High-Intensity-Intervalltraining (HIT)
Unter High-Intensity-Intervalltraining (HIT) versteht man eine intermittierende, von Pausen unterbrochene Folge von relativ intensiven, sub-maximalen bis maximalen Ausdauerbelastungen (Laursen & Jenkins, 2002). Das Gesamtvolumen von HIT kann dabei von 4 Minuten (Tabata et al., 1996) bis hin zu 30 Minuten variieren, liegt aber meist deutlich unter dem Umfang eines moderaten Ausdauertrainings nach der Dauermethode (Wahl et al., 2010). Trotz des geringeren Trainingsvolumens scheinen durch HIT dennoch mit der Dauermethode vergleichbare Adaptationen erreichbar zu sein. Gibala und Kollegen (2012) konnten dies beispielsweise in Studien mit jungen gesunden untrainierten Probanden unter Laborbedingungen demonstrieren, wobei die Volumendifferenz des Trainings bis zu 90% betrug. Dabei kam es im Vergleich zu einer inaktiven Kontrollgruppe bereits nach sechs Trainingseinheiten innerhalb von zwei Wochen zu bemerkenswerten Leistungsverbesserungen (Burgomaster et al., 2005). In weiteren Untersuchungen konnten signifikante Effekte des HIT auf die maximale Sauerstoffaufnahmekapazität (+7,8%) (Gormley et al., 2008) sowie Veränderungen des relativen Anteils der Fettoxidation an der Energiebereitstellung (Talanian et al., 2007) demonstriert werden. Wisoloff et al. (2007) beschreiben des Weiteren eine durch HIT induzierte positive Anpassung des linken Ventrikels. Additiv hierzu konnten Rakobowchuk und Kollegen (2008) an einer Stichprobe von 20 gesunden jungen Menschen, welche einer Dauermethodengruppe und einer HIT-Gruppe zufällig zugeteilt wurden, vergleichbare Optimierungen sowohl in der arteriellen Steifigkeit als auch in der flussvermittelten Vasodilatation nachweisen. Beides sind Indikatoren der Endothelqualität, welche nach Feletou und Vanhoutte (2006) in enger Verbindung mit einer Vielzahl kardiovaskulärer Erkrankungen steht. Basierend auf diesen Erkenntnissen stellen sich einige Fragen, wie z. B.: Ist HIT ein geeignetes Mittel für die medizinische Rehabilitation? Wie ist es um die Sicherheit intensiven Intervalltrainings mit Patienten bestellt? Besitzt die Intervallsystematik das Potenzial, die langfristige Bindung an körperliche Aktivität zu stärken?

Einsatz von HIT in der kardiovaskulären Rehabilitation
Für die Rehabilitation von Patienten mit koronarer Herzerkrankung kommen Rognmo et al. (2012) zu dem Schluss, dass es keine Bedenken für den Einsatz von HIT gibt. Innerhalb von insgesamt 175 820 Trainingsstunden (129 456h Dauermethode, 46 364h HIT) berichtet die Studie von lediglich 3 kardialen Zwischenfällen, wovon ein tödlicher im moderaten Ausdauertraining und zwei nicht-tödlich im HIT stattfanden. In den Übersichtsarbeiten von Guiraud et al. (2012) und Weston et al. (2014) wird die Sicherheit von HIT in der kardialen Rehabilitation sowohl für den Einsatz bei stabilen Patienten aber auch für Risikopatienten bescheinigt. Weston et al. (2014, S. 1233) schreiben z. B.: „In summary, when used with appropriate screening and communication with the patient’s doctor, HIIT can be a safe option for patients with high risk“. Als Kontraindikationen gelten beispielsweise eine instabile Angina Pectoris, ein erst kürzlich zurückliegender (<4 Wochen) Myokardinfarkt, eine koronare Bypass Operation in der jüngeren Vergangenheit (<12 Monaten) oder komplexe ventrikuläre Arrhythmien (Weston et al., 2014, S. 1232). Aus den Reviews geht ferner hervor, dass sich die positiven Effekte des HIT auch bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen bestätigen. Beispielsweise konnten Meyer et al. (1996) durch HIT bei Patienten mit Herzinsuffizienz signifikant niedrigere Katecholaminkonzentrationen als durch moderates Ausdauertraining erreichen, was eine Reduktion der Sympathikusaktivität und hierdurch niedrigere Blutdruckwerte mit sich bringen könnte.

