Aus Forschung
& Wissenschaft

Natrium, Kochsalz

 

Flüssigkeitsbalance

 

Natrium ist im Körper das Kation, das für die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Plasmavolumens zuständig ist - bei anhaltendem Natriummangel tritt eine Hypovolämie auf. Gehen dem Körper größere Mengen natriumhaltiger Flüssigkeit verloren, etwa bei körperlicher Anstrengung oder äußerer Hitze durch starkes Schwitzen, reicht dementsprechend ein Ersatz des Volumens mit freiem Wasser nicht aus, sondern auch der Natriumverlust muss ausgeglichen werden. Eine Reihe von Studien zeigt, dass mit natriumhaltiger Rehydrierungsflüssigkeit das Plasmavolumen effektiver wieder hergestellt und auch die Belastbarkeit erhöht werden kann.

 

Morris DM, Huot JR, Jetton AM, Collier SR, Utter AC
Acute Sodium Ingestion Prior to Exercise Increases Voluntary Water Consumption Resulting in Pre-Exercise Hyperhydration and Improvement in Exercise Performance in the Heat
Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2015 Mar 26

 

Diese randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie mit Crossover-Design untersucht, wie sich eine Natriumgabe zwei Stunden vor einer körperlichen Belastung auf die Hydratation und die Leistungsfähigkeit auswirkt. Dazu erhielten neun gesunde, sportlich aktive Männer mit durchschnittlich 27 Jahren entweder Natrium (60 mg/kg als Gelatinekapsel) oder ein Placebo oder gar nichts.
In der darauffolgenden zweistündigen Hydratationsperiode tranken die Teilnehmer signifikant mehr, wenn sie Natrium bekamen (~1400 ml vs. 800 ml (Placebo oder nichts)). Auch war die zurückbehaltene Flüssigkeitsmenge nach der Hydratationsphase mit Natrium signifikant höher (~800 ml vs. ~200 ml (Placebo oder nichts)).
Während des folgenden Radfahrens bei 50 % maximaler Leistungsfähigkeit war die Dehydratation signifikant geringer, wenn die Teilnehmer vorher Natrium bekamen (0,7 % vs. 1,3 % (Placebo) oder 1,6 % (nichts)). Auch die im Ohr gemessene Temperatur war nach der Dehydrierungsphase niedriger. Beim Schwitzen und der Herzfrequenz gab es keine signifikanten Unterschiede.
Darauf folgte ein Zeitradfahren, bei dem die Dehydratation auch geringer war, wenn die Teilnehmer vorher Natrium bekamen (1,4 % vs. 2,3 % (Placebo oder nichts)). Außerdem wurde beim Zeitradfahren während des Natriumversuchs signifikant weniger Zeit benötigt, um 200 kJ Energieverbrauch zu erreichen (773 s vs. 851 s (Placebo) + 872 s (nichts)).
Die Autoren betonen den neuen Aspekt dieser Studie, dass eine vorherige Natriumgabe zu erhöhter, freiwilliger Flüssigkeitsaufnahme bei gut hydrierten Menschen führt. Dies führt in der Folge zu einer geringeren Dehydratation und auch zu einer besseren Leistung.

 

 

Anastasiou CA, Kavouras SA, Arnaoutis G, Gioxari A, Kollia M, Botoula E, Sidossis LS.
Sodium replacement and plasma sodium drop during exercise in the heat when fluid intake matches fluid loss.
J Athl Train. 2009 Mar-Apr;44(2):117-23.

 

