/1
... mit 25-30 BW
AB 30.0/1
... mit 30-35 BW
AB 35.0/1
... mit 35-> Jahren BW
AÜ
Alter, wann Übergewicht begann BW
bmi
Body Mass Index
th
Waist to Hip Ratio
ffm
fettfreie Masse [kg]
tbw
Gesamtkörperwasser [kg]
fm
Fettmasse [kg]
ffmp
%-Anteil der fettfreien Masse am KG
tbwp
%-Anteil des Gesamtkörperwassers am KG
fmp
%-Anteil der Fettmasse am KG
drq
Durchschnitts-RQ während ansteigender Belastung
rvo
Sauerstoffaufnahme in Ruhe
mvo
maximale Sauerstoffaufnahme während ansteigender
nein (0), gelegentlich (1) &
häufig (2) BW
nein (0), ja (1) BW
Belastungsergometrie
divo
Differenz zwischen V0 2 unter Maximalbedingungen
und in Ruhe
rhf
Ruhepuls
mhf
maximale Herzfrequenz unter Maximalbedingungen
10
Anhang
251
dihf
Differenz zwischen HF unter Maximalbedingungen
und in Ruhe
l1
Lactatwert in Ruhe
l2
Lactatwert nach maximaler Belastung
mwat
max. erreichte Wattzahl
bei RK und EK
dvo
durchschnittliche Sauerstoffaufnahme in Ruhe und in Regeneration
drq
dhf
Durchschnitts-RQ in Ruhe und Regeneration
durchschnittliche Herzfrequenz in Ruhe und in Regeneration
chd
Energieumsatz [kcal/h] in Ruhe / Regeneration (∅ )
dc
Energieumsatz [kcal/24h] unter Ruhebindungen /
Regenerationsphase (∅)
de
Proteinoxidation [kcal/24h] unter Ruhebedingungen /
Regenerationsphase (∅)
df
Fettoxidation [kcal/24h] unter Ruhebedingungen /
Regenerationsphase (∅)
dkh
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h] unter
Ruhebedingungen / Regenerationsphase (∅)
dep
%-Anteil derProteinoxidation am Energieumsatz
unter Ruhebedingungen / Regenerationsphase (∅)
dfp
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
unter Ruhebedingungen / Regenerationsphase (∅)
dkhp
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am
Energieumsatz unter Ruhebedingungen
ehd
Proteinoxidation [kcal/h] in Ruhe/Regeneration (∅)
fhd
Fettoxidation [kcal/h] in Ruhe / Regeneration (∅ )
khhd
Kohlenhydratoxidation [kcal/h] in Ruhe /
Regeneration (∅)
nur bei BK
wat
Leistung in Watt ( 30% der max. erreichten Leistung)
effm
Proteinzufuhr [g] pro kg fettfreie Masse durch das Frühstück
10
Anhang
252
fffm
Fettzufuhr [g] pro kg fettfreie Masse durch das Frühstück
kffm
Kohlenhydratzufuhr [g] pro kg fettfreie Masse durch das
Frühstück
cffm
Energiezufuhr [g] pro kg fettfreie Masse durch das
Frühstück
bei BK zu Meßzeitpunkten 0., 5., 10., 15., 20., 25., 30., 35., 40., 45., 50., 55., 60. Min
(gemitteln jeweils über die Minute)
vo 0-60
Sauerstoffaufnahme unter 30% Belastung nach 060 min
rq (0-60)
RQ unter 30% Belastung nach 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30,35, 40, 45, 50, 55, 60 min
hf 0-60
Herzfrequenz während der Belastung 0-60 min
c(0-60)
Energieumsatz [kcal/24h] unter 30% Belastung nach 0
- 60 min
e(0-60)
Proteinoxidation [kcal/24h] unter 30% Belastung nach
0 - 60 min)
f(0-60)
Fettoxidation [kcal/24h] unter 30% Belastung nach 0 –
60 min)
kh(0-60)
Kohlenhydratoxidation [kcal/24h] unter 30%
Belastung nach 0 - 60 min
ep(0-60)
%-Anteil derProteinoxidation am Energieumsatz
unter 30% Belastung nach 0 - 60 min
fp(0-60)
%-Anteil der Fettoxidation am Energieumsatz
unter 30% Belastung nach 0 - 60 min
kp(0-60)
%-Anteil der Kohlenhydratoxidation am
Energieumsatz unter 30% Belastung nach 0 - 60 min
weitere Variablen zu modifizierten Meßzeitpunkten
bd (alle 10 min)
Blutdruck während 30% Belastung (0, 10, 20, 30,
40, 50, 60min)
l1/2/3
Lactatwert [mmol/l] während der 30% Belastung
nach 1, 30 und 60 min
n24h
Stickstoffausscheidung [g/24h] unter Belastung
10
Anhang
253
2. Kodierung der Patientennummer
¨
¨
¨
Bad
Nauheim
Patientennummer
02 - 15
¨
10
Anhang
9.18
254
Therapie-Design: „SE-Metabol-Therapieprogramm®“
________________________________________________________________
Interdisziplinärer Ansatz für ein Therapieprogramm
zur Behandlung des metabolischen Syndroms
mit dem Schwerpunkt einer Gewichtsreduktion
________________________________________________________________
Abb. 1: Das metabolische Syndrom
 Schmidt N 1999 (modifiziert nach HANEFELD 1998)
HLP
ê
ÆThrombophilie Ê
Diabetes
Mellitus
Typ 2è
Arteriosklerose
ç Gicht
HyperÇ insulinismus Ã
ì
ë
Hypertonie
Fettsucht
Leiter:
Dipl. oec. troph. N. Schmidt
Ernährungswissenschaftlerin
Dr. med. L. Ehnert
Internist und Sportarzt
Prof. Dr. B. Wüsten
Professor für Kardiologie
Klinik am Südpark – Zanderstr. 28 – 61231 Bad Nauheim
10
Anhang
255
Synopsis
Titel
Indikation
Prüfvariablen
Interdisziplinärer Ansatz für ein Therapieprogramm
zur Behandlung des metabolischen Syndroms
mit dem Schwerpunkt einer Gewichtsreduktion
Adipöse Patienten mit Begleiterkrankungen
(metabolisches Syndrom)
Anamnese-Protokoll (Aufnahmeuntersuchung)
Ernährungsphysiologische Parameter:
Ernährungsanamnese, Energieumatz, Substratoxidation, Körperzusammensetzung, Gewichtsverlust, BMI, WHR, Laborparameter (DM,
Fettstoffwechselstörungen, Gicht,), ...
