Einfluss eines Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat- Komplexes ... - SGSM

70 Originalartikel
G. Neumann 1 , M. Diefenbach 2 und P. Böhme 1
1 Institut für Angewandte Trainingswissenschaft Leipzig, FG Sportmedizin
2 Hessisch Oldendorf, Dreluso Pharmazeutika
Einfluss eines Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat-
Komplexes auf metabole Messgrössen
bei Fahrradergometrie
Zusammenfassung
Untersucht wurden 24 Ausdauersportler im Durchschnittsalter von
26 Jahren (183,2 cm und 75,3 kg) in einem randomisierten Doppelblindversuch
unter der Einnahme eines Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat-Komplexes
(KEPC). Die Verum- (V) und Placebogruppe
(P) führten jeweils zwei erschöpfende Fahrradergometerbelastungen
durch. Die Einnahme des KEPC führte bei V zu einer
signifikanten Verringerung der Laktatkonzentrationszunahme und
zu einem geringeren Unterschied der Differenz des pH-Wertes
im Doppelblindversuch. Die Messwertveränderungen waren bei
VO 2max und der maximalen Herzfrequenz zufällig verändert.
Die Einnahme von 200 Tropfen des KEPC bewirkte eine geringere
Laktatzunahme beim Ergometerstufentest und wahrscheinlich auf
dieser Grundlage eine Fahrzeitverlängerung bzw. Leistungszunahme
auf dem Ergometer.
Schlüsselwörter:
Laktat, Alkalisierung, Eisen, Phosphat, Säurebasenstatus, Ergometrie
Einleitung
Intensive sportliche Belastungen beeinflussen den Säurebasenstatus
wesentlich. Das während der Belastung anfallende Laktat reduziert
die Bikarbonatkonzentration im Blut. Durch die Pufferung
nimmt die Bicarbonatkonzentration ab und die CO 2-Bindungskurve
verläuft flacher. Durch Hyperventilation übersteigt die CO 2-
Abgabe die Sauerstoffaufnahme bei intensiver Kurzzeitbelastung
und führt zur Abnahme des PCO 2. Die Abnahme PCO 2 begrenzt
den Laktatanstieg und die Zunahme der Osmolarität (Böning et al.
1993, Böning und Maassen, 1983). Das Plasmabikarbonat ist ein
weiteres sehr wirksames Puffersystem, welches die belastungsbedingte
Akkumulation von H + -Ionen abschwächt (Siggaard-
Andersen, 1974). Intensive sportliche Belastungen übersteigen die
natürliche Pufferkapazität des Organismus und führen infolge des
Lactatanstiegs zu einer starken Azidose.
In der Beeinflussung der Pufferkapazität des Blutes und damit
Verminderung der «Blutsäuerung» durch Verabreichung alkalisierender
Substanzen wurde bereits in den 30er Jahren eine Leistungsreserve
vermutet. Durch Gaben von Natriumcitrat, Natriumbikarbonat
und Kaliumcitrat wurde eine Zunahme der Dauerleistungsfähigkeit
erreicht (Denning, 1937). Die gastrointestinale
Summary
Neumann G. et al.
Influence of a Potassium-Ferrum-Phosphate-Citrate-Complex on
metabolic parameters during cycle ergometry
This randomised placebo-controlled double-blind test examined
the influence of a special Potassium-Ferrum-Phosphate-Citrate-
Complex (KEPC) on the ergometric performance of 24 endurancetrained
male athletes with an average age of 26 years (183.2 cm;
75.3 kg). Two exhaustive incremental endurance tests on cycle
ergometers were carried out. The double-blind tests showed that
the intake of KEPC let to a significant reduction of lactate concentration
in the verum group (V) and to less difference in the pHvalues.
VO 2max and max. heart frequency did not change significantly.
The intake of 200 drops of KEPC caused a reduction of lactate
accumulation during a gradually increasing stress cycle ergometer
test and probably as a result of this let to a prolonged exercise time
as well as to an improvement of the performance on the ergometer.