Konkrete Trainingsprotokolle
Da es sich bei HIT um einen Überbegriff verschiedenster Trainingsprotokolle handelt, ist es fraglich, inwieweit die Ergebnisse aus den angeführten Untersuchungen auf alle HIT-Protokolle generalisierbar sind. Gemein ist den Trainingsprotokollen jedoch eine moderate 10-minütige Aufwärmphase. In der angeführten Arbeit von Rognmo et al. (2012) trainierten die Patienten in 4-minütigen Intervallen bei 85 – 95% ihrer maximalen Herzfrequenz. Die gesamte Trainingseinheit betrug eine Stunde. In sieben der 10 Studien, welche Weston et al. (2014) in ihrer Meta-Analyse auswerteten, wurde ebenfalls eine Intervalldauer von 4 Minuten gewählt. Die dreiminütigen Pausen wurden zum Großteil aktiv bei 45-75% HFQmax gestaltet. Die Gesamtzahl an Intervallen kann anhand der Gesamttrainingsdauer auf etwa fünf bis sieben geschätzt werden. Dass innerhalb des angeführten Belastungsrahmens von 85-95% der maximalen Herzfrequenz weiteres Differenzierungspotenzial steckt, zeigt die Arbeit von Moholdt et al. (2014). Hierbei wurden drei Untersuchungen zum HIT mit KHK-Patienten durchgeführt und dabei Belastungsumfang (vier Intervalle) und -dauer (4min) sowie Interventionszeitraum (12 Wochen) konstant gehalten. Die Belastungsintensität variierte zwischen den Studien jedoch innerhalb des oben angeführten Belastungsrahmens von 85-95% der maximalen Herzfrequenz, so trainierte die erste Gruppe zwischen 85 und 88%, die zweite zwischen 88 und 92% und die letzte bei über 92% der maximalen Herzfrequenz. Die Ergebnisse zeigen eine signifikant höhere Leistungsverbesserung in der am intensivsten trainierenden Gruppe, verglichen mit den beiden anderen Gruppen, zwischen denen kein Unterschied ausgemacht werden konnte. Die Effektstärken* belaufen sich auf d= 0,7 bzw. d= 0,5 und können damit sicherlich als praktisch relevant erachtet werden.

Methodenkritik
Als genereller methodischer Kritikpunkt muss angeführt werden, dass für die Wirksamkeit von HIT fast ausschließlich Daten aus relativ kurzen Studien (Zeitraum ≤ 6 Wochen) mit sehr kleinen Stichproben (n ≤ 20 Teilnehmer) vorliegen, wodurch die Ergebnisse nicht gut verallgemeinerbar sind. Die Studien zeigen allerdings konsistent die bereits angeführten positiven Ergebnisse. Inwieweit durch HIT aber eine langfristige Bindung an körperliche Aktivität erreicht werden kann, ist unklar und wird derzeit kontrovers diskutiert (Biddle & Batterham, 2015). So sieht Courneya (2010) beispielsweise durchaus die Effizienz von HIT gegeben, zweifelt jedoch in großem Maße an dessen Realisationsfähigkeit für ein Gros der Gesellschaft, wohingegen Rehn et al. (2013) davon ausgehen, dass gerade die Ökonomie des HIT es für den Einsatz im Public Health Kontext attraktiv und effektiv umsetzbar macht. Letztendlich wird sich diese Frage lediglich durch größer angelegte Längsschnittuntersuchungen beantworten lassen.

*Die Effektstärken waren in dem Artikel nicht angegeben und wurden vom Erstautor dieses Blog-Beitrags selbst berechnet.

(MK), (SP); Für Rückmeldungen, Kritik, Lob, Anregungen zum Text und neuen Themen und alles Weitere: maximilian.koeppel@outlook.de