Therapiezeitraum
6 Monate (min.):
1.
Initialphase: einmalige Termine
•
•
•
2.
Infoveranstaltung,
Rekrutierung & Aufnahmeuntersuchung (ärztliche Sprechstunde),
Einführungsveranstaltung;
Intensivphase: 3 Monate
•
•
Umstellungsphase
Intensivschulung in Theorie und Praxis
(wöchentlicher Vortrag, bzw. Schulung in den Bereichen Medizin,
Sport, Ernährung und Psychologie und
eine Sporteinheit pro Woche: unter Anleitung)
Fakultativ: Aufbau mit Modulen (Ernährung und Psychologie)
3. Stabilisierungsphase: 3 Monate
•
Erhebung der
Prüfvariablen
•
Umstellung und Verinnerlichung des Gelernten
Ziel: Stärkung der Eigenverantwortung und- initiative
Weiterbetreuung, bzw. Vortrag mit Treffen zweimal pro Monat,
eine Sporteinheit pro Woche (Praxis)
Fakultativ: Aufbau mit Modulen (Ernährung und Psychologie)
4. Untersuchungstermine
•
•
Erhebung der ärztlichen Untersuchungsparameter: alle 6 – 8 Wochen
Erhebung der ernährungsphysiologischen Parameter:
1. Intitialphase
2. nach Beendigung der Umstellungsphase
3. nach Beendigung der Stabilisierungsphase
5. SE-Metabol-Sprechstunde
ProbandenMin. 8 adipöse Patienten pro Gruppe; BMI ab 27 kg/m2 ,
kollektiv
Geschlecht: Frauen und Männer, Gruppeneinteilung (Alter, Geschlecht)
Programm-Module Basis: Arztbetreuung, Ernährung, Bewegung, und die Gruppe
Aufbau-Module: Psychologische Begleitung, Praxis-Ernährung
Therapeutenteam Programmleiter (Organisation & Qualitätssicherung)
Arzt (Untersuchung & Überwachung),
Psychologe (psychologische Begleitung)
Ernährungsberatungsteam (Gruppenleitung, Einzel- und
Gruppenberatung, Diätküche) und
Physiotherapeut (Adipositassportgruppen
Studienort
Klinik am Südpark – Zanderstr. 28 – 61231 Bad Nauheim
10
Anhang
256
Inhaltsverzeichnis
___________________________________________________________________________
1
Einleitung
___________________________________________________________________________
2
Literaturteil: Die Säulen einer metabolischen Therapie
2.1
Arztbetreuung
2.2
Ernährungstherapie
2.3
Psychologie
2.4
Physiotherapie
___________________________________________________________________________
3
Studienablauf:
3.1
Zeitplan: Initialphase, Intensivphase und Stabilisierungsphase
3.2
Struktur: Aufbau in Modulen
___________________________________________________________________________
4
Methoden
Örtlichkeiten
Beispiel: Ernährungsschulungen
___________________________________________________________________________
5
Zusammenfassung und Schlussfolgerung
___________________________________________________________________________
6
Literatur
__________________________________________________________________________
10
Anhang
1
257
Einleitung
Nach HANEFELD 1998 wird das METABOLISCHE SYNDROM als
„das
gemeinsame
Vorkommen
von
Fettsucht,
Hyper-
und Dyslipo-
proteinämien, Diabetes Mellitus Typ 2, Gicht und Hypertonie, verbunden mit
einer erhöhten Insidenz von arteriosklerotischen Gefäßerkrankungen, Fettleber
und Cholelithiasis, das bei Überernährung und Bewegungsmangel auf dem
Boden einer genetischen Disposition auftritt“
definiert (siehe S. 1 Abb. 1). Liegen zwei der oben genannten Krankheiten vor, so sprechen
wir von einem inkompletten metabolischen Syndrom, bei vier oder mehr Krankheiten vom
kompletten METABOLISCHEN SYNDROM (BREIDERT 19998). Für die zentralen
Komponenten (BMI, WHR, HDL-, LDL-Cholesterin, Triglyceride, Nüchternplasmaglucose,
OGTT) des METABOLISCHEN SYNDROMS sind Grenzwerte festgelegt. Diese Grenzwerte
basieren auf international anerkannten Limits, bei deren Überschreiten es zu einer deutlichen
Erhöhung des Risikos für die koronare Herzkrankheit und den Typ-2-Diabetes kommt.
Die Ursache dieser Volkskrankheit wird der veränderten Lebensweise zugeschrieben; so
begegnet man diesem Syndrom erst in den modernen Industriestaaten, seit im Gefolge der
wissenschaftlich-technischen Revolution Über- und Fehlernährung einerseits und ein
drastischer Rückgang der physischen Aktivität andererseits bei der breiten Bevölkerung zur
Regel wurde (SÖRENSEN TIA 1995).
