Einleitung: Epidemiologische Studien zeigen den langfristigen Nutzen körperlicher Aktivität zur Prävention neurologischer Erkrankungen und kognitiver Defizite im Alter auf. Sportliche Betätigung kann jedoch, vor allem bei Ausübung von Kontaktsportarten, auch akute und chronische neuronale Schädigungen durch häufige mechanische Beeinflussungen des Gehirns hervorrufen. NSE und S-100B sind laborchemische Marker, die im Rahmen der Diagnostik von Hirnschädigungen zum Einsatz kommen. Einige Forschungsarbeiten fanden erhöhte Konzentrationen dieser Biomarker nach sportlichen Belastungen ohne offensichtliches Vorliegen von traumatischen Ereignissen oder neurologischer Beeinträchtigungen. Daher stellt sich die Frage, ob entsprechende Norm- bzw. Cut-Off-Werte für NSE und S-100B universell im klinischen Alltag geeignet sind oder durch belastungsinduzierte Einflüsse einer differenzierteren Beurteilung unterzogen werden sollten. In vorliegender Arbeit wird diese Fragestellung anhand der klassischen Ausdauersportarten Laufen und Radfahren untersucht. Ergebnisse und Diskussion: Zunächst erfolgte der Nachweis für die Reproduzierbarkeit von NSE bei Ausdauersportlern für Ruhe- und Belastungsbedingungen. Es wurden keine signifikanten Unterschiede für NSE im Belastungsvergleich von Radfahren und Laufen, wie beim Vergleich verschiedener Laufintensitäten im zeitlichen Verlauf festgestellt. Die denkbare Einflussnahme beim Laufen durch leichte Erschütterungen des Gehirns basierend auf dem Impact beim Bodenkontakt des Fußes, ist offensichtlich irrelevant. Physischer Stress, der durch einen Marathonlauf verursacht wird, führt offensichtlich in der Akutphase nach dem Wettkampf zu einem signifikanten Anstieg von NSE und S-100B, welche im späteren Verlauf wieder auf das Ausgangsniveau abfallen. Dies ist unabhängig von Alter und Geschlecht. Über dem Normwert für Gesunde liegende NSE-Konzentrationen nach einer Marathonbelastung, haben offensichtlich keine pathophysiologischen Auswirkungen oder klinische Korrelationen. In der klinischen Praxis sollten erhöhte NSE-Werte entsprechend vorsichtig interpretiert werden. Weitere marathonspezifische Faktoren wie Trainingshäufigkeit, Renneinteilung, Wetterbedingungen und Dysnatriämie, aber auch Alter und Geschlecht zeigten keine Zusammenhänge hinsichtlich der Serum-Konzentration von NSE und S-100B. Ebenfalls fanden sich keine signifikanten Veränderungen bei der Klassifizierung von Notfallpatienten bei Laufveranstaltungen bezüglich Diagnose und Streckenlängen. Fortführende Forschungsaktivitäten mit hohen Fallzahlen sind notwendig, um die Wertigkeit der beiden biochemischen Labormarker unter Einfluss körperlicher Aktivität herauszustellen.:1. Einleitung und allgemeine Problemstellung 1 1.1 Einleitung 1 1.2 Ziele der Arbeit 4 2. Theoretische Grundlagen 5 2.1 Theoretische Grundlagen zu NSE 5 2.2 Theoretische Grundlagen zu S-100B 8 2.3 Einfluss sportlicher Belastungen auf NSE 9 2.4 Einfluss sportlicher Belastungen auf S-100B 10 3. Grundlegende Aspekte zur Methodik dieser Arbeit 12 3.1 Blutanalytik 13 3.2 Messverfahren NSE und S-100B 13 3.3 Ausschluss Hämolyse 14 3.4 Plasmavolumenkorrektur 17 3.5 Leistungsdiagnostik 18 3.6 Auswertung und Statistik 19 4. Teilstudie 1 - Methodische Untersuchungen 21 4.1 Reproduzierbarkeit von NSE unter Ruhe- und Belastungsbedingungen 21 4.1.1 Einleitung 21 4.1.2 Methoden 21 4.1.2.1 