Key words:
Schweizerische Zeitschrift für «Sportmedizin und Sporttraumatologie» 48 (2), 70–75, 2000
Sonderdruck aus:
Schweizerische Zeitschrift für «Sportmedizin und Sporttraumatologie», Heft 2/2000
Lactate, Alkalisation, Ferrum, Phosphate, Acid-Base Balance,
Ergometry
Unverträglichkeit grosser Mengen von Puffersubstanzen unterbrach
die Untersuchungen zu dieser Problematik. Erhalten blieb
der Grundgedanke, eine zu starke Säuerung des Blutes und der
Muskulatur im Leistungssport zu vermeiden und durch geeignete
physiologische Substanzen zu vermindern. In der Aufnahme unterschiedlicher
Nahrungsmittel wurde eine weitere Möglichkeit in
der Beeinflussung des Säurebasenhaushaltes vermutet und untersucht.
Durch eine erhöhte Proteinaufnahme wurden nahrungsbedingte
Auswirkungen auf den Säurebasenhaushalt belegt (Camienen
et al., 1969). Insbesondere kann durch eine kohlenhydratarme
sowie protein- und fettreiche Diät die Pufferkapazität im Muskelgewebe
beeinflusst werden, und diese Säuerung wirkte sich auf
die nachfolgende Belastung negativ aus (Greenhaff et al., 1987,
1988). Die erreichte Säuerung im Säurebasenhaushalt durch protein-
und fettreiche Diät hatte aber ihre Ursache im Anstieg der
freien Fettsäuren (FFS), der Ketonkörper, der Harnsäure und der
Plasmaproteine. Der Anstieg der Proteinoxidation erhöht die Freisetzung
von H + -Ionen. Nach wie vor ist die wissenschaftliche
Meinung zur Auswirkung der Alkalose auf die sportliche Leistungsfähigkeit
unterschiedlich. Durch eine induzierte metabole
Alkalose wurde die Kurzzeit-Leistungsfähigkeit nicht beeinflusst
(Kindermann et al., 1977, Parry-Billings und MacLaren, 1986,

Einfluss eines Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat-Komplexes auf metabole Messgrössen bei Fahrradergometrie 71
Kelso et al., 1987, Horswill et al., 1988, Brien und McKenzie,
1989, Kowalchuk et al., 1989). Im Gegensatz zu diesen Untersuchungen
fanden andere Autoren, dass durch Bikarbonatgaben eine
Zunahme der Leistungsfähigkeit bei intensiven Belastungen von
2–5 min Dauer zu erreichen ist (Sutton et al., 1981, Wilkes et al.
1983, Costill et al. 1984, Wijnen et al. 1984, Maughan et al., 1986,
1997, Bouissou et al., 1988, Goldfinch et al., 1988 u.a.). Im
Ergebnis dieser Untersuchungen wurden die alkalisierenden Substanzen
den Mitteln mit ergogener Wirkung zugeordnet (Williams,
1983). Aus wissenschaftlicher Sicht ist noch unklar, ob ein Sprinttraining
die muskuläre Pufferkapazität erhöht. Während Sahlin
und Hendrikson (1984) sowie Bell und Wenger (1988) einen Anstieg
der muskulären Pufferkapazität für anfallende H+-Ionen fanden,
negierten Nevill et al. (1989) diesen Regulationszustand. Die
Pufferung der H + -Ionen wird in der veränderten Ionen-Freisetzung
aus der Verstoffwechselung von Glucose und freien Fettsäuren
(FFS) gesehen.
Der Abbau des Laktates kann während der Belastung nur sehr
begrenzt in der beanspruchten Skelettmuskulatur erfolgen, auch
die Nieren und das Herz spielen eine untergeordnete Rolle. Das in
der beanspruchten Skelettmuskulatur entstehende Laktat wird
zum grossen Teil über den H + /Laktat-Transporter aus der Zelle
geschleust (Juel, 1997). Das aerobe Leistungsniveau in der nicht
belasteten Muskulatur hat einen grossen Anteil an der Protonenelimination
(Bonen et al., 1997). Der H + /Laktat-Transporter ermöglicht
die Lactataufnahme aus dem Extrazellulärraum in weniger
belastete, schnell und langsam kontrahierende Muskelfasern
(McCullagh et al., 1996) sowie in Herz, in Nieren und vor allem
Leber. Laut Zander (1995) kann die Leber über den Abbau organischer
Säuren pro Tag bis zu 24 000 mmol Protonen eliminieren,
wobei der Umsatz von der Substratkonzentration und dem Sauerstoffangebot
begrenzt ist. Der Leber, welche auch in Ruhe einen
Grossteil des Laktats abbaut, kommt während der Belastung eine
besondere Bedeutung bei der Laktatelimination aus dem Blut zu.