Das Risiko eines METABOLISCHEN SYNDROMS wird durch das Vorliegen einer
Adipositas wesentlich erhöht. Als risikoverstärkend wird eine androide Fettverteilung
angesehen.
Eine
solche
Adipositasform
neigt
wesentlich
häufiger
zu
einem
METABOLISCHEN SYNDROM mit einem deutlich gesteigerten Herz-Kreislauf-Risiko.
Neben diesen vaskulären Problemen beinhaltet die Adipositas auch Gesundheitsrisiken in
Bezug
auf
die
Malignomentwicklung,
Gelenkerkrankungen,
Thrombosen
und
Lungenembolien, Lungenerkrankungen sowie Depressionen und psychosoziale Probleme
(KROTKIEWSKI M et al. 1983; WIRTH A et al. 1986; HAUNER H 1986).
Wegen der umfangreichen Gesundheitsstörungen und der genetischen Komponente kann die
Adipositas nicht mehr nur als selbstverschuldete Erscheinung angesehen werden, sondern es
ist medizinisch sinnvoll und erforderlich, die Adipositas als chronische Krankheit zu
bezeichnen und zu behandeln. Die bisherigen Modelle zur Gewichtsreduktion waren jedoch in
10
Anhang
258
der Regel wenig erfolgreich, da in der Langzeitbeobachtung die Rückfallquote bei 70% lag.
Aus diesem Grunde müssen für dieses multifaktorielle Krankheitsbild neue interdisziplinäre
Ansätze gesucht werden, um eine erfolgreiche Adipositastherapie und damit eine Basis zur
Behandlung des METABOLISCHEN SYNDROMS zu gewährleisten (WADDEN TA &
FREY AL 1996; WECHSLER ).
In einer Pilotstudie unter der Leitung von Prof. Dr. med. B. Wüsten der Kaiserberg-Klinik in
Bad Nauheim konnten in Zusammenarbeit mit der III. medizinischen Klinik und Poliklinik
der Justus-Liebig-Universität in Giessen (Prof. Dr. med. H.-U. Klör) erste Ansätze und
Erfahrungen zur Durchführung eines solchen neuen Programms gesammelt werden.
Das vorliegende Therapieprogramm hat sich zur Aufgabe gemacht, durch die Integration von
den relevanten Fachbereichen – ärztlicher Dienst, Ernährungstherapie, Psychologie und
Physiotherapie – das Krankheitsbild des METABOLISCHEN SYNDROMS in einem
Langzeitprogramm erfolgreich zu behandeln (siehe S. 262, Abb. 2).
2
Literaturteil: Die Säulen einer metabolischen Therapie
Im Folge nden werden die Therapiebausteine des Programms kurz dargestellt. Unter dem
Begriff „Programm“ wird eine Behandlung verstanden, die nicht nur eine singuläre
Therapieart (z.B. Diät) beinhaltet, sondern einen multifaktoriellen Behandlungsansatz hat. Die
Konzeption eines solchen beispielhaften Therapieprogramms ist in einem Gremium von
Medizinern und Sportmedizinern, einer Psychologin und einer Ernährungswissenschaftlerin
entstanden und deckt somit alle relevanten Bereiche eines interdisziplinären Ansatzes ab.
Arztbetreuung
Psychologie
(Innere Medizin, Orthopädie, etc.)
(Psychologische Begleitung)
î
í
Gruppe è Patient
ì
Ernährungstherapie
(Ernährungsschulung, Praxis-Ernährung)
ë
Physiotherapie
(Ausdauertraining:
Wassertherapie, Walking, etc.)
Abb. 2: Interdisziplinärer Therapieansatz ( Schmidt N 1999)
10
Anhang
259
Die kurze Darstellung im Nachfolgenden erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Vielmehr soll es eine Basis zur weiteren Diskussion darstellen. Jeder Therapeut, als eine
„Säule“ des Programms, sollte ein Konzept erarbeiten und es ebenfalls zur Diskussion stellen
(siehe auch S. 265 Abb. 3).
2.1
Arztbetreuung
Zu Beginn der SE-Metabol-Therapie nimmt der Arzt in dem interdisziplinären Team die
zentrale Stellung ein. In einem Anamneseprotokoll werden im Rahmen der Diagnosestellung
der Typ des Metabolischen Syndroms, die Ursachen, die entsprechenden Begleiterkrankungen
und der Grad der Adipositas sowie die Folgeerkrankungen genau definiert. Die Diagnose
stellt die Basis für das Therapieprogramm.
Das Anamnese-Protokoll basiert auf einer internistischen Untersuchung einschließlich
Familienanamnese und Risikoprofilerstellung. Es erfolgen Laboranalysen wie Leber-,
Nierenretentionswerte, Harnsäure, Blutzucker, großes Blutbild, Blut im Stuhl, Urinstatus und
ein Lipidstatus. Als weitere krankheitsspezifische Untersuchungen finden Belastungs-EKGs
statt.
Im Folgeprogramm protokolliert er die Begleit- und Folgeerkrankungen und plant die
Langzeitüberwachung.
Notwendig: Anamneseprotokoll, Verlaufsprotokoll und Anmeldeformular
2.2
Ernährungstherapie
In der ernährungstherapeutischen Beratung, als weitere Säule des Behandlungsprogramms,
werden anhand eines Einführungsgesprächs (Standard: Anamneseformular) und einer
Ernährungsanamnese (durch ein Ernährungs tagebuch) die Eßgewohnheiten analysiert und
dem Patienten die Fehler im Alltag sowie die Folgen einer falschen Lebensweise dargestellt.
