Für die Erhaltung aller lebensnotwendigen Funktionen ist der Körper auf eine ständige Zufuhr von Energie in Form von Nährstoffen angewiesen. Dabei handelt es sich um Kohlenhydrate, Eiweiß und Fett. Bei deren Abbau entsteht Energie, die z.T. dem Körper zur Verfügung steht und z.T. in Form von Wärme abgegeben wird. Die Energiemenge hängt von der Art der Nährstoffe ab. 1g Fett liefert mit ca. 9 kcal mehr als doppelt soviel Energie wie Kohlenhydrate und Eiweiße.

Da die Oxidation der Nährstoffe von der Menge des verfügbaren Sauerstoffs abhängig ist, ist es sinnvoller, die Energieausbeute bezogen auf einen Liter Sauerstoff anzugeben. Man bezeichnet diesen Wert als kalorisches Äquivalent (KA) des Sauerstoffs. Das KA der Glucose ist größer als das von Proteinen und Fett, d.h. für deren Oxidation ist mehr Sauerstoff erforderlich.

Bei der "Verbrennung" der Nährstoffe entsteht immer Wasser und Kohlendioxid. Das Verhältnis aus Kohlendioxidabgabe und Sauerstoffaufnahme nennt man respiratorischen Quotient.

RQ = CO₂-Abgabe/O₂-Aufnahme

Unter dem Grundumsatz versteht man die Energiemenge, die der menschliche Organismus in 24 Stunden bei körperlicher und geistiger Ruhe und gleichbleibender Umgebungstemperatur von 20-22°C verbraucht. Bei der Messung sollte die letzte Mahlzeit etwa 12 Stunden zurückliegen.

Der Grundumsatz beschreibt also die Energie, die der Körper für Stoffwechselprozesse, Transportprozesse und unwillkürliche mechanische Arbeit (Herzschlag, Atmung) benötigt. Er ist dabei tageszeitlichen Schwankungen unterworfen und ist abhängig von:

• Größe
• Gewicht
• Alter
• Geschlecht
• Körperzusammensetzung (Relation Muskel-/ Fettgewebe)

Als Richtwert gilt, dass der Grundumsatz eines erwachsenen Mannes in einer Stunde pro kg Körpergewicht etwa 1 kcal entspricht. Ein 70 kg schwerer Mann hätte also einen ungefähren Grundumsatz von 1680 kcal am Tag. Bei Frauen liegt dieser aufgrund des höheren Fettanteils ca. 10% niedriger.

In der folgenden Tabelle sind weitere Faktoren aufgeführt, die den Grundumsatz beeinflussen.

Einflussfaktoren auf den Grundumsatz (mod. nach Mutschler et al.):

Eine kurzzeitige Erhöhung des Grundumsatzes erfolgt nach jeder Nahrungsaufnahme (postprandiale Thermogenese), da für die Verdauung, die Resorption und den Transport der Nährstoffe Energie benötigt wird. Diese Wirkung ist bei der Zufuhr von Proteinen am deutlichsten ausgeprägt.

Unter dem Leistungs- oder Arbeitsumsatz versteht man diejenige Energiemenge, die über den Grundumsatz hinausgeht. Der gesamte Energiebedarf eines Menschen setzt sich also aus Grund- und Leistungsumsatz zusammen. Der Leistungsumsatz beschreibt die für körperliche Anstrengungen aufgebrachte Energie und korreliert mit der Intensität der Belastung (siehe Abbildung).

Energiebedarf bei verschiedenen Tätigkeiten (nach Noack):

In der Sportmedizin gibt verschiedene Methoden, den Energiebedarf zu messen. Die gängigsten sind im folgenden beschrieben.

Direkte Kalorimetrie
Hier wird der Energieumsatz durch die Erfassung der Wärmeabgabe ermittelt, da bei vollständiger körperlicher Ruhe die umgesetzte Energie fast vollständig in Wärme umgewandelt wird. Daher kann von der abgegebenen Wärme auf den Energieverbrauch geschlossen werden. Allerdings erfordert diese Methode einen hohen technischen Aufwand und eignet sich nur für Messungen über einen längeren Zeitraum (z.B. 24h).

