Wer an einem Ultramarathon teilnimmt, der absolviert mehrere tausend Jogging-Kilometer in wenigen Wochen. Das hinterlässt auch im Gehirn seine Spuren, wie Radiologen mit Hilfe eines mobilen MRT-Geräts zeigen konnten, das den Läufern des Transeuropalaufs von Süditalien bis ans Nordkap folgte. Die gute Nachricht: Die Hirnveränderungen sind reversibel. Und zu Hirnschädigungen scheint es nicht zu kommen.

Beim Transeuropalauf 2009 absolvierten die Teilnehmer auf einer Strecke, die vom süditalienischen Bari bis ans Nordkap ging, insgesamt 4487 Kilometer, verteilt über 64 Laufetappen. Die Mediziner Dr. Uwe Schütz (Radiologe, Orthopäde) und Dr. Christian Billich (Radiologe) vom Universitätsklinikum Ulm haben diesen Sportlertreck mit einem mobilen MRT-Gerät begleitet, um damit zahlreiche Fragen zum Einfluss dieser Höchstbelastung auf Knochen, Gelenke, Nervensystem und Stoffwechsel zu beantworten.

„Kernspinuntersuchungen bei Läufern hatten wir schon Jahre zuvor beim Ulmer Stadtmarathon gemacht. Als sich dann die Gelegenheit bot, eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte MRT-Studie beim Transeuropalauf 2009 zu machen, haben wir das beim Schopf ergriffen“, erinnert sich Studienleiter Schütz. Die Daten, die damals erhoben wurden, werden seither sukzessiv ausgewertet. Der Neurologe und Radiologe PD Dr. Wolfgang Freund stellt die Ergebnisse der Neuro-MRT-Untersuchungen beim Deutschen Röntgenkongress 2012 vor.

Schlägt die knappe Energieversorgung aufs Gehirn?

„Unsere Annahme war, dass wir plastische Veränderungen der Hirnsubstanz finden würden“, erläutert Freund. „Wir wissen mittlerweile, dass es sich deutlich in der Hirnsubstanz niederschlägt, wenn ein Mensch zum Beispiel ein Instrument lernt. Deswegen war es naheliegend, auch bei Extremsportlern Veränderungen zu erwarten.“ Um das zu überprüfen, wurde bei 13 Läufern das Gehirn vor dem Lauf, sechs Monate nach dem Lauf sowie während des Laufs nach 2400 und nach 4000 Kilometern per MRT untersucht.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Hirnvolumen während des Ultramarathonlaufs in einigen Bereichen signifikant abnimmt. Diese „Schrumpfung“ einzelner Hirnregionen ist aber nicht von Dauer: Sechs Monate nach dem Lauf ist der Ursprungszustand wieder erreicht.

„Hinweise auf akute Schädigungen des Gehirns, also Hirnödeme und Diffusionsstörungen, haben wir bei keinem der Läufer gesehen“, so Freund. Hirnödeme sind Flüssigkeitseinlagerungen in die Nervenzellen. Bei einer Diffusionsstörung ist der Nährstofftransport in die Nervenzellen gestört. Sowohl Hirnödeme als auch Diffusionsstörungen wären Zeichen einer drohenden irreversiblen Schädigung der Nervenzellen. Dass keines von beidem gefunden wurde, deutet darauf hin, dass auch extreme Langstreckenläufe bei entsprechend gutem Trainingszustand keine Gefahr für das Gehirn bedeuten. Bei untrainierten Läufern kann die Sache freilich anders aussehen: Hier wurden schon bei einfachen Marathonläufen in der Vergangenheit vereinzelt Hirnödeme beobachtet.

Wie die Abnahme des Hirnvolumens während des Ultramarathons zu deuten ist, darüber gibt es derzeit nur Vermutungen: „In den Arealen, in denen das Hirnvolumen schrumpft, sind Seh- und Sprachzentren und assoziative Funktionen untergebracht, die beim Laufen kaum benötigt werden. Die Verkümmerung in diesen Arealen könnte deswegen etwas mit dem Energiestoffwechsel zu tun haben. Möglicherweise entnimmt der Körper an diesen Stellen Bausteine für die Energiegewinnung“, so Dr. Freund. Eine andere Hypothese ist, dass das Gehirn über ein energieintensives Ruhenetzwerk verfügt, das rasche Reaktionen ermöglicht, sofern genug Energie verfügbar ist. Wird die Versorgungslage schwierig, könnte dieses Netzwerk heruntergefahren werden und das Hirnvolumen abnehmen.

