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MitoFit Traunsee-Bergmarathon

From Bioblast

Probandeninformation fĂŒr Teilnehmer an der Studie

"Effects of ultramarathon performance on mitochondrial respiration in human platelets"


Wissenschaftliche Forschung beim Bergmarathon rund um den Traunsee

Wissenschaftlicher Hintergrund:

Mitochondrien sind allgemein bekannt als die "Energiekraftwerke" der Zelle und liefern ĂŒber komplexe enzymatische VorgĂ€nge Adenosintriphosphat (ATP), welches als einziger unmittelbarer EnergietrĂ€ger von Zellen unter anderem fĂŒr Sport und Bewegung eine essentielle Rolle spielt. Diese Verbindung aus komplexen Mechanismen ist unter dem Begriff "aerobe Energiebereitstellung" allgemein bekannt. Im Zuge der stattfindenden chemischen AblĂ€ufe zur Gewinnung von ATP werden zellschĂ€digende Verbindungen - so genannte reaktive Sauerstoffspezies (H2O2; O2-) - produziert, welche grundsĂ€tzlich von zellulĂ€ren Abwehrmechanismen wieder abgebaut werden.

Kommt es jedoch zu einer Überproduktion dieser reaktiven Verbindungen, ist dieses Gleichgewicht gestört und fĂŒhrt zu sogenanntem oxidativen Stress, welcher mit Zellalterung und in Folge dessen mit altersbedingten degenerativen Erkrankungen, wie beispielsweise Krebs, in Verbindung gebracht wird. Laut Untersuchungsergebnissen frĂŒherer Studien fĂŒhrt langfristiges Training zu einer Verminderung von oxidativem Stress in Belastungssituationen. Wie sich jedoch intensive Langzeitbelastungen, wie beispielsweise Ultramarathons, auf die mitochondriale Energiebereitstellung und die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies auswirken, ist bislang jedoch kaum bekannt.

Erhoffter Studiennutzen liegt in der Erkenntnisgewinnung hinsichtlich akuter Adaption mitochondrialer Energiebereitstellung bei akuten körperlichen Stresssituationen und anschließenden Regenerationsprozessen.


Studienablauf:

Es wurden 10 mÀnnliche Teilnehmer des Gesamtmarathons (Gmunden - Gmunden; 67 km, 4500 Hm) als Probanden herangezogen. Es wurde an drei Zeitpunkten durch Venenpunktion in der Armbeuge Vollblut entnommen, die Thrombozyten durch verschiedene Zentrifugationsschritte gewonnen und im Oxygraph 2k von OROBOROS INSTRUMENTS mit Hilfe eines speziell angepassten Titrationsprotokolls hinsichtlich ihres mitochondrialen Sauerstoffverbrauchs untersucht.


Zeitpunkte zur Blutabnahme:

  • am Tag vor Start zum Marathon (Freitag 03.07.2015; untertags)
  • direkt nach Zieleinfauf (Samstag 04.07.2015)
  • 24 oder 48h nach Zieleinlauf (dies wird noch fixiert)


Alle Blutabnahmen erfolgten in einem GebĂ€ude beim Start/Zielbereich und werden von Medizinern durchgefĂŒhrt. An allen drei Zeitpunkten wurden weiters ein etwa 2-minutiger Reaktionstest am PC und weitere Parameter hinsichtlich muskulĂ€rer SchĂ€digung und EntzĂŒndungsparameter erhoben.

Erhobene Parameter:

Aus dem entnommenen Blut wurden verschiedene Parameter erhoben

  • respirometrische und fluorometrische Werte der Thrombozyten: Mitochondriale Atmung und Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies
  • kleines Blutbild: Konzentration von Erythrozyten, Thrombozyten, Leukozyten; HĂ€matokrit-, HĂ€moglobinwerte
  • verschiedene Leber und Nierenwerte zur Erhebung muskulĂ€rer SchĂ€digung und EntzĂŒndungsparameter (Kreatinkinase; Laktatdehydrogenase, Kreatinin, Konzentrationen verschiedener Elektrolyte)
  • Joice Reaction Test: Messung psychomotorischer Geschwindigkeit vor/nach Belastung


Ergebnisse:

Probandendaten:


Durchschnitt Minimum Maximum
Alter [a] 39,9 26 45
Gewicht [kg] 79,8 67 93
BMI [km/mÂČ] 24,9 20,7 31,4
Ruheherzfrequenz [bpm] 56 44 72
Training/Woche [h] 8 4 15

Abb. 1: Alter(Jahre), Gewicht (kg), BMI (km/mÂČ), Ruheherzfrequenz (SchlĂ€ge/min), Trainingsstunden pro Woche (Stunden) der Teilnehmer dargestellt im Durchschnitt, Minimum und Maximum.


Wettkampfdaten:

Durchschnitt Minimum Maximum
Zeit [h] 12,9 9,7 16,1
Geschw. avg. [km/h] 5 3,2 6,5
Frequenz avg. [bpm] 134 121 145
Frequenz max. 172 160 183

Abb. 2: Gesamtlaufzeit (Stunden), Durchschnittsgeschwindigkeit (km/h), durchschnittliche Herzfrequenz im Wettkampf (SchlÀge/min), maximal erreichte Herzfrequenz (SchlÀge/min) der Teilnehmer wÀhrend des Wettkampfes dargestellt im Durchschnitt, Minimum und Maximum.


Joice Reaction Test

PRE-POST PRE-REC
Änderung TTR [%]] +11,5 +0,2


Total reaction time.png

Abb. 3: Änderung der Reaktionszeit des Joice Reaction Test (TTR = total reaction time) im Vergleich Messung 1 und 2 (PRE-POST) bzw. Messung 1 und 3 (PRE-REC) tabellarisch und graphisch dargestellt.


Die Reaktionszeit war im Vergleich vor dem Wettkampf [PRE] vs. direkt nach dem Wettkampf [POST] stark erhöht (+11,5% Reaktionszeit). Dieser Wert ist 24 Stunden nach dem Zielfinish [REC] wieder nahezu am Ausgangswert. Die psychomotorische LeistungsfÀhigkeit ist demnach direkt nach dem Wettkampf eingeschrÀnkt aber bereits nach 24 h wiederhergestellt.


Ergebnisse Blutbild

Die Zusammensetzung der zellulĂ€ren Bestandteile des Blutes war durch die Belastung stark beeinflusst. WĂ€hrend die Erythrozyten- (rote Blutkörperchen) und Thrombozytenkonzentration weitgehend an allen drei Erhebungszeitpunkten gleich geblieben ist, hat sich die Zahl der Leukozyten (weiße Blutkörperchen) stark verĂ€ndert. Die Gesamtanzahl der Leukozyten ist direkt nach dem Zieleinlauf um +134,2% erhöht gewesen, erreichte nach 24 h Regeneration aber nahezu wieder Ausgangswerte (+2.2 % im Vergleich PRE-REC).

Leukozyten.png

Abb. 4: Leukozytenkonzentration vor; nach Wettkampf bzw. 24 h nach Belastung


Lymphocyte.png Monocyte.png Neutrophile.png


Ergebnisse mitochondriale Respirometrie