Ich liebe physiologische Forschung einfach. Ich würde sie jederzeit evidenzbasierten Studien vorziehen. In dieser Ausgabe der AJRCCM (S. 425-430) ist der Artikel von Saey und Mitarbeitern (1) ein perfektes Beispiel dafür.

Jahrelang haben wir darum gekämpft, zu verstehen, wie Bewegungstraining die Belastungstoleranz bei Patienten mit schwerer chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) verbessert. Die Beweise dafür, dass rehabilitatives Training die Belastungstoleranz verbessert, könnten nicht eindeutiger sein; eine große Zahl randomisierter Studien kann inzwischen angeführt werden. Ein evidenzbasiertes Dokument (2) und eine Meta-Analyse (3) haben dies als Tatsache verkündet. Nun kommt diese kleine, geschickt konzipierte Studie, die nicht einmal eine Trainingsintervention enthält. Und doch leuchtet sie wie ein Leuchtfeuer in der Dunkelheit und erhellt die Wahrheit. Wir können jetzt verstehen, warum eine Trainingsintervention bei den meisten Patienten erfolgreich sein sollte. Die physiologische Begründung für die Praxis der pulmonalen Rehabilitation ist jetzt felsenfest.

Es war ein langer Weg. Noch in den späten 1980er Jahren wurde dem Bewegungstraining nur ein psychologischer Nutzen nachgesagt (4); seine Hauptwirkung bestand darin, unrealistische Ängste vor Dyspnoe abzubauen (5). Bei schwer erkrankten Patienten ging man von einer ventilatorischen Bewegungseinschränkung aus, d. h. die Bewegung wurde durch unerträgliche Dyspnoe eingeschränkt, bevor die Muskeln beim Gehen sehr stark beansprucht wurden. Eine Folge dieser Theorie war, dass eine Verbesserung der Funktion des trainierenden Muskels keinen Nutzen bringen würde. Außerdem, so die Überlegung, schließe die ventilatorische Einschränkung Arbeitsgeschwindigkeiten aus, die den für die Verbesserung der Muskelfunktion erforderlichen physiologischen Trainingseffekt bewirken könnten. Mit anderen Worten, ein Training oberhalb der kritischen Trainingsintensität war nicht möglich.

Es dauerte eine Weile, bis diese Theorie widerlegt werden konnte. Physiologisch fundierte Studien mit anstrengungsunabhängigen Ergebnismessungen zeigten eindeutig, dass ein physiologischer Trainingseffekt bei Arbeitsraten erzielt werden konnte, die diese Patienten durchhalten konnten. Niedrigere zirkulierende Laktatwerte bei einem bestimmten Belastungsniveau (6) und höhere Werte an aeroben Enzymen in den trainierten Muskeln (7) waren ein eindeutiger Beweis für eine bessere Muskelfunktion. Dies ist offenbar möglich, weil die Bewegungsmuskeln der meisten COPD-Patienten so schlecht funktionieren (aufgrund von Dekonditionierung und vielleicht aufgrund einer COPD-spezifischen Myopathie) (8), dass die kritische Trainingsintensität außerordentlich niedrig ist.

Der zweite Schritt bestand darin, zu zeigen, dass die Verbesserung der Funktion der Bewegungsmuskeln eine heilsame Wirkung auf die Belastungstoleranz hat. Kann die Verbesserung der Funktion der Bewegungsmuskulatur die Einschränkung der Atmung aufheben? Eine ventilatorische Einschränkung bei körperlicher Betätigung tritt auf, weil der ventilatorische Bedarf für die körperliche Betätigung abnormal hoch ist und weil das Ventilationsniveau, das der Patient aufrechterhalten kann, abnormal niedrig ist. Es wurde postuliert (9) und dann nachgewiesen (6), dass ein Trainingsprogramm aufgrund der Tatsache, dass die Laktatazidose die Ventilation stimuliert, zu einem niedrigeren Beatmungsbedarf führt, und zwar im Verhältnis zur Verringerung der Laktatazidose, die durch ein bestimmtes Trainingsniveau verursacht wird. Diese Erkenntnis führte zu dem Vorschlag, dass nur Patienten, die nachweislich in der Lage sind, einen erhöhten Laktatspiegel während der Belastung aufrechtzuerhalten, einem hochintensiven rehabilitativen Trainingsprogramm unterzogen werden sollten (10). Dieses Konzept hat sich jedoch nicht bewährt; es hat sich gezeigt, dass Patienten mit schweren Erkrankungen von rigorosen Trainingsprogrammen deutlich profitieren, unabhängig davon, ob sie in der Lage waren, den zirkulierenden Laktatspiegel wesentlich zu erhöhen (11).