Indirekte Kalorimetrie
Da alle Nährstoffe im Organismus mit Hilfe von Sauerstoff im wesentlichen zu Wasser und Kohlendioxid "verbrannt" werden, kann man durch die Messung der Sauerstoffaufnahme und der Kohlendioxidabgabe den Energieumsatz berechnen. Da die einzelnen Nährstoffe (Kohlenhydrate, Fett, Eiweiß) unterschiedlich hohe Sauerstoffmengen für deren Oxidation benötigen bzw. in unterschiedlichem Maße an der Gesamtausscheidung von Kohlendioxid beteiligt sind, lässt sich unter Berücksichtigung ihrer physiologischen Brennwerte auf den Energieumsatz schließen. Die Erfassung der Atemgase kann mit Hilfe eines Mundstücks oder einer Maske erfolgen.

Für die optimale Leistungsfähigkeit spielt neben dem eigentlichen Training die Ernährung eine wichtige Rolle. Die Grundlage hierfür stellt eine gesunde und ausgewogene Kost dar.

Als wichtigste Energiequelle nehmen die Kohlenhydrate eine zentrale Stellung ein. Sie sind vor allem in Brot, Kartoffeln und Reis enthalten. Besonders empfehlenswert sind hierbei Vollkornprodukte.

Proteine dienen im wesentlichen dem Erhalt, der Erneuerung und dem Aufbau von Muskulatur. Deshalb ist der Bedarf bei Ausdauersportlern leicht, bei Kraftsportlern deutlich erhöht. Durch die Kombination aus tierischem und pflanzlichen Eiweiß erhält man eine besonders hohe biologische Wertigkeit. Eiweißreiche Nahrungsmittel sind u.a. Fisch, Fleisch, Milch und Milchprodukte sowie Hülsenfrüchte.

Da der Fettbedarf des Sportlers nicht erhöht ist, empfiehlt es sich, bei den proteinreichen Lebensmitteln auf fettarme Produkte zurückzugreifen. Pflanzliche Öle (z.B. Olivenöl) sollten tierischen Fetten vorgezogen werden.

Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente sind bei einer abwechslungsreichen Ernährung, die reich an frischem Obst und Gemüse ist, in ausreichendem Maße vorhanden und müssen in der Regel nicht durch zusätzliche Präparate ergänzt werden.

Bei starkem Schweißverlust ist auf eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr zu achten. Das ideale (und preiswerteste) Sportgetränk stellt dabei die Apfelschorle dar, d.h. Mineralwasser und Apfelsaft in einem Mischungsverhältnis von etwa 70:30.

Dauerleistungsgrenze
Darunter versteht man in der Sportmedizin die Intensität, mit der eine Leistung über acht Stunden aufrecht erhalten werden kann, ohne dass es hierbei zu muskulären Ermüdungserscheinungen kommt. Die meisten Tätigkeiten im Berufsleben sind unterhalb dieser Dauerleistungsgrenze angesiedelt. Die kurzfristige Überschreitung dieser Grenze kann durch Ruhephasen (z.B. Mittagspause) kompensiert werden.

Höchstleistungsgrenze
Als Höchstleistungsgrenze wird die Intensität bezeichnet, die zur absoluten Erschöpfung (Ermüdung) führt. Dabei gilt: Je kürzer die Belastungsspanne, desto höher die Leistungsintensität. Den limitierenden Faktor stellt die Geschwindigkeit der Energiebereitstellung in der Muskulatur dar.

physische Ermüdung
Die physische Ermüdung tritt infolge mangelnder Energiebereitstellung bei gleichzeitigem Anstieg der Milchsäurekonzentration auf. Die Milchsäure (Laktat) stellt das Endprodukt des anaeroben (ohne Sauerstoff) Glucoseabbaus dar.

Während bei dynamischen Belastungen die Erschlaffungsphase der Muskulatur zur Auffüllung der Energiedepots sowie dem Abtransport der Milchsäure genutzt werden kann, kommt es bei statischen Belastungen rasch zu einer unzureichenden Energiezufuhr bzw. zu einer Anhäufung von Milchsäure, was auf eine Minderdurchblutung der Muskulatur zurückzuführen ist.

In der Erholungsphase steht deshalb die Regeneration der Energiereserven und die Verminderung der Laktatkonzentration im Vordergrund. Mehrere kurze Pausen sind dabei effektiver als wenige lange.

psychische Ermüdung
Die psychische Ermüdung tritt infolge lang andauernder psychischer Belastungen auf. Dazu zählt z.B. die Aufrechterhaltung von hoher Konzentration über einen längeren Zeitraum. Sie kann jedoch auch als Folge physischer Belastungen auftreten. Dies kann z.B. bei monotonen körperlichen Bewegungsabläufen (Fließbandarbeit) der Fall sein. Einflussfaktoren wie Lärm, emotionale Belastungen, schlechte Arbeitsplatzverhältnisse etc. wirken sich negativ auf die psychische Leistungsfähigkeit aus, was zu einer rascheren geistigen Ermüdung führt.

