Physiologische Änderungen im Rahmen eines 100 km Marsches

Abstract

Background: Long endurance exercises like (ultra-) marathons are known to elicit a variety of metabolic and physiological changes in the human body. The knowledge about ultra-endurance exercise at low intensities is scarce though. In this study we aimed to evaluate changes in body composition and metabolism in long-endurance but low-intensity events.

Methods: 25 male and 18 female recreational studies (age 34.6 ± 8.8 years; BMI: 22.4 ± 2.0 kg/m²) of the 2014 to 2016 100km “Mammutmarsch” were recruited to take part in this study. This event is a hiking event, challenging participants to complete the 100km distance in 24 hours - no running or jogging was permitted. The mean observed speed was 4.12 ± 0.76 km/h. Categorizing the participants in finishing (FIN, n=11) and non-finishing participants (NON, n=21) allowed differential assessment of performance. Body composition was determined pre- and post-event with bioimpedance analysis (BIA), serum samples were taken pre-event, at 30 km, 70 km and 100 km. Actimeter armbands (SenseWear®) were handed out to 19 participants to gain information about body activity and exercise intensity (MET). Mean heart rate during the race was assessed with mobile heart rate monitors in 16 participants. Serum parameter alterations were analysed with mixed-effects-ANOVA and t-tests. Serum parameters were analysed by linear regression analysis to determine correlations with MET, speed, age, BMI, baseline NT-pro-BNP, heart rate during the race and sex.

Results: Muscle and cardiac stress markers (CRP, CK, CK-MB, AST, ALT, cortisol, and NT-pro-BNP) increased significantly, while cholesterol, triglycerides and LDL levels decreased significantly. Alterations in this march of low intensity were comparable to those of higher intensity (ultra-) marathons. Duration of exercise, age, BMI, training status and sex seem to influence the elevation of named parameters. Notably, our data indicate that NT-pro-BNP might be a marker for cardiovascular fitness also in healthy individuals.

Conclusion: This low-intensity long-endurance march triggered a strong systemic reaction and cell stress as well as shifts to a favourable lipid profile like higher intensity events. Despite increasing cardiac stress parameters, we did not find evidence for cardiac cell damage. Our data suggests that duration has a bigger influence on stress markers and metabolism than intensity.

Hintergrund: Ausdauerrennen mit hoher Intensität wie (Ultra-) Marathons rufen bekanntermaßen deutliche Veränderungen diverser metabolischer und physiologischer Parameter hervor. Hingegen ist wenig über lang andauernde Läufe mit niedriger Intensität bekannt. Wir führten daher diese Studie durch um den Einfluss einer langen Ausdauerleistung mit niedriger Intensität auf den menschlichen Körper zu untersuchen.

Methoden: 25 männliche und 18 weibliche Teilnehmer (Alter 34.6 ± 8.8 Jahre; BMI: 22.4 ± 2.0 kg/m²) des Mammutmarsches 2014 bis 2016 wurden für die Studie rekrutiert. Der „Mammutmarsch“ ist eine 100km lange Wanderveranstaltung, bei der die Teilnehmer die Distanz in 24h zurücklegen sollen - joggen oder rennen war nicht erlaubt. Somit lag die mittlere gemessene Geschwindigkeit bei 4.12 ± 0.76 km/h. Die Teilnehmer wurden je nach Abschneiden in FIN (Ziel erreicht, n=11) und NON (Ziel nicht erreicht, n=21) kategorisiert. Die Körperzusammensetzung wurde mittels bioelektrischer Impedanzanalyse (BIA) vor und nach dem Marsch gemessen. Serumproben wurden vor dem Marsch, bei 30 km, 70 km und 100 km abgenommen. Actimeter Armbänder (SenseWear®) wurden an 19 Probanden ausgegeben um Informationen über Aktivität und Intensität (MET) zu gewinnen. Die Herzfrequenz während des Rennens wurde mit mobilen Herzfrequenz-Messgeräten bei 16 Teilnehmern bestimmt. Statistische Veränderungen der Serumparameter wurden mittels mixed-effects-ANOVA und zusätzlichen t-Tests ermittelt. Die Korrelation zu MET, Laufgeschwindigkeit, Alter, BMI, NT-pro-BNP Ausgangswerten, Herzfrequenz während des Laufs und Geschlecht wurde mit linearen Regressionsanalysen bestimmt.

Ergebnisse: Kardiale und Muskelstress-Parameter (CRP, CK, CK-MB, AST, ALT, Cortisol, und NT-pro-BNP) stiegen signifikant an, während Cholesterin, Triglyceride und LDL-Werte signifikant sanken. Die in diesem Marsch mit niedriger Intensität beobachteten Veränderungen waren vergleichbar mit solchen in Läufen mit höherer Intensität wie (Ultra-) Marathons. Belastungsdauer, Alter, BMI und Trainingsstatus scheinen einen Einfluss auf die Veränderungen der genannten Parameter zu haben. Insbesondere deuten unsere Daten daraufhin, dass NT-pro-BNP Werte auch bei Gesunden ein Marker für die kardiovaskuläre Fitness sind.

Schlussfolgerung: Ein Ausdauermarsch mit niedriger Intensität bewirkt eine starke metabolische Reaktion und Zellstress, sowie eine Verbesserung des Lipidprofils, vergleichbar mit anderen Langstreckenläufen größerer Intensität. Trotz ansteigender kardialer Stressparameter fand sich kein Hinweis auf kardiale Zellschäden. Unsere Daten deuten darauf hin, dass die Dauer der Belastung einen größeren Einfluss als die Intensität hat.