Grundsätzlich könnte der Laktatabbau während der Belastung
über eine Beeinflussung des Leberstoffwechsels verbessert werden,
mit dem Effekt der Senkung des Blutlaktatspiegels.
Die im Zusammenhang mit einem Leberarzneimittel beschriebenen
positiven Erfahrungen im Leistungssport könnten diesen
Einfluss der Leber auf den Laktatspiegel während der sportlichen
Belastung bestätigen (Ziegler, 1995, Diefenbach, 1996, Pottkämper,
1996; Oldörp, 1996). Der Wirkstoff dieses Arzneimittels, ein
Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat-Komplex (KEPC-Komplex), soll
im Darm Ammoniak binden und die Leber dadurch soweit entlasten,
dass ihr bei gleicher Durchblutung mehr Sauerstoff für
andere metabole Vorgänge zur Verfügung steht, u.a. den Abbau
von Laktat.
Ob es durch dieses Leberarzneimittel möglich ist, den Laktatspiegel
während der Belastung zu senken, und ob sich daraus
Konsequenzen für die sportliche Leistungsfähigkeit ergeben, sollte
mit der nachfolgenden doppelblinden Untersuchung wissenschaftlich
geprüft werden.
Methode
Untersucht wurden 24 gut trainierte Ausdauersportler (Radsport,
Triathlon) im Alter von durchschnittlich 26 ± 6 Jahren. Die durchschnittliche
Körpermasse aller Probanden betrug 75,3 ± 8,9 kg
und die Körperhöhe 183,2 ± 5,4 cm. Der Body-Mass-Index (BMI)
betrug 22,42 kg/m2 . Die Versuche erfolgten prospektiv, randomisiert
und doppelblind. Die Sportler wurden im Vorversuch auf
einem Lode-Fahrradergometer ansteigend belastet. Nach einer Erwärmung
von 40, 70 und 100 Watt (W) über jeweils 3 Minuten
begann die Testbelastung bei 130 Watt und wurde alle 5 Minuten
um jeweils 30 W, bis zur subjektiven Erschöpfung, gesteigert. Im
Anschluss an die Voruntersuchungen wurden die Sportler nach
dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen beim Hauptversuch eingeteilt.
Die eine Gruppe erhielt ein codiertes Prüfmedikament mit
Wirkstoff und die andere ein codiertes Prüfmedikament ohne
Wirkstoff (Placebo: Wasser mit HCl auf pH 3 eingestellt und mit
Lebensmittelfarbstoff versetzt). Am Abend des Zwischentages
nahmen die Sportler 100 Tropfen in 200 ml Mineralwasser auf.
Am 3. Tag erfolgte die erneute Belastung zur gleichen Tageszeit,
also 48 Stunden nach dem ersten Belastungstest. Eine Stunde vor
diesem Versuch wurden weitere 100 Tropfen des Prüfmedikamentes
eingenommen. Der Versuch wurde von der Zentralen Ethikkommission
Sachsen genehmigt und nach den Kriterien der Helsinki-Deklaration
durchgeführt. Während der Ergometrie wurden
alle 5 Minuten die Laktatkonzentration und der Säurebasenstatus
aus dem hyperämisierten Ohrblut bestimmt. Die Herzschlagfrequenz
(Hf) wurde fortlaufend und die Sauerstoffaufnahme fraktioniert
bestimmt (Eos Sprint, Fa. Jäger). Aus dem Ohrkapillarblut
wurde das Laktat elektrochemisch-enzymatisch (ESAT) bestimmt
und der Säurebasenstatus mit einem Gerät der Fa. Radiometer. Vor
der Belastung, unmittelbar danach und nach 30 Minuten Erholung
wurden aus dem venösen Armblut das Ferritin, Eisen, Calcium,
Kalium, Transferrin, Chlorid, Leukozytenzahl und Glucose in einem
Speziallabor bestimmt. Als Hauptzielkriterium zum Nachweis
der Wirksamkeit des KEPC wurde eine Rechtsverschiebung
der Laktatleistungskurve im Prüfplan festgelegt. Alle weiteren
Messparameter wurden explorativ als Begleitvariablen ausgewertet.
