Diabetes mellitus Typ 2

Bedeutung körperlicher ­Aktivität

von Prof. Dr. Martin Johannes Halle

Die Prävalenz des Diabetes mellitus Typ II (DM II) hat in den vergangenen ­Jahrzehnten in Deutschland und anderen westlichen ­Ländern deutlich zugenommen.

Diabetes mellitus Typ 2 ist eine chronisch progrediente Erkrankung mit Erhöhung von Nüchtern- und Postprandial-Blutzucker­werten aufgrund einer peripheren ­Insulinresistenz der Muskulatur und des Fettgewebes. Zusätzlich kommt es im ­Verlauf der Erkrankung zu einer Insulinsekretionsstörung des Pankreas, welche die Stoffwechselsituation nochmals verschlechtert.

In den 50er Jahren lag die Häufigkeit des DM II in der ­Gesamtbevölkerung noch unter 0,5?%. Aktuell liegt die ­Prävalenz in Deutschland über 5?%, die Dunkelziffer nicht entdeckter Diabetiker ist aber hoch, sodass z.?T. von bis zu 10?% ausgegangen wird. Dies trifft vor allem auf ältere Bevölkerungsschichten zu. In der Gruppe der über 70-jährigen Frauen sind bereits mehr als 20?% an einem DM II erkrankt.

Einen ganz wesentlichen Anteil an dieser Entwicklung hat die Zunahme von Übergewicht und vermehrter Inaktivität der Bevölkerung. So sind über 90?% der Patienten mit DM II übergewichtig oder adipös. Seit Jahren ist bekannt, dass vor allem die Lokalisation der vermehrten Fetteinlagerung für die Krankheitsentstehung von besonderer Bedeutung ist. Das Beispiel von der „birnenförmigen“ Fettverteilung (gynoide Fettsucht; vermehrtes Fettgewebe im subkutanen Kompartiment) im Vergleich zur Fettverteilung in Form eines Apfels (androide Fettsucht; vermehrtes Fettgewebe im abdominell/viszeralen Kompartiment) wird häufig zur Beschreibung ­dieser unterschiedlichen Fetteinlagerung verwendet.

In der Tat hat das Verhältnis von abdominellem zu subkutanem Fettgewebe in der Pathogenese des DM II eine entscheidende Bedeutung. Bei Patienten mit Insulinresistenz und DM II ist die Stoffwechselregulation vor allem im Bereich des metabolisch hochaktiven abdominellen Fettgewebes gestört. Dies beinhaltet sowohl eine verminderte Neudifferenzierung der abdominellen Adipozyten und damit eine geringere ­Kapazität zur Fettaufnahme als auch eine pathologisch ­erhöhte Lipolyserate. Da zudem in der Leber die Triglycerid- bzw. VLDL-Synthese und Sekretion erhöht ist, steigen die Spiegel zirkulierender triglyceridreicher Lipoproteine und freier ­Fettsäuren (FFS) im Blut an. Aufgrund der verminderten Fettaufnahmekapazität der abdominellen Adipozyten akkumulieren Fettsäuren in ihrer Speicherform als Triglyzeride nun vermehrt auch in extraadipozytären Organen. Diese Fettspeicherung in Muskel, Leber und Pankreas führt zu einer Verminderung der intrazellulären Signaltransduktion. Für die Muskulatur konnte gezeigt werden, dass der vermehrte ­Fettgehalt in den Muskelzellen die Insulinsignalkaskade abschwächt, sodass weniger Glukosetransporter (GLUT-4) in die Membran verlagert werden können. Die verminderte ­Signalwirkung des Insulins wird als Insulinresistenz bezeichnet. Es ist mittlerweile unbestritten, dass die Insulinresistenz eine der wesentlichen Kenngrößen in der kausalen und formalen Pathogenese des DM II darstellt.

