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Einfluss des circadianen Rhythmus

Wer hat an der (inneren) Uhr gedreht?

Der circadiane Rhythmus gibt vor, zu welcher Tageszeit die individuelle körperliche Leistungsfähigkeit am höchsten ist. Inwiefern die Kenntnis darüber zur individuellen Gesundheitsförderung und zur Optimierung des Trainings genutzt werden kann, wird nachfolgend erläutert.

Biorhythmus, innere Uhr, Schlaf-wach-Rhythmus oder auch Chronobiologie (gr. Chronos = Zeit) sind weitere Bezeichnungen für den circadianen Rhythmus. Gemeint sind dabei immer periodische Veränderungen im Organismus, die in einem ungefähren 24-Stunden-Zyklus ablaufen (Höwler, 2020, S. 69). Zu den zyklisch ablaufenden Parametern zählen zum Beispiel die Körperkerntemperatur, die Herzfrequenz, der Blutdruck und verschiedene Hormone. Diese Parameter sind abhängig von internen und externen Einflüssen, vor allem von Lichtverhältnissen (Fiedler et al., 2022). Jedes Individuum verfügt über eine «grosse innere Uhr», die vom Nucleus suprachiasmaticus (Bestandteil des Hypothalamus) als Taktgeber gesteuert wird. Davon ausgehend existieren viele «kleinere innere Uhren» in den einzelnen Zellen. Diese biologischen Zyklen sind evolutionär bedingt und sorgen für einen ungestörten Ablauf der physiologischen Prozesse im Organismus über den Tag hinweg (Höwler, 2020, S. 70; Darmann, 2019, S. 12–13; vgl. Tab. 1).

Störungen der inneren Uhr

Unter Entrainment versteht man den Einklang vom circadi- anen Rhythmus und äusseren Reizen (Fietze und Penzel, 2021). Bei Störungen des circadianen Rhythmus laufen viele der «kleinen inneren Uhren» im gesamten Organismus nicht synchron. Solch eine Fehlausrichtung kann verschiedene Ursachen haben, wie z. B. einen verschobenen Hell-Dunkel-Zyklus. Diese Verschiebung tritt zum einen häufig bei Reisen über Zeitzonen hinweg auf (Jetlag) und zum anderen durch Schichtarbeit oder weitere Aktivitäten während der Nachtstunden, wie Feiern, Verzehr nächtlicher Snacks oder generell bei Lichteinfluss während der Nacht (Martin & Esser, 2022). Diese Verhaltensweisen entgegen dem evolutionären Biorhythmus stören unter anderem die «Muskeluhr». Die Skelettmuskulatur ist der wichtigste Ort der Glukoseaufnahme, -speicherung und -verwertung. Sozusagen ein Defekt der «Muskeluhr» stört demnach den Glukose- und Fettstoffwechsel, hat Auswirkungen auf die Stoffwechselgesundheit und erhöht dadurch das Risiko von Diabetes mellitus Typ 2 und Adipositas (Kim et al., 2023).

Gesundheit fördern und Uhren «neu einstellen»

Die beste Zubettgehzeit liegt zwischen 22 und 24 Uhr. Nachts, wenn Wachhormone abnehmen, Schlafhormone produziert werden und die Körperkerntemperatur sinkt, kann die beste Schlafqualität erzielt werden. Schichtarbeitende können jedoch in der Nachtschicht nicht schlafen, sondern müssen wach und aufmerksam sein. Tagsüber, ausserhalb des circadianen Schlafrhythmus, wird jedoch nicht genügend Melatonin ausgeschüttet, um einen ausreichend erholsamen Schlaf zu gewährleisten. Entsprechend reichen während der Zeit des Nachtdienstes Schlafquantität sowie -qualität nur selten aus (Fietze & Penzel, 2021). Studien belegen einen Zusam- menhang von Nachtschichtarbeit und einem erhöhten Risiko für einen ischämischen Schlaganfall, Diabetes mellitus Typ 2, Fettleibigkeit und weitere Erkrankungen (Bennett & Sato, 2023). Aber auch bei «Nicht-Schichtarbeitenden» wirken sich Schlafstörungen bzw. wirkt sich Schlaf ausserhalb der optimalen Schlafzeit negativ auf die Gesundheit aus, begründet in Störungen des circadianen Rhythmus. Im Umkehrschluss fördert das Aufrechterhalten der biologischen Homöostase im circadianen Tagesrhythmus die Gesundheit.

