Bisherige Studienergebnisse Herzfrequenzvariabilität

Bisher existieren einige Studien, die Veränderungen der Parameter der Herzfrequenzvariabilität bei Sportlern während hochintensiver Trainings- oder Wettkampfphasen dokumentieren und gleichzeitig leistungsdiagnostische Angaben berücksichtigen (vgl. Atlaoui et al., 2007; Baumert et al., 2006; Hedelin, Kenttä et al., 2000; Hedelin, Bjerle & Henriksson-Larsén, 2001; Iellamo et al., 2002; Pichot et al., 2002; Portier et al., 2001; Uusitalo et al., 2000). Zu differenzieren ist hier zwischen solchen Untersuchungen, bei denen es zu Leistungsminderungen bei den teilnehmen-den Sportlern kam (Baumert et al., 2006; Hedelin, Kenttä et al., 2000; Uusitalo et al., 2000), und solchen, bei denen Leistungsminderungen ausblieben (Atlaoui et al., 2007; Portier et al., 2001) bzw. sich die Leistungsfähigkeit der Teilnehmer verbesserte (Hedelin et al., 2001; Iellamo et al., 2002; Pichot et al., 2002). Vereinzelt wurde auf die Angabe von Leistungsparametern verzichtet (Arvay & Hofmann, 2001; Berbalk & Bauer, 2001; Earnest et al., 2004; Iwasaki et al., 2003; Pichot et al., 2000; Winsley et al., 2005).

In einer Metaanalyse zum Thema Überlastungen und Herzfrequenzvariabilität werteten Bosquet et al. (2008) die Ergebnisse von insgesamt 34 vorliegenden Studien aus.

Zudem existiert eine Reihe von Studien, die den Einfluss moderaten sportlichen Trainings (Boutcher & Stein, 1995; Gamelin, Berthoin, Sayah, Libersa & Bosquet, 2007; Kiviniemi, Hautala, Mäkikallio, Seppänen, Huikuri & Tulppo, 2006; Kiviniemi, Hautala, Kinnunen & Tulppo, 2007;

Melanson, 2000; Schuit, van Amelsvoort, Verheij, Rijneke, Maan, Swenne & Schouten, 1999;

Tulppo et al., 2003) – eine Metaanalyse führten Sandercock et al. (2005) durch – bzw. singulärer (Extrem-)belastungen (Cottin, 2007; Mourot, Bouhaddi, Tordi, Rouillon & Regnard, 2004) auf zeit-liche Veränderungen der HRV-Parameter dokumentierten.

Weitere Untersuchungen beschäftigten sich mit dem Zusammenhang zwischen körperlicher Fit-ness bzw. dem Leistungsniveau von Sportlern und deren Herzfrequenzvariabilität (vgl. Gilder &

Ramsbottom, 2008; Goldsmith et al., 1997) – einen Überblick zum Forschungsstand geben Aubert et al. (2003).

Kiviniemi et al. (2007) testeten die Herzfrequenzvariabilität im Hinblick auf deren Wirksamkeit in der Belastungssteuerung und entwickelten eine HRV-basierte Methode der individuellen Anpassung von Trainingsumfängen, Gall, Parkhouse und Goodman (2004) verglichen die Herzfrequenzvariabilität verletzter Sportler mit der von gesunden Teilnehmern.

65 Vereinzelt wurden Studien mit als überbelastet diagnostizierten Sportlern durchgeführt (vgl.

Hedelin, Wiklund et al., 2000; Hynynen et al., 2008; Mourot et al., 2004).

Zunächst soll auf solche Studien eingegangen werden, die Leistungsminderungen bei den teil-nehmenden Sportlern während intensiver Trainingsphasen induzieren konnten.

Hedelin, Kenttä et al. (2000) wiesen während eines sechstägigen Trainingslagers Leistungs-minderungen von 6 % bei neun Kanuten nach, konnten allerdings keine Veränderungen der mittels Frequenzanalyse dokumentierten HRV-Parameter feststellen. Sowohl die Werte im hochfrequenten (HF) als auch im niedrigfrequenten (LF) Bereich blieben bei einer Messung nach sechs Trainingstagen im Vergleich zu den Vortests konstant.

