Zone 2 vs. hochintensives Training im Alter

Sowohl kontinuierliches Training moderater Intensität (oft als Zone-2-Training oder moderate-intensity continuous training, MICT bezeichnet) als auch hochintensives Intervalltraining (HIIT) bewirken bei älteren Erwachsenen signifikante mitochondriale und kardiovaskuläre Anpassungen, stimulieren diese Systeme jedoch über unterschiedliche physiologische Signalwege [1, 4, 6]. HIIT führt typischerweise zu größeren Verbesserungen der maximalen Sauerstoffaufnahme und spezifischer mitochondrialer Marker, während kontinuierliches moderates Training zuverlässig die zentrale arterielle Compliance verbessert und Personen mit erhöhtem klinischem Risiko eine größere kardiovaskuläre Sicherheitsmarge bietet [4, 9, 20].

Kardiorespiratorische Fitness und Langlebigkeit

Die maximale aerobe Kapazität ($\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$) ist ein zentraler Marker für die kardiorespiratorische Gesundheit und nimmt mit dem Alter ab [4, 15]. In einer Metaanalyse von 16 randomisierten kontrollierten Studien mit 1.434 gesunden Erwachsenen ab 60 Jahren steigerten sowohl MICT (mittlere Differenz [MD] = 1,22 mL/kg/min) als auch HIIT (MD = 1,62 mL/kg/min) die $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$ signifikant [4]. Im direkten Vergleich bei älteren Erwachsenen führte HIIT zu signifikant größeren Zuwächsen der $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$ als MICT (MD = 1,17 mL/kg/min) [4]. Ebenso erhöhten HIIT-Protokolle mit einer Dauer von 12 Wochen oder länger bei 80–95 % der maximalen Herzfrequenz die Spitzen-Sauerstoffaufnahme ($\text{V}{\text{O}}_2\text{peak}$) um 10 % bis 30 %, einhergehend mit Verbesserungen des Glukosestoffwechsels und der Lipidprofile [5].

Subgruppenanalysen zeigen, dass sich die optimalen Protokollparameter zwischen beiden Trainingsformen unterscheiden [4]:

• Optimales MICT: 3 Einheiten pro Woche mit einer Dauer von $\ge 60$ Minuten pro Einheit, durchgeführt über 3 bis 6 Monate [4].
• Optimales HIIT: 4 Einheiten pro Woche mit einer Dauer von 21 bis 39 Minuten pro Einheit, durchgeführt über 3 bis 6 Monate [4].

Langzeitergebnisse wurden in der 5-jährigen Generation-100-Studie untersucht, bei der 1.567 ältere Erwachsene (im Alter von 70–77 Jahren) randomisiert zweimal wöchentlichem HIIT (4×4-Minuten-Intervalle bei ~90 % der maximalen Herzfrequenz), zweimal wöchentlichem MICT (50 Minuten bei ~70 % der maximalen Herzfrequenz) oder den Standard-Aktivitätsrichtlinien zugewiesen wurden [12]. Der direkte Vergleich zwischen den strukturierten Trainingsgruppen zeigte, dass HIIT im Vergleich zu MICT mit einer absoluten Risikoreduktion der Gesamtmortalität um 2,9 Prozentpunkte assoziiert war (Hazard Ratio = 0,51, 95%-KI: 0,25–1,02) [12].

Mitochondriales Netzwerk und enzymatische Umbauprozesse

Die mitochondriale Funktion in der Skelettmuskulatur ist von zentraler Bedeutung für die metabolische Gesundheit und Ausdauerleistung [1, 6, 15]. Untersuchungen zu muskulären Anpassungen zeigen, dass sowohl moderates Dauertraining als auch hochintensives Intervalltraining einen strukturellen Umbau des mitochondrialen Retikulums von einer spärlichen, punktförmigen Ausgangsstruktur zu organisierten Netzwerken auslösen [1, 6]. Die resultierende Architektur unterscheidet sich jedoch je nach Intensität:

• Moderates Dauertraining induziert eine gitterartige mitochondriale Struktur mit partiellen longitudinalen Verbindungen über die Muskelfasern hinweg [1, 6].
• Hochintensives Intervalltraining erzeugt ein dichteres, longitudinal orientiertes Netzwerk mit höherer mitochondrialer Volumendichte [1, 6].

Auf enzymatischer Ebene zeigen Trainingsstudien, dass 6 Wochen HIIT zu einem signifikant stärkeren Anstieg der Citratsynthase-Aktivität im Musculus vastus lateralis führen als MICT (189,7 vs. 166,3 µmol/min/mg Protein) [6]. Im Gegensatz dazu steigt die Aktivität von Komplex I bei beiden Modalitäten ähnlich an (161 % des Ausgangswerts bei HIIT vs. 152 % bei MICT) [6]. Beide Modalitäten steigern die mRNA-Expression von mitochondrialen Fusionsproteinen und dem Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptor-$\gamma$-Koaktivator 1-alpha (PGC-1$\alpha$), während sie die Expression von Spaltungsproteinen herunterregulieren – wobei diese Veränderungen nach HIIT ausgeprägter sind [1, 6].