Enormer logistischer Aufwand

Im Rahmen der mobilen MRT-Studie zum Transeuropalauf wurde nicht nur das Gehirn untersucht. Auch Daten zum Knorpelstoffwechsel und zur Veränderung der Fett-/Muskelverteilung wurden mittels Ganzkörper-MRT gesammelt. „Beim Körperfett konnten wir beispielsweise beobachten, dass vor allem im Bereich der Eingeweide das so genannte viszerale Fett rapide abnimmt. So konnte direkt anschaulich aufgezeigt werden, wie Ausdauersport relativ rasch eine gesundheitsfördernde Wirkung entfaltet“, so Schütz. Auch für den Knorpel wirkte der 4000-Kilometer-Lauf nicht, wie eigentlich erwartet, überlastend. Vielmehr konnten noch unter Belastung einsetzende regenerative und damit als Schutz wirkende Aufbauprozesse indirekt nachgewiesen werden.

Der logistische Aufwand, um all diese Daten erheben zu können, war enorm. „Wir haben ein mobiles Kernspingerät auf einem 40-Tonner-Sattelzug ausgeliehen, der eigentlich für Krankenhäuser gedacht ist, bei denen das MRT-Gerät ausgefallen ist.“Um dieses Gerät durch ganz Europa zu bewegen, bedurfte es enorm viel Treibstoff, da zusätzlich zwei Generatoren ausschließlich damit beschäftigt waren, die Funktion des MRT-Geräts rund um die Uhr über 10 Wochen aufrecht zu erhalten. „Der Kraftakt hat sich aber gelohnt“ so Schütz, „weil wir so an weltweit einmalige Daten über Auswirkungen von extremer körperlicher Belastung gekommen sind“.

Wer an einem Ultramarathon teilnimmt, der absolviert mehrere tausend Jogging-Kilometer in wenigen Wochen. Das hinterlässt auch im Gehirn seine Spuren, wie Radiologen mit Hilfe eines mobilen MRT-Geräts zeigen konnten, das den Läufern des Transeuropalaufs von Süditalien bis ans Nordkap folgte. Die gute Nachricht: Die Hirnveränderungen sind reversibel. Und zu Hirnschädigungen scheint es nicht zu kommen.

Beim Transeuropalauf 2009 absolvierten die Teilnehmer auf einer Strecke, die vom süditalienischen Bari bis ans Nordkap ging, insgesamt 4487 Kilometer, verteilt über 64 Laufetappen. Die Mediziner Dr. Uwe Schütz (Radiologe, Orthopäde) und Dr. Christian Billich (Radiologe) vom Universitätsklinikum Ulm haben diesen Sportlertreck mit einem mobilen MRT-Gerät begleitet, um damit zahlreiche Fragen zum Einfluss dieser Höchstbelastung auf Knochen, Gelenke, Nervensystem und Stoffwechsel zu beantworten.

„Kernspinuntersuchungen bei Läufern hatten wir schon Jahre zuvor beim Ulmer Stadtmarathon gemacht. Als sich dann die Gelegenheit bot, eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte MRT-Studie beim Transeuropalauf 2009 zu machen, haben wir das beim Schopf ergriffen“, erinnert sich Studienleiter Schütz. Die Daten, die damals erhoben wurden, werden seither sukzessiv ausgewertet. Der Neurologe und Radiologe PD Dr. Wolfgang Freund stellt die Ergebnisse der Neuro-MRT-Untersuchungen beim Deutschen Röntgenkongress 2012 vor.

Schlägt die knappe Energieversorgung aufs Gehirn?

