Longitudinale funktionelle MRT Bildgebungsstudie zur Untersuchung der Auswirkungen eines forcierten Sporttrainings auf die zentrale Schmerzverarbeitung

Abstract

Es ist bekannt, dass Sport zu einer Modulation der Schmerzverarbeitung führt. Sportler weisen höhere Toleranzschwellen für Schmerz auf als Nichtsportler. Nach akuter sportlicher Aktivität tritt bei trainierten Athleten eine Elevation der Schmerzschwellen auf. Kürzlich gelang es, die zugrunde liegenden zentralnervösen Mechanismen mittels fMRT zu ermitteln. Diese Effekte nach akuter zweistündiger Ausdauerbelastung waren mit einer akuten zentralnervösen opioidergen Freisetzung (Boecker et al., 2008) und einer verminderten Aktivierung in schmerzverarbeitenden Arealen (Scheef et al., 2012) vergesellschaftet.<br /> Im Gegensatz dazu sind die zugrundeliegenden Mechanismen eines regelmäßigen Ausdauersporttrainings auf die Schmerzverarbeitung bisher nicht experimentell untersucht worden. In dieser Arbeit wurden diese Mechanismen erstmalig mittels einer longitudinalen fMRT-Studie untersucht:<br /> Die sechsmonatige, kontrollierte Studie wurde von 28 gesunden männlichen rechtshändigen Probanden abgeschlossen (15 Sportler und 13 Kontrollprobanden). Die Sportler absolvierten ein sechsmonatiges Lauftrainingsprogramm, während die Kontrollen keinen Ausdauersport trieben. Zu Beginn (T= 0 Monate) und zum Ende des Studienzeitraumes (T= 6 Monate) wurden die hitzeschmerzabhängigen Hirnaktivierungen mittels fMRT in einem Block-Design gemessen. Abschließend wurde der applizierte Hitzeschmerz auf einer numerischen Skala bewertet. Ferner wurden zu beiden Zeitpunkten Fitnessparameter (Ruhefrequenz, Blutdruck, VO2max) sowie Schmerz- und Fühlschwellen untersucht.<br /> In der Sportgruppe konnte eine signifikante Abnahme der Ruhefrequenz (p = 0,007) und des systolischen Blutdruckes (p = 0,025) sowie eine signifikante Zunahme der VO2max (p < 0,001) als Zeichen einer körperlichen Adaptation gemessen werden, während keine signifikanten Unterschiede in der Kontrollgruppe gemessen wurden. Die Interaktionsanalyse zeigte eine signifikante Zunahme der VO2max (p < 0,001) in der Sportgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Schmerz- und Fühlschwellen der Probanden wiesen keine signifikanten Änderungen auf. Die fMRT-Untersuchung zeigte in der Interaktionsanalyse eine Abnahme der Aktivierung in der Insel rechts-hemisphärisch sowie in prämotorischen Arealen (SMA, PMC) linkshemisphärisch in der Sportlergruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Bewertung des applizierten Schmerzes zeigte einen der Bildgebung (Insel) kongruenten Verlauf mit Abnahmetendenz in der Sportgruppe und Zunahmetendenz in der Kontrollgruppe, jedoch unterhalb des Signifikanzniveaus.<br /> Post-hoc Analysen zeigten in der Sportgruppe eine verminderte Aktivierung in der Insel beidseits (p < 0,001, unkorrigiert), während in der Kontrollgruppe eine Zunahme der schmerzbedingten Aktivierung vor allem in motorischen Arealen (SMA, Zerebellum) sowie in SI nachgewiesen wurde.<br /> Mittels dieser Arbeit konnten zusammenfassend erstmalig schmerzmodulatorische Effekte eines regelmäßigen Ausdauersports gezeigt werden. Diese fanden einerseits in einer Region statt, der eine Verarbeitung affektiv-motivationaler Schmerzkomponenten zugeschrieben wird (Insel), andererseits in motorischen Planungsarealen (SMA/PMC). Zusammenfassend lässt sich mit diesen Ergebnissen - in Erweiterung zum jetzigen Wissensstand bei sportabhängiger akuter Schmerzmodulation - schlussfolgern, dass eine regelmäßige sportliche Aktivität zu einer chronischen Modulation der affektiv-motivationalen Schmerzverarbeitung führt. Hierfür werden zugrunde liegende tonische opioiderge Mechanismen vermutet. Diese Hypothese kann aber auf der Grundlage der vorliegenden Daten weder verifiziert noch falsifiziert werden. Vor einem gezielten Einsatz von Ausdauersporttraining bei Patienten mit chronischen Schmerzsyndromen sind entsprechende weiterführende experimentelle Untersuchungen erforderlich.