Auch Uusitalo et al. (2000) fanden keine Veränderungen der Zeitbereichsparameter der HRV bei neun Ausdauersportlerinnen während und nach einer sechs- bis neunwöchigen Intervention, an deren Ende fünf Sportlerinnen Leistungsminderungen zeigten. Lediglich im LF-Bereich kam es bei der Frequenzanalyse zu einem signifikanten Anstieg der Werte nach Beendigung der Trainingsphase, im HF-Bereich blieben die Werte konstant.

Baumert et al. (2006) wiesen Leistungsminderungen von 7 % bei zehn Leichtathleten und Triathleten während eines zehntägigen Trainingslagers nach. Sie konnten belegen, dass ein Parameter des Zeitbereichs (rMSSD) zum Zeitpunkt der Leistungsminderung signifikant reduzierte Werte aufwies und sich im Verlauf der folgenden Regenerationsphase wieder normalisierte. Im Frequenzbereich zeigten die Werte des HF- und LF-Bereichs eine abfallende Tendenz von der ersten zur letzten Messung, die niedrigsten Werte traten nach der Regenerationsphase auf.

Alle genannten Autorengruppen beziehen sich auf wenige durchgeführte Messungen (zwei bzw.

drei), Parameterverläufe über einen längeren Zeitraum wurden nicht dargestellt.

Einige Studien dokumentieren den Verlauf verschiedener HRV-Parameter während unterschiedlich langer intensiver Trainings- und Wettkampfphasen, ohne dass Leistungsminderungen nachgewie-sen wurden.

Portier et al. (2001) untersuchten den Einfluss einer zwölfwöchigen intensiven Trainingsphase auf Parameter der HRV bei acht hochtrainierten Ausdauersportlern. Nach der Trainingsphase zeigte sich die Gesamtvariabilität der Herzfrequenz (RRsd) der Sportler erniedrigt, die Werte für den LF-Bereich waren reduziert, die Werte für den HF-LF-Bereich erhöht. Es kam zu keinerlei Veränderungen der Ruheherzfrequenz und maximalen Sauerstoffaufnahmefähigkeit. Auch Pichot et al. (2000) konnten bei Mitteldistanzläufern eine Reduzierung des RRsd während einer dreiwöchigen intensi-vierten Trainingsphase im Vergleich zur anschließenden Regenerationsphase dokumentieren.

Winsley et al. (2005) wiesen nach, dass Veränderungen der HRV nach zweiwöchigem, täglich absolviertem und intensivem Training in Abhängigkeit vom Trainingszustand der Teilnehmerinnen auftraten. Bei den als inaktiv eingestuften Frauen kam es im Gegensatz zu den sportlich aktiven Teilnehmerinnen zu einer signifikanten Abnahme der Werte des HF-Bereichs am Ende der zweiten Übertrainingswoche im Vergleich zu den Eingangswerten. Die Parameter des Zeitbereichs zeigten keinerlei Veränderungen.

Auch Iellamo et al. (2002) konnten in einer Studie mit Hochleistungsruderern belegen, dass in Phasen höchst intensiven und umfangreichen Trainings die Spektralleistung im HF-Frequenzband im Vergleich zu Normwerten der Sportler signifikant abnahm, wohingegen sie während moderater

Belastungsphasen signifikant anstieg. In der vorliegenden Studie konnten keine Leistungsmin-derungen bei den Sportlern dokumentiert werden. Diese wiesen zum Zeitpunkt der höchsten Belastungsumfänge die höchste Sauerstoffaufnahmefähigkeit auf und nahmen im Anschluss an die Untersuchung erfolgreich an einer Weltmeisterschaft teil.

Pichot et al. (2002) sowie Atlaoui et al. (2007) untersuchten Veränderungen der HRV-Parameter bei sechs sportlich inaktiven Teilnehmern bzw. 13 Leistungsschwimmerinnen und -schwimmern während einer vierwöchigen Überlastungsphase. Während Pichot et al. (2002) Leistungssteigerun-gen und eine Zunahme der Herzfrequenzvariabilität anhand erhöhter rMSSD-Werte sowie einer erhöhten Spektralleistung im HF-Bereich im Vergleich zu Normwerten der Teilnehmer nachweisen konnten, fanden letztgenannte Autoren keine signifikanten Veränderungen der HRV-Parameter bei fast konstant gleich bleibender Leistungsfähigkeit.