Für jede Messgrösse wurde in der Gruppe der Mittelwert und
die Standardabweichung bestimmt. Die statistische Prüfung erfolgte
für die einzelnen Messwerte auf den Belastungsstufen mit
dem Wilcoxon und U-Test. Die Parameter der Regressionsgleichung
für die Differenzverläufe wurden mit dem jeweiligen t-Test
geprüft. Eine Signifikanz wurde mit p < 0,05 angenommen.
Ergebnisse
Das Verhalten der Mittelwerte von Eisen, Glucose, Herzschlagfrequenz
und Sauerstoffaufnahme bei der Ergometerbelastung unterschieden
sich im Gruppenvergleich nicht. Die Laktatkonzentration
und die Messgrössen des Säurebasenhaushaltes für ausgewählte
Messpunkte sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Fahrzeit und die
Leistung auf dem Ergometer sind in Tabelle 2 angegeben. Die
Beurteilung der Unterschiede im Placebo- und Verumversuch
mit dem U-Test erbrachte bei einzelnen Messpunkten (250 W und
340 W bzw. Abbruch) aufgrund der geringen Anzahl der Probanden
keine statistisch zu sichernden Unterschiede. Aufgrund der
individuellen Charakteristik eines Stufenbelastungstests lassen
sich nur einzelne Messpunkte direkt vergleichen. Um alle während
des Experiments erhobenen Daten zu prüfen, wurden für jeden
Probanden die intraindividuellen Differenzen für jedes einzelne
Messwert-Paar gebildet und daraus Regressionsgeraden in der
Form y = a + b · x (y = Messwertdifferenz; x = Belastung) für
die Gruppen berechnet. Die Übersicht der Signifikanz der Unterschiede
im Vergleich Vor- gegen Hauptversuch enthält Tabelle 3a,
die Signifikanzen im Gruppenvergleich Tabelle 3b.
Mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von p < 0,01 kam es nach
der Einnahme des Prüfmedikaments (Verumversuch) zu einer
langsameren Steigung der Laktatkonzentration, nicht jedoch im
Placeboversuch (Abb. 2). In beiden Versuchsgruppen (Placebo und
Verum) kam es zu einer leichten Alkalisierung zu Beginn des
zweiten Belastungstests. Die Veränderung des pH-Wertes (Alkalisierung)
war im Verumversuch kleiner. Ausserdem war die Differenz
im pH-Wert bei der Verumgruppe signifikant kleiner als in
der Placebogruppe (Tab. 3, Abb. 1). Eine Gegenüberstellung der
Laktatkonzentration bei der jeweiligen Leistung auf dem Ergometer
ergab, dass ausserhalb der biologischen Schwankung bei Versuchswiederholung
nur im Verumversuch eine statistisch gesicherte
Laktatverminderung (p < 0,01) vorlag (Abb. 2).
Die Aufnahme des Prüfmedikaments beeinflusste die Eisenkonzentration
nur im Zufallsbereich, allerdings blieben die im
Placeboversuch zu beobachtenden tendenziellen Eisenkonzentrationsverminderungen
im Verumversuch aus. Die Fahrzeit in den
Einzelversuchen verlängerte sich unter dem Einfluss des Prüfmedikaments
signifikant (p < 0,05). Ebenso stieg bei der Verumgruppe
die Leistung bei Laktat 2 mmol/l (PL2) bzw. die Abbruchleistung
signifikant (p < 0,05 bzw. p < 0,01) an. Die Veränderungen
bei der Placebogruppe (P) waren zufällig (Tab. 2, 3a).

