Einfluss von Koffein auf HRV und Trainingsleistung bei Rückenmarksverletzungen

Diese Studie wird in einem placebokontrollierten, doppelblinden und randomisierten Studienprotokoll durchgeführt. Jeder Proband muss sich drei Mal in der Sportmedizin Nottwil testen lassen. Beim ersten Besuch überprüfen die Ermittler die Fitness der Probanden anhand eines Gesundheitsfragebogens mit spezifischen Fragen zu Krankheiten und familiärer Krankengeschichte. Zusätzlich müssen die Probanden einen maximalen Belastungstest (Rampenprotokoll am Armkurbel-Ergometer) durchführen, um die maximale Sauerstoffaufnahme, die maximale Herzfrequenz und die maximale Leistungsabgabe zu messen. Nach einer kleinen Pause müssen die Probanden einen Eingewöhnungsversuch am Armkurbel-Ergometer absolvieren. Sie müssen genau denselben Test durchführen, den sie später in den beiden Testsitzungen durchführen müssen.

Mindestens zwei Tage später besucht der Proband die Sportmedizin Nottwil zur ersten Untersuchung. Zunächst müssen sie eine spezifische Frage zum Schlaf, dem letzten Training, der letzten Nahrungsaufnahme und dem aktuellen Gesundheitszustand beantworten. Danach müssen sie sich für 10 Minuten hinlegen, wo nach 9 Minuten der Blutdruck gemessen wird. Mit einem Pulsmesser wird die HRV während 5 min in Rückenlage und danach während 6 min in sitzender Position gemessen. Metronomische Atmung (15x/min) ist obligatorisch und wird durch ein Metronom simuliert. Während der HRV-Messung wird auch das Tidalvolumen gemessen. Nach Abschluss der ersten HRV-Messung erfolgt eine Blutentnahme zur Bestimmung der Katecholaminkonzentration. Wenn alle diese Messungen abgeschlossen sind, wird eine Ergänzung (entweder Koffein oder das Placebo) in Gelatinekapseln eingenommen. Nach der Einnahme dieser Kapseln hat der Proband eine 40-minütige Pause, in der er etwas lesen oder einfach nur entspannen kann. Während dieser 40 min ist körperliche Aktivität oder die Einnahme jeglicher Nahrung verboten.

Nach diesen 40min beginnt die zweite HRV-Messung. Der Ablauf dieser Messung ist genau derselbe wie bei der ersten HRV-Messung. Sie legten sich für eine 10-minütige Pause mit Blutdruckmessung nach 9 Minuten hin. Danach wieder eine 5min HRV Messung in Rückenlage und eine 6min Messung im Sitzen. Während dieser HRV-Messung wird das Atemzugvolumen gemessen.

Wenn diese zweite HRV-Messung beendet ist, muss eine zweite Blutentnahme durchgeführt werden. Das heißt, eine Stunde nach der Einnahme von entweder Placebo oder Koffein werden Katecholamin ein zweites Mal analysiert. Ist das Blut abgenommen, kann das Aufwärmen beginnen. Nach dem standardisierten Aufwärmen wird die Laktatkonzentration des Blutes analysiert, indem 10 ul Blut aus dem Ohrläppchen entnommen werden. Der Proband wird gebeten, das Aufwärmen anhand der wahrgenommenen Anstrengung (nach der Borg-Skala) zu bewerten. Wenn alles in Ordnung ist, kann der 3min Belastungstest starten. Während dieses Tests werden Atemparameter mit einem Oxycon Pro-Gerät (Gerät zur Messung des Sauerstoffverbrauchs) gemessen. Unmittelbar nach diesen 3 Minuten Training wird ein zweites Mal die Laktatkonzentration gemessen und erneut muss die Anstrengung anhand der Borg-Skala bewertet werden.

Nach einer kurzen Pause von 5min beginnt die dritte HRV-Messung. Auch hier wird die HRV während einer 5-minütigen Zeit in Rückenlage und einer 6-minütigen Zeit in sitzender Position gemessen. Das Tidalvolumen wird während der gesamten HRV-Messung gemessen. Mit dieser HRV-Messung ist die erste Testsitzung beendet und eine zweite Testsitzung wird mindestens mehr als zwei Tage später randomisiert durchgeführt.

Die erste Sitzung mit dem Eingewöhnungsversuch ist in ca. 75 min abgeschlossen. Für die beiden Testsitzungen muss der Proband ca. 2 Stunden in der Sportmedizin sein.

In der folgenden Grafik werden die Testsitzungen visuell dargestellt. Die verabreichte Koffeindosis ist für alle unsere Probanden auf 6 mg pro kg Körpergewicht festgelegt. Koffein wird in Gelatinekapseln abgefüllt.

Auch das Placebo (Mannitol) wird in Gelatinekapseln abgefüllt und die Probanden müssen für beide Nahrungsergänzungsmittel die gleiche Menge an Kapseln einnehmen.

Insgesamt werden 30 Probanden getestet. In jeder Gruppe werden 10 Probanden teilnehmen. Das bedeutet, dass 10 gesunde, arbeitsfähige, 10 tetraplegische (C5-7, American Impairment Score (AIS) A) und 10 querschnittsgelähmte (sub Th8, AIS A) Probanden getestet werden. Da es nicht einfach ist, 10 körperlich aktive, vollständig verletzte Tetraplegiker zu finden, sollte eine Anzahl von 10 Probanden für diese Pilotstudie ausreichen.

Wie die Forscher aus früheren Studien wissen, die mit behinderten Probanden durchgeführt wurden, ist die Höhe der Läsion ein kritischer Punkt. Daher versuchten die Ermittler, Probanden mit fast dem gleichen Läsionsniveau und allen sensorischen und motorischen Läsionen einzubeziehen. Dies könnte uns helfen, homogenere Gruppen unterschiedlicher Populationen zu haben.

Einschlusskriterien: Gesunde, nicht rauchende Männer, mindestens 3 x 45 Minuten körperliche Aktivität pro Woche, Tetraplegiker (C5 bis C7) oder Paraplegiker (sub Th8), vollständige Läsion, mehr als 6 Monate nach dem Rehabilitationsprogramm. Ausschluss: Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel, die die Herzfrequenzvariabilität beeinflussen , Diabetes