Bedeutung von Inaktivität für das Krankheitsbild

Eine wesentliche Bedeutung für die Entwicklung von ­Adipositas, Insulinresistenz und DM II, ist die Abnahme des Energieumsatzes und die damit einhergehende positive ­Energiebilanz. Bezogen auf die Zusammenhänge zwischen Körperkomposition und Energiebilanz ist unbestritten, dass eine Kombination aus erhöhter Alltags- und Sportaktivität, eine gute körperliche Fitness und eine gute motorische ­Kompetenz das Ausmaß des aktivitäts-induzierten Energieumsatz deutlich erhöhen können. Diese Komponenten tragen entscheidend dazu bei, die Energiebilanz in einem stabilen Gleichgewicht zu halten und die Körperkomposition nicht durch Zunahme der Fettmasse unnötig zu verschlechtern.

Wirkungsmechanismus körperlicher Aktivität

Körperliche Bewegung erhöht die periphere Insulinsensitivität insbesondere der Muskelzellen, so dass Blutzuckerwerte, beispielsweise im Nüchternzustand oder postprandial, günstig beeinflusst werden. So kann durch körperliche Aktivität die Insulinresistenz der Muskulatur über verschiedene meta­bolische und strukturelle Adaptationsmechanismen, insbesondere in frühen Stadien entscheidend verbessert werden. Schon eine einzige Aktivitätseinheit kann zu einer deutlichen ­Absenkung des Blutglukosespiegels führen. Dies ist vor allem auf eine Verbesserung des Glukosetransports in die Zellen zurückzuführen. Nach körperlicher Aktivität werden vermehrt Glukosetransportproteine (sog. GLUT-4-Proteine) in die Membran eingelagert. Hierdurch kann mehr Glukose in die Zellen einschleust werden. Darüber hinaus wird die Aktivität von Schlüsselenzymen des intrazellulären Glukosestoff­wechsels wie Hexokinase II und Glykogensynthetase gesteigert, sodass sowohl die Utilisation als die Speicherung von Glukose verbessert wird (Abb.).

Davon abgesehen führt jedoch auch – unabhängig vom ­Insulin – die kontraktile Aktivität der Muskulatur zu einer gesteigerten GLUT-4 Translokation, da ein Abfall des ­Verhältnisses ATP/AMP während körperlicher Mehraktivität die Aktivität der AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK) steigert. Eine vermehrte Expression der AMPK führt insulin­unabhängig zu einer Erhöhung der GLUT-4 Translokation in die Muskelmembran und damit zu einer Erhöhung der ­Glukoseaufnahme. Dieser Mechanismus wird vor allem für die Verbesserung der Insulinresistenz nach Krafttraining ­verantwortlich gemacht. Darüber hinaus werden jedoch noch weitere Mechanismen wie z.?B. die vermehrte intrazelluläre Calciumfreisetzung, NO oder Bradykinin für eine erhöhte GLUT-4 Translokation und damit eine Verbesserung der ­Insulinresistenz diskutiert (Abb.).

Darüber hinaus wird durch Ausdauersport die primär ­reduzierte Kapazität zur Fettoxidation bei Patienten mit DM II gesteigert. Eine Zunahme der Fettoxidation konnte sowohl in der postabsorptiven Phase als auch während körperlicher Belastung in vielen, wenn auch nicht allen Unter­suchungen nachgewiesen werden. So ist auf zellulär-meta­bolischer Ebene nach sportlicher Aktivität eine Steigerung der mitochondrialen oxdidativen Enzymkapazität und eine ­erhöhte Kapazität der transmembranösen und intrazellulären Fettsäure-Transportproteine nachgewiesen worden. Durch ­diese Prozesse wird sowohl die Verstoffwechselung plasmatischer Fettsäuren als auch insbesondere die Utilisation ­intramuskulär gespeicherter Triglyzeride gesteigert. Somit kommt es immer neben einer Verbesserung der Insulinre­sistenz und damit einhergehenden Reduktion von Glukosewerten auch zu einer Verbesserung des Lipidprofils mit ­Reduktion von Triglyceriden, Erhöhung des kardioprotektiven HDL-Cholesterins und Reduktion von besonders ­atherogenen „small, dense LDL“-Partikeln.