72
Im Prüfplan war eine Befindensbeurteilung (z.B. Borg-Skala)
nicht vorgesehen. Trotzdem wurden nach Aufhebung der Verblindung
die Sportler nachträglich befragt. Die Athleten, die das
Verumpräparat bekamen, berichteten, dass sie die höheren Belastungsstufen
leichter bewältigten.
Diskussion
Die Regulation des Säurebasenhaushaltes bzw. des pH-Wertes
erfolgt nach traditioneller Vorstellung durch Lunge und Nieren.
Neue Erkenntnisse zur Entsorgung und Elimination von Stoff-
Neumann G. et al.
– Tabelle 1: Verhalten der Mittelwerte (je n = 12) von Laktat, Base Exzess (BE), pH-Wert, Standardbicarbonat (ST-HCO 3 )
und pCO 2
1 = 1. Stufenbelastungstest (Vorversuch), 2 = 2. Stufenbelastungstest am 3. Studientag (Hauptversuch)
Laktat [mmol/l] Vorstart ± 250 W ± 340 W ± Abbruch ± 30 min nach Belastung ±
Placebo 1 1,225 0,444 2,853 1,437 8,028 3,440 9,373 2,210 5,850 2,033
Placebo 2 1,313 0,391 2,733 1,557 8,001 3,323 9,803 1,906 6,529 1,595
Verum 1 1,300 0,674 3,848 2,242 8,890 2,496 9,910 2,128 6,215 2,019
Verum 2 0,996 0,355 3,173 1,887 7,233 1,835 10,067 2,277 6,808 2,010
BE [mmol/l] Vorstart ± 250 W ± 340 W ± Abbruch ± 30 min nach Belastung ±
Placebo 1 –0,63 1,38 –2,93 2,47 –9,29 5,56 –11,09 3,86 –6,72 2,96
Placebo 2 –0,53 2,09 –1,59 2,21 –7,39 4,95 –10,61 3,14 –7,47 2,36
Verum 1 –0,22 0,95 –3,37 3,16 –8,71 3,01 –10,70 2,41 –7,08 2,53
Verum 2 0,03 1,21 –2,92 3,06 –7,91 2,91 –11,73 3,20 –8,02 2,77
pH–Wert Vorstart ± 250 W ± 340 W ± Abbruch ± 30 min nach Belastung ±
Placebo 1 7,364 0,019 7,332 0,036 7,260 0,084 7,239 0,063 7,301 0,034
Placebo 2 7,374 0,030 7,353 0,029 7,293 0,069 7,250 0,053 7,296 0,036
Verum 1 7,370 0,018 7,335 0,042 7,286 0,044 7,253 0,045 7,298 0,029
Verum 2 7,375 0,016 7,341 0,042 7,300 0,038 7,233 0,055 7,286 0,032
– St–HCO 3 [mmol/l] Vorstart ± 250 W ± 340 W ± Abbruch ± 30 min nach Belastung ±
Placebo 1 23,40 1,11 21,60 1,85 17,08 3,80 15,73 2,54 18,79 2,10
Placebo 2 23,49 1,66 22,65 1,74 18,30 3,55 16,02 2,14 18,24 1,65
Verum 1 23,73 0,75 21,28 2,30 18,04 2,96 16,37 2,58 18,52 1,86
Verum 2 23,94 0,96 21,61 2,27 18,61 1,18 15,30 2,13 17,83 1,99
PCO 2 [mmHg] Vorstart ± 250 W ± 340 W ± Abbruch ± 30 min nach Belastung ±
Placebo 1 44,20 2,04 43,73 1,97 37,58 3,37 36,15 2,83 39,05 3,06
Placebo 2 42,88 2,39 43,58 1,54 37,30 3,66 35,93 2,24 38,28 1,63
Verum 1 44,34 2,38 41,97 2,50 35,83 3,37 35,40 2,88 38,37 2,82
Verum 2 43,96 1,79 42,25 2,46 36,89 3,20 35,87 3,22 37,88 3,16
Tabelle 2: Leistung auf dem Fahrradergometer
wechselendprodukten, wie CO 2 und säuernde Metaboliten (Milchsäure
bzw. Laktat) lenkten die Aufmerksamkeit zusätzlich auf
die Leber (Häussinger, 1987; Zander, 1995; Nöldge-Schomburg,
1995).