Ähnliche Ergebnisse zeigten Untersuchungen von Earnest et al. (2004), die keine Anpassungen der HRV-Parameter des Zeitbereichs und der anhand der Spektralanalyse ermittelten Parameter bei acht Radsportlern während der Spanienrundfahrt 2001 feststellen konnten. Die Autoren bestimmten für jeden Sportler Belastungsindizes, die sich aus der Belastungsdauer und Herz-frequenz während der jeweiligen Tagesetappen berechneten. Diese Belastungsindizes korrelierten während der Etappen 10-15 negativ mit dem Zeitbereichsparameter rMSSD, sodass die Autoren einen inversen Zusammenhang zwischen Belastungsumfang bzw. -intensität sowie der Herz-frequenzvariabilität vermuten.

Berbalk und Bauer (2001) konnten diesen Zusammenhang mittels einer vierjährigen Einzelfall-untersuchung an einem Langstreckentriathleten nachweisen. Eine verminderte Herzfrequenz-variabilität, dargestellt anhand des rMSSD-Wertes, fanden die Autoren nach Verletzungen, bei Infekten, Befindlichkeitsstörungen, Stress und während Phasen mit hohen Wettkampfbelastungen bzw. wettkampfspezifischem Training.

Iwasaki et al. (2003) vermuten einen umgekehrt U-förmigen Zusammenhang zwischen dem Zeitbereichsparameter RRsd und dem absolvierten Trainingsumfang. Sie untersuchten elf vormals inaktive Teilnehmer während einer einjährigen Langzeitstudie bei deren Vorbereitungen auf einen Marathon. Zunächst bewirkte das sportliche Training einen Anstieg des RRsd-Wertes, ab einem gewissen Belastungsumfang jedoch wirkte sich die sportliche Betätigung bei den untersuchten Läufern negativ auf die Herzfrequenzvariabilität aus. Die Autoren argumentieren, dass moderate Belastungsumfänge ausreichend seien, um substanzielle Anpassungen der Herzfrequenz und Herzfrequenzvariabilität zu erreichen. Verlängertes oder intensiviertes Training dagegen führe nicht notwendigerweise zu einer Verstärkung der erzielten Effekte.

Hedelin et al. (2001) konnten zwar keine eindeutigen Veränderungen der parasympathisch modu-lierten HRV-Parameter aufgrund eines verbesserten Trainingszustands bei 17 Skilangläufern und sieben Kanuten im Anschluss an eine siebenmonatige Trainingsphase nachweisen, jedoch zeigten die Ergebnisse, dass diejenigen Sportler, die im Anschluss an die Trainingsphase eine erhöhte maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit erreichen konnten, von Beginn an höhere Werte für den HF-Bereich und eine höhere Gesamtvariabilität aufwiesen.

Bosquet et al. (2008) kamen in einer Metaanalyse von 34 Studien zu dem Ergebnis, dass Trainingsinterventionen von bis zu zweiwöchiger Dauer – unabhängig von der Leistungs-entwicklung der Teilnehmer – zu einem moderaten Anstieg des Verhältnisses der Werte des niedrigfrequenten zu denen des hochfrequenten Bereichs (LF:HF) und zu einem leichten, aber

67 nicht signifikanten Abfall der Gesamtvariabilität (niedrigfrequenter + hochfrequenter Bereich) führten. Länger andauernde Trainingsinterventionen induzierten nach Auffassung der Autoren keine nennenswerten Anpassungen.

Viele Studien konnten einen positiven Effekt moderaten Ausdauertrainings auf Parameter der Herzfrequenzvariabilität belegen – ein ausführlicher Überblick über den Forschungsstand findet sich bei Hoos (2006).

