Vitamin D bei Sportlern

Vitamin D bei Sportlern

Vitamin D ist ein wichtiges Hormon mit vielen verschiedenen Funktionen im Körper. Mit der Zeit wurden in immer mehr Organen und Geweben Vitamin D-Rezeptoren gefunden. Damit hat es nicht nur Einfluss auf unsere Gesundheit, sondern auch auf unsere Leistungsfähigkeit. Eine ausreichende Versorgung mit diesem Vitamin ist daher besonders für Sportler wichtig.

Auf einen Blick

  • Die Vitamin D-Versorgung von Sportlern ist oft mangelhaft.
  • Der Muskel verfügt über Vitamin D-Rezeptoren, die bedeutsam für dessen Funktion sein können.
  • Die muskulären Einschränkungen durch eine unzureichende Vitamin D-Versorgung sind umfassend.
  • Die aktuellen Verzehrsempfehlungen sind vermutlich nicht ausreichend, um eine gute Vitamin D-Versorgung der Muskulatur zu gewährleisten. Daher ist häufig eine Supplementation notwendig.

In den letzten zehn Jahren ist die gesundheitliche Rolle von Vitamin D intensiv studiert worden, sodass es hier einen immensen Wissenszuwachs gibt. Dass das Prohormon aber auch eine Rolle für die sportliche Leistungsfähigkeit spielen könnte, ist dagegen noch wenig bekannt. Denn auch unter Sportlern zeigt sich eine zumeist suboptimale Vitamin D-Versorgung. Rund die Hälfte der untersuchten Sportler scheinen unterversorgt zu sein (Farrokhyar et al., 2017). Davon sind erwartungsgemäß besonders Indoor-Sportler betroffen, doch auch Outdoor-Sportler haben oftmals einen Mangel.

Leistungsfähigkeit schwankt im Jahresverlauf

Schon früh wurden Schwankungen in der Leistungsfähigkeit im Jahresverlauf beobachtet. Auffällig war hierbei immer wieder, dass besonders im Hochsommer bzw. zum Herbstbeginn, die besten Leistungen abgerufen werden konnten. Dieser Leistungspeak zeigte sich sowohl in der Schnellkraft als auch bei der maximalen Sauerstoffaufnahme (Cannell et al., 2009). Dass die Sonnenexposition dazu beitragen könnte, war naheliegend. Doch wie genau es dazu kommt, war noch nicht zu erklären.

Die Forschung der letzten Jahrzehnte hat mittlerweile mehrere mögliche Mechanismen beschrieben. Besonders interessant war die Entdeckung, dass unsere Muskulatur – vorwiegend die schnellzuckenden Typ 2-Fasern – Vitamin D-Rezeptoren besitzt. Das weist bereits darauf hin, dass der Vitamin D-Status des Organismus eine Rolle für die Muskelfunktion spielt (Wicinski et al., 2019; Dzik &·Kaczor, 2019; Książek et al., 2019). Diese Rezeptoren binden das aus der Blutbahn anströmende Vitamin D3 und sind somit essenziell für die Vitamin D-Aufnahme der Zelle und die nachfolgende Transkription bestimmter Gene und die Einleitung verschiedener Signalkaskaden, die wiederum wichtige Proteine für den Zellstoffwechsel liefern bzw. beeinflussen. Hierzu gehören auch für den Muskelaufbau bzw. Muskelerhalt wichtige Signalproteine wie Myostatin oder IGF-1/2 (Książek et al., 2019).

Dzik und Kaczor (2019) weisen darauf hin, dass ein Vitamin D-Mangel die Anzahl der muskulären Vitamin D-Rezeptoren reduziert und somit auch die davon abhängigen Funktionen für den Muskelstoffwechsel limitieren kann. Das Potential der Vitamin D-Rezeptoren scheint darüber hinaus vielfältig zu sein. Diese werden nämlich auch in Gegenwart ausgewählter essentieller Öle aus Ingwer, Thymian, Koriander und Limonengras aktiviert (Bartoňková & Dvořák, 2018).

