Ausdauersport gehört zu den eindrucksvollsten Beispielen menschlicher Leistungsfähigkeit. Bei intensiver körperlicher Belastung arbeiten Herz, Lunge und Muskulatur eng zusammen, um den Körper weiterhin mit ausreichend Sauerstoff zu versorgen. Während viele Athlet*innen selbst sehr hohe Belastungen gut tolerieren, berichten einige über unerklärliche Atemnot oder Leistungseinbrüche bei maximaler Anstrengung.

Eine mögliche Ursache könnte ein bislang wenig verstandenes Phänomen sein: das exercise-induced pulmonary edema (EIPE) – eine vorübergehende Flüssigkeitsansammlung im Lungengewebe während oder nach intensiver körperlicher Belastung. 

Beobachtungen aus Marathon- (1) und Triathlonwettkämpfen (2) legen nahe, dass selbst hochtrainierte Ausdauerathlet*innen unter extremen Belastungen Zeichen einer solchen Flüssigkeitsverschiebung entwickeln können. Da EIPE häufig subklinisch verläuft, bleibt es jedoch meist unentdeckt, obwohl es in Studien bereits mit verschiedenen bildgebenden Verfahren nachgewiesen werden konnte (4). Darüber hinaus existieren einzelne Fallberichte von Athlet*innen, die aufgrund von EIPE akut symptomatisch werden, ihren Wettkampf abbrechen und sogar im Krankenhaus behandelt werden müssen (z.B. 3). Die zugrunde liegenden Mechanismen sind bislang nur unzureichend verstanden (5).

Ziel der PULM-Ex-Studie

Die PULM-Ex-Studie untersucht, wie sich die Lunge während intensiver Ausdauerbelastung physiologisch verändert und unter welchen Bedingungen es zu einer vorübergehenden Flüssigkeitsansammlung im Lungengewebe kommen kann.

Im Mittelpunkt stehen die Wechselwirkungen zwischen:

• Lungenfunktion und Gasaustausch
• kardiovaskulärer Belastungsreaktion
• Sauerstoffversorgung der Muskulatur

Ziel ist es, besser zu verstehen, wie sich das respiratorische System an extreme körperliche Belastung anpasst und welche Faktoren zur Entwicklung von EIPE beitragen können.

Studiendesign

Die Studie wird am Departement für Sport, Bewegung und Gesundheit der Universität Basel im Fachbereich «Rehabilitative und Regenerative Sportmedizin» durchgeführt. 

Gut trainierte Ausdauerathlet*innen im Alter von 18−35 Jahren mit Wettkampferfahrung absolvieren eine längere, wettkampfnahe Belastung auf dem Fahrradergometer. 

Das Belastungsprotokoll orientiert sich bewusst an realen Wettkampfsituationen im Ausdauersport: Zunächst absolvieren die Teilnehmenden 60 Minuten einer Belastung 15 % oberhalb der individuellen 1. Ventilatorischen Schwelle, welche zuvor mithilfe einer spiroergometrischen Untersuchung bestimmt wurde. Diese Phase simuliert die anhaltende Intensität, die viele Ausdauerathlet*innen während längerer Wettkämpfe wie Marathon, Triathlon oder Radrennen aufrechterhalten.

Im Anschluss folgt ein 10-km-Zeitfahren, bei dem die Teilnehmenden aufgefordert werden, die Distanz so schnell wie möglich zurückzulegen. Diese Phase entspricht einer maximalen Endbelastung, wie sie typischerweise am Ende eines Wettkampfes auftritt.

Vor, während und nach der Belastung werden verschiedene physiologische Parameter wiederholt gemessen, um Veränderungen in Herz, Lunge und Muskulatur zu analysieren.

Zum Einsatz kommen unter anderem:

• Lungenultraschall (LUS) zur Detektion früher Flüssigkeitsansammlungen in der Lunge (B-Lines)
• Diffusionskapazität der Lunge (DLCO) zur Beurteilung des Gasaustauschs
• Echokardiographie (TTE) zur Analyse der Herzfunktion 
• Pulsoxymeter zur Messung der Sauertsoffsättigung 
• Kapilläre Blutgasanalysen zur Bestimmung der metabolischen Anpassungen an die Belastung (u.a. Laktat)
• Near-Infrared-Spektroskopie (NIRS) zur Messung der Muskeloxygenierung

Durch die Kombination dieser Methoden kann die Studie ein umfassendes Bild der kardiopulmonalen Anpassungen an eine realitätsnahe Ausdauer-Wettkampfbelastung liefern.

Zur Rekrutierung geeigneter Proband*innen nehmen wir aktuell mit verschiedenen Vereinen und Verbänden Kontakt auf. Darüber hinaus haben wir einen Fragebogen entwickelt, welchen wir in der gesamten Schweiz durchführen wollen, um herauszufinden, wie häufig unerklärte Luftnot in verschiedenen Sportarten auftritt.

Bedeutung für die Sportmedizin

Die Ergebnisse der PULM-Ex-Studie sollen dazu beitragen:

• Die möglichen physiologischen Grenzen der Lunge und deren Wechselwirkungen mit dem Herz-Kreislauf-System und der Muskulatur bei intensiver körperlicher Belastung besser zu verstehen.
• Eine mögliche Ursache von belastungsabhängiger Luftnot im Ausdauersport zu erforschen.
• Athlet*innen mit möglichem Risiko bzw. die Risikofaktoren für EIPE zu identifizieren.

Kontakt: 

Website: www.pulmexproject.com

Email: pulmex-dsbg@clutterunibas.ch

Questionnaire: PULMEx: Exercise Related Breathing Questionnaire – Fill out form

Team: 

• Dr. med. Dovile Diktanaite, Projektleiterin
• Dr. med. Alexander Paziener 
• Prof. Dr. med. Arno Schmidt-Trucksäss
• Elma Geurts (Radboud Universität, Nijmegen, Niederlande)
• Janis Dannmeyer 
• Joris Freyenmuth