Ausdauer- und Krafttraining beim Typ 2-Diabetes

Fragestellung 

Wie wirksam ist ein kombiniertes Ausdauer- und Krafttraining auf die Blutzuckerregulation, Reduktion des Körperfettanteils, kardiorespiratorische Fitness und Muskelkraft beim Patienten mit Typ 2-Diabetes?

Hintergrund

Typ 2-Diabetes wird mehr und mehr zu einer Volkskrankheit. Patienten mit Typ 2-Diabetes haben ein generell erhöhtes Risiko eines frühzeitigen Todes. Dabei sind Todesfälle aufgrund kardiovaskulärer Ereignisse gehäuft. Körperliche Aktivität ist von vielen Autoren als integraler Bestandteil im Management des Diabeteskranken akzeptiert. Traditionell wurden Ausdauertrainingsprogramme, d.h. körperliche Aktivitäten mit Beteiligung grösserer Muskelgruppen eingesetzt, mit dem Ziel, die kardiorespiratorische Fitness zu verbessern. Diese Programme verbesserten die maximale Sauerstoffaufnahmekapazität (VO2peak), die Kapillardichte im Skelettmuskel aber hatten einen inkonstanten Effekt auf den prozentualen Fettanteil am Körpergewicht und die Muskelkraft.

Neuere Studien lassen aber auch einen günstigen Effekt des Krafttrainings auf die Blutzuckereinstellung und Insulinresistenz vermuten. Einzelne Studien zeigen auch einen günstigen Einfluss eines kombinierten Ausdauer- und Krafttrainings auf eine Erhöhung des Blutflusses und einer vermehrten Aufnahme des Zuckers in die aktive Muskelzelle. Aus diesem Grund ergab sich die Fragestellung, die Auswirkungen eines kombinierten Ausdauer- und Krafttrainings bei Patienten mit Typ 2-Diabetes zu untersuchen.

Methoden

Studiendesign

Randomisiertes Cross-over-Design mit einer 8-wöchigen Trainingsinterventionsphase und 8-wöchigen Phase ohne Training. Messungen der verschiedenen Parameter zum Beginn der Studie, nach 8 Wochen und nach 16 Wochen.

Setting 

16 Personen (14 Männer, 2 Frauen) mit einem durchschnittlichen Alter von 52 Jahren (SD: +/- 2) wurden rekrutiert. Nach einer Run-in-Periode von 2 Wochen zur Angewöhnung an die Testmodalitäten und um einen Lerneffekt auszuschliessen, erfolgte die erste Testphase mit nachfolgender Randomisierung in die zwei Gruppen. Die Trainings der Intervention wurden am Royal Perth Hospital (Australien) unter Supervision eines erfahrenen Sportphysiologen durchgeführt. Die Patienten wurden angewiesen kein zusätzliches körperliches Training durchzuführen und ihren üblichen Grad an körperlicher Aktivität nicht zu verändern.

Einschlusskriterien

Patienten mit Typ 2-Diabetes.

Ausschlusskriterien

Raucher, Patienten mit Nierenfunktionsstörungen oder Proteinurie, Leberfunktionsstörungen, Gicht oder Hyperurikämie, Hypercholesterinämie (Gesamtcholesterin max 6 mmol/l), arterielle Hypertonie (Grenze systolischer Blutdruck 160 mm Hg) wurden ausgeschlossen.

Intervention

Im Cross-over-Design wurden die Probanden in einem Randomisierungsverfahren entweder zuerst 8 Wochen einem Circuit-Trainingsprogramm oder der Gruppe mit 8 Wochen ohne spezielles Trainingsprogramm zugeteilt.

Das Circuit-Trainingsprogramm bestand aus drei Trainingssitzungen pro Woche von je einer Stunde Dauer (insgesamt 24 Trainingseinheiten). Die Trainings begannen und endeten mit einem 10-minütigen Warm-Up und Cool-Down mit Stretching. Der Circuit bestand aus sieben Kraftübungen und acht Ausdauerübungen jeweils alternierend absolviert. Die Kraftübungen bestanden aus: Beinpresse beidseits, linke und rechte Hüftextension, Brustmuskelübung, Schulterextension, sitzende Bauchmuskelübung und Beinflexion beidseits. Sie wurden an verschiedenen Krafttrainingsgeräten mit geführten Gewichten durchgeführt. Die Ausdauerübungen erfolgten auf dem Fahrradergometer. Die Belastungen wurden jeweils während 45 Sekunden aufrechterhalten mit jeweils 15-sek. Pause für den Postenwechsel. Zum Schluss des Circuit folgte eine zusätzliche Einheit von 5-min. Marschieren auf dem Laufband. Der Circuit wurde zu Beginn einmal durchgeführt und in der Folge von einem auf drei Durchgänge pro Trainingseinheit gesteigert. Die Kraftübungen wurden initial mit 55% der Vortrainingsmaximallast und die Ausdauerübungen bei 70% der maximalen Herzfrequenz durchgeführt. Nach Steigerung des Umfanges auf drei Circuit-Durchgänge wurden anschliessend auch die Intensität der Belastungen erhöht: Krafttraining auf 65% der Maximalkraft und Ausdauerübungen auf 85% des Maximalpulses.

