Kälteinduzierter oxidativer Stress nach Dauerlaufbelastung – Eine Pilotstudie zum Einfluss kalter Einatemluft auf das Bronchialsystem

Einleitung: Oxidativer Stress spielt bei sportlichen Belastungen eine große Rolle. So führen nicht nur intensive, sondern auch ausdauernde Belastungen zu einem Anstieg von reaktiven Sauerstoffspezies die den oxidativen Stress begünstigen. Zahlreiche Publikationen zeigen, dass Wintersportler verstärkt überempfindliche Bronchialsysteme vorweisen, die durch die Einatmung der kalten Luft resultieren und sich durch zahlreiche Symptome, wie z.B. Rhinorrhoe, Bronchokonstriktion und Veränderungen der Epithelzellen äußern.

Methode: Als Probanden dienten 8 Sportstudierende (8m, Alter: 23,3±1,5 Jahre). Ausgehend von einer Ruhemessung unter Laborbedingungen wurden die Probanden bei 6,5km/h für 40min belastet. Die Umgebungstemperatur betrug –6,25±1,85°C. Unmittelbar nach Beendigung der Belastung wurde das EBC EcoScreen I unter Laborbedingungen gewonnen. Die H₂O₂-Bestimmungen im EBC wurden mit Enzymsensoren nach einer Peroxidase eingeleiteten Oxidation durchgeführt und die H₂O₂-Abgabe in pmol/min.

Ergebnisse: Unter Ruhebedingungen betrug die mittlere Herzfrequenz 81±8min^–1. Bei einer Ventilation von 12,5±1,5 L/min, wurde in einer Sammelzeit von 7,9±1,3 Minuten wurde aus 100 L Ausatemluft 1,05±0,15ml Atemkondensat gewonnen. Die H₂O₂-Konzentration im EBC betrug 145,0±31,2 nmol/L und die Abgabe 19,2±3,7pmol/min. Berechnet man für die theoretische H₂O₂-Abgabe für die gesamte Wassermenge des EBC (4,289ml), so beträgt diese 79,1±15,2pmol/min. In der 40-minütigen Belastung, lag die mittlere Laufgeschwindigkeit bei 6,15km/h und die mittlere Herzfrequenz bei 151,1±5,8min^–1. Nach Ende der Belastung betrug die mittlere Herzfrequenz 95,2±5,8min^–1 und die Ventilation von 83,8±16,0 L/min an. Die EBC Sammelzeit verringerte sich unter Laborbedingungen auf 6,3±0,96min (p<0,01) wobei 1,13±0,25ml EBC gewonnen wurde. Die H₂O₂-Konzentration im EBC stieg auf 334,0±29,8 nmol/L (p<0,01) und die Abgabe im EBC auf 61,6±18,1pmol/min (p<0,01). Die theoretische H₂O₂-Abgabe für die gesamte Wassermenge des EBC (4,289ml) stieg signifikant auf 232,8±37,69pmol/min (p<0,01).

Fazit: Eine Abgabe von H₂O₂ ins EBC wurde bereits in Ruhe aufgezeigt. Nach Belastung unter –6,24°C kalter Einatmluft stieg die H₂O₂– Konzentration wie auch die Abgabe um das 2 bzw. 4 fache an. Dieser Anstieg spricht für einen höheren oxidativen Stress, der durch die kalte Atemluft. Eine Korrelation zwischen hohen H₂O₂ Freisetzungen und einer bronchialen Überempfindlichkeit soll in weiterführenden Untersuchungen untersucht werden.