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Abbildung 1 zeigt im medialen Kompartment ein umschriebenes Markraum­ödem acht Wochen nach dem Marathonlauf (vertikaler Pfeil). Der horizontale Pfeil zeigt das Areal des fehlenden Außenmeniskus. Wesentliche Arthrose­zeichen bestehen nicht. (Flüssigkeitsse
 
Orthopädie 8. Jänner 2009

Schadet Marathonlaufen den Kniegelenken?

Eine Langzeitstudie mit Hobbyläufern gibt Entwarnung.

Wer heuer beim Linzer oder beim Vienna City Marathon mitlaufen will, beginnt jetzt mit der Vorbereitung. Im Zuge dessen stellen sich Fragen zur Trainingsintensität und zu den Auswirkungen auf die Gelenke. Eine Studie hat die Langzeiteffekte des Langstreckenlaufs untersucht: Nach zehn Jahren waren kaum Veränderungen feststellbar.

 

Um die Marathondistanz erfolgreich bewältigen zu können, ist ein enormer Trainingsaufwand notwendig. Dabei ist die Kenntnis der leistungsphysiologischen Grundprinzipien der muskulären Energiebereitstellung auch für Hobbyläufer äußerst sinnvoll. Die quantitativ wichtigsten Wege für die muskuläre Energiebereitstellung im Ausdauersport sind die vollständige Verbrennung von Kohlenhydraten (Glukose) und Fettsäuren (aerobe Energiegewinnung) bzw. der unvollständige Abbau von Glukose unter Bildung von Milchsäure (anaerobe Energiegewinnung).

Aerobe Energiebereitstellung

Bei jeder längerdauernden körperlichen Belastung spielt die aerobe Energiebereitstellung die entscheidende Rolle. Bei niedriger Belastungsintensität, etwa beim gemütlichen Joggen, wird der Energiebedarf hauptsächlich durch die Fettverbrennung gedeckt. Da die Fettreserven des Körpers bei einer solchen Belastung nahezu unerschöpflich sind, kann diese extensive Leistung extrem lange aufrechterhalten werden. Bei intensiveren Ausdauerbelastungen verschiebt sich die anteilsmäßige Energiebereitstellung zugunsten der Kohlenhydrate; es wird fast ausschließlich Glukose verbrannt. Die Kohlenhydratreserven reichen allerdings nur für zirka 60 bis 90 Minuten. Gleichzeitig steigt mit zunehmender Intensität auch die unvollständige Verbrennung von Glukose (anaerobe Glykolyse). Dadurch entsteht vermehrt Milchsäure, welche umgehend zu Laktat und Protonen dissoziiert. Steigt die Intensität noch weiter an, so wird der Gleichgewichtszustand (steady state) aus Laktatproduktion und -elimination überschritten. Durch die sich konsekutiv anhäufenden Protonen aus der anaeroben Glykolyse übersäuert der Organismus, was zwangsläufig durch Behinderung der Muskelkontraktion zum Abbruch der Belastung zwingt.

Maximal mögliche Leistung

Der Punkt, an dem der steady state verlassen wird, ist als anaerobe Schwelle definiert und entspricht der maximal möglichen Leistung, die über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden kann: ein entscheidendes Kriterium im Ausdauersport.

Die anaerobe Schwelle liegt im Mittel bei einem Laktatwert von 4 mmol/l, ist in engen Grenzen genetisch determiniert und somit per se nicht trainierbar. Allerdings kann durch Training der Stoffwechsel auf zellulärer Ebene so beeinflusst werden, dass die individuelle anaerobe Schwelle erst bei höherer Belastungsintensität erreicht wird.

Die Schwierigkeit beim Marathon liegt darin, die Intensität respektive die Laufgeschwindigkeit während der gesamten Distanz möglichst nahe an der anaeroben Schwelle zu halten, um die maximal mögliche Leistung ohne Übersäuerung des Organismus abrufen zu können. In diesem Sinne ist die Ermittlung der Laufgeschwindigkeit an der anaeroben Schwelle durch sportmedizinische Leistungstests sowohl für Training als auch Wettkampf von enormer Bedeutung.