Diese randomisierte Crossover-Studie untersuchte bei 13 aktiven Männern die Wirksamkeit eines natriumhaltigen Sportgetränks zur Verhinderung von Hyponatriämie und Muskelkrämpfen während längerer körperlicher Belastung bei Hitze.
Die Teilnehmer unterzogen sich drei unterschiedlichen Belastungsprotokollen bei Außentemperaturen von 30 °C: (1) 3 Stunden 30-minütiges Gehen bzw. Radfahren im Wechsel über 3 Stunden mit einer Ziel-Herzfrequenz von 130 bzw. 140 pro Minute; (2) Belastung der Wadenmuskulatur  im Stehen (Anheben des Unterschenkels; achtmal 30 Wiederholungen) und (3) 45 Minuten schnelles Gehen (Geschwindigkeit entsprechend 5,5 km pro Stunde) und 12 % Steigung.
Während der Belastung nahmen die Teilnehmer Flüssigkeit zu sich, die Menge entsprach dem Flüssigkeitsverlust über Schwitzen. Bei jedem Belastungsprotokoll wurden folgende Getränke konsumiert: ein Kohlenhydrat-Elektrolyt-Getränk mit 36,2 mmol/l Natrium (entsprechend 833 mg Na/l; HNa), ein Kohlenhydrat-Elektrolyt-Getränk mit 19,9 mmol/l Natrium (458 mg Natrium/l; NNa), natriumarmes Mineralwasser (MW, Natriumkonzentration  unter 0,3 mmol/l) und gefärbtes, aromatisiertes destilliertes Wasser (Pl). Als Ergebnisparameter dienten Natriumkonzentration im Serum, Plasmaosmolalität, Plasmavolumenveränderungen und Häufigkeit von Muskelkrämpfen.
Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl unter HNa und NNa die Natriumkonzentration im Serum relativ konstant blieb (137,3 mmol/l bzw. 136,7 mmol/l am Ende der beiden Protokolle). Jedoch fand sich im Vergleich zu den Ausgangswerten eine deutliche Verminderung unter MW (auf im Mittel 134,5 mmol/l) und Pl (auf im Mittel 134,4 mmol/l; p <0,05 für den Vergleich). Die gleichen Trends wurden für die Plasmaosmolalität beobachtet (p < 0,05). Das Plasmavolumen blieb erhalten unter HNa und NNa, verminderte sich aber, wenn auch nicht signifikant, um 2,5 % unter W und PL. Muskelkrämpfe traten bei keinem Probanden auf.
Diese Daten zeigen nach Ansicht der Autoren, dass die Natriumzufuhr bei längerer körperlicher Belastung in der Hitze eine bedeutsame Rolle bei der Vermeidung von Natriumverlusten spielt. Hyponatriämien können damit verhindert werden, wenn die Flüssigkeitszufuhr dem Flüssigkeitsverlust durch Schwitzen entspricht.

 

Merson SJ, Maughan RJ, Shirreffs SM.
Rehydration with drinks differing in sodium concentration and recovery from moderate exercise-induced hypohydration in man.
Eur J Appl Physiol. 2008 Jul;103(5):585-94. Epub 2008 May 8.

 

Diese Studie untersuchte die Auswirkung von Natrium-Chlorid-Gaben auf die Rehydrierung nach körperlicher Belastung: Teilnehmer waren acht Männer, die im Mittel 1,98 % ihres Körpergewichts durch Belastung bei Hitze verloren hatten und anschließend eines von vier Getränken konsumierten (Volumina entsprechend 150 % des Gewichtsverlusts) mit einem NaCl-Gehalt im Mittel von 1, 31, 40 und 50 mmol/l (entsprechend 58,5; 1813,5; 2340 und 2925 mg NaCl/l). 4 Stunden nach der Rehydrierung wurden die Probanden erneut belastet und mit 5 Minuten Radfahren bei 70 % der maximalen Sauerstoffaufnahme VO2(peak) udn anschließend bei 95 % VO2(peak) bis zur subjektiven Erschöpfung.
Bei der Auswertung zeigte sich, dass die Urinausscheidung umgekehrt mit der Natrium-Chlorid-Zufuhr korreliert war (p < 0,01): 39, 50, 60 bzw. 64 % der aufgenommenen Flüssigkeitsmenge verblieben im Organismus bei NaCl-Zufuhr von 1 mmol/l, 31 mmol/l, 40 mmol/l bzw. 50 mmol/l. Die Zeit bis zur Erschöpfung bei der Belastung nach 4-stündiger Erholung unterschied sich allerdings nicht zwischen den Getränken (p = 0,883).
Folgerung der Autoren: Der Zusatz von 40 oder 50 mmol/l Kochsalz zu einer Rehydrierungslösung kann die folgende Urinausscheidung vermindern und so zu einer effektiveren Rehydrierung führen als kochsalzarme oder -freie Getränke, auch wenn sich dies nicht direkt in eine gesteigerte Leistungsfähigkeit 4 Stunden nach der Rehydrierungsphase umsetzt.

 

Sims ST, Rehrer NJ, Bell ML, Cotter JD.
Preexercise sodium loading aids fluid balance and endurance for women exercising in the heat.
J Appl Physiol. 2007 Aug;103(2):534-41. Epub 2007 Apr 26.