Im Laufe der Ernährungsschulungen werden dem Patienten Alternativen aufgezeigt, wie
Eßgewohnheiten umstrukturiert und schließlich stabilisiert werden können. Hierzu sind neben
der Vermittlung von Fachwissen auch praktische Anleitungen am Frühstücksbuffet, bei CafeBesuchen und beim Einkaufen erforderlich. In der Lehrküche lernen die Patienten in der
Gruppe von der Auswahl der gesunden und fettarmen Lebensmittel, über neuartige
10
Anhang
260
Zubereitungstechniken bis zum gemeinsamen Verzehr, den Umgang im Alltag. Das
Beratungsziel liegt in der „Hilfe zur Selbsthilfe“, d.h., die Patienten möglichst zu einer
Ernährungsumstellung im Sinne der verordneten Ernährungstherapie zu motivieren
(modifiziert nach SCHMIDT N 1999).
Nach der Stufeneinteilung der Adipositastherapie kann zu Beginn der Therapie eine
Formulardiät bzw. der Medikamenteneinsatz zur Verbesserung der Compliance diskutiert
werden. Das Ernährungsteam sollte neben der Ernährungswissenschaftlerin auch einen/eine
Diätassistenten/- in, bzw. einen diätetisch geschulten Koch einschließen. Im weiteren Verlauf
setzt die Ernährungswissenschaftlerin gemeinsam mit dem Arzt Zieldefinition, den
individuellen Behandlungsweg und die Gewichtsreduktion fest.
Aufgrund der vielfältigen Krankheitsbilder des Metabolischen Syndroms sollte auch der
Therapieeinsatz breit verankert sein. Angesprochen wurde bereits das breite Spektrum des
Therapeutenteams; auch innerhalb der einzelnen Säulen muss evtl. nach Krankheitsbildern
aufgeschlüsselt werden. Beispiel: Ein Hyperurikämiker bedarf einer anderen Ernährungsberatung als ein Diabetiker. Diese Tatsache bedingt eine zusätzliche individuelle Beratung. In
der Ernährungsschulung werden die Patienten wieder zusammengeführt; hier ist das
Hauptthema ein gemeinsames Problem: die Gewichtsreduktion. Die Zusammenführung der
Gruppe ist sehr wichtig und für die gruppendynamische Entwicklung von Bedeutung (DAG
1995).
2.3
Psychologie
Ein weiteres Standbein in dem interdisziplinären Ansatz ist die psychologische Therapie. Hier
wird das Eßverhalten des Patienten analysiert und versucht, ein Problembewußtsein beim ihm
zu bewirken. Hierbei können direkte Lösungen zur Bekämpfung eines eventuellen
Eßfehlverhaltens
angeboten
werden.
Zudem
können
in
der
Gruppe
bestimmte
Verhaltensmuster antrainiert werden. Ähnlich wie bei der Ernährungsberatung ist in
besonderen Fällen eine individuelle psychotherapeutische Begleitbehandlung (Psychoana lyse)
notwendig (DIEDRICHSEN I 1990, DIEDRICHSEN I 1996).
10
Anhang
261
Die Gruppe
Psychologie
Ernährung
Sport
Mediizin
SE-
 Schmidt N 1999
Abb. 3: Die 5 Säulen eines metabolischen Therapieprogramms
Im vorliegenden Programm kommt der Verflechtung der Fachgebiete eine große Bedeutung
zu. Das komplexe Krankheitsbild des METABOLISCHEN SYNDROMS bedarf einer
komplexen Behandlungstherapie. Aus der Synthese der Fachgebiete wird eine fundierte Basis
geschaffen mit dem Ziel einer erfolgreichen Behandlung des Patienten (siehe S. 265, Abb. 3).
Damit ist die Zusammenarbeit des Ernährungstherapeuten und des Psychologen, aber auch
des Arztes und, usw. von großer Bedeutung.
2.4
Physiotherapie
Das Teammitglied aus der physiotherapeutischen Abteilung hat die Aufgabe, mit einem
individuell abgestimmten Trainingsprogramm die körperliche Aktivität zu fördern. Im
Folgenden werden die Erfahrungen aus dem Pilotprojekt „Stoffwechseloptimierungsprogramm“ (Schmidt N 1999) mit Durchführung in der Kaiserberg-Klinik in Bad Nauheim
dargestellt, welche einige Hinweise für die Konzeption einer sportphysiotherapeutischen
Behandlung geben.
Die meisten Adipösen haben im Laufe ihrer Geschichte als „Dicke“ bei sportlichen
Aktivitäten hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und körperlichen Erscheinung negative
Erfahrungen gemacht. Ziel der Sportsitzungen ist die Vermittlung der Bedeutung der
körperlichen Aktivität mit Hilfe verschiedener Sportarten, speziell die individuelle Intensität
10
Anhang
262
der Leistung (Watt) zur Erreichung einer erhöhten Fettoxidation und die Integration der
Belastungsstärke in den Alltag mit einer Pulsuhr (ROMIJN JA et al. 1993).
Der Erfolg jedes Bewegungsprogramms hängt von der Regelmäßigkeit ab, mit der es
durchgeführt wird. Dies ist, neben der Vermittlung der Informationen durch die Betreuerin, in
einem hohen Maße von der Erfahrung in der Gruppe abhängig. Der Patient erkennt in
Sitzung 1, dass Adipöse auch die Möglichkeit haben, Sport zu treiben. Es wird die Erfahrung
gemacht, dass er mit seinem Problem nicht alleine dasteht.