Literatur

• Biddle, S. J., & Batterham, A. M. (2015). High-intensity interval exercise training for public health: a big HIT or shall we HIT it on the head? International Journal of Behavioral Nutrition and Physical Activity, 12(1), 95.
• Booth, F. W., & Lees, S. J. (2007). Fundamental questions about genes, inactivity, and chronic diseases. Physiological genomics, 28(2), 146-157.
• Burgomaster, K. A., Hughes, S. C., Heigenhauser, G. J., Bradwell, S. N., & Gibala, M. J. (2005). Six sessions of sprint interval training increases muscle oxidative potential and cycle endurance capacity in humans. Journal of applied physiology, 98(6), 1985-1990.
• Courneya, K. S. (2010). Efficacy, effectiveness, and behavior change trials in exercise research. Int J Behav Nutr Phys Act, 7(1), 81.
• Félétou, M., & Vanhoutte, P. M. (2006). Endothelial dysfunction: a multifaceted disorder (the Wiggers Award Lecture). American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology, 291(3), H985-H1002.
• Gibala, M. J., Little, J. P., MacDonald, M. J., & Hawley, J. A. (2012). Physiological adaptations to low‐volume, high‐intensity interval training in health and disease. The Journal of physiology, 590(5), 1077-1084.
• Gormley, S. E., Swain, D. P., High, R., Spina, R. J., Dowling, E. A., Kotipalli, U. S., & Gandrakota, R. (2008). Effect of intensity of aerobic training on VO2max. Medicine and science in sports and exercise, 40(7), 1336-1343.
• Guiraud, T., Nigam, A., Gremeaux, V., Meyer, P., Juneau, M., & Bosquet, L. (2012). High-intensity interval training in cardiac rehabilitation. Sports medicine, 42(7), 587-605.
• Laursen, P. B., & Jenkins, D. G. (2002). The scientific basis for high-intensity interval training. Sports Medicine, 32(1), 53-73.
• Meyer, K., Samek, L., Schwaibold, M., Westbrook, S., Hajric, R., Lehmann, M., et al. (1996). Physical responses to different modes of interval exercise in patients with chronic heart failure-application to exercise training. European heart journal, 17(7), 1040-1047.
• Moholdt, T., Madssen, E., Rognmo, Ø., & Aamot, I. L. (2014). The higher the better? Interval training intensity in coronary heart disease. Journal of Science and Medicine in Sport, 17(5), 506-510.
• O'Keefe, J. H., Vogel, R., Lavie, C. J., & Cordain, L. (2010). Achieving Hunter-gatherer Fitness in the 21 st Century: Back to the Future. The American journal of medicine, 123(12), 1082-1086.
• Rakobowchuk, M., Tanguay, S., Burgomaster, K. A., Howarth, K. R., Gibala, M. J., & MacDonald, M. J. (2008). Sprint interval and traditional endurance training induce similar improvements in peripheral arterial stiffness and flow-mediated dilation in healthy humans. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 295(1), R236-R242.
• Rehn, T. A., Winett, R. A., Wisløff, U., & Rognmo, Ø. (2013). Increasing physical activity of high intensity to reduce the prevalence of chronic diseases and improve public health. The open cardiovascular medicine journal, 7, 1.
• Rognmo, Ø., Moholdt, T., Bakken, H., Hole, T., Mølstad, P., Myhr, N. E., et al. (2012). Cardiovascular risk of high-versus moderate-intensity aerobic exercise in coronary heart disease patients. Circulation, 126(12), 1436-1440.
• Tabata, I., Nishimura, K., Kouzaki, M., Hirai, Y., Ogita, F., Miyachi, M., & Yamamoto, K. (1996). Effects of moderate-intensity endurance and high-intensity intermittent training on anaerobic capacity and VO2max. Medicine and science in sports and exercise, 28(10), 1327-1330.
• Talanian, J. L., Galloway, S. D., Heigenhauser, G. J., Bonen, A., & Spriet, L. L. (2007). Two weeks of high-intensity aerobic interval training increases the capacity for fat oxidation during exercise in women. Journal of applied physiology, 102(4), 1439-1447.
• Wahl, P., Hägele, M., Zinner, C., Bloch, W., & Mester, J. (2010). High intensity training (HIT) für die Verbesserung der Ausdauerleistungsfähigkeit im Leistungssport. Schweiz Zeitschr Sportmed Sporttraumatol, 58, 125-133.
• Weston, K. S., Wisløff, U., & Coombes, J. S. (2014). High-intensity interval training in patients with lifestyle-induced cardiometabolic disease: a systematic review and meta-analysis. British journal of sports medicine, 48(16), 1227-1234.
• Wisløff, U., Støylen, A., Loennechen, J. P., Bruvold, M., Rognmo, Ø., Haram, P. M., et al. (2007). Superior cardiovascular effect of aerobic interval training versus moderate continuous training in heart failure patients a randomized study. Circulation, 115(24), 3086-3094.