Vitamin D hat vielfältige Wirkung

Dzik & Kaczor (2019) beschreiben mehrere Mechanismen, über die ein Vitamin D-Mangel die Atrophie, also den Abbau der Muskulatur, begünstigen kann. Hierzu zählt im Wesentlichen eine reduzierte Aktivierung des IGF-1– Akt– FOXO Signalweges, der einerseits Muskelaufbau reduziert und Muskelabbau begünstigt. Weiterhin erzeugt ein zellulärer Vitamin D-Mangel scheinbar mehr oxidativen Stress, da Vitamin D als potentes Antioxidans die Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies einzudämmen scheint. Indirekt kann dies die Funktion der Mitochondrien beinträchtigen. Da sie der Ort der Energieproduktion und der Entstehung von Nutz- und Schadstoffen in allen Körperzellen sind, sollte ihnen trainingswissenschaftlich aber auch gesundheitlich große Beachtung geschenkt werden.

Genauso steht der muskuläre Calciumstoffwechsel im Zusammenhang mit der Vitamin D-Versorgung, sodass eine Mangelversorgung zu Störungen in der Grundspannung (Muskeltonus) aber auch im Kontraktionsverhalten beitragen kann. Dies könnte sich auch bei der Bewegungskoordination bemerkbar machen. Veränderungen der Grundspannung der Muskulatur können außerdem die Verletzungsgefahr erhöhen. Ferner postulieren Dzik & Kaczor (2019), dass die Veränderungen im Calciumstoffwechsel vermutlich die Grundlage für neuronale Erkrankungen im Zusammenhang mit einem Vitamin D-Mangel bilden.

Muskuläre Effekte von Vitamin D bzw. mögliche Folgen eines Vitamin D Mangels
(Wicinski et al., 2019; Dzik &·Kaczor, 2019)

  • Verlust von Vitamin D Rezeptoren
  • Sturzgefahr
  • Myopathie (Muskelschwäche)
  • Muskelatrophie durch reduzierten Muskelanabolismus
  • erhöhte Verletzungsgefahr
  • gestörter Muskeltonus und Kontraktionen
  • reduzierte Schnellkraft
  • suboptimale Muskelkoordination
  • reduzierte Muskelregeneration
  • mitochondriale Dysfunktion / reduzierte maximale Sauerstoffaufnahme
  • reduzierte Mitochondrien Neubildung -> beeinträchtigte Energieversorgung
  • oxidativer Stress

 

Wirkungen von Vitamin D beim Sport

Studien an Menschen haben diese beschriebenen muskulären Effekte bisher in älteren Personengruppen mit einem suboptimalen Versorgungsstatus bestätigen können. Die Studienlage an Sportlern ist bislang noch weniger konsistent (Ksiazek et al., 2019). Die Gründe hierfür können vielfältig sein, hängen aber sicherlich auch mit den noch sehr unterschiedlichen Methodiken und den untersuchten sportlichen Testverfahren zusammen. Eine aktuelle Meta-Studie von Zhang et al. (2019) schloss beispielsweise Studien mit sehr unterschiedlichen Supplementationsprotokollen bei gesunden und jungen, erwachsenen Sportlern in die Analyse ein. Dazu wurden sowohl Studien mit hohen Einzeldosen von bis zu 150.000 IE, aber auch Studien mit gering dosierten täglichen Einzeldosen von 600 IE berücksichtigt. Sie konnten dabei signifikante Effekte für die Muskelkraft in den Beinen feststellen, nicht aber für die Muskelkraft der oberen Extremitäten.

Bezüglich der maximalen Sauerstoffaufnahme, als Marker für die Ausdauerleistungsfähigkeit, konnte sich bislang bei Freizeit- aber weniger bei Hochleistungssportlern ein eindeutiges Bild abzeichnen (Ksiazek et al., 2019; Wicinski er al., 2019).

Auch wenn die beschriebenen Effekte beeindruckend erscheinen mögen, muss die Einordnung dieser Befunde mit Vorsicht geschehen, da diese nicht immer am Menschen und auch nicht immer im funktionellen Gesamtsystem, sondern bspw. an isolierten Muskeln in Laborstudien gemacht wurden. In der Praxis bestätigen womöglich auch deshalb nicht alle kontrollierten Interventionsstudien die Modellbefunde (Han et al., 2019; Książek et al., 2019; Wicinski et al., 2019). Auch gibt es bedeutende Kofaktoren, die die Verfügbarkeit des Vitamin Ds beeinflussen oder aber andere limitierende Faktoren, die eine unzureichende Vitamin D-Versorgung im funktionalen Organismus beeinflussen bzw. übertreffen. Andererseits wurde gezeigt, dass eine Überversorgung ähnlich ungünstige Effekte wie eine mangelhafte Versorgung auf den Muskel haben kann (Dzik & Kaczor, 2019). Die Befunde eines verbesserten Versorgungsstatus sollten also nicht dazu verleiten, getreu dem Motto viel hilft viel zu supplementieren.

