Intermittierendes Hypoxie Hyperoxie Training

Intervall-Hypoxie-Hyperoxie-Training (IHHT) hat sich als effektive Methode im Leistungssport etabliert, um die sportliche Leistung zu steigern. Diese Technik nutzt abwechselnde Phasen von Sauerstoffmangel (Hypoxie) und Sauerstoffüberschuss (Hyperoxie), um physiologische Anpassungen zu fördern, die für Athleten von großem Vorteil sind.

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Molekulare Mechanismen

Das IHHT induziert auf zellulärer Ebene eine Regeneration der Mitochondrien. Eine kontrollierte Hypoxie führt zu einer positiven Veränderung der Atmungskette, ohne dabei eine negative Energiebilanz zu erzeugen. Vielmehr kommt es zu einer Steigerung freier Sauerstoffradikale im positiven Sinne der Mitohormesis. Ein zentraler Faktor stellt dabei der Hypoxie-induzierbare Faktor (HIF-1α) dar, der unter hypoxischen Bedingungen innerhalb kürzester Zeit aktiviert wir. HIF-1α löst zahlreiche Reaktionen aus, die darauf abzielen, die Nutzung von Sauerstoff durch den Körper zu verbessern und wird in nahezu jedem Gewebe exprimiert. Es handelt sich bei HIF-1α um einen Transkriptionsfaktor, der eine Vielfalt positiver Kaskaden anstößt, die gesundheitsfördernde Prozesse im Körper induzieren wie bspw. eine Optimierung der Kapillarisierung und Tonusregulation der Sauerstoffverbrau­chenden Gewebe, Erythrozytenbildung und des Glukosetransports und -stoffwechsels sowie Hochregulation von Neurotransmittern und der antioxidativen Kapazität. Es erfolgt eine zelluläre Gesundung und Verjüngung, indem schadhafte Mitochondrien in den programmierten Zelltod getrieben werden, während gesunde Mitochondrien sich weiterhin replizieren können (Marshall P. et al. 2022; Sportärztezeitung).

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Regeneration und IHHT 

Besonderen Fokus im Bereich der Sportmedizin sollte auf die Regeneration und die Unterstützung der Regenerationsfähigkeit eines Sportlers gelegt werden. Hohe körperliche Belastungen führen zu einer lokalen Erhöhung von Laktat sowie einer generellen Ausschüttung von Sauerstoffradikalen. Die Erhöhung der antioxidativen Kapazität der Mitochondrien kann daher zu einer erhöhten körperlichen Leistungsfähigkeit führen. Darüber hinaus stimuliert IHHT die Kapillarerweiterung schneller in Geweben und Organen, in denen ein viel niedrigerer pH-Wert und eine erhöhte Konzentration von Milchsäure (Laktat) im Vergleich zu nicht übersäuerten, gesunden Geweben herrscht. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass Athleten unter Nutzen von Hypoxietraining besser regenerieren, sich die sportliche Leistung als Folge des Trainings effektiver besser steigern ließ und sich ein geringeres Stresslevel ausbildete. Durch die mitochondriale Therapie wird vermehrt die zelluläre Energiegewinnung von Zuckerverbrennung auf Fettverbrennung umgestellt. Damit hat der Körper die Möglichkeit, durch Optimierung der oxidativen Phosphory­lierung eine deutlich höhere Energie zur Bewältigung einer Stress-Anpassungsreaktion zu generieren.

Zudem hat das Hypoxietraining einen signifikanten Einfluss auf das Autonome Nervensystem (ANS). Während des IHT hat sich daher als sinnvoller Biofeedback-­Parameter die Messung der Herzratenvariabilität (HRV) erwiesen. Die HRV ist die Variation der Schlag-zu-­Schlag-Intervalle (RR-Zacken) und wird üblicherweise zur Bewertung der autonomen Modulation des Herzens, insbesondere der Interaktion zwischen Sympathikus und Parasympathikus, verwendet. Das Autonome Nervensystem reguliert nicht-willkürliche Reaktionen des Körpers, allen voran die glatte Muskulatur der Organe und damit deren Aktivität. Das Ziel eines Trainings besteht darin, physiologische Anpassungen zu initiieren, welche die körperliche Leistungsfähigkeit verbessern. Die parasympathische Reaktivierung des Herzens nach einer Trainingseinheit ist dabei individuell unterschiedlich und scheint direkt mit der akuten und mittelfristigen Erholung (Superkompensation) zu korrelieren. Während sich der Körper einem hypoxischen Reiz ausgesetzt sieht, kommt es zunächst zu einer Beschleunigung der Herzfrequenz. In Folge der verringerten Sauerstoffsättigung und der Aktivierung der peripheren Chemorezeptoren kommt es zu einer Aktivierung des Sympathikus, was ebenfalls zu einem Anstieg der Pulsfrequenz und einer peripheren Vasokonstriktion führt [35,36]. Darüber hinaus kommt es durch eine reflektorische Parasympathikus-Aktivität zu einer subjektiven Entspannung, was man sich vor allem bei stressinduzierten Störungen zu Nutzen machen kann. Diese nachhaltige Verbesserung der vagalen Anpassungsfähigkeit kann als eine Art induziertes Vagustraining angesehen werden. Je höher das Fitnessniveau ist, desto schneller tritt die parasympathische Reaktivierung nach dem Trainingsreiz ein und desto kürzer ist die für die Erholung benötigte Gesamtzeit [38,39]. Wiederholt konnte in der Vergangenheit in HRV-Analysen von Ausdauersportlern als Folge eines aeroben Trainingsprogramms eine Zunahme der parasympathischen Aktivität nachgewiesen werden. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine erhöhte sportliche Leistungsfähigkeit direkt mit einer erhöhten parasympathischen und sympathischen Modulationsfähigkeit einhergeht.

Nicht nur eine optimierte Regenerationsfähigkeit, sondern auch eine erhöhte Toleranz gegenüber externen psycho-emotionalen Stressoren wie z. B. bei internationalen Einsätzen spielen eine zentrale Rolle in der Leistungsfähigkeit des Athleten. Dabei versteht man unter einer adäquaten Stresstoleranz die Fähigkeiten des Organismus, auf negative-pathogene externe Stimuli regulierend zu reagieren. Dabei sind Stressfaktoren zwar nicht vermeidbar, aber durch die Aktivierung des Parasympathikus kann der Stresseinfluss während der Wettkampfphasen schnell minimiert werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass Interventionen, die sich direkt positiv auf die HRV-Messung auswirken, die Erholung der kardialen Regulations­fähigkeit verbessern und die notwendige Erholungszeit nach Trainings reduzieren. Die Bedeutung von Schlaf als regenerativer Faktor für die Leistungsfähigkeit von Sportlern ist diverse Male ausführlich in der Wissenschaft diskutiert worden. Späte Rückreisen sowie mögliche Wechsel von Zeitzonen führen zu einem deutlich beeinträchtigten Schlafmuster und reduzierter Regenerationsfähigkeit. Gerade im Einsatz in stressigen Wettkampf-Phasen, hat sich IHT als sehr effektiv gezeigt. Spieler beschreiben nahezu sofort das Einsetzen von Schläfrigkeit, ein Ausbreiten innerer Ruhe und verbesserte Schlafqualität (Marshall P. et al. 2022; Sportärztezeitung)