Probanden 21 4.1.2.2 Studiendesign 23 4.1.3 Ergebnisse 24 4.1.4 Diskussion 30 4.2 Pilotstudie zur In-vivo-Bestimmung von zerebralen S-100B mittels 1H-Magnetresonanzspetroskopie 35 4.2.1 Einleitung 35 4.2.2 Methoden 35 4.2.2.1 Probanden 35 4.2.2.2 Messverfahren 36 4.2.2.3 Studiendesign 39 4.2.3 Ergebnisse 39 4.2.4 Diskussion 41 5. Teilstudie 2 - Untersuchungen zum Einfluss sportlicher Belastung und NSE 47 5.1 Belastungsart und NSE 47 5.1.1 Einleitung 47 5.1.2 Methoden 47 5.1.2.1 Probanden 47 5.1.2.2 Studiendesign 48 5.1.3 Ergebnisse 50 5.1.4 Diskussion 54 5.2 Belastungsintensität und NSE 56 5.2.1 Einleitung 56 5.2.2 Methoden 56 5.2.2.1 Probanden 56 5.2.2.2 Studiendesign 57 5.2.3 Ergebnisse 57 5.2.4 Diskussion 61 6. Teilstudie 3 - Untersuchungen zum Einfluss von Marathonbelastungen auf NSE und S-100B 62 6.1 Einleitung 62 6.2 Methoden 64 6.2.1 Probanden 64 6.2.2 Sonstige Blutparameter 69 6.2.3 Studiendesign 71 6.3 Ergebnisse 71 6.3.1 Zeitlicher Verlauf 71 6.3.2 Geschlecht und NSE 73 6.3.3 Einfluss des Alters 75 6.3.4 Sportanamnestische Daten 79 6.3.5 Renntaktik 81 6.3.6 Wetterbedingungen 82 6.3.7 Dysnatriämie 84 6.3.8 NSE und S-100B im Zusammenhang mit weiteren belastungsspezifischen Laborparametern 85 6.4 Diskussion 91 6.4.1 Zeitlicher Verlauf 91 6.4.2 Alter und Geschlecht 93 6.4.3 Trainingshäufigkeit und -umfang 94 6.4.4 Renneinteilung 95 6.4.5 Elektrolytstörungen 97 6.4.6 NSE und S-100B im Zusammenhang mit weiteren belastungsspezifischen Laborparametern 98 7. Teilstudie 4 - Untersuchungen bei laufassoziierten Notfällen 104 7.1 Laufassoziierte Notfälle und NSE 104 7.1.1 Einleitung 104 7.1.2 Methoden 105 7.1.2.1 Probanden 105 7.1.2.2 Studiendesign 105 7.1.3 Ergebnisse 106 7.1.4 Diskussion 108 7.2 Einzelfallstudie 111 7.2.1 Einleitung 111 7.2.2 Methoden 111 7.2.2.1 Proband 111 7.2.2.2 Studiendesign 112 7.2.3 Ergebnisse 112 7.2.4 Diskussion 114 8. Abschließende Diskussion 118 9. Zusammenfassung 123 10. Literaturverzeichnis 125 11. Anhang 140 12. Danksagung 145 13. Eidesstattliche Erklärung 146 / Introduction: Epidemiological studies show long term benefits of exercise and sports for neurological diseases and cognitive deficits in elderly populations. In contact sports however also acute and chronic neuronal impairment of the brain itself caused by repetitive mechanical impact have been found. NSE and S-100B are biochemical markers used in diagnostics of brain injuries. Through several studies found increased values of theses markers after exercise without evident existence of traumatological occasion or neurological impairment. Whether NSE and S-100B and its corresponding reference- and cut-off-values can be applied in clinical routine or if exercise-induced effects apply for a more sophisticated evaluation, should herein be examined by the effects of traditionally endurance sports running and cycling. Results and discussion: At first the proof for repeatability of NSE in endurance sportsmen at rest and during physical activity was given. When comparing the effects of cycling and running as well as different training intensities in these sports, no significant changes could be noticed. Possible causes of elevated NSE due to slight concussions of the brain based on repetitive impact forces during running are obviously irrelevant. Running a marathon tends to result in a significant raise of NSE and S-100B in the acute period after