Vitamin D-Bedarf bei Sportlern

Die europäischen Nährstoffbezugswerte (NRV) für Vitamin D liegen bei 5 µg täglich. Die aktuelle D-A-C-H Referenzwerte liegen bei 20 µg pro Tag. Neuere Studien legen teils deutlich höhere Referenzwerte nahe, wie sie die Basis für die Empfehlungen der Endocrine Society bilden [Vieth et al., 2007; Cannell et al., 2009; Han et al., 2019; Dzik et al., 2019; Wicinski et al., 2019; Hollick et al., 2011] (Tab. 1).

Personengruppen D-A-C-H- Referenzwerte in IE/Tag Referenzwerte Endocrine Society in IE/Tag Tolerierbares Limit Endocrine Society in IE/Tag
Säuglinge
(0-1)
400 400-1000 2000
Kinder & Jugendliche
(1-18)
800 600-1000 4000
Erwachsene & Senioren
(>18)
800 1500-2000 10000
Schwangere & Stillende 800 1500-2000 10000

Tab. 1: Referenzwerte für Vitamin D (Hollick et al., 2011).

Vitamin D-Mangel feststellen

Der zu messende Laborparameter für das Vitamin D ist das 25(OH)Vitamin D im Serum. Hier findet sich dann entweder die Einheit nmol/L oder ng/ml im Befund. Der Umrechnungsfaktor ist 2,5, das heißt 75 nmol/l entsprechen 30 ng/ml. Im Folgenden wird nur die Einheit ng/ml verwendet. Auf Basis der Werte kann der Befund Vitamin D-Mangel bei < 10 ng/mL, Vitamin D-Insuffizienz bei 10-30 ng/mL oder ,,vmtl. optimale‘‘ Versorgung bei 40-50 ng/ml gestellt werden (siehe auch Tabelle 2).

Bezüglich der Definition des Bereiches eines Mangels oder der optimalen Versorgung gibt es seit Jahren anhaltende Diskussionen (Hollick et al., 2013; Reid & Bolland, 2020). International besteht hier zwischen Gesundheitsinstitutionen bislang keine einheitliche Meinung. Die oben dargestellten Referenzwerte sind einerseits die des Dachverbandes der deutschsprachigen Ernährungsgesellschaften und andererseits die der internationalen endokrinologischen Gesellschaft. Erstere verhalten sich in Ihren Empfehlungen eher konservativ und beschränken sich vorwiegend auf die frühzeitig beschriebenen Effekte auf die skelettale Gesundheit. Die internationale endokrinologische Gesellschaft hingegen bezieht sich auch vermehrt auf extraskelettale Funktionen, die womöglich erst dann zum Tragen kommen, wenn die Vitamin D-Spiegel noch höher sind. Diese extraskelettalen Wirkungen seien mit den konservativen Referenzwerten für die meisten Individuen unerreichbar (Hollick et al., 2011; Rosen et al., 2012).

Im Sport sind eher höhere Vitamin D-Spiegel sinnvoll

Auch im trainingswissenschaftlichen Kontext wird sich hier oft für höhere Plasmaspiegel ausgesprochen. Ursächlich hierfür ist womöglich die Tatsache, dass das Muskelgewebe als zusätzliches Speicherorgan für Vitamin D fungiert und diese Speicher erst dann gefüllt werden, wenn die essenziellen Funktionen in anderen Geweben erfüllt sind. Wicinski und Kollegen vermuten, dass dies erst ab einem Plasmaspiegel von 40-50ng/ml der Fall ist. Auch Pilz et al. (2019) sprechen sich deshalb dafür aus, messbare muskuloskeletale Effekte einer Vitamin D-Supplementierung als Basis für die Versorgungsempfehlungen zu verwenden.