Circadianer Rhythmus unterstützt bei Therapie und Prävention

Der Zeitpunkt der körperlichen Betätigung hat Auswirkungen auf die kognitive und physische Leistung. Das richtige Timing der Bewegung kann bei einem gestörten Schlaf-wach-Rhythmus die inneren Uhren nochmals neu «einstellen» (Bennett & Sato, 2023). Dies bietet für die Prävention und Therapie bei Stoffwechselerkrankungen vielversprechende Möglichkeiten. Ein positiver Nutzen von körperlicher Betätigung bei Diabetes oder Adipositas ist bereits bekannt. Das Berücksichtigen von tageszeitabhängigem Sport, entsprechend der Abläufe im 24-Stunden-Rhythmus, kann diesen positiven Einfluss verstärken (Martin & Esser, 2022). Eine Studie mit stoffwechselerkrankten Personen zeigte, dass ein Zwölf-Wochen-Ergometertraining zwischen 15 und 18 Uhr bessere Erfolge bei der Glukoseverwertung, der Kohlenhydratoxidation und der Nüchternglukose erzielte als ein morgendliches Training. Aus- serdem kam es zu einer grösseren Verringerung der Fettmasse sowie zu einer Steigerung der maximalen Arbeitsleistung (Mancilla et al., 2021). Ein frühmorgendliches Training kann zudem die Melatoninproduktion vorverlagern. Dagegen hat ein Training am Nachmittag keine Auswirkungen. Ein spätes Training wiederum kann die Produktion verzögern (Young- stedt et al., 2019; Thomas et al., 2020).

Einfluss auf die Leistungsfähigkeit

Es gibt zwei Chronotypen – die Morgentypen («Lerchen») können bereits ab sechs Uhr leistungsbereit sein, während es die Abendtypen («Eulen») erst nach 16 Uhr sind. Beide Chronotypen weisen jedoch sowohl zwischen zehn und zwölf Uhr sowie zwischen 16 und 20 Uhr in der Leistungskurve ein Hoch auf (Höwler, 2020, S. 69–70). An diesen Leistungskurven kann sich die Trainingsplanung orientieren. Frühmorgens ist der Körper umgangssprachlich noch nicht «auf Betriebstemperatur». Der Kreislauf muss erst stabilisiert und die Muskeln durch sanfte Alltagsbewegungen erwärmt werden (vgl. Tab. 1). Während der ersten Hochphase sind die meisten Personen am Arbeiten. Wer es jedoch einrichten kann, profitiert im Ausdauer- und Krafttraining. Alternativ, und für die meisten Personen gut umsetzbar, ist ein Kraft- und Ausdauertraining im zweiten Leistungshoch. Zu dieser Zeit besteht im circadianen Rhythmus ein optimales Verhältnis von peripheren (z. B. Muskeltemperatur) und zentralen Mechanismen (z. B. Wachsamkeit), wodurch der Organismus leistungsstark ist (Küüsmaa et al., 2015).

Neben diesen tageszeitabhängigen Empfehlungen entsprechend des allgemeinen circadianen Rhythmus konnten weitere Zusammenhänge festgestellt werden, die auf die individuelle innere Uhr zurückzuführen sind. In einer wissenschaftlichen Untersuchung wurde festgestellt, dass die Varianz der individuellen Kraftleistung zu verschiedenen Uhrzeiten am gleichen Tag (= diurnale Varianz) dreimal so hoch war wie die Tag-zu-Tag-Varianz (Kraftleistung zur gleichen Uhrzeit an unterschiedlichen Tagen) (Knaier et al., 2019).

Bedeutung für die praktische Anwendung

Demnach ist es für die Vergleichbarkeit der körperlichen Leistungsfähigkeit bzw. zur Überprüfung von Trainingsfortschritten von besonderer Relevanz, dass Krafttests möglichst immer zu einer ähnlichen Uhrzeit durchgeführt werden. Wenn die Krafttests vor und nach einem mehrwöchigen Trainingszyklus zu unterschiedlichen Uhrzeiten durchgeführt werden, besteht das Risiko, dass der tatsächliche Trainingsfortschritt aufgrund der diurnalen Varianz der Kraftleistung verzerrt wird. Dadurch könnte im schlimmsten Fall der Eindruck entstehen, dass eine Person durch das mehrwöchige Training keinen Kraftzuwachs erzielen konnte, obwohl dies lediglich durch eine suboptimale Wahl des Testzeitpunktes begründet ist.