 

Diese doppelblinde Crossover-Studie sollte untersuchen, ob die Zufuhr von natriumhaltigen Getränken vor körperlicher Belastung in der Hitze das Plasmavolumen (PV) erhöht, die subjektive Belastung vermindert und die Ausdauer fördert.
13 geübte Radfahrerinnen (maximale Sauerstoffaufnahme 52 pro kg und Minute) schlossen die Studie ab. Sie erhielten zur Flüssigkeitssubstitution entweder ein Getränk mit hohem Natriumgehalt (HNa; 164 mmol/l = 3772 mg/l) oder niedrigem Natriumgehalt (NNa: 10 mmol/l = 230 mg/l) in einer Menge von 10 ml/kg vor Beginn der Belastung (mit 70 % der maximalen Sauerstoffaufnahme) bis zum Eintritt der subjektiven Erschöpfung unter warmen Umgebungsbedingungen (32 °C, 50 % relative Luftfeuchtigkeit). Im Mittel wurden 628 ml in sieben Portionen über 60 Minuten getrunken.
Bei den Ergebnissen zeigte sich, dass das HNa-Getränk das Plasmavolumen gegenüber den Werten vor dem Training erhöhte, während das NNa-Getränk dies nicht tat (p < 0,000), und die Zeitdauer bis zur subjektiven Erschöpfung war verlängert (98,8 vs. 78,7 min; p < 0,0001). Die Körperkerntemperatur stieg unter NNa schneller an als unter HNa (1,6 °C/h vs. 1,2 °C/h; p = 0,04).
Die Zufuhr eines konzentrierten natriumhaltigen Getränks vor körperlicher Belastung kann also das Plasmavolumen und die subjektive Belastbarkeit erhöhen und die Thermoregulationsmechanismen schonen, so die Autoren.

 

Sharp RL.
Role of sodium in fluid homeostasis with exercise.
J Am Coll Nutr. 2006 Jun;25(3 Suppl):231S-239S. Review.

 

Diese Übersichtsarbeit stellt die aktuelle Literatur zu den Wechselwirkungen von Natrium und Flüssigkeitszufuhr bei der Aufrechterhaltung des Flüssigkeitshaushalts bei Belastung durch Hitze und körperliche Anstrengung dar.
Starkes Schwitzen bei körperlicher Belastung, vor allem wenn äußere Hitzeeinwirkung dazu kommt, führt in der Regel zu Flüssigkeitsverlusten entsprechend 1-8 % des Körpergewichts. Daher genießen in der Literatur Leitlinien zum Flüssigkeitsersatz und zur Auswahl der richtigen Getränke für aktive Menschen große Aufmerksamkeit. Aktuelle Daten berichten von häufigen Hyponatriämien bei Leistungssportlern, die während eines Trainings über mehr als 4 Stunden zu viel freies Wasser zu sich genommen haben, und empfehlen die Zufuhr von Kochsalz mit dem Flüssigkeitsersatz, um das Risiko von Hyponatriämien zu verringern. Obwohl Hyponatriämien im Breitensport kein bedeutsames Risiko darstellen, ist das im Leistungssport mit extremen Langzeitbelastungen und bei Personen mit beruflich bedingter körperlicher Belastung in der Hitze anders, diese Betroffenen könnten von solchen Empfehlungen profitieren.
Studien zeigen, dass bei Trinken von reinem Wasser das zugeführte Volumen etwa 150 % des über Schwitzen verloren gegangenen Volumens entsprechen sollte, um den bei freiem Wasser auftretenden Flüssigkeitsverlust über den Urin zu kompensieren. Der Zusatz von Natrium-Chlorid und weiteren Elektrolyten zur Rehydrierungsflüssigkeit vermindert den Wasserverlust über den Urin und führt zu einem schnelleren Volumenersatz mit geringeren Trinkmengen.

 

Vrijens DM, Rehrer NJ.
Sodium-free fluid ingestion decreases plasma sodium during exercise in the heat.
J Appl Physiol. 1999 Jun;86(6):1847-51.