Definition 25(OH)-D-Werte Symptome/ Auswirkungen
Vitamin D-Mangel < 25 nmol/l

< 10 ng/ml

Erhöhtes Risko für Rachitis, Osteomalazie, Myopathie, Stürze und Frakturen
Vitamin D-Insuffizienz < 75 nmol/l

< 30 ng/ml

Erhöhtes Risiko von Knochenverlust, Stürzen und Frakturen
vmtl. optimale Versorgung 100 nmol/l

≥ 40 ng/ml

Optimale Suppression Parathormon und geringstes Risiko für Knochenverlust

Reduziertes Sturz- und Frakturrisiko

Optimale muskuläre Performance und Vitamin D-Speicherung im Muskel

(toxische) Überversorgung >250 nmol/l

>100 ng/ml

Hypercalcämie, Einschränkung der Muskelfunktion, Leber- und Nierenschäden

Tab. 2: Einteilung des Versorgungsstatus

Supplementation ist häufig notwendig

Bei einer suboptimalen Versorgung empfiehlt sich deshalb eine Vitamin D-Supplementierung. Hierzu gibt es eine Formel zur Berechnung der Initialdosis und eine für eine entsprechende Erhaltungsdosis. Diese orientiert sich an dem Zielwert, dem Ausgangswert und dem Körpergewicht. Das Ergebnis zur Berechnung der Initialdosis verrät die nötige Gesamtsupplementierung in internationalen Einheiten (IE). Der Vitamin D-Spiegel im Serum steigt pro täglicher Supplementation von 100 IE zwischen 0,6 und 1 ng/mL (Wacker & Hollick, 2013).

Eine von Hollick (2017) vermutete optimale Versorgung von 40-50 ng/mL sei mit einer Supplementation der aktuellen Empfehlungen unerreichbar, weshalb er bzw. die Endocrine Society sich für 1500-2000 IE für gesunde Erwachsene aussprechen. Da sehr hohe Einzeldosen jedoch zu vermeiden sind, könnten Dosen von bis zu 10.000 IE täglich zum Therapiestart empfohlen werden (Hollick et al., 2011). Teilt man den erhaltenen Wert der Initialdosis (in IE) durch diesen täglichen sicheren Maximalwert, erhält man die Anzahl der Tage, die nötig sind um die individuelle Initialdosis aufzuteilen. Nachdem die Therapie abgeschlossen ist, kann mit der Supplementierung zur Erhaltungsdosis entsprechend der oben dargestellten Empfehlungen gewechselt werden.

Initialdosis bei Vitamin D-Mangel (Hollick, 2017):

40 x (Zielwert in nmol/l – Ausgangswert in nmol/l) x Körpergewicht in kg

= Vitamin D-Initialdosis in IE

 

Zusammenfassung

Ein Vitamin D-Mangel ist hierzulande weit verbreitet und sollte deshalb besonders in den Wintermonaten bis in den Frühling Beachtung finden. Das gilt nicht nur für präventive und therapeutische Zwecke im medizinischen Sinne, sondern auch für die sportliche Leistungsfähigkeit. In beiden Bereichen finden sich neben inkonsistenten Befunden in Studien an Menschen sehr eindeutige Grundlagen für die systematische Bedeutung von Vitamin D im Organismus. Somit sind sowohl für Schnell- und Kraftsport als auch Ausdauersportarten negative Auswirkungen einer unzureichenden Vitamin D-Versorgung zu erwarten. Neuste Forschung vermutet sogar einen Zusammenhang zwischen der Vitamin D-Versorgung und dem Mikrobiom, was eine weitere Verbindung zwischen der allgemeinen Gesundheit, aber auch mit der Leistungsfähigkeit darstellen könnte (Bosman et al., 2019). Eine Überprüfung des Vitamin D-Spiegels im Blut kann besonders in den Wintermonaten sinnvoll sein, um neben anderen Faktoren ein Risiko bzw. Einschränkungen hinsichtlich der Muskelfunktion auszuschließen und dann gezielt zu ergänzen.

Quellen

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Marc Dittmann
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Marc Dittmann ist Master of Science in Sport, Gesundheit und Leistung in der Lebenspanne. Er selbst macht vorwiegend Fitnesssport, geht daneben aber auch gerne mountainbiken, snowboarden und schwimmen.