Primärprävention des Typ-2-Diabetes

Epidemiologische Studien belegen, dass gute körperliche ­Fitness das Risiko zur Entwicklung eines manifesten ­Diabetes mellitus reduzieren kann, selbst wenn bereits eine Glukose­intoleranz vorliegt. Bereits eine durchschnittliche körperliche Leistungsfähigkeit in der Ergometrie wirkt protektiv.

Körperliche Aktivität senkt das Risiko der Entwicklung eines manifesten Typ-2-Diabetes, insbesondere bei Risikopatienten (BMI>26 kg/m2, Hypertoniker, positive Familienanamnese) (1; 2). So kann das mit zunehmendem BMI exponentiell ­ansteigende Risiko bereits durch einmalige gezielte intensive körperliche Aktivität pro Woche im Sinne von „Sporttreiben“ gesenkt werden (2). Intensitäten von mindestens 5,5 MET bei einem Umfang von 20 Minuten pro Woche sind notwendig, um das Risiko eines Typ-2-Diabetes zu reduzieren. Je höher die Intensität und je länger die Belastung, umso größer die Risikoreduktion (3).

Interventionsstudien belegen, wie wichtig Lebensstiländerungen zur Prävention des Typ-2- Diabetes besonders bei übergewichtigen Personen mit eingeschränkter Glukose­toleranz sind (4;5). In einem Interventionszeitraum von
3 Jahren konnte durch gezielte Intensivierung der körperlichen Aktivität in Kombination mit einer Ernährungsumstellung bei übergewichtigen Männern und Frauen mit ­eingeschränkter Glukosetoleranz die Manifestation des
Typ-2-Diabetes um fast 60?% reduziert werden (4;?5). Die körperliche Aktivität entsprach einem zusätzlichen wöchentlichen Kalorienverbrauch von 600 kcal entsprechend ca. 10 km Spazierengehen. Dieser Effekt war deutlich größer als der von Metformin (850?mg 2 x täglich), das die Manifestation des Typ-2-Diabetes nur um 31 % zu senken vermag (4).

Sekundärprävention des Typ-2-Diabetes

Angesichts der hohen Prävalenz des Typ-2-Diabetes ist es eine besondere Herausforderung an die moderne Medizin, und damit an die Präventiv- und Sportmedizin, alle Möglichkeiten der Sekundärprävention zur Senkung der Zahl von Typ-2-Diabetikern zu nutzen. Es ist zweifelsfrei belegt, dass diese Möglichkeit prinzipiell besteht. So wird beispielsweise in der chirurgischen Fachliteratur immer wieder darüber ­berichtet, dass nach gastralen Eingriffen an erheblich adipösen Typ-2-Diabetikern eine nachhaltige Gewichtsreduktion eintritt, als deren Folge es bei der überwiegenden Anzahl der Betroffenen zur Normoglykämie und zur Normalisierung der Glukosetoleranz kommt (6).

Welchen Beitrag die Sportmedizin zur Senkung der Zahl von Typ-2-Diabetikern leisten kann, wurde bisher nicht systematisch untersucht. Allerdings ist belegt, dass körperliche ­Aktivität und Fitness Spätkomplikationen des Diabetes wie Nephropathie, Retinopathie und autonome Neuropathie um bis zu 60?% senken können (7). Zusätzlich zeigt sich auch eine Senkung der Mortalität mit zunehmender Fitness. So ist die Überlebensrate bereits bei durchschnittlicher körperlicher ­Fitness signifikant höher als bei schlechter Leistungsfähigkeit (>?50?%). Die empfohlene körperliche Aktivität sollte mindestens 12?MET-Stunden pro Woche entsprechen (8). Dies ­entspricht einer Belastung mit Schwitzen (ca. 6 MET) für
2 Stunden pro Woche. Diese Aktivität liegt über den Empfehlungen zur Primärprävention des Typ-2-Diabetes. Regel­mäßige körperliche Aktivität von über 1.000 kcal/Woche ist mit einer reduzierten KHK-Mortalität bei Diabetes mellitus assoziiert, unabhängig davon, ob weitere kardiovaskuläre ­Risikofaktoren außer einem Bewegungsmangel vorliegen (9).