Unter diesem Begriff versteht man in der Sportmedizin alle Methoden zur Messung der Leistungsfähigkeit. Als Hilfsmittel dienen hierbei sogenannte Ergometer, mit denen erbrachte Leistungen in Watt aufgezeichnet werden können. Zur Verfügung stehen u.a. Fahrrad-, Laufband-, Ruder- und Schwimmergometer. Dabei können unterschiedliche Belastungsstufen sowie verschiedene Drehzahlbereiche gewählt werden.

Bei der Ermittlung der Leistungsfähigkeit ist zu beachten, dass die Belastung der Konstitution des Patienten angepasst werden muss, d.h. bei bestimmten Erkrankungen (Herzinsuffizienz, Durchblutungsstörungen etc.) ist die Belastungsintensität zu reduzieren. Im folgenden wird auf die einzelnen Messgrößen der Leistungsfähigkeit kurz eingegangen.

maximale Sauerstoffaufnahme
Die maximale Sauerstoffaufnahme beschreibt die Leistungsfähigkeit einer Person unter aerober Energiegewinnung. Bei einem 70 kg schweren untrainierten Mann liegt die Aufnahmekapazität zwischen 2,8 und 3,2 Liter Sauerstoff/min. Die Messung erfolgt am Ergometer, wo die Intensität sukzessive bis zur vollständigen Ermüdung ansteigt.

Arbeitskapazität
Die Arbeitskapazität (working capacity) spiegelt die in Watt gemessene Leistung einer Testperson wider, die bis zu einer Herzfrequenz von 170/min erbracht wird. Auch hier wird die Belastung schrittweise bis zum Erreichen dieses Grenzwertes erhöht. Untrainierte Frauen weisen eine Arbeitskapazität von 2,3 W/kg auf, während untrainierte Männer Werte von etwa 2,8 W/kg erreichen.

Laktatkonzentration
Die Laktatkonzentration ist ebenfalls ein Maß für die Leistungsfähigkeit, da unter anaeroben Bedingungen (Sauerstoffmangel in der Muskulatur) Glucose zu Milchsäure (Laktat) abgebaut wird. Anhand der Milchsäurekonzentration im Blut lässt sich ermitteln, ob der Körper die Energie aus der anaeroben (Laktat>4mmol/l) oder der aeroben Glykolyse (Laktat>2mmol/l) bezieht.

Herzvolumen
Das Herzvolumen gibt Auskunft über die Leistungsfähigkeit von Ausdauersportlern. Es beträgt bei untrainierten Gesunden ca. 10 ml/kg und kann bei intensivem Ausdauertraining bis auf das Doppelte (20 ml/kg) ansteigen.

Mangelnde Bewegung hat vielfältige Auswirkungen auf die Gesundheit und ist an der Entstehung zahlreicher sogenannter Zivilisationskrankheiten beteiligt. In erster Linie führt Bewegungsmangel bei gleichzeitiger kalorienreicher Kost zu Übergewicht (Adipositas). Daraus ergeben sich eine Vielzahl von Begleiterkrankungen. So ist Übergewicht häufig für die Ausbildung von Diabetes mellitus (Typ 2), Fettstoffwechselstörungen und Bluthochdruck (Hypertonie) verantwortlich. Das gleichzeitige Vorliegen dieser vier Erkrankungen wird auch als metabolisches Syndrom bezeichnet, für dessen Entstehung neben einer falschen Ernährung auch eine mangelnde körperliche Bewegung eine wichtige Rolle spielt.

Die gravierendste Folgeerkrankung des metabolischen Syndroms stellt die Arterienverkalkung (Arteriosklerose) dar. Als Ursache für Herzinfarkt, Schlaganfall etc. ist sie mit ca. 50% die Todesursache Nummer 1 in den Industriestaaten. Eine angepasste Ernährung kann in Kombination mit sportlicher Aktivität dazu beitragen, die Ursachen (Übergewicht, Fettstoffwechselstörungen etc.) für die Arterienverkalkung und der damit verbundenen hohen Sterblichkeit zu reduzieren.