 

Diese Crossover-Studie untersuchte, ob der Ersatz des Flüssigkeitsverlustes bei körperlicher Belastung mit natriumfreier Flüssigkeit die Plasmanatriumkonzentration vermindert und so zu einer Verdünnungs-Hyponatriämie führen kann.
Zehn männliche Ausdauersportler absolvierten vor Studienbeginn ein einstündiges Training zur Abschätzung des Flüssigkeitsbedarfs und dann zwei 3-stündige Trainingsperioden auf einem Radergometer mit 55 % der maximalen Sauerstoffaufnahme bei 34 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit. Der Flüssigkeitsverlust wurde in der einen Periode ersetzt durch destilliertes Wasser (W), in der anderen durch ein natriumhaltiges Sportgetränk (Natriumgehalt 18 mmol/l = 414 mg/l. Sechs Probanden konnten unter W die Studie nicht abschließen, vier unter G.
Die Veränderung der Plasmanatriumkonzentration war bei allen Probanden, unabhängig von der Trainingsdauer, größer unter W als unter G (im Mittel -2,48 versus -0,86 mmol/l pro Stunde; p = 0,0198). Ein Proband in der W-Gruppe wies zum Zeitpunkt der Erschöpfung (nach 2,5 Stunden Belastung) eine Hyponatriämie auf (Plasmanatriumkonzentration 128 mmol/l). Eine Verminderung der Natriumkonzentration korrelierte signifikant mit einer verminderten Belastungszeit (p = 0,022).
Diese Ergebnisse zeigen nach Ansicht der Autoren, dass bei Ersatz der über Schwitzen verlorenen Flüssigkeit mit reinem Wasser eine verminderte Plasmanatriumkonzentration resultieren kann, bis hin zu einer Hyponatriämie. Mit der verminderten Plasmanatriumkonzentration geht eine verminderte Leistungsfähigkeit einher, sodass zum Ausgleich der Flüssigkeitsverluste während körperlicher Anstrengung ein natriumhaltiges Getränk bevorzugt werden sollte.

 


Ray ML, Bryan MW, Ruden TM, Baier SM, Sharp RL, King DS.
Effect of sodium in a rehydration beverage when consumed as a fluid or meal.
J Appl Physiol. 1998 Oct;85(4):1329-36.

 

Diese randomisierte Crossover-Studie untersuchte die Auswirkung der Flüssigkeitszusammensetzung auf die Effektivität einer Rehydrierung bei 30 Probanden (15 Männer, 15 Frauen) nach körperlicher Belastung mit einen Flüssigkeitsverlust von 2,5 % ihres jeweiligen Körpergewichts. Die Studienteilnehmer erhielten Wasser (H2O), Hühnerbrühe (HB: 109,5 mmol/l Natrium = 2518,5 mg/l und 25,3 mmol/l Kalium), ein Kohlenhydrat-Elektrolyt-Getränk (KHE: 16,0 mmol/l Natrium = 368 mg/l und 3,3 mmol/l Kalium) und Hühnersuppe mit Nudeln (Suppe: 333,8 mmol/l Natrium = 7792,4 mg/l und 13,7 mmol/l Kalium). Die Probanden nahmen zu Beginn der Rehydrierung und 20 Minuten später 175 ml der jeweiligen Flüssigkeit zu sich; anschließend wurde H2O alle 20 Minuten verabreicht, bis der Gewichtsverlust ausgeglichen war.
Zu Ende der Rehydrierung unterschied sich das Plasmavolumen nicht signifikant von den Werten vor der Belastung und Dehydrierung in den Gruppen HB (im Mittel -1,6 %) und Suppe (im Mittel -1,4 %). Im Gegensatz dazu blieb das Plasmavolumen nach der Rehydrierungsphase signifikant (p < 0,01) unter den Ausgangswerten vor der Dehydrierung in der Gruppen H2O (im Mittel -5,6 %) und KHE (im Mittel -4,2 %). Das Urinvolumen war höher in den Gruppen KHE (im Mittel 310 ml) als in der Gruppe HB (im Mittel 188 ml); die Urinosmolalität war höher in den Gruppen HB und Suppe als in der Gruppe KHE. Die Natriumkonzentration im Urin war höher nach Suppe und HB als nach KHE und H2O.
Diese Ergebnisse liefern nach Ansicht der Autoren Anhaltspunkte, dass die Zugabe von Natrium zur Rehydrierungsflüssigkeit die Flüssigkeitsretention und die Wiederherstellung des Plasmavolumens nach Flüssigkeitsverlusten verbessert.