2021 · Alharbi — Anwendung von molekularem Wasserstoff als Antioxidans bei den Reaktionen von Atmung und ergogenen Anpassungen während stufenweiser Belastung beim Menschen
Kurzfassung
H₂-Supplementierung veränderte den Atem- und Säure-Basen-Status bei stufenweiser Belastung. In einer randomisierten, doppelblinden Cross-over-Studie (18 trainierte Personen) führte H₂-reiches Kalziumpulver in Ruhe zu niedrigerer Atmung und höherem Bikarbonat — unter Belastung blieb die Atmung niedriger. (Nutrients, 2021.)
Kommentar
Diese Studie ist eine ehrliche, fein aufgelöste Physiologie-Untersuchung — kein simples „H₂ macht schneller“. 18 gesunde, trainierte Personen erhielten in einem randomisierten, doppelblinden Cross-over-Design drei Tage lang entweder H₂-reiches Kalziumpulver (1500 mg/Tag, enthielt 2,544 µg H₂/Tag) oder ein H₂-freies Placebo. Dann fuhren sie ein stufenweises Fahrrad-Ergometer-Protokoll bis zur Erschöpfung, gemessen wurden Atmung, CO₂-Abgabe, Muskel-Sauerstoffsättigung (per Nahinfrarotspektroskopie) und Blutgase. In Ruhe hatte die H₂-Gruppe eine signifikant niedrigere Ventilation und CO₂-Abgabe sowie höheres Bikarbonat und höheren CO₂-Partialdruck. Unter Belastung sank der pH-Wert stärker ab, das Bikarbonat blieb höher, und die Ventilation blieb niedriger als unter Placebo. Interessant: H₂ veränderte NICHT die Sauerstoffaufnahme (V̇O₂) — also kein direkter Leistungsschub im klassischen Sinn. Die Autoren deuten das als H₂-bedingte „Hypoventilation“, die sekundär das O₂-Liefer-/Verbrauchs-Gleichgewicht im Musculus rectus femoris (nicht aber im Vastus lateralis) verschiebt — möglicherweise wegen unterschiedlicher Fasertyp-Zusammensetzung. Ehrlich: kleine Stichprobe (n = 18), sehr geringe H₂-Dosis, und die Befunde sind komplex und mechanistisch, nicht eindeutig „leistungssteigernd“.
Wichtige Zitate
- „Die HCP-Gruppe hatte signifikant niedrigere V̇E, V̇CO₂ und höheres HCO₃⁻ sowie höhere CO₂-Partialdrücke (PCO₂) als Placebo.“ Original (EN): „the HCP group had significantly lower V˙E, V˙CO2, and higher HCO3-, partial pressures of CO2 (PCO2) versus placebo“ — in Ruhe: niedrigere Ventilation/CO₂-Abgabe, höheres Bikarbonat unter H₂
- „HCP beeinflusste den Gasaustausch-Status von V̇CO₂ oder die Sauerstoffaufnahme (V̇O₂) nicht.“ Original (EN): „HCP did not affect the gas exchange status of V˙CO2 or oxygen uptake (V˙O2)“ — kein Effekt auf die Sauerstoffaufnahme — also kein direkter aerober Leistungsschub
- „Die HCP-induzierte Hypoventilation würde zu niedrigerem pH und sekundär zu einem gestörten Gleichgewicht zwischen O₂-Lieferung und -Verbrauch im lokalen RF während der Belastung führen.“ Original (EN): „HCP-induced hypoventilation would lead to lower pH and secondarily impaired balance between O2 delivery and utilization in the local RF during exercise“ — H₂-bedingte Minderatmung verschiebt lokal das O₂-Gleichgewicht im Rectus femoris
Unsere Einordnung
Relevant für H₂-im-Sport-Produkte (hier H₂-reiches Kalziumpulver, vergleichbar mit Mg-Sticks/HRW-Konzept), aber als ehrliches Differenzierungsbeispiel: Die Studie zeigt messbare physiologische Effekte (Atmung, Säure-Basen-Haushalt), aber gerade KEINEN Anstieg der Sauerstoffaufnahme — also keinen plumpen Leistungsbeleg. Das ist wertvoll fürs ehrliche Argumentieren: H₂ greift in die Belastungsphysiologie ein, der Nutzen ist aber nuanciert und nicht pauschal „mehr Leistung“. Limitationen ehrlich: kleine Stichprobe (n = 18), sehr niedrige H₂-Dosis (2,544 µg/Tag), Effekte teils nur in einem von zwei untersuchten Muskeln, Interpretation mechanistisch-spekulativ. Methodisch aber stark: randomisiert, doppelblind, Cross-over.