Auch in der Prävention und Therapie der Osteoporose spielt die Bewegung eine wichtige Rolle. Durch die körperliche Aktivität wird (v.a. in jungen Lebensjahren) die Knochendichte erhöht, was das Risiko einer Osteoporose vermindert. Den häufig auftretenden Knochenbrüchen kann ebenfalls vorgebeugt werden, indem die Koordinationsfähigkeit durch sportliche Aktivität verbessert wird.

Neben der verminderten Lebensqualität, die aus diesen Erkrankungen resultiert, sind auch die Kosten für das Gesundheitssystem zu nennen. Auch unter diesem Aspekt erscheint es sinnvoller, präventive sportmedizinische Maßnahmen zu unterstützen als Milliarden für die Therapie auszugeben.

Unter diesem Begriff werden alle den Anabolismus (Aufbau von Körpermasse) fördernden Substanzen zusammengefasst. Sie leiten sich vom männlichen Geschlechtshormon Testosteron ab. Diese anabolen Steroidhormone besitzen grundsätzlich zwei Wirkungsmechanismen. Zum einen fördern sie die Ausbildung sekundärer Geschlechtsmerkmale wie z.B. Körperbehaarung (androgene Wirkung), zum anderen begünstigen sie das Muskelwachstum (anabole Wirkung).

Deshalb wurde versucht, Substanzen mit rein anabolem Charakter zu synthetisieren. Jedoch ist dies bei den über 2000 untersuchten Steroidhormonen bis heute nicht möglich, so dass eine androgene Wirkung immer bestehen bleibt, die bei Frauen zu Veränderungen der Stimme und der Körperbehaarung führen (Virilisierung).

Einsatz als Medikament?
Es gibt einige Indikationen, bei denen die Behandlung mit Anabolika sinnvoll erscheint. Dazu zählen z.B. kachektische Zustände (Mangelernährung), Osteoporose, renale oder aplastische Anämien. Jedoch konnte bei keiner Indikation die Wirksamkeit eindeutig nachgewiesen werden. Selbst bei der Behandlung des männlichen Hypogonadismus (hormonelle Unterfunktion der Keimdrüsen) sind anabole Steroide kontraindiziert, da sie ein anderes Wirkungsprofil als Testosteron aufweisen. Hier ist eine Therapie mit reinen Testosteronpräparaten angezeigt.

Nebenwirkungen und Missbrauch
Die zahlreichen Nebenwirkungen von anabolen Steroiden sind zwar meistens bekannt, sie werden allerdings häufig unterschätzt. Durch die Hemmung zweier Hormone (LH und FSH) kommt es bei Männern zu einer verminderten Spermienproduktion sowie zu einer Abnahme der Hodengröße. Häufig findet sich auch eine Vergrößerung der männlichen Brust (-drüse), der sogenannten Gynäkomastie.

Bei Frauen führt der Anabolikamissbrauch zu der bereits erwähnten Virilisierung. Die typischen Symptome sind verstärkte Körperbehaarung, Haarausfall, Akne, eine tiefe Stimme sowie eine Vergrößerung der Klitoris. Bei Kindern und Jugendlichen kann es aufgrund der beschleunigten Knochenreifung zu einer verringerten Endgröße kommen.

Die verringerte Ausscheidung von Wasser und Elektrolyten führt zu Wassereinlagerungen (Ödemen) im Gewebe und Bluthochdruck. Anabolika senken das "gute" HDL-Cholesterin und erhöhen gleichzeitig das "schlechte" LDL-Cholesterin sowie die Triglyceride. Alle diese Veränderungen stellen Risikofaktoren für die Arteriosklerose (Arterienverkalkung) dar, der häufigsten Todesursache in den Industrieländern.

Vor allem die oral eingenommenen Anabolika besitzen eine ausgeprägte Lebertoxizität, die sich durch eine Erhöhung der Leberenzyme äußert und bis zum Leberkrebs führen kann. Neben der allgemeinen Vergrößerung der Prostata gibt es Hinweise darauf, dass durch die Einnahme von anabolen Steroiden das Wachstum eines bestehenden Prostatakarzinoms beschleunigt wird.

Außer diesen körperlichen Auswirkungen gibt es auch gravierende psychische Nebenwirkungen. Beobachtet wurden z.B. Euphorie, Hyperaktivität, Schizophrenie sowie gesteigerte Aggressivität.