Primäre Endpunkte

• Glykosyliertes Hämoglobin
• Nüchternblutglukose
• Ruheherzfrequenz
• Mittlerer arterieller Druck
• Lipidprofil
• Körpergewicht
• BMI
• Waist-to-Hip-Ratio
• Hautfaltenmessung
• Körperfettanteil
• Muskelkraft (Summe von 7 Übungen in kg)
• Ventilatorische anaerobe Schwelle
• Maximale Sauerstoffaufnahmekapazität (VO2peak)
• Submaximale Herzfrequenzwerte bei 60/80/100/120 Watt
• Submaximales Doppelprodukt (Herzfrequenz x Blutdruck) bei 60/80/100/120 Watt
• Submaximales subjektives Belastungsempfinden mit Borgskala (6-20 Punkte) bei 60/80/100/120 Watt
  • Submaximaler Sauerstoffverbrauch (VO2) bei 60/80/100/120 Watt

Beobachtungsdauer

Insgesamt 16 Wochen Beobachtungsdauer.

Resultate

Basisdaten

6 der 16 Personen wurden randomisiert zuerst der Trainingsgruppe für die ersten 8 Wochen zugeteilt, 10 der Trainingsgruppe für die zweiten 8 Wochen. Alle Probanden absolvierten die 24 Trainingseinheiten und das Circuit-Training wurde gut toleriert ohne Nebenerscheinungen oder Ausfälle.

Gruppenvergleich der Endpunkte

Patientencharakteristika im Anschluss an die Trainings- bzw. Nicht-Trainingsphasen: Siehe Tabelle 1

Anthropometrische und muskuläre Charakteristika im Anschluss an die Trainings- bzw. Nicht-Trainingsphasen: Siehe Tabelle 1

Diskussion durch die Autoren

Diese Studie untersuchte erstmals die kombinierte Anwendung eines Ausdauer- und Krafttrainings bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2. Erwartet wurde, dass das Ausdauertraining einerseits die kardiorespiratorische Fitness, die Kapillardichte im Skelettmuskel und die Körperzusammensetzung verbessert, und andererseits das Krafttraining eine Zunahme der Muskelmasse und der Kraft bewirkt. Die wichtigsten Resultate der Studie zeigen eine Verbesserung der maximalen und submaximalen Ausdauerleistungsfähigkeit, Verbesserung der Körperzusammensetzung durch Abnahme des Körperfettanteils und Zunahme der Muskelmasse, Zunahme der Muskelkraft und eine bessere Blutzuckerkontrolle bei Typ 2-Diabetikern. Speziell die Kraftkomponente im Training dürfte eine Verbesserung der Insulinwirkung zur Folge haben. Zusätzlich geht die Erhöhung der Muskelmasse mit einer besseren Blutzuckerkontrolle einher, da ja der Skelettmuskel im Organismus die grösste Gruppe des insulinsensitiven Gewebes darstellt. Durch eine Abnahme der Werte in der Hautfaltenmessung, Abnahme der Waist-to-Hip-Ratio bei gleichbleibendem Gewicht darf von einer Zunahme der Magermasse, also Zunahme der Muskelmasse ausgegangen werden. Sowohl das glykosylierte Hämoglobin (8.5 auf 7.9%) wie auch die Nüchternglukose (12 auf 9.8 mmol/l) waren nach der Intervention signifikant niedriger.

Die maximale Sauerstoffaufnahmekapazität war signifikant und der Laufbandtest bis zur Erschöpfung hochsignifikant besser, derweil das Doppelprodukt und die Herzfrequenz bei gegebenen Leistungen signifikant niedriger waren. Ebenfalls war die ventilatorisch bestimmte anaerobe Schwelle hochsignifikant erhöht. Dies als drei Hinweise für eine Verbesserung der Ausdauerleistungsfähigkeit. Letztlich ist dies in Übereinstimmung mit den Studien, welche einen klaren Zusammenhang zwischen körperlicher Inaktivität und Glukoseintoleranz aufzeigen konnten. Die Zunahme der Kraft (13%) und der maximalen Sauerstoffaufnahmekapazität (7%) ist auch Ausdruck der moderaten Trainingsintensität sowohl im Kraft- wie im Ausdauerbereich. Dank des Cross-over-Designs kann die Frage der Dauer des Effektes über 8 Wochen ohne Training auch beleuchtet werden: 8 Wochen nach Trainingsstopp steigt die Nüchtern-glukose und das glykosylierte Hämoglobin tendenziell wieder an. Das VO2peak sinkt im gleichen Zeitraum eher wieder ab, derweil der Effekt des Krafttrainings eher besser anzuhalten scheint.