Das wöchentliche Sportprogramm gibt ihm die Möglichkeit, neue Sportarten kennen zu
lernen (Walking, Gymnastik, Atemtraining, Terraband, Segeltuch, ....). Bei Übergewicht und
Gelenkproblemen ist die Wassertherapie ein günstiger Start in das Bewegungsprogramm. Ein
ganz wesentlicher Teil ist die gelenkschonende und koordinationsfördernde Wassergymnastik (WIRTH A 1998).
Zu Beginn der Studie wird die „extrinsische“ Motivation das Motiv der Patienten sein, um
Sport zu treiben. D.h., die vermittelten Grundlagen (z.B. Sport und Gesundheit) durch die
Betreuerin geben von außen bestimmte Motive und Anreize, trotz negativer Erfahrungen in
der Vergangenheit, sich zu bewegen (BRUCH H 1973, WIRTH A et al. 1998).
Die praktische Erfahrung, daß diese niedrige Intensität der Bewegung auch „Ich“ bewältigen
kann oder dass „Ich“ ja bisher immer zu viel gemacht habe, aber nicht lange genug, spornt
ungeheuer an.
Im Laufe der Studie kommt eine „intrinsische“ Motivation hinzu. Das regelmäßige Ausführen
der körperlichen Aktivität wird mit körperlichem Wohlsein assoziiert, der Spaß beim Sport
mit den anderen adipösen Patienten sowie die evtl. erlangten positiven Ergebnisse der
Kontrollparameter alle 4 Wochen ermutigen (BRUCH H 1973). Zu den Kontrollparametern
gehören
unter
anderem
der
Ruheenergieverbrauch,
der
RQ,
die
WHR,
die
Körperzusammensetzung, die Analyse der Ernährungsprotokolle, der BMI, das Gewicht und
vor allem die Werte der Spirokalorimetrie.
Unsere heutigen Gesellschaftsstrukturen sind so ausgelegt, dass der natürliche Bewegungsdrang immer mehr in den Hintergrund gerät. Dies zeigt sich bereits bei Kindern und
Jugendlichen, deren Schwerpunkt in der Freizeit oft bei Computer und Fernsehen liegt. Die
ersten Erfahrungen bei der Durchführung des Stoffwechseloptimierungsprogramms zeigen,
dass
der
körperlichen
Adipositasprogramms
Bewegung
zukommt,
um
eine
aus
zentrale
dem
Bedeutung
Teufelskreis
im
von
Rahmen
eines
Fehlernährung,
10
Anhang
263
Bewegungsmangel und Gewichtszunahme auszubrechen. Adipöse unterscheiden sich sowohl
in physischer als auch in psychischer Hinsicht auffallend von Normalgewichtigen. Die
psychische Disposition äußert sich in Ablehnung und Isolierung nach außen, Hemmung und
Angst. Daraus folgen Leidensdruck, geringes Selbstbewußtsein, Berührungsängste und
Passivität in vielen Lebenssituationen, Mißerfolgsorientierung und zunächst Zweifel an dem
vorliegenden Programm (FLATT JP 1995). Gerade in den Einzelgesprächen zu Beginn des
stationären Aufenthaltes wird dies deutlich.
Die physische Prädisposition beinhaltet einen Mangel an motorischen Fertigkeiten, eine
niedrige
Leistungsfähigkeit,
eine
geringe
Bereitschaft
zur
Ausdauerbelastung,
Koordinationsschwächen, Schwächen des Bewegungsapparates und eine eingeschränkte
Beweglichkeit. Diese Punkte werden vor allem dadurch verstärkt, dass durch den Mangel an
Selbstbewußtsein und durch Vorurteile der Gesellschaft gegenüber „Dicken“, welche in dem
einzelnen Patienten unterschiedlich tief verankert sind, das Ganze wesentlich verschlimmert
wird und die Patienten völlig falsche Körperwahrnehmungen aufweisen (PUDEL V &
WESTENHÖFER J 1991).
Sport in der Gruppe, unter Leidensgenossen, mit der individuellen, submaximalen Intensität,
scheint für alle Übergewichtigen zumindest zu Beginn die einzige Möglichkeit zu sein, aus
ihrer Passivität herauszukommen. Gegenüber der Gruppe ist das Verhalten des Einzelnen oft
zunächst sehr zurückhaltend. Nach relativ kurzer Zeit des Kennenlernens ist die Bereitschaft
da, sich der Gruppe gegenüber zu öffnen und die eigene Scham zu überwinden. Die
Mitglieder einer Gruppe erkennen sehr schnell, daß alle in der Gruppe dieselben Probleme
haben, da alle übergewichtig sind. Oft wird erstmals die Erfahrung gemacht, zu was man
eigentlich in der Lage ist und welche Fähigkeiten man hat. Durch das Ausprobieren einiger
Sportarten (im individuellen Pulsbereich) sollen persönliche Favoriten gefunden werden.
Adipöse sind sehr stark von der positiven Rückmeldung des Betreuers und anderer
Gruppenmitglieder abhängig. Sie benötigen zu Beginn viel Lob und Ermutigung.
Es haben sich neben der Gewichtsreduzierung einige weitere sehr wichtige Ziele ergeben: die
Vermittlung von Freude und Spaß an der Bewegung, die Vermittlung und eigene
Wahrnehmung von Spielkompetenz, Leistungsverbesserungen im Bereich der koordinativen
und motorischen Fähigkeiten, die Wiederentdeckung und Entwicklung des Körperbewußtseins, des Selbstbewußtseins und des Selbstwertgefühls (SCHMIDT N 1999b).