Praktische Sporttherapie, Allgemeine Empfehlungen

Eine aktuelle Stellungsnahme der American Diabetes Asso­ciation (ADA) unterstreicht die Bedeutung der körperlichen Aktivität in der therapeutischen Intervention des DM II und propagiert alle Formen der körperlichen Aktivität wie Steigerung des Energieumsatzes im Alltag z. B. durch Treppen­steigen oder Gartenarbeit sowie ein gezieltes Ausdauer- oder Krafttraining. Hiermit ist allerdings nicht primär ein Training im eigentlichen Sinne gemeint, sondern eine Intensivierung von ­Aktivitäten wie Spazierengehen oder Radfahren ohne ­sportliche Ambitionen.

Aerobes Ausdauertraining und glykämische Stoffwechsellage

Zur Verbesserung der Glukoseregulation bei DM II wird auf der Basis der aktuellen Studienlage von der ADA eine ­körperliche Aktivität von mindestens 150?min/Woche bei moderater Intensität im Bereich von 40–60?% der VO2max oder maximalen Herzfrequenz empfohlen. Ein höher intensives Training ist unter Berücksichtigung diabetes-spezifischer Kontraindikationen ebenfalls möglich und sollte dann mindestens 90?min/Woche bei einer Intensität >?60?% der VO2max beinhalten. Körperliche Aktivität sollte an mindestens 3 Tagen/Woche stattfinden und die Pause zwischen den Trainingseinheiten sollte nicht länger als 2 Tage betragen. Dies basiert auf der Erkenntnis, dass metabolische Verbesserungen des muskulären Glukosestoffwechsels über eine ­erhöhte muskuläre Kontraktion nur maximal 48 Stunden ­anhalten. Zu beachten ist, dass Patienten mit Adipositas und Diabetes mellitus häufig nur minimal körperlich belastbar sind und bereits schnelles Gehen von z.?B. 100?m die ­Leistungsgrenze darstellt. Somit ist es wichtig, zunächst ­langsam mit kleinen Umfängen zu beginnen und dieses über einen ­Zeitraum von mehreren Wochen zu steigern.
Die Einheiten können zu Beginn auch auf z.?B. 5?min begrenzt werden und intervallartig mehrmals am Tag wiederholt werden. Eine Überforderung der Patienten mit zu hohen
Umfängen oder Intensitäten ­reduziert die Compliance und ein kardinaler Fehler in der Konzeption von Sportprogrammen. Deshalb sollte das Ziel (150?min pro Woche schnelles Spazierengehen) immer in kleinen Schritten angestrebt
werden.

Krafttraining und glykämische Stoffwechsellage

Diese positiven Erkenntnisse körperlicher Aktivität und ­Fitness sind allerdings primär in Studien evaluiert worden,
die kardiovaskuläre Belastbarkeit als Fitnessparameter oder ­Ausdauerbelastungen als Interventionsstrategie heran­gezogen haben. Ausdauerbelastungen sind aber aufgrund von ­Adipositas, Alter der Patienten oder Komorbidität vielfach nur eingeschränkt durchführbar. In diesen Fällen sind Kraftbelastungen eine sinnvolle Alternative. So kann die Insulinsensitivität durch ein 4- bis 6-wöchiges Training bei moderater Intensität (40–50?% der maximalen Belastung, 40–50?% 1??RM, Repetition Maximum) um 48?% gesenkt werden. Vergleichende Studien mit höherer Belastungsintensität von 75–80?% 1 RM zeigen, dass die Adaptationen noch ausgeprägter sind.