the competition. The further process shows a decline to the base level independent of age or gender. NSE values above norm values after completing a marathon have clearly no pathophysiological effects or clinical correlates. Thus high NSE- concentrations should be interpreted with caution in clinical praxis. Further marathon specific factors like training, pacing strategy, weather conditions, dysnatraemia show no significant correlations with NSE or S-100B. Clustering emergency cases by diagnosis and running distance revealed no relationships to NSE. Further research with larger populations is necessary, to emphasize the relevance for NSE and S-100B during exercise.:1. Einleitung und allgemeine Problemstellung 1 1.1 Einleitung 1 1.2 Ziele der Arbeit 4 2. Theoretische Grundlagen 5 2.1 Theoretische Grundlagen zu NSE 5 2.2 Theoretische Grundlagen zu S-100B 8 2.3 Einfluss sportlicher Belastungen auf NSE 9 2.4 Einfluss sportlicher Belastungen auf S-100B 10 3. Grundlegende Aspekte zur Methodik dieser Arbeit 12 3.1 Blutanalytik 13 3.2 Messverfahren NSE und S-100B 13 3.3 Ausschluss Hämolyse 14 3.4 Plasmavolumenkorrektur 17 3.5 Leistungsdiagnostik 18 3.6 Auswertung und Statistik 19 4. Teilstudie 1 - Methodische Untersuchungen 21 4.1 Reproduzierbarkeit von NSE unter Ruhe- und Belastungsbedingungen 21 4.1.1 Einleitung 21 4.1.2 Methoden 21 4.1.2.1 Probanden 21 4.1.2.2 Studiendesign 23 4.1.3 Ergebnisse 24 4.1.4 Diskussion 30 4.2 Pilotstudie zur In-vivo-Bestimmung von zerebralen S-100B mittels 1H-Magnetresonanzspetroskopie 35 4.2.1 Einleitung 35 4.2.2 Methoden 35 4.2.2.1 Probanden 35 4.2.2.2 Messverfahren 36 4.2.2.3 Studiendesign 39 4.2.3 Ergebnisse 39 4.2.4 Diskussion 41 5. Teilstudie 2 - Untersuchungen zum Einfluss sportlicher Belastung und NSE 47 5.1 Belastungsart und NSE 47 5.1.1 Einleitung 47 5.1.2 Methoden 47 5.1.2.1 Probanden 47 5.1.2.2 Studiendesign 48 5.1.3 Ergebnisse 50 5.1.4 Diskussion 54 5.2 Belastungsintensität und NSE 56 5.2.1 Einleitung 56 5.2.2 Methoden 56 5.2.2.1 Probanden 56 5.2.2.2 Studiendesign 57 5.2.3 Ergebnisse 57 5.2.4 Diskussion 61 6. Teilstudie 3 - Untersuchungen zum Einfluss von Marathonbelastungen auf NSE und S-100B 62 6.1 Einleitung 62 6.2 Methoden 64 6.2.1 Probanden 64 6.2.2 Sonstige Blutparameter 69 6.2.3 Studiendesign 71 6.3 Ergebnisse 71 6.3.1 Zeitlicher Verlauf 71 6.3.2 Geschlecht und NSE 73 6.3.3 Einfluss des Alters 75 6.3.4 Sportanamnestische Daten 79 6.3.5 Renntaktik 81 6.3.6 Wetterbedingungen 82 6.3.7 Dysnatriämie 84 6.3.8 NSE und S-100B im Zusammenhang mit weiteren belastungsspezifischen Laborparametern 85 6.4 Diskussion 91 6.4.1 Zeitlicher Verlauf 91 6.4.2 Alter und Geschlecht 93 6.4.3 Trainingshäufigkeit und -umfang 94 6.4.4 Renneinteilung 95 6.4.5 Elektrolytstörungen 97 6.4.6 NSE und S-100B im Zusammenhang mit weiteren belastungsspezifischen Laborparametern 98 7. Teilstudie 4 - Untersuchungen bei laufassoziierten Notfällen 104 7.1 Laufassoziierte Notfälle und NSE 104 7.1.1 Einleitung 104 7.1.2 Methoden 105 7.1.2.1 Probanden 105 7.1.2.2 Studiendesign 105 7.1.3 Ergebnisse 106 7.1.4 Diskussion 108 7.2 Einzelfallstudie 111 7.2.1 Einleitung 111 7.2.2 Methoden 111 7.2.2.1 Proband 111 7.2.2.2 Studiendesign 112 7.2.3 Ergebnisse 112 7.2.4 Diskussion 114 8. Abschließende Diskussion 118 9. Zusammenfassung 123 10. Literaturverzeichnis 125 11. Anhang 140 12. Danksagung 145 13. Eidesstattliche Erklärung 146