Pro Schritt 200 kg Belastung

Die Konditions- und Figurwirksamkeit kommt demnach aus dem Training und nicht vom Wettkampf. Doch welche Auswirkungen bestehen auf die Gelenke? Ein Läufer mit 150 kg Körpergewicht hätte pro Laufschritt eine Belastung von knapp einer halben Tonne auf jedem Knie (siehe Kasten). Auf das Knie eines Läufers wirkt je Schritt eine Kraft, die etwa dem dreifachen Körpergewicht entspricht.

Um dieser Frage nachzugehen, wurde 1997 im Donauspital eine Langzeitstudie mit ursprünglich zehn Hobbyläufern begonnen, von denen sieben über zehn Jahre nachkontrolliert werden konnten. Die Kniegelenke wurden in wiederholten Magnetresonanztomographien untersucht und hierfür typische, gleichbleibende Protokolle und idente Technik verwendet, um den Zustand von Knorpel und Meniskus, Kreuz- und Seitenbändern, der gelenksnahen Muskelsehnen und allfälligen Ödemen sowie Ergüssen zu beurteilen. Eingeschlossen wurden damals die ersten zehn freiwilligen Hobbysportler. Zufälligerweise waren alle männlich und zwischen 27 und 45 Jahren alt. Zwei Fragestellungen waren zu klären:

  • Wie wirkt sich ein Marathonlauf auf das Kniegelenk aus?
  • Wie sind die Folgen von zehn Jahren Laufsport auf das Gelenk?

Die Beurteilung von Menisken und Knorpel erfolgte nach gängigen Schemata: Ein gesunder Knorpel hat eine homogene Struktur und eine glatte Oberfläche. Anfängliche Strukturschäden führen zur Inhomogenität der Struktur bei glatter Oberfläche (Chondropathie Grad I). Bei weiterer Schädigung wird die Oberfläche rau und unregelmäßig (Grad II). Die Defekte erreichen zuerst punktuell den Knochen (Grad III), und später liegt der Knochen flächig ohne Knorpelüberzug frei (Grad IV).

Meniskusdegenerationen beginnen zentral mit einer flächigen Verquellung der Fasern (= mukoide Verquellung; Grad I Degeneration). In weiterer Folge können Risse zwischen den Fasern bei intakter Oberfläche auftreten (Binnenriss oder Degeneration Grad II). Erst Grad-III-Risse erreichen die Oberfläche und können zu einer Schädigung am Knorpel und einer lokalen Stressreaktion des Knochens führen.

Kaum Veränderungen danach

Diese Veränderungen wurden genau beobachtet und mit den Ausgangsbefunden der Läufer verglichen. Anderen Studien zufolge haben Hobbyläufer keine erhöhte Inzidenz von Binnenstrukturschäden. Im Rahmen der Untersuchungen vor und unmittelbar nach dem Lauf im Jahr 1997 konnten keinerlei Änderungen an Knorpel oder vorbestehenden Meniskusläsionen beobachtet werden. Es wurde eine minimale Tendenz zum Rückgang der Gelenksflüssigkeit nach dem Lauf verzeichnet. Ödeme oder Ergüsse traten nicht auf. Alle Bänder und periartikulären Weichteile blieben völlig unverändert. Flüchtig waren vorbestehende Meniskusläsionen minimal deutlicher zu sehen. Dieses Phänomen war bis zu einer Kontrolle nach zwei Monaten wieder verschwunden.

