COVID: Wie die Sportintensität das Infektionsrisiko beeinflusst

Körperliche Belastung in geschlossenen Räumen erhöht Infektionsrisiko

Bereits vor der Studie war bekannt, dass sich das Atemvolumen untrainierter Menschen von etwa 5 bis 15 Litern pro Minute in Ruhe auf über 100 Liter pro Minute beim Sport erhöht. Sehr gut trainierte Sportler:innen erreichen sogar mehr als 200 Liter pro Minute. Bekannt war auch, dass sich häufig Menschen bei körperlicher Belastung in geschlossenen Räumen mit SARS-CoV-2-Viren angesteckt haben.

Zusammenhang zwischen körperlicher Belastung und Aerosolen?

Bisher unklar war hingegen, wie sich die Intensität körperlicher Belastung auf die Konzentration von Aerosolpartikeln in der Atemluft sowie auf den konkreten Ausstoß von Aerosolpartikeln durch eine Person pro Minute und damit auch auf das potentielle Ansteckungsrisiko für Infektionskrankheiten wie SARS-CoV-2 auswirkt. Diese Informationen werden jedoch dringend benötigt, um zum Beispiel für den Schulsport, Hallenvereinssport, Fitnessstudios wie auch Diskotheken gezielte Schutzmaßnahmen bei schwerwiegenden Infektionswellen abzuleiten und möglicherweise Schließungen vermeiden zu können.

Neue Methodik liefert individuell messbare Aerosolwerte

Ein Team um Henning Wackerhage, Professor für Sportbiologie an der Technischen Universität München (TUM), und Prof. Christian J. Kähler, Leiter des Instituts für Strömungsmechanik und Aerodynamik der Universität der Bundeswehr München hat für diese Fragen eine neue Untersuchungsmethode entwickelt: In ihrem Versuchsaufbau wurden zunächst bereits vorhandene Aerosole aus der Umgebungsluft herausgefiltert. So gereinigt, wurde diese Luft über eine spezielle Mund-Nasen-Maske von den Proband:innen während des folgenden Belastungstests auf dem Ergometer eingeatmet. Die Intensität der Belastung wurde hierbei stufenweise gesteigert, von der Ruhe bis zur körperlichen Erschöpfung. Die Maske war an ein sogenanntes 2-Wege-Ventil angeschlossen, wodurch nur die tatsächlich ausgeatmete Luft ausströmen kann. Die pro Minute emittierten Aerosolpartikel wurden anschließend gemessen und konnten unmittelbar mit der aktuellen Leistung der gesunden Proband:innen im Alter von 18 bis 40 Jahren abgeglichen werden.

Moderate Aerosolemission bei mittlerer Trainingsintensität

So gelang es den Forschenden, erstmals zu untersuchen, wie viele Aerosolpartikel pro Minute von einer Person bei unterschiedlichen Belastungsintensitäten ausgestoßen werden. Das Ergebnis: Die Aerosolemission steigt bei Trainierenden im Durchschnitt bis zu einer Belastung von etwa 2 Watt pro Kilogramm Körpergewicht zunächst nur moderat, darüber jedoch exponentiell an. Wer also 75 Kilogramm wiegt, erreicht diese Grenze im Schnitt bei rund 150 Watt auf dem Ergometer. Dies entspricht einer mittelschweren Anstrengung für Freizeitsportler:innen, etwa vergleichbar mit der Belastungsintensität bei moderatem Joggen.

Hoher Aerosolausstoß bei gut trainierten Sportler:innen

Der Aerosolausstoß von gut trainierten Sportler:innen war im Vergleich zu Untrainierten bei maximaler Anstrengung aufgrund ihres wesentlich größeren Atemvolumens pro Minute signifikant höher. Einen signifikanten Unterschied in der Partikelemission zwischen den Geschlechtern konnten die Forschenden nicht feststellen.

Bei hochintensivem Training sind Schutzmaßnahmen wichtig, um Infektionsrisiko zu senken

Obwohl die Aerosol-Versuche nur indirekt auf die Intensität der Virenemission schließen lassen, liefert die Studie wichtige Anhaltspunkte für den Indoor-Sport, wenn bei einer Infektionswelle bei schlechter Immunisierung der Bevölkerung die Überlastung des Gesundheitssystems droht.

Schutzmaßnahmen bei hochintensivem Training: Mundschutz, kürzere Intervalle, draußen trainieren

„Anhand unserer Versuchsergebnisse unterscheiden wir moderates Ausdauertraining mit einer Intensität von bis zu 2 Watt pro Kilogramm und Training mit hoher bis maximaler Intensität. Aufgrund der stark ansteigenden Aerosolemission bei hochintensiven Belastungen über diesem ersten Richtwert sind bei hoher Gefahr von Infektionen mit schweren Konsequenzen besondere Schutzmaßnahmen wichtig“, erklärt Studienleiter Wackerhage: „Im Idealfall wird ein derartiges Training nach draußen verlegt. Wenn dies nicht möglich ist, dann sollte zum Beispiel durch Tests sichergestellt werden, dass keine infizierten Personen im Raum sind, die Trainierenden sollten besonders Abstand halten und es sollte eine Klimaanlage mit hohem Luftumsatz arbeiten. Zudem reduzieren eine geringere Intensität und eine kürzere Trainingsdauer das Infektionsrisiko und fitte, jüngere Sportler:innen können eventuell auch mit Mund-Nasenschutz trainieren.“ Bei moderaten Belastungen, wie leichtem bis mittelintensivem Ausdauertraining sei laut Wackerhage hingegen weniger Schutz erforderlich und das Infektionsrisiko könne durch Abstand und Klimaanlagen kontrolliert werden.