In Tiermodellen des Alterns (18 bis 26 Monate alt) war langfristiges HIIT dem Dauertraining überlegen hinsichtlich der Aktivierung der AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK), der Hochregulierung von Superoxiddismutase 2 (SOD2) und Optic Atrophy 1 (OPA1) sowie der Förderung des mitochondrialen Superkomplex-Aufbaus und von Mitophagie-Markern im Musculus soleus [7]. In klinischen Kohorten von Erwachsenen mit Adipositas verbesserte ein 3-monatiges Training die maximale ADP-stimulierte mitochondriale Atmung, normiert auf die Citratsynthase, sowohl bei kontinuierlichem (67 %) als auch bei intervallbasiertem Training (36 %) ohne signifikante Gruppenunterschiede; eine höhere Fitness und Fettverbrennung blieben nach der Intervention bei HIIT jedoch besser erhalten [18].

Vaskuläre Gesundheit und arterielle Gefäßsteifigkeit

Die Prävalenz kardiovaskulärer Erkrankungen steigt von etwa 40 % bei Erwachsenen im Alter von 40–59 Jahren auf 70–75 % bei den 60- bis 79-Jährigen, was teilweise auf vaskuläre Alterung, die Entkopplung der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) und mitochondriale reaktive Sauerstoffspezies zurückzuführen ist [15]. Aerobes Training wirkt diesen Mechanismen direkt entgegen, indem es die schubspannungsvermittelte eNOS-Aktivierung fördert, endotheliale Progenitorzellen mobilisiert und chronische Entzündungen reduziert [15].

Hinsichtlich der zentralen arteriellen Mechanik bietet kontinuierliches moderates Training spezifische Vorteile [20]. Eine 8-wöchige Studie an 49 bewegungsarmen älteren Erwachsenen (55–79 Jahre), die ein 4-tägiges wöchentliches MICT für alle Extremitäten mit einem 4×4-Minuten-HIIT verglich, zeigte, dass MICT die Pulswellenlaufgeschwindigkeit zwischen Arteria carotis und Arteria femoralis (um 0,5 m/s) und die Compliance der Arteria carotis communis (um 0,03 ${\text{mm}}^2/\text{mmHg}$) signifikant verbesserte, wohingegen HIIT unter diesen Bedingungen keine signifikanten Veränderungen bewirkte [20]. Diese vaskulären Verbesserungen traten unabhängig von Veränderungen des Ruheblutdrucks, der Herzfrequenz oder der Körperzusammensetzung auf [20].

Umgekehrt ergab eine umfassendere Metaanalyse von 14 Studien an inaktiven Erwachsenen, dass HIIT die Pulswellenlaufgeschwindigkeit insgesamt signifikant senkte (MD = -0,28 m/s) und sowohl den systolischen als auch den diastolischen Blutdruck reduzierte [21]. Die Subgruppenanalyse dieser Metaanalyse identifizierte das Alter der Teilnehmenden als primäre Ursache für die Heterogenität bei den endothelialen vaskulären Reaktionen (gemessen mittels flussvermittelter Dilatation), was darauf hinweist, dass die vaskuläre Reaktionsfähigkeit auf bestimmte Trainingsintensitäten je nach Altersgruppe variiert [21].

Sicherheitsmargen und Intensitätssteuerung

Klinische Leitlinien heben unterschiedliche Rollen für beide Trainingsintensitäten hervor [9]. Die European Society of Cardiology vergibt eine Klasse-I-A-Empfehlung für strukturiertes, überwachtes Bewegungstraining in der Rehabilitation bei ischämischer Herzkrankheit und Herzinsuffizienz [9].

HIIT umfasst Intervalle bei $\ge 90\%$ der $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$ oder einem subjektiven Belastungsempfinden von $\ge 6$ auf einer 10-Punkte-Skala [9]. Obwohl es effektiv ist, kann die Trainingssteuerung allein anhand der altersbezogenen maximalen Herzfrequenz die angemessene Trainingsherzfrequenz bei Personen mit kardiovaskulären Vorerkrankungen um bis zu 40 % überschätzen [9]. Da MICT bei geringeren relativen Belastungen ($<80\%$ der maximalen Herzfrequenz) durchgeführt wird, bietet es älteren Erwachsenen mit Multimorbidität oder geringer funktioneller Ausgangskapazität eine breitere kardiovaskuläre Sicherheitsmarge, liefert dabei jedoch dennoch grundlegende metabolische und mitochondriale Anpassungen [9].