Geröllzyste mit Vorgeschichte

Bei der Zweimonatskontrolle war nur eine winzige Geröllzyste neu aufgetreten. Dieser Läufer hatte eine Teilresektion eines Meniskus und eine langjährige, als knieschädigend bekannte Vorgeschichte als Fußballspieler hinter sich. Sonst war der Status quo ante bei allen anderen Befunden wieder hergestellt. Die Vorschäden an den Gelenken waren bei sehr strenger Auslegung oben genannter Kriterien im Rahmen erwarteter Häufigkeiten in dieser Altersgruppe. Zehn Jahre später konnten acht Personen nachuntersucht werden. Sieben sind aktive Läufer mit teilweise sehr hohen Laufleistungen.

Jener Läufer mit den beschriebenen Veränderungen hatte eine weitere Verschlechterung des Zustandes seines Knies erfahren: Aus einer Grad-II-Chondropathie wurde eine Grad III-Läsion in einem Gelenkskompartment. Im anderen Kompartment wurde eine Grad-II-Läsion größer, ohne jedoch an den Knochen heranzureichen. Die Geröllzyste blieb in zehn Jahren gleich. Die übrigen Strukturen zeigten keine Änderung. Die Arthrose war folglich nur gering progredient. Der Läufer war bei der Abschlussuntersuchung 54 Jahre alt und klinisch weitgehend beschwerdefrei.

Jener ehemalige Teilnehmer, der den Laufsport beendete, zeigte die größte Progredienz degenerativer Veränderungen: Am Innen- und Außenmeniskus trat jeweils eine Grad-I-Läsion auf, am lateralen Knorpel eine Chondropathie III sowie ein lokales Markraumödem am Femur im Sinne einer Stressreaktion des Knochens. Alle anderen Zehnjahres-MRTs waren von den Ausgangsuntersuchungen nicht unterscheidbar.

Das Image des Marathonlaufs als gelenkszerstörend ist durch die Studie nicht aufrechtzuerhalten.

Die Studie ist sicherlich sehr klein und kann nur als Hinweis, nicht als Beweis gesehen werden. Aber immerhin konnte in einer weltweit bisher einzigartigen Langzeitbeobachtung gezeigt werden, dass der Langstreckenlauf keinen Dauerschaden am meistbeanspruchten Gelenk zur Folge haben muss, wenn keine massiven Vorschäden bestehen. Im Gegenteil: Die Veränderungen über zehn Jahre sind auffallend gering.

Wir wissen nicht, ob es sich um eine zufällige Beobachtung handelt oder ob ein protektiver Wert durch das Laufen erzielbar ist. Das ohnehin obsolete Image des Marathonlaufens als gelenkszerstörend ist durch diese Studie jedenfalls nicht aufrechtzuerhalten, und man kann mit relativer Sicherheit sagen, dass der Athener Botenläufer Pheidippides nach der Schlacht von Marathon nicht an einem Knieproblem verstorben ist.

 

Dr. Wolfgang Krampla ist am Röntgeninstitut des Donauspitals und am Ludwig-Boltzmann-Instituts für Altersforschung tätig. Martin Rösel ist freier Mitarbeiter am Ludwig-Boltzmann-Instituts.

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Abbildung 1 zeigt im medialen Kompartment ein umschriebenes Markraumödem acht Wochen nach dem Marathonlauf (vertikaler Pfeil). Der horizontale Pfeil zeigt das Areal des fehlenden Außenmeniskus. Wesentliche Arthrosezeichen bestehen nicht. (Flüssigkeitssensitive TIRM-Sequenz speziell zur Darstellung von Arealen mit hohem Flüssigkeitsgehalt.)
In Abbildung 2 ist eine winzige Zyste zu erkennen. Zwischen den beiden Untersuchungen liegen zehn Jahre.

 

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Abbildungen 3 und 4 zeigen einen unauffälligen Befund. Zwischen den beiden Untersuchungen liegen annähernd 40.000 Laufkilometer.

Fotos (4): Röntgeninstitut des Donauspitals; Leiter: Prof. Hruby  

Von Dr. Wolfgang Krampla und Martin Rösel, Ärzte Woche

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