„Unsere Annahme war, dass wir plastische Veränderungen der Hirnsubstanz finden würden“, erläutert Freund. „Wir wissen mittlerweile, dass es sich deutlich in der Hirnsubstanz niederschlägt, wenn ein Mensch zum Beispiel ein Instrument lernt. Deswegen war es naheliegend, auch bei Extremsportlern Veränderungen zu erwarten.“ Um das zu überprüfen, wurde bei 13 Läufern das Gehirn vor dem Lauf, sechs Monate nach dem Lauf sowie während des Laufs nach 2400 und nach 4000 Kilometern per MRT untersucht.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Hirnvolumen während des Ultramarathonlaufs in einigen Bereichen signifikant abnimmt. Diese „Schrumpfung“ einzelner Hirnregionen ist aber nicht von Dauer: Sechs Monate nach dem Lauf ist der Ursprungszustand wieder erreicht.

„Hinweise auf akute Schädigungen des Gehirns, also Hirnödeme und Diffusionsstörungen, haben wir bei keinem der Läufer gesehen“, so Freund. Hirnödeme sind Flüssigkeitseinlagerungen in die Nervenzellen. Bei einer Diffusionsstörung ist der Nährstofftransport in die Nervenzellen gestört. Sowohl Hirnödeme als auch Diffusionsstörungen wären Zeichen einer drohenden irreversiblen Schädigung der Nervenzellen. Dass keines von beidem gefunden wurde, deutet darauf hin, dass auch extreme Langstreckenläufe bei entsprechend gutem Trainingszustand keine Gefahr für das Gehirn bedeuten. Bei untrainierten Läufern kann die Sache freilich anders aussehen: Hier wurden schon bei einfachen Marathonläufen in der Vergangenheit vereinzelt Hirnödeme beobachtet.

Wie die Abnahme des Hirnvolumens während des Ultramarathons zu deuten ist, darüber gibt es derzeit nur Vermutungen: „In den Arealen, in denen das Hirnvolumen schrumpft, sind Seh- und Sprachzentren und assoziative Funktionen untergebracht, die beim Laufen kaum benötigt werden. Die Verkümmerung in diesen Arealen könnte deswegen etwas mit dem Energiestoffwechsel zu tun haben. Möglicherweise entnimmt der Körper an diesen Stellen Bausteine für die Energiegewinnung“, so Dr. Freund. Eine andere Hypothese ist, dass das Gehirn über ein energieintensives Ruhenetzwerk verfügt, das rasche Reaktionen ermöglicht, sofern genug Energie verfügbar ist. Wird die Versorgungslage schwierig, könnte dieses Netzwerk heruntergefahren werden und das Hirnvolumen abnehmen.

Enormer logistischer Aufwand

Im Rahmen der mobilen MRT-Studie zum Transeuropalauf wurde nicht nur das Gehirn untersucht. Auch Daten zum Knorpelstoffwechsel und zur Veränderung der Fett-/Muskelverteilung wurden mittels Ganzkörper-MRT gesammelt. „Beim Körperfett konnten wir beispielsweise beobachten, dass vor allem im Bereich der Eingeweide das so genannte viszerale Fett rapide abnimmt. So konnte direkt anschaulich aufgezeigt werden, wie Ausdauersport relativ rasch eine gesundheitsfördernde Wirkung entfaltet“, so Schütz. Auch für den Knorpel wirkte der 4000-Kilometer-Lauf nicht, wie eigentlich erwartet, überlastend. Vielmehr konnten noch unter Belastung einsetzende regenerative und damit als Schutz wirkende Aufbauprozesse indirekt nachgewiesen werden.

Der logistische Aufwand, um all diese Daten erheben zu können, war enorm. „Wir haben ein mobiles Kernspingerät auf einem 40-Tonner-Sattelzug ausgeliehen, der eigentlich für Krankenhäuser gedacht ist, bei denen das MRT-Gerät ausgefallen ist.“Um dieses Gerät durch ganz Europa zu bewegen, bedurfte es enorm viel Treibstoff, da zusätzlich zwei Generatoren ausschließlich damit beschäftigt waren, die Funktion des MRT-Geräts rund um die Uhr über 10 Wochen aufrecht zu erhalten. „Der Kraftakt hat sich aber gelohnt“ so Schütz, „weil wir so an weltweit einmalige Daten über Auswirkungen von extremer körperlicher Belastung gekommen sind“.