10
Anhang
264
3
Studienablauf
3.1
Zeitplan
Das hier erörterte SE-Metabol- Therapieprogramm gliedert sich in 3 Phasen: die Initialphase,
die Intensivphase als Umstellungsphase und die Stabilisierungsphase als Verinnerlichung. Im
Folgenden werden Vorschläge von Zeitplan und Inhalten in den einzelnen Phasen in
tabellarischer Kurzform Seite 269, Tabelle 1 vorgestellt (FRANZ et al. 1983; GROMUS
1988; GIV 1997).
3.2
Struktur: Aufbau in Modulen
Das SE-Metabol- Therapieprogramm besteht aus einem Basisprogramm, welches sich
wiederum in Medizin, Ernährung und Bewegung aufgliedert. Dem Basisprogramm können
Programmbausteine hinzugefügt werden.
Aufbau II
Psychologische
Begleitung
Aufbau I:
Praxis-Ernährung
Praxis
Theorie
Ernährungsschulung
Bewegung
Medizin
Abb. 4: Aufbau der Fachbereiche in Modulen im
SE-Metabol-Therapieprogramm
10
Anhang
265
Tab. 1: Zeitliches Studiendesign
Phase
Zeitplan
Inhalt
Initialphase
Ärztliche Sprechstunde
Info-Veranstaltung + Rekrutierung
Eingangsuntersuchung (Körperlicher Status, verschiedene
Laborparameter und Belastungs-EKG, usw. laut
Anamneseprotokoll), Indikationsbildung
Workshop
Ort: Klinik
Einführungsveranstaltung:
Intentionsbildung
16.30 Uhr (umfaßt 3 h + Pause )
Begrüßungsrunde (alle beteiligten Teammitglieder sollten
anwesend sein !) und Vorstellung des SE-Metabol-Teams
Medizinischer Vortrag zur Intensionsbildung
Darstellung des Programms und der einzelnen Phasen;
Strukturierung des Wochenendes u. der folgenden
Wochen; sportphysiologischer Vortrag
Beginn der Einzelgespräche (Bestandsaufnahme,
realistische Zielsetzung und Therapievereinbarung)
Intensivphase
Wöchentliche Treffen
Umstellungsphase: 3 Monate
THOERIE:
Fortsetzung der Einzelgespräche
Ein Vortrag pro Woche aus den Bereichen: Medizin,
Bewegung und Ernährung, bzw.
Ernährungsschulung und -beratung oder
Modul: Psycho. Begleitung (Gruppen- u. Einzelsitzungen)
1* pro Woche
PRAXIS: SE-Metabol-Bewegungsprogramm
Aquajogging oder Walking (Bewegung mit steigender
Dauer u. Intensität)
Modul: Praxis -Ernährung
Phase
Zeitplan
Inhalt
Stabilisierungs-
vierzehntägige Treffen:
Verinnerlichung, Förderung der Eigenverantwortung u. - initiative: 3 Monate
phase
THEORIE: siehe Umstellungsphase
Vorträge, Schulungen & Training:
Auffrischung und Festigung der erlernten Verhaltensweisen hinsichtlich Ernährung, Eßverhalten und körperlicher Aktivität;
Rückfallprophylaxe und Stabilisierung der
Gewichtserhaltung
Modul: Psycho. Begleitung
1* pro Woche
PRAXIS: SE-Metabol-Sportgruppe (wöchentlich)
Modul: Praxis -Ernährung
_______________________________________________
Protokollführung
10
Anhang
4
Materialteil
4.1
Örtlichkeiten
266
Für die Durchführung des vorliegenden Programms sind folgende räumliche Ausstattungen
notwendig:
•
Beratungsraum,
•
Vortrags- und Seminarraum,
•
Lehrküche, Gymnastikhalle und Schwimmbad.
4.2
Beispiel: Ernährungsschulung
Am Beispiel der Ernährungsschulungen wird im Folgenden exemplarisch in Kurzform ein
Konzept vorgelegt, das für die übrigen Fachbereiche ebenfalls angefertigt wurde.
Die Gruppensitzungen sollen die Patienten über Ernährung sowie Ursachen und
gesundheitliche Folgen des Übergewichtes informieren. Ziel der Ernährungsschulungen ist
eine Ernährungsumstellung und Verhaltensänderung, damit verbunden eine Reduktion des
Gewichtes und der Risikofaktoren. Rollenspiele, Arbeitsblätter und Tipps zu Ernährung sollen
das Programm ergänzen. Die Ernährungsschulungen beinhalten Gruppensitzungen von
jeweils ca. 90 Minuten. Die Sitzung 1 dient der Motivation und gibt einen Überblick über den
Ablauf und die Vorgehensweise des Ernährungsschulungsprogrammes. Weiterhin informiert
sie über inhaltliche Aspekte, die in späteren Sitzungen wieder aufgenommen und vertieft
werden.
Die einzelnen Phasen sind thematisch wie folgt gegliedert:
10
Anhang
267
Intensivphase:
Einzelsitzung: einmalig oder bei Bedarf als Modul
Ø Bestandsaufnahme,
Ø Ernährungsanamnese und -diagnose unter Berücksichtigung von ernährungsphysiologischen Aspekten und subjektiven Stellenwerten von Lebensmitteln,
Zubereitungsmethoden und Situationsgebundenheit von Eßverhalten,
Ø Aufdeckung von Problempunkten, evtl. Problembewußtsein wecken und Definition des
Problems,
Ø Motivation und Feedback des Patienten beachten und
Ø Festlegung von realistischer Zieldefinition und Zielhierarchie (Realisierbarkeit von
Einzelzielen).