Nach ihrer Durchblutung ist die Leber mit der Niere vergleichbar.
Sie erhält etwa 25% des Herzminutenvolumens, wobei das
Blut zu etwa 2 /3 über den Weg Vena portae – Vena hepatica und zu
1/ 3 über den Weg Arteria hepatica – Vena hepatica die Leber durchströmt.
Die jüngere Literatur zeigt deutlich, dass der Leber, entgegen
der vorherrschenden Lehrmeinung, eine entscheidende Rolle
im Säure-Basen-Haushalt zukommt (Zander, 1995). Die Leber
kann in einer Stunde soviel H + -Ionen eliminieren und damit Bikar-
Vorversuch Hauptversuch Signifikanz
Fahrzeit (min) Placebo 40,6 ± 4,7 41,8 ± 5,6 n.s.
Verum 38,6 ± 5,7 39,9 ± 6,23 < 0,05
Leistung bei Laktat 2 mmol/l Placebo 3,10 ± 0,55 3,11 ± 0,48 n.s.
(PL2) in W/kg
Verum 2,86 ± 0,37 3,03 ± 0,43 < 0,05
Abbruchleistung (Pmax) in W/kg Placebo 4,62 ± 0,44 4,70 ± 0,46 n.s.
Verum 4,37 ± 0,37 4,48 ± 0,45 < 0,01
Maximale Sauerstoffaufnahme Placebo 60,7 ± 5,5 61,3 ± 5,0 n.s.
(ml/kg·min)
Verum 57,1 ± 5,8 57,5 ± 6,3 n.s.
Maximale Herzfrequenz (Schl./min) Placebo 188,2 ± 6,6 187,5 ± 8,2 n.s.
Verum 190,1 ± 16,3 190,0 ± 14,8 n.s.

Einfluss eines Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat-Komplexes auf metabole Messgrössen bei Fahrradergometrie 73
Abbildung 1: Vergleich der pH-Wertdifferenz im Doppelblindansatz für Placebo- und im Verumversuch. Im Verumversuch wurde ein Kalium-Eisen-
Phosphat-Citrat-Komplex aufgenommen, der zu einer signifikanten Abnahme (p < 0,001) der pH-Wertdifferenz gegenüber dem Vorversuch über die
Belastung führte. Dargestellt sind die individuellen Differenzen der pH-Werte zwischen Haupt- und Vorversuch und eine aus diesen Differenzen
berechnete Gerade.
Abbildung 2: Vergleich der Laktatdifferenz bei der Ergometerbelastung in dem Doppelblindversuch. Nach Aufnahme von KEPC war die Laktatdifferenz
signifikant niedriger, d. h. es kam nach Aufnahme von KEPC zu einem geringeren Laktatanstieg. Die Abbildung zeigt die individuellen Differenzen der
Laktatkonzentrationen zwischen Haupt- und Vorversuch und eine aus diesen Differenzen berechnete Gerade.
Abbildung 3: Postulierte chemische Struktur des KEPC-Komplexes und
ein mögliches Reaktionsprodukt.

74
Tabelle 3a: Vergleich zwischen Vor- und Hauptversuch
innerhalb der Einzelansätze auf signifikante
Veränderungen (n. s. = nicht signifikant)
Irrtumswahrscheinlichkeiten
p im
Wilcoxon-Test
Placebo Verum
Fahrzeit n. s. < 0,05
PL2 n. s. < 0,05
Pmax n. s. < 0,01
VO 2max n. s. n. s.
Hf max n. s. n. s.
Irrtumswahrscheinlichkeiten
p im t-Test
Für die Parameter
a und b der Geraden
y = a + b · x
p(a) p(b) p(a) p(b)
BE n. s. n. s. n. s. n. s.
Glucose n. s.

Einfluss eines Kalium-Eisen-Phosphat-Citrat-Komplexes auf metabole Messgrössen bei Fahrradergometrie 75
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