Tulppo et al. (2003) dokumentierten den Zusammenhang zwischen sportlichem Training und der HRV anhand einer Studie mit 35 untrainierten männlichen Teilnehmern. Die Autoren führten eine moderate und eine hoch umfangreiche Trainingsintervention über einen Zeitraum von acht Wochen durch. Die Parameter der HRV wurden jeweils vor und nach der Intervention über einen Zeitraum von 24 Stunden ermittelt. Beide Trainingsgruppen verzeichneten nach der Trainings-phase eine deutliche Abnahme der Ruheherzfrequenz sowie eine tendenzielle Zunahme der Standardabweichung der RR-Intervalle (RRsd). In beiden Gruppen stiegen die bei der Spektral-analyse ermittelten Werte für den LF- und HF-Bereich signifikant an.

Kiviniemi et al. (2006) wiesen bei Teilnehmern eines achtwöchigen aeroben Ausdauertrainings einen Anstieg der Werte des HF-Bereichs nach, Gamelin et al. (2007) bei zehn Teilnehmern nach zwölfwöchigem Ausdauertraining eine signifikante Zunahme der Werte des LF-Bereichs in Verbindung mit einer gesteigerten Leistungsfähigkeit. Auch die Zeitbereichsparameter der HRV zeigten am Ende der Intervention eine tendenzielle Zunahme.

Gilder und Ramsbottom (2008) belegten anhand einer Untersuchung mit 72 jungen Frauen, dass ein Ausdauertraining mit hohem Belastungsumfang (öfter als 3 x pro Woche 1 Stunde und mehr) die Herzfrequenzvariabilität stärker beeinflusst als ein Ausdauertraining niedrigen Umfangs (1-2 x pro Woche 30–45 Minuten). Sowohl die Zeitbereichsparameter RRsd, rMSSD, SD1 und SD2 als auch die Werte des HF-Bereichs der Frequenzanalyse zeigten höhere Werte für diejenigen Frauen an, die angaben, mit hohem Belastungsumfang zu trainieren.

Schuit et al. (1999) untersuchten den Effekt eines sechsmonatigen moderaten Ausdauertrainings auf die HRV bei 51 älteren, untrainierten Personen und konnten eine signifikante Zunahme der Werte des LF-Bereichs und der Standardabweichung der RR-Intervalle nachweisen. Die stärksten Veränderungen traten bei denjenigen Teilnehmern auf, die zu Beginn der Studie die geringste sportliche Betätigung zeigten.

Sandercock et al. (2005) führten eine Metaanalyse von 13 Studien und insgesamt 322 Fällen durch. Alle ausgewerteten Untersuchungen nutzten eine mindestens vierwöchige Trainingsinter-vention. Die Autoren kamen zu dem Ergebnis, dass sportliches Training eine signifikante Zunahme der Werte des hochfrequenten Bereichs bei der Spektralanalyse sowie eine reduzierte Ruheherz-frequenz bewirkt, und vertreten die These, dass die durch sportliches Training induzierten Verän-derungen mit einer erhöhten vagalen Modulation einhergehen. Jedoch zeigten sich deutliche altersabhängige Unterschiede mit eindeutigeren Anpassungen bei jüngeren Menschen unter 20 Jahren.

Vereinzelte Studien konnten den positiven Effekt sportlichen Trainings auf Parameter der HRV nicht nachweisen (vgl. Boutcher & Stein, 1995; Kiviniemi et al., 2007; Melanson, 2000).

Vergleiche zwischen sportlich aktiven und sportlich inaktiven Personen zeigten zumeist höhere Werte der Herzfrequenzvariabilität bei den trainierten Personen (Gilder & Ramsbottom, 2008;

Goldsmith et al., 1997; Shin, Minamitani, Onishi, Yamazaki & Lee, 1997), vereinzelt jedoch auch keine Unterschiede (Migliaro, Contreras, Bech, Etxagibel, Castro, Ricca & Vicente, 2001) – eine ausführliche Übersicht über den Forschungsstand geben in diesem Zusammenhang Aubert et al.

(2003).

