Sehr niedriger Körperfettanteil bei Athleten: Folgen für Hormone und Leistung

Das Erreichen eines sehr niedrigen oder essenziellen Körperfettanteils – typischerweise etwa 4–6 % bei Männern und 10–13 % bei Frauen – ist im Bodybuilding-, Kampfsport- und gravitationsabhängigen Sportbereich weit verbreitet [4]. Während eine Reduktion nicht-essenzieller Fettmasse das Leistung-zu-Masse-Verhältnis, die kardiorespiratorische Effizienz und die Gelenkmechanik optimieren kann [12, 14], führt eine langanhaltende oder extreme Energierestriktion zu erheblichem physiologischem Stress. Extreme Härte, hervorgerufen durch eine niedrige Energieverfügbarkeit (Low Energy Availability, LEA), löst tiefgreifende Veränderungen der endokrinen Signalwege, der Regulation der Stoffwechselrate und der neuromuskulären Leistungsfähigkeit aus [4, 19].

Energieverfügbarkeit und die Ätiologie von RED-S

Die Energieverfügbarkeit (Energy Availability, EA) spiegelt die verbleibende Nahrungsenergie wider, die nach Abzug des energetischen Aufwands für sportliche Aktivität für grundlegende physiologische Prozesse zur Verfügung steht, berechnet als:

$$\text{EA}=\frac{\text{Energiezufuhr (kcal)}-\text{Trainings-Energieverbrauch (kcal)}}{\text{Fettfreie Masse (kg)}}$$

Eine optimale physiologische Funktion erfordert bei gesunden Erwachsenen eine EA von etwa 45 kcal/kg FFM/Tag [19]. Wird die Energiezufuhr drastisch gedrosselt, um extreme Härte zu erreichen, fallen Athleten häufig unter die klinischen LEA-Schwellenwerte, die bei <30 kcal/kg FFM/Tag für Frauen und <25 kcal/kg FFM/Tag für Männer definiert sind [19]. Bei College-Athleten dient ein signifikantes Unterschreiten des idealen Körpergewichts als starker Prädiktor für ein erhöhtes Risiko des relativen Energiedefizits im Sport (Relative Energy Deficiency in Sport, RED-S), selbst nach Bereinigung um den Körperfettanteil [24].

Unter chronischer LEA leitet der Körper Energie von Fortpflanzung, Wachstum, Thermoregulation und Gewebeerneuerung ab, um lebenswichtige zelluläre Prozesse aufrechtzuerhalten [19, 23]. In Gewichtsklassen-Kampfsportarten führen schnelles Gewichtmachen (Rapid Weight Loss, RWL) und chronische Energierestriktionen zu einem drastischen Abfall der EA; so zeigte beispielsweise ein 5-wöchiges Kampfsport-Camp eine Reduktion der EA von 42 kcal/kg FFM/Tag auf 22 kcal/kg FFM/Tag während der Kampfwoche, was zu systemischen endokrinen und metabolischen Belastungen führte [16, 17].

Endokrine Störungen bei sehr niedrigem Körperfettanteil

Eine schwere Energierestriktion und der Abbau von Fettreserven stören multiple Hormonachsen [4, 23]:

• Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (HPG-Achse): Eine verminderte Pulsatilität des Gonadotropin-Releasing-Hormons (GnRH) dämpft die Freisetzung des luteinisierenden Hormons (LH) und des Follikel-stimulierenden Hormons (FSH) [23]. Bei Männern führt die Wettkampfvorbereitung zu signifikanten Einbrüchen des Gesamttestosterons und des freien Testosterons bei gleichzeitigem Anstieg des sexualhormonbindenden Globulins (SHBG) [3]. In einem Fallbericht über einen männlichen Natural-Bodybuilder, der Bühnenform erreichte, sank das Gesamttestosteron auf klinisch niedrige 7,2–9,1 nmol/L [1]. Bei Frauen äußert sich die HPG-Suppression als funktionelle hypothalamische Amenorrhö (FHA) und Anovulation [19, 23].
• Schilddrüsenfunktion und Thermoregulation: Aktives Trijodthyronin (freies T3) und freies T4 fallen signifikant ab [4, 5]. Bei Spitzenhärte wurde ein Abfall des freien T3 auf klinisch supprimierte Werte (2,7 pmol/L) dokumentiert, was direkt mit einer Senkung der oralen Kerntemperatur (r = 0,674) und der Ruhepulsfrequenz (r = 0,560) korrelierte [1].
• Somatotrope und anabole Achse: Zirkulierender insulinähnlicher Wachstumsfaktor 1 (IGF-1), dessen Bindungsprotein IGFBP-3 sowie das Nüchterninsulin sinken während eines tiefen Kaloriendefizits merklich ab, wobei die Reduktion von IGF-1 eng mit dem Katabolismus fettfreier Masse (FFM) einhergeht [3].
• Stress- und Sättigungspeptide: Extreme Härte erhöht systemisches Cortisol und Ghrelin, während Leptin aufgrund der Entleerung des Fettgewebes unterdrückt wird, was Stimmungsschwankungen, Erschöpfung und Enthemmung des Appetits verstärkt [3, 4, 23].