Prinzipiell unterscheiden sich die Adaptationen nicht von Verbesserungen durch ausdauerorientierte Belastungen. Der Vorteil von Kraftbelastungen ist der vermehrte Zuwachs von Muskelmasse und die verbesserte Akzeptanz und Durchführbarkeit bei adipösen und älteren Diabetikern. Die besten ­Ergebnisse sind durch die Kombination aus Ausdauer- und Kraftbelastungen zu erzielen.

Allerdings ist die Sporttherapie insbesondere mit Kraftkomponenten nicht trivial und besonders bei manifestem Diabetes mit Komorbidität engmaschig medizinisch zu überwachen. Folgende Empfehlungen für ein Krafttraining sollten deshalb beachtet werden:

1. Charakter der Übungen: Übungen gegen das Körper­gewicht->Kraftgeräte->freie Gewichte große Muskelgruppen dynamische und konzentrische
Belastungsform langsame Bewegungen (3–4 Sek.)
2. Intensität: moderat bis hoch (60–80 % 1RM)
4. Volumen: 2–3 x 8 Wiederholungen, 1–2 Min. Pause ­zwischen Belastungen
5. Häufigkeit: jeden 2.-3. Tag
6. Vorsichtsmaßnahmen: vorherige Gesundheitsunter­suchung (Herz-Kreislauf, Polyneuropathie, Retinopathie), Valsalva und Pressatmung vermeiden, isometrische
Belastungen vermeiden, enge sportmedizinisch/physio­therapeutische Führung

Kontraindikationen und Komplikationen der Sporttherapie

Vor Aufnahme körperlicher Aktivität ist eine ärztliche Untersuchung zur Diagnostik diabetes-assoziierter Komplikationen und evtl. Kontraindikationen unerlässlich. Die Auswahl der Sportart muss vom Alter, diabetes-assoziierten Komplikationen sowie der Güte der Blutzuckereinstellung abhängig ­gemacht werden. Risikosportarten, bei denen eine Unter­zuckerung mit einem hohen Gefahrenpotenzial einhergeht, sind kontraindiziert. Darüber hinaus sind maximale Belastungen zu meiden (Blutdruckspitzen, Netzhautblutungen etc.). Sehr wichtig ist auch eine optimale Schuhversorgung. ­Aufgrund der diabetes-induzierten Nervenschädigung (diabetische Polyneuropathie) werden kleinere Verletzungen und Blasen nicht bemerkt. Diese können jedoch Ausgangspunkt für langwierige, schlecht heilende Verletzungen sein.

Da Patienten mit Diabetes mellitus Typ II eher inaktiv und übergewichtig sind, sollte vor allem zu Beginn ein geringerer Umfang und vor allem eine niedrige Intensität gewählt ­werden, um die Compliance zu steigern und akute Verletzungen sowie chronische Überlastungssyndrome zu vermeiden.

*Fazit für die Praxis*
Sowohl durch aerobes Ausdauertraining als auch durch kraft-orientiertes Ausdauertraining werden pathophysiologisch ­bedeutsame Mechanismen der peripheren Insulinresistenz
in der Muskel- bzw. der Fettzelle positiv beeinflusst. Die ­American Diabetes Association hat auf der Basis kontrollierter Studien bzw. der hieraus generierten Metaanalyse den höchsten Evidenzgrad A für die Beeinflussung der glykämischen Stoffwechsellage durch körperliches Training ­aus­gesprochen. Unter besonderer Berücksichtigung der
diabetes-spezifischen Kontraindikationen sollte daher jedes Interventionsprogramm bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 sowohl Ausdauer- als auch Kraftkomponenten ­beinhalten.