Umstellungsphase: Gruppensitzungen 1 - 6
Ø Beginn einer Maßnahmenplanung (Planung von kleinen Schritten zur Erreichung der
Ziele),
Ø Problemlösungsalternativen mit Patienten erarbeiten und
Ø Kontinuierliches Ernährungstraining zur Ausführung der Maßnahmen:
Vermittlung von grundsätzlichem Wissen über eine gesunde Ernährung und sinnvollem
Essverhalten,
Ø Unterstützung der flexiblen Verhaltenskontrollen,
Ø Praxis-Ernährung
Verinnerlichung, Förderung der Eigenverantwortung und - initiative: Gruppensitzungen 7 - 10
Ø „praktische Übungen“: Aufbau I
Lehrküc he: Lebensmittelauswahl und Zubereitungstechniken,
Rollenspiele,
Einkauftrainings und
Diskussionen,
Ø Wiederholungen und Vertiefungen,
Ø Erfolgsparameter sowie
Ø Aufnahme von Wünschen und Anliegen der Patienten,
Ø Erfahrungsaustausch,
Ø Bewertung der Qualität und Effektivität der neuerlernten Handlungen,
Ø Wahrnehmen des verbesserten Gesundheitszustands und
Ø Eigeninitiative und Motivation fördern: Stärkung der Fähigkeiten zur Selbstregulierung
(Schmidt N 1999).
10
Anhang
5
268
Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Ziel des vorliegenden SE-Metabol- Therapieprogramms ist die Behandlung des metabolischen
Syndroms durch Verhaltensänderung hinsichtlich Ernährung und körperlicher Aktivität in
einem
interdisziplinären
Therapieansatz.
Die
bisher
durchgeführten
Gewichts-
reduktionsprogramme der einzelnen Fachbereiche (Arzt, Psychologe, Ernährungsberater und
Physiotherapeut) waren nur bedingt in der Vergangenheit erfolgreich, daher sollte man ein
Therapeutenteam zusammenstellen und dazu übergehen, „Die Säulen der Therapie“ eines
komplexen Krankheitsbildes gemeinsam aufzubauen (GROMUS et al. 1985; JEFFERY RW
1998; HANEFELD M 1998; WIRTH et al. 1986).
Der Schwerpunkt des vorliegenden Programms liegt in einer Gewichtsreduktion,
nachfolgender Stabilisierung und damit in der Verbesserung der Prüfvariablen.
Die Anforderungen an ein interdisziplinäres Therapieprogramm zur Behandlung des
metabolischen Syndroms hängen eng mit der Compliance der Patienten zusammen. Die
wöchentlichen
Gruppentreffen
mit
Ernährungs-
und
Psychotherapeut
sowie
die
Bewegungstherapie und die ärztlichen Untersuchungen wiesen in der Vergangenheit nach
Wechsler et al. (1998) eine hohe Compliance auf. Eine signifikante Verbesserung der
Begleiterkrankungen wie Hyperlipoproteinämie, Diabetes Mellitus, Hyperurikämie und der
arteriellen Hypertonie sind belegt und können als Erfolgsparameter dienen.
Als gut geeignet hat sich der Erfahrungsaustausch in der Gruppe in der Pilotstudie mit
Durchführung in der Kaiserberg-Klinik Bad Nauheim (Schmidt N 1999a), um die
Therapieumetzung für die Patie nten aufgrund der Ratschläge der Gruppenmitglieder zu
erleichtern. Durch ausführliche Information und Schulung der Teilnehmer an dem Programm
ist eine hohe Compliance zu erwarten. Nach der Gesellschaft für interdisziplinäre
Verhaltenswissenschaften (GIV 1997) wirkt eine Selbstbeteiligung an den Kosten ebenfalls
compliance-fördernd. Die Teilnahme an der Gruppe ist grundsätzlich freiwillig, obwohl eine
konsequente Einhaltung der vorgesehenen Therapiemaßnahmen erfolgsfördernd ist. Für einen
Therapieerfolg ist es wichtig, die Motivation des Patienten für die Langzeittherapie zu
steigern und schließlich die Eigeninitiative zu stärken.
Es wäre weiterhin wünschenswert, wenn ein solches interdisziplinäres Team den Patienten
auch nach der Entlassung aus einer Rehabilitation für die Langzeitbetreuung zur Verfügung
stünde. In diesem Zusammenhang sollte über ein Nachsorgeprogramm der Rehabilitations-
10
Anhang
269
kliniken in Zusammenarbeit mit den Hausärzten nachgedacht werden. Die Entwicklung von
Schwerpunktpraxen für die Langzeitbetreuung wird ebenfalls diskutiert (HANEFELD M
1998).
Aus der Darstellung wird deutlich, dass die Behandlung des metabolischen Syndroms,
insbesondere deren Basis, der Adipositas, am erfolgreichsten ist, wenn sie dem
interdisziplinären Ansatz folgt. In das Team müssen Mitarbeiter der verschiedenen
Abteilungen integriert werden. Das gilt für den ärztlichen Dienst, die Ernährungsberatung, die
Psychologie und die Krankengymnastik (GROMUS et al. 1985; JEFFERY RW 1998;
HANEFELD M 1998; WIRTH et al. 1986).