Ein Paradigmenwechsel war erforderlich. Das Konzept, dass die Belastungstoleranz von schweren COPD-Patienten nur durch die Beatmung begrenzt ist, die sie langsam aufrechterhalten können, wurde in Frage gestellt. In einer großen Studie wurde festgestellt, dass die Belastungstoleranz von COPD-Patienten subjektiv häufig durch Beschwerden in den Beinen und durch Dyspnoe eingeschränkt war (12). Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Belastungstoleranz schlecht mit der Messung der Lungenfunktion (z. B. FEV1) und besser mit der Beinmuskelmasse oder der Querschnittsfläche korreliert (13). Die Muskelkraft erwies sich ebenfalls als guter Prädiktor für die Belastungstoleranz (14).

Die Studie von Saey und Mitarbeitern liefert mehr als nur korrelative Informationen. Es wurde eine objektive Methode angewandt, um festzustellen, ob eine Bewegungsaufgabe zu einer Ermüdung der Muskeln beim Gehen führt. In einer Gruppe von 18 Patienten mit schwerer COPD (durchschnittliches FEV1 lag bei 29 % der Vorhersage) erfüllte die Hälfte von ihnen die Definition der kontraktilen Ermüdung am Ende eines Zyklus-Ergometertests mit konstanter Arbeitsrate bis zur Erschöpfung. Bedeutet dies, dass diese Untergruppe in ihrer Bewegungstoleranz durch ihre Muskeln beim Gehen eingeschränkt ist? Dies war keineswegs offensichtlich, da diese Patienten auch das traditionelle Maß der ventilatorischen Einschränkung erfüllten: Die Spitzenventilation während der Belastung betrug im Durchschnitt 97 % der maximalen freiwilligen Ventilation. Das Entscheidende war, dass sich die Belastungstoleranz in der Untergruppe, die eine kontraktile Ermüdung aufwies, nicht verbesserte, wenn die Beatmungseinschränkung durch ein bronchienerweiterndes Medikament aufgehoben wurde, das einen FEV1-Wert ergab, der im Durchschnitt 15 % höher war als der von Placebo. Offensichtlich war die Belastbarkeit dieser Patienten durch die Ermüdung ihrer Bewegungsmuskeln eingeschränkt.

Können wir diese Informationen nutzen, um unsere Auswahl der Patienten zu verbessern, die am ehesten von einem Trainingsprogramm profitieren? Wahrscheinlich nicht – zumindest noch nicht. Die von Saey und Mitarbeitern verwendete Technik zur Bestimmung der kontraktilen Ermüdung ist technisch anspruchsvoll, wahrscheinlich spezifisch für die Art der Übungsaufgabe und wahrscheinlich zu variabel, um sie für die Auswahl individueller Probanden zu verwenden.

Besser ist es, diese Ergebnisse zu nutzen, um Strategien zur Verbesserung der Funktion der Bewegungsmuskeln bei allen Patienten mit COPD zu entwickeln. Belastungsintoleranz ist häufig die Hauptbeschwerde dieser Patienten und häufig die Hauptursache für ihre Schwäche. Bewegungstraining wird wahrscheinlich weiterhin die wirksamste Methode zur Verbesserung der Bewegungstoleranz sein, und es sollten Methoden zur Verbesserung der Wirksamkeit von rehabilitativen Übungsprogrammen erforscht werden. Es sollte auch nach pharmakologischen Wirkstoffen gesucht werden, die die Muskelausdauer verbessern können. Physiologische Prinzipien sollten die Gestaltung von Experimenten zur Bewertung dieser therapeutischen Fortschritte leiten.