Studiendesign
- Typ: RCT (randomisiert, doppelblind, Cross-over) · n: 18 (gesund, trainiert) · Dauer: 3 aufeinanderfolgende Tage Supplementierung vor dem Belastungstest · H₂-Gabe: H₂-reiches Kalziumpulver (HCP) 1500 mg/Tag mit 2,544 µg H₂/Tag (Placebo: H₂-freies Pulver 1500 mg/Tag); Stufentest auf dem Ergometer (Start 20 W, +20 W alle 2 min bis zur Erschöpfung)
- Ergebnis: in Ruhe signifikant niedrigere V̇E und V̇CO₂, höheres HCO₃⁻ und PCO₂ unter HCP; unter Belastung niedrigerer pH und höheres HCO₃⁻ (bis 240 W); niedrigere V̇E unter HCP; keine Änderung von V̇CO₂/V̇O₂; erhöhtes deoxy[Hb+Mb] im Rectus femoris, nicht im Vastus lateralis (Einzel-p-Werte im Abstract nicht ausgewiesen)
Abstract (deutsche Übersetzung)
Wir untersuchten die Effekte einer Supplementierung mit molekularem Wasserstoff (H2) auf den Säure-Basen-Status, die pulmonalen Gasaustausch-Reaktionen und die lokale Muskel-Oxygenierung während stufenweiser Belastung. Achtzehn gesunde, trainierte Probanden erhielten in einem randomisierten, doppelblinden Cross-over-Design drei aufeinanderfolgende Tage lang H2-reiches Kalziumpulver (HCP) (1500 mg/Tag, das 2,544 µg/Tag H2 enthält) oder ein H2-freies Placebo (1500 mg/Tag). Sie absolvierten eine stufenweise Fahrrad-Belastung, beginnend bei 20 Watt Arbeitsrate, ansteigend um 20 Watt/2 min bis zur Erschöpfung. Die atemzugweise pulmonale Ventilation (V̇E) und CO2-Abgabe (V̇CO2) wurden gemessen, und die Muskel-Deoxygenierung (deoxy[Hb + Mb]) wurde mittels zeitaufgelöster Nahinfrarot-Spektroskopie im Vastus lateralis (VL) und Rectus femoris (RF) bestimmt. Die pH-, Laktat- und Bikarbonat-(HCO3-)Konzentrationen der Blutgase wurden in Ruhe und bei Arbeitsraten von 120, 200 und 240 Watt gemessen. In Ruhe hatte die HCP-Gruppe signifikant niedrigere V̇E, V̇CO2 und höheres HCO3- sowie höhere CO2-Partialdrücke (PCO2) als Placebo. Während der Belastung setzte sich bei HCP eine signifikante pH-Senkung und ein höheres HCO3- bis zur Arbeitslast von 240 Watt fort. Die V̇E war bei HCP signifikant niedriger als bei Placebo, aber HCP beeinflusste den Gasaustausch-Status von V̇CO2 oder die Sauerstoffaufnahme (V̇O2) nicht. HCP erhöhte die Absolutwerte von deoxy[Hb + Mb] im RF, nicht aber im VL. Somit würde die HCP-induzierte Hypoventilation zu niedrigerem pH und sekundär zu einem gestörten Gleichgewicht zwischen O2-Lieferung und -Verbrauch im lokalen RF während der Belastung führen, was darauf hindeutet, dass die HCP-Supplementierung, die das antioxidative Potenzial in Ruhe erhöht, die niedrigere Ventilation und den pH-Status während stufenweiser Belastung beeinflusst. HCP induzierte ein signifikant niedrigeres O2-Liefer-/Verbrauchs-Verhältnis im RF, nicht aber im VL, was daran liegen könnte, dass diese Regionen von Natur aus unterschiedliche vaskuläre/metabolische Steuerungseigenschaften besitzen, vielleicht in Zusammenhang mit der Fasertyp-Zusammensetzung.
Original-Abstract (englisch)
We investigated effects of molecular hydrogen (H2) supplementation on acid-base status, pulmonary gas exchange responses, and local muscle oxygenation during incremental exercise. Eighteen healthy, trained subjects in a randomized, double-blind, crossover design received H2-rich calcium powder (HCP) (1500 mg/day, containing 2.544 µg/day of H2) or H2-depleted placebo (1500 mg/day) for three consecutive days. They performed cycling incremental exercise starting at 20-watt work rate, increasing by 20 watts/2 min until exhaustion. Breath-by-breath pulmonary ventilation (V˙E) and CO2 output (V˙CO2) were measured and muscle deoxygenation (deoxy[Hb + Mb]) was determined via time-resolved near-infrared spectroscopy in the vastus lateralis (VL) and rectus femoris (RF). Blood gases' pH, lactate, and bicarbonate (HCO3-) concentrations were measured at rest and 120-, 200-, and 240-watt work rates. At rest, the HCP group had significantly lower V˙E, V˙CO2, and higher HCO3-, partial pressures of CO2 (PCO2) versus placebo. During exercise, a significant pH decrease and greater HCO3- continued until 240-watt workload in HCP. The V˙E was significantly lower in HCP versus placebo, but HCP did not affect the gas exchange status of V˙CO2 or oxygen uptake (V˙O2). HCP increased absolute values of deoxy[Hb + Mb] at the RF but not VL. Thus, HCP-induced hypoventilation would lead to lower pH and secondarily impaired balance between O2 delivery and utilization in the local RF during exercise, suggesting that HCP supplementation, which increases the at-rest antioxidant potential, affects the lower ventilation and pH status during incremental exercise. HPC induced a significantly lower O2 delivery/utilization ratio in the RF but not the VL, which may be because these regions possess inherently different vascular/metabolic control properties, perhaps related to fiber-type composition.
Quelle & Links
Screenshot der PubMed-Seite
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