6
Literatur
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Energieumatz, die Substratoxidation, die Herzfrequenz, den Blutdruck und den Lactatwert sowie die
Körperzusammensetzung adipöser Probanden während eines viermonatigen Trainingsprogrammes mit
Ernährungstherapie Studienleiter: Prof. Dr. med. B. Wüsten, Ärztlicher Leiter der Klinik am Südpark und der
Abteilung für Innere Medizin der Kaiserberg-Klinik, Bad Nauheim; Co-Studienleiter: Prof. Dr. med. H.-U. Klör;
unveröffentlicht
Schmidt N 1999b: Aktivitätsprotokolle und Ernährungstherapie. unveröffentlicht
Wadden TA & Frey AL 1996: A multicentre evaluation of a proprietary weight loss program for the treatment of marked
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körperlichem Training. Dtsch Med Wochenschr 11: 972-977 & Wirth A 1998: Adipositas. Springer, Heidelberg
10
Anhang
270
Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich bei allen bedanken, die an der Konzeption, der
Durchführung und der Fertigstellung dieser Studie beteiligt waren.
Mein Dank gilt Prof. Dr. med. H.-U. Klör für die Möglichkeit, selbständig und
eigenverantwortlich arbeiten zu können. Ich danke ihm für das mir entgegengebrachte
Vertrauen und die Unterstützung sowie für die zahlreichen fachlichen Diskussionen in der
Arbeitsgruppe, gerade zu Beginn der Studie.
Ganz herzlich bedanken möchte ich mich auch bei Herrn Prof. Dr. med. B. Wüsten als CoStudienleiter für die Unterstützung in der Planungsphase, der Durchführung und für die
Mitarbeit in der Prüfungskommission. Weiterhin unterstützte er das Projekt bei konkreten
Auskünften zu medizinischen Fragestellungen.
Der Kaiserberg-Klinik und der Klinik am Südpark, Pitzer GmbH, Bad Nauheim, insbesondere
den Verwaltern Herrn Bukow und Herrn Reiber danke ich recht herzlich dafür, dass die
Studie überhaupt in den genannten Örtlichkeiten stattfinden konnte. Auch allen anderen
Mitarbeitern/- innen (Labor, Ernährungsteam, Physiotherapie und Badeabteilung) gilt ein
besonderer Dank. Der Monika Pitzer-Stiftung, Bad Nauheim, ist zu danken für die finanzielle
Unterstützung.
Herrn Prof. Dr. oec. troph. C. Kunz (Institut für Ernährungswissenschaften) möchte ich für
das Interesse und für die Erstellung des Gutachtens danken. Herrn Prof. M. Krawinkel ist zu
danken für die Tätigkeit als Prüfer.
Den Probandinnen, die an dieser Studie teilgenommen haben, gilt ein ganz spezieller Dank.
Ohne ihre engagierte Mitarbeit wäre diese Untersuchung nicht möglich gewesen.
Herrn Dr. M. Hollenhorst möchte ich danken für die Hilfe bei der Bewältigung des
„Datenberges“ und für die unendliche Geduld, wenn es um statistische Fragen ging.
10
Anhang
271
Herr Dr. K. Bodensohn war mir eine ganz besondere Unterstützung; ich möchte ihm für die
ausgesprochene Geduld bei Diskussionen sowie für die ausgezeichnet kritische Prüfung der
Rohfassung und nicht zuletzt für die moralische Unterstützung, insbesondere zum Ende der
Promotionszeit, danken.
Ganz besonders möchte ich Freunden danken für die sorgfältige Durchsicht des Manuskripts:
Herr W. Bodensohn, Herr Dr. med. M. Weisbrod, Tina, Frau Brigitte Roth und Frau Dr. oec.
troph. S. Hahn.
Nicht zuletzt einen gebührenden Dank meinen Eltern, die mir das Studium und die
Doktorarbeit ermöglichten. Meiner Familie, insbesondere meiner Mutter, der Familie
Bodensohn und guten Freunden (Alex, Nicole, Tina, Fried, Michael, Andrea, Uli und
Susanne) sage ich recht herzlichen Dank für ständig und mit viel Energie moralisch
aufbauender Unterstützung.
Ein Dank gilt auch meinem Arbeitgeber, der mir auch schon vor Beendigung der
Promotionszeit die Chance und das Vertrauen gegeben hat, mich in meinem Arbeitsfeld zu
beweisen, sowie hohes Verständnis für Problematiken, welche die vorliegende Arbeit
betreffen, gezeigt hat. An dieser Stelle noch mal einen Dank an das gesamte ergomedic-Team
sowie die Medizintechnik-Firma MES, insbesondere Herrn Dr. Ottmar Schmidt.
10
Anhang
272
Lebenslauf
Name
Nicole Schmidt
Geburtsdatum und -ort
18.08.1973 in Bad Marienberg
1980 – 1984
Grundschule Hellenhahn / Schellenberg
1984 – 1986
Orientierungsstufe Rennerod
1986 – 1993
Konrad Adenauer Gymnasium Westerburg
06 / 1993
Allgemeine Hochschulreife
1993 – 1998
Studium der Ökotrophologie,
Justus-Liebig Universität in Giessen
1997 – 1998
Auslandssemester Food science, Leeds/Northengland
10 / 1998
Diplomprüfung in der Fachrichtung Ernährungswissenschaften
1998 – 1999
Wissenschaftliche Mitarbeiterin der III. medizinischen Klinik
und Poliklinik der Justus-Liebig Universität Giessen
2000 – 2001
Leiterin des Ernährungsteams und der Kalorimetrisch
gesteuerten Bewegungstherapie der Pitzer-Kliniken GmbH,
Bad Nauheim, Bad Camberg, Bad Schwalbach und Bad Soden
seit 2000
Leiterin des patentierten SE*-Metaboltherapieprogramms,
Bad Nauheim/Giessen, (* Schmidt/Ehnert)
seit 12 / 2002
Leiterin des patentierten SE*-Metaboltherapieprogramms der
ergomedic GmbH Wiesbaden und Ernährungsbeauftragte im
Zentrum
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