Zusammenfassender Kommentar

Wie erwartet sind die Patienten übergewichtig (BMI 29.6 +/- 3.4) und haben einen erhöhten Körperfettanteil. Sie verfügen mit einer maximalen Sauerstoffaufnahmekapazität vor Trainingsbeginn von 23.1 ml/kg/min über eine ausgesprochen schwache Ausdauerleistungsfähigkeit. Diese Angabe müsste unbedingt geschlechtsgetrennt erfolgen, würde dieser Wert bei 50-54-jährigen Männern (14 Männer/16 Probanden) gemäss Standards des Bundesamtes für Sport doch eine «sehr schwache» und bei gleichaltrigen Frauen (2 Frauen/16 Probanden) eine «unterdurchschnittliche» Ausdauerleistungsfähigkeit bedeuten. Insgesamt kann aber aufgrund der überwiegenden Anzahl Männer von einem schwachen Ausgangswert ausgegangen werden. Ebenfalls haben die Probanden eine, trotz Medikation, schlechte Blutzuckereinstellung mit einer Nüchternglucose von 12 +/- 0.5 mmol/l und einem glykosylierten Hämoglobin von 8.5 +/- 0.4%.

Umso erfreulicher ist es dann aber die Resultate der Intervention kommentieren zu können: die signifikante Verbesserung der Nüchternglucose und des glykosylierten Hämoglobins, die signifikante Abnahme des Körperfettanteils und Zunahme der Muskelmasse wie auch die signifikante Verbesserung der maximalen Sauerstoffaufnahmekapazität und der ventilatorischen anaeroben Schwelle sprechen für sich. Besonders erwähnenswert erscheint dem Reviewer auch die «gute Verträglichkeit» der Therapie: Keine Aussteiger und keinerlei Nebenerscheinungen bei dermassen positiven Wirkungen. Dies spricht auch für die Betreuer der Studie, sind doch auch gerade schlecht trainierte Personen, wie die vorliegende Studienpopulation, nicht immer einfach zu motivieren. Ebenfalls erscheint dem Reviewer die Kosten-Nutzen Rechnung sowohl für die Patienten wie auch volkswirtschaftlich aufzugehen: In dieser Studie waren es drei einstündige Trainingseinheiten pro Woche, welche einen dermassen positiven Einfluss auf die verschiedenen Parameter ausüben konnten. Welche andere Therapieform ist so wirksam? Allerdings, und dies muss auch gesagt werden, die Effekte scheinen nicht anhaltend zu sein. Das heisst, die körperliche Bewegung gehört zum Leben wie der Sauerstoff zum Atmen, z.B. in Form auch von einer halben Stunde Bewegung pro Tag in mittlerer Intensität (gemeinsame Empfehlung des BASPO, BAG und der Gesundheitsförderung Schweiz).

Schlussfolgerung: Ein kombiniertes Ausdauer-Krafttraining ist für Patienten mit Typ 2-Diabetes in verschiedener Hinsicht gewinnbringend: Es verbessert die kardiorespiratorische Fitness, die Muskelkraft, die Körperzusammensetzung und die Blutzuckerkontrolle und wird von den Patienten gut toleriert.

Bemerkungen zum Studiendesign und Beschreibung

Aus der Studie werden die Gruppenzusammensetzung und die Charakteristika der Gruppen nicht ersichtlich. Die Resultate werden für die Interventionstrainingsperiode bzw. Nicht-Trainingsperiode nur in Tabellenform zusammengefasst. Einzig die Nüchternglucosewerte, die Werte des glykosylierten Hämoglobins werden im Text, und das VO2max in einer Grafik, für die beiden Gruppen gesondert besprochen. Durch die Gruppengrösse der ersten Trainingsgruppe von nur 6 Personen gegenüber der zweiten Gruppe von 10 Personen werden die Vergleiche bei Zusammenfassung der Resultate beeinflusst (Effekt der Reihenfolge). Die positive Wirkung der Intervention ist allerdings auch so nicht zu übersehen.

Besprechung von Dr. med. et MME German E. Clénin, Leitender Arzt für Sportmedizin und Leistungsdiagnostik, Sportwissenschaftliches Institut, Bundesamt für Sport, Magglingen