Dies lässt sich auch auf Krafttests zur Ableitung von Belastungsintensitäten im Training übertragen. Wenn die Krafttestung zur Ermittlung der Trainingsgewichte beispielsweise abends durchgeführt wurde, das Training aus Zeitgründen aber primär am Morgen stattfindet, besteht aufgrund der diurnalen Varianz das Risiko, dass die ermittelten Lasten für das Training nicht optimal passen.

Dies ist auch im Leistungssport von Bedeutung. Denn wenn die Uhrzeit eines Wettkampfes bekannt ist, können Teilnehmende ihre vorherige Trainingszeit anpassen, sodass während des Wettkampfes eine bestmögliche Leistung erbracht werden kann (Bruggisser et al., 2023).

Hinsichtlich des Einflusses der Uhrzeit auf die Höhe der Trainingseffekte besteht hingegen noch kein wissenschaftlicher Konsens. Als praxisrelevante Handlungsempfehlung gilt deshalb, dass Personen zu der Uhrzeit trainieren sollten, zu der die individuelle Motivation und das Wohlbefinden am grössten sind oder die zeitliche Planung am besten passt. Worin sich aber alle Forschenden einig sind, ist, dass selbst ein Training ausserhalb des allgemeinen oder individuellen circadianen Rhythmus immer noch weitaus effektiver ist als gar kein Training, weshalb die Kontinuität des Trainings von höherer Priorität sein sollte als die Uhrzeit, zu der trainiert wird.

Fazit

Ein Training zur richtigen Tageszeit kann einen Einfluss auf die individuelle Leistungsfähigkeit haben. Zudem gilt die Einhaltung des individuellen circadianen Rhythmus als wichtiges Instrument in der Prävention und Therapie bei Stoffwechselerkrankungen. Fachkräfte in Fitness- und Gesundheitscentern sollten diese Kenntnisse bei der Trainings- planung sowie der Überprüfung der Trainingsfortschritte unbedingt berücksichtigen, um die Kundenbetreuung und -zufriedenheit zu optimieren.

Auszug aus der Literaturliste

Bruggisser, F., Knaier, R., Roth, R., Wang, W., Qian, J. & Scheer, F. A. J. L. (2023). Best Time of Day for Strength and Endurance Training to Improve Health and Performance? A Systematic Review with Meta-analysis. Sports medicine – open, 9 (1), 34. https://doi.org/10.1186/s40798-023-00577-5

Fietze, I. & Penzel, T. (2021). Schlafstörungen – Prävalenz, Bedeutung und Implikationen für die Prävention und Gesundheitsförderung. In M. Tiemann & M. Mohokum (Hrsg.), Prävention und Gesundheitsförderung (S. 947–954). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.

Martin, R. A. & Esser, K. A. (2022). Time for Exercise? Exercise and Its Influence on the Skeletal Muscle Clock. Journal of biological rhythms, 37 (6), 579–592. https://doi.org/10.1177/07487304221122662

Für eine vollständige Literaturliste kontaktieren Sie bitte info@fitness-tribune.com.

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Laura Blanz

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Michelle Schmitt

Über die Autoren
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Laura Blanz

Laura Blanz, B. A. Sportwissenschaft und M. Sc. Gesundheitssport, ist an der Deutschen Hochschule für Prävention und Gesundheitsmanagement (DHfPG) sowie an der BSA-Akademie im Fachbereich Gesundheitsförderung als Dozentin, Autorin und Tutorin tätig. Sie hat mehrjährige Erfahrung als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Sport- und Präventivmedizin sowie als Einzel- und Gruppentrainerin im gesundheitsorientierten Trainingssektor. www.dhfpg-bsa.de
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Michelle Schmitt

Michelle Schmitt, M. A. Prävention und Gesundheitsmanagement, war als Unternehmensleitung einer Fitnessanlage tätig. Sie gibt zudem ihre langjährige Erfahrung im Gruppentraining als Dozentin an der Deutschen Hochschule für Prävention und Gesundheitsmanagement (DHfPG) sowie als Referentin an der BSA-Akademie weiter. www.dhfpg-bsa.de

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