Wenige Studien untersuchten HRV-Werte bei Sportlern mit einem diagnostizierten Übertrainings-syndrom. Hynynen et al. (2008) verglichen HRV-Parameter von sechs Sportlern unterschiedlicher Sportarten, bei denen ein Übertrainingssyndrom diagnostiziert wurde, mit denen einer Kontroll-gruppe (n = 6). Als Kriterien für die Diagnose eines Übertrainingssyndroms dienten folgende Aspekte:

• eine unerklärbare Leistungsminderung über mindestens drei Wochen

• anhaltende Müdigkeit über mindestens drei Wochen

• ein Ausschluss von Krankheiten und Infekten

• eine Zunahme des Trainingsvolumens und der Trainingsintensität über einen Zeitraum von bis zu sechs Monaten vor Auftreten der Leistungsminderung und weiteres Training trotz auftretender Symptome

Die Werte einzelner HRV-Parameter der Sportler mit Übertrainingssyndrom unterschieden sich deutlich von denen der Kontrollgruppe. Die Standardabweichung der RR-Intervalle (RRsd) zeigte sich bei den übertrainierten Sportlern signifikant erniedrigt, ebenso die Werte für den LF-Bereich.

Keine signifikanten Unterschiede stellten die Autoren jedoch in Bezug auf die weiteren Parameter des Zeitbereichs, den HF-Bereich sowie die nächtliche Herzfrequenzvariabilität fest (Hynynen et al., 2008; Hynynen, Uusitalo, Konttinen & Rusko, 2006).

Hedelin, Wiklund et al. (2000) ermittelten Parameter der Spektralanalyse bei einem übertrainierten 16-jährigen Skilangläufer, bei dem zentrale Ermüdungserscheinungen, eine reduzierte Leistungs-fähigkeit, Atemlosigkeit sowie eine beeinträchtigte Befindlichkeit diagnostiziert wurden und ein vorliegender Infekt ausgeschlossen wurde. Die Autoren verglichen die Werte mit den Messungen nach einer Regenerationsphase von zwei Monaten und vorliegenden Normwerten des Sportlers und wiesen im Zustand der Überbelastung leicht erhöhte Werte für den HF-Bereich sowie leicht erniedrigte Werte für den LF-Bereich nach. Die Autoren gehen von einer autonomen Dysbalance mit verstärkter parasympathischer Modulation im Zustand der Überbelastung aus.

Mourot et al. (2004), die sich bei der Diagnose Übertrainingssyndrom an den von Holmes et al.

(1988) genannten Kriterien eines chronischen Müdigkeitssyndroms orientierten, konnten bei sieben Sportlern mit Übertrainingssyndrom erniedrigte Werte für den HF-Bereich und ein erhöhtes Verhältnis von niedrigfrequenten zu hochfrequenten Anteilen bei der Frequenzanalyse im Vergleich zu einer Kontrollgruppe, bestehend aus trainierten Sportlern, nachweisen. Die Sportler mit Übertrainingssyndrom zeigten in Bezug auf die vagal modulierten Parameter der HRV ähnliche Werte wie eine weitere Kontrollgruppe bestehend aus untrainierten Menschen, wiesen jedoch im Vergleich zu dieser deutlich erhöhte Werte im LF-Bereich auf.

Tabelle 8 stellt die Studienergebnisse zur Herzfrequenzvariabilität zusammenfassend dar.

69 Tab. 8: Tabellarischer Überblick über bisherige Studienergebnisse zur Herzfrequenzvariabilität.

Autoren Anzahl

13 Tage intensives Training Leistung ↓ rMSSD ↓

n = 72 Vergleichstest zwischen häu-fig und moderat trainierenden

Autoren Anzahl

7-monatige Trainingsphase LF-Power im Stehen ↓ (bei Sportlern, die am Ende der

Atmung nach 3 und 6 Monaten Training, Absinken der

Spektralleistung auf Norm-niveau nach 9 und 12 Monaten Training)

n = 17 8 Wochen aerobes Ausdauer-training

HF-Power ↑

71

n = 322 Metaanalyse HF-Power ↑ durch sportliches

Training Schuit et al.

(1999)

n = 51 6 Monate Ausdauertraining 3 x wöchentlich

Autoren Anzahl