Metabolische Anpassungen und Energieverbrauch

Erreichen Athleten extrem niedrige Körperfettanteile, sinkt der Ruheenergieverbrauch (Resting Energy Expenditure, REE) über das Maß hinaus, das allein durch die Reduktion der Körpermasse vorhergesagt wird – ein Phänomen, das als adaptive Thermogenese bekannt ist [1, 4].

In Vorbereitungen im Natural Bodybuilding kann der gemessene REE um über 500 kcal/Tag sinken (REE-Verhältnis ~0,78), begleitet von einer Verschiebung des respiratorischen Austauschverhältnisses (RER) von 0,95 auf 0,85 [1]. In ähnlicher Weise führte ein simuliertes Kampfgewicht-Camp bei Kampfsportlerinnen zu einer Verringerung der Ruheumsatzrate (RMR) um 253 kcal/Tag, einhergehend mit Anzeichen renaler Belastung und Hypoglykämie [16, 22]. In Kohorten mit der Female Athlete Triad weisen über 53 % der Teilnehmerinnen mit LEA eine supprimierte RMR auf [22].

Neuromuskuläre und aerobe Leistungsfähigkeit

Die Reduktion überschüssiger, nicht-essenzieller Fettmasse bietet klare mechanische Vorteile bei Ausdauer-, Sprint- und körpereigenen athletischen Aufgaben, indem sie das Leistung-zu-Masse-Verhältnis verbessert und den physischen Widerstand bei Gelenkbewegungen minimiert [12, 14, 15]. Beispielsweise weisen Elite-CrossFit-Athleten mit geringerem Körperfettanteil eine höhere relative ${\text{VO}}_2\text{max}$ und eine überlegene anaerobe Wingate-Leistung auf als alpine Athleten mit höherem Körperfettanteil [11].

Wird der Körperfettanteil jedoch unter starker Kalorienrestriktion auf essenzielle Schwellenwerte gesenkt, leidet die neuromuskuläre Leistungsfähigkeit [1, 16]:

• Kraftverluste: Die absolute Kraft in den primären Grundübungen (Kniebeuge, Bankdrücken, Kreuzheben) nimmt während der Wettkampfvorbereitung ab [1, 3].
• Verlust an Spitzenleistung (Power Output): Kampfsportler, die periodisch Gewicht machen, können einen Einbruch der maximalen Wattleistung auf dem Fahrradergometer von bis zu 27 % erleiden, wenn Strategien des schnellen Gewichtmachens mit chronischer Restriktion kombiniert werden [16].
• Neuromuskuläre Ermüdung: Glykogenentleerung, supprimierte Muskelproteinsynthese und erhöhte Ermüdungswerte limitieren die Kraftentwicklung und die Arbeitskapazität unter extremen Kaloriendefiziten [3, 16].

Ernährungstechnische Refeeds und physiologische Erholung

Um den Verlust fettfreier Masse während des Fettabbaus abzufedern und die physiologische Homöostase nach dem Defizit wiederherzustellen, sind gezielte Ernährungsstrategien erforderlich [4, 8].

Intermittierende Refeeds und Diet Breaks

Strukturierte, vorübergehende Erhöhungen der Kohlenhydratzufuhr schwächen den metabolischen und endokrinen Abfall während der Diät ab [6, 8]:

• 2-tägige Kohlenhydrat-Refeeds: Die Einführung eines 2-tägigen aufeinanderfolgenden Kohlenhydrat-Refeeds während eines 25-prozentigen Kaloriendefizits schützte die FFM signifikant (0,4 kg Verlust vs. 1,3 kg Verlust bei kontinuierlicher Restriktion) und milderte die RMR-Suppression ab (-38 kcal vs. -78 kcal), ohne den Gesamtfettverlust zu beeinträchtigen [8].
• Diet Breaks: Das Einfügen von 1-wöchigen Diet Breaks auf Erhaltungsniveau während einer 8-wöchigen Diätphase bewahrte die Verhaltenskontrolle beim Essen, indem ein Anstieg der Enthemmung im Three-Factor Eating Questionnaire im Vergleich zur kontinuierlichen Restriktion verhindert wurde [7].

Zeitverläufe der Erholung nach der Restriktion

Die Wiederherstellung supprimierter Hormon- und Stoffwechselprofile erfordert eine nachhaltige Rückkehr zur Energiebilanz oder in einen leichten Überschuss [4, 5]. Longitudinales Tracking von Natural-Physique-Athleten zeigt, dass Fettmasse (+3,4 kg) und fettfreie Masse (+2,7 kg) innerhalb der ersten 6 Wochen nach dem Wettkampf rasch wieder ansteigen [5].

Nach 12 bis 23 Wochen post-competition normalisieren sich Schilddrüsenhormone (FT3, FT4), Testosteron, Cortisol, Insulin und IGF-1 wieder in die Ausgangs-Referenzbereiche [3, 5]. Größere Steigerungen der Energiezufuhr nach der Restriktion beschleunigen die Erholung der bereinigten Ruheumsatzrate ($+2,4\text{ kcal}\cdot {\text{kg}}_{\text{FFM}}^{-1}\cdot {\text{Tag}}^{-1}$), was unterstreicht, dass die Umkehr der endokrinen und metabolischen Folgen extremer Härte eine adäquate kalorische und nutritive Rehabilitation erfordert [5, 22].