Körperliche Leistung: Kann die Einnahme von Vitamin D das Krafttraining verbessern?

Bei Vitamin D handelt es sich zweifelsfrei um den Mikronährstoff, bei dem ein Mangel in unseren Breiten häufiger vorkommt. Grund dafür ist, dass wir den Großteil unserer benötigten Menge mithilfe des Sonnenlichtes selbst herstellen und die Intensität dafür nur vom späten Frühling bis in die frühen Herbstmonate ausreicht. Anders als auch schon verbringen die meisten von uns jedoch auch in dieser Zeitz einen großen Teil des Tages in geschlossenen Räumen. Gerade Sportler achten daher oftmals auf eine erhöhte Zufuhr und frühere Studien haben darauf hingedeutet, dass ein optimaler Spiegel von Vitamin D das Krafttraining hinsichtlich der Leistung verbessern könnte. Eine aktuelle Meta-Analyse hat sich diesen Zusammenhang genauer angesehen [1].

Es sollte nicht allzu umstritten sein, dass ein Mangel an Vitamin D generell nichts Positives ist. Speziell unter Kraftsportlern genießt das Sonnenvitamin mittlerweile jedoch besondere Aufmerksamkeit, da vorherige Forschungsergebnisse darauf hingedeutet haben, dass die Einnahme von Vitamin D das Krafttraining, die Ausdauerleistung, die Regeneration und den Muskelaufbau begünstigen könnte [2]. Leider ist man sich bis heute nicht ganz einig darüber, ob der optimale Bereich bei 50 oder 75 Nanomol pro Liter (nmol/l) beginnt. Weiterhin scheint der Breitengrad einen großen Einfluss auf den Spiegel zu haben, der schwer zu quantifizieren und interpretieren ist. Ein zu hoher Spiegel kann ebenfalls problematisch sein, weshalb man nicht blind drauflos supplementieren sollte.

Wie wir bereits einige Male und zuletzt in unserer Produktbeschreibung unseres GANNIKUS Original Vitamin D3+K2 BACKUP und der GANNIKUS Original Vitamin D3+K2 Drops geschrieben haben, hat die Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) eine ganze Reihe gesundheitsbezogener Angaben für die Einnahme von Vitamin D3 freigegeben. Darunter beispielsweise, dass Vitamin D zur Erhaltung einer normalen Muskelfunktion, einer normalen Funktion des Immunsystems (körperliche Abwehr) sowie der Erhaltung normaler Knochen und Zähne beiträgt. Bisher sind jedoch keine derartigen Health Claims für die körperliche Leistungsfähigkeit zugelassen.

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Die Studie

Beim aktuellen Paper handelt es sich um eine Meta-Analyse. Das bedeutet, dass sich Wissenschaftler alle relevanten Daten zu einem Thema angesehen und sie quantitativ zusammenfasst haben. In diesem Fall hat man sich speziell mit dem Einfluss von Vitamin D auf die Leistung beim Krafttraining beschäftigt. Das Besondere dabei war, dass man ausschließlich Studien analysiert hat, die an erfahrenen Athleten durchgeführt wurden, darunter aus den Sportarten Taekwondo, Fußball, Judo, Rugby und American Football.

Weiterhin mussten alle Studien eine Supplementation von Vitamin D3 enthalten. Studien, die weitere Vitaminpräparate beinhalteten oder an kranken Athleten durchgeführt wurden, fanden keine Verwendung in der Untersuchung, wodurch am Ende eine repräsentative Stichprobe übrig blieb. Daten über die Kraft lagen von insgesamt 80 Athleten vor, davon bei 49 Athleten im Bankdrücken und 31 in der isokinetischen Beinstreckung.

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Die Ergebnisse

Wie zu erwarten, stieg der Vitamin D-Spiegel im Zuge der Einnahme signifikant an. Im Falle des Markers 25-Hydroxycholecalciferol, welches die Speicherform von Vitamin D darstellt und standardmäßig zur Überprüfung der Versorgung verwendet wird, kann der Wert entweder in Nanogramm pro Milliliter (ng/ml) oder Nanomol pro Liter (nmol/l) angegeben werden. Ein Nanogramm pro Milliliter entspricht 2,5 Nanomol pro Liter. Während einige Wissenschaftler den optimalen Spiegel zwischen 50 und 100 Nanomol pro Liter beziehungsweise 20 bis 40 Nanogramm pro Milliliter sehen, geben andere einen optimalen Wert zwischen 75 und 125 Nanomol pro Liter an, was 30 bis 50 Nanogramm pro Milliliter entspricht.

Leider sind den Autoren des Papers einige methodische Fehler unterlaufen. Einerseits wählten sie eine unkonventionelle Vorgehensweise, indem sie nicht etwa die Daten der Interventions- und Placebogruppen verglichen, sondern die Daten der Interventionsgruppen vor der Vitamin D-Einnahme mit den Endergebnissen derselben Gruppe nach der Einnahme von Vitamin D über mehrere Wochen. Andererseits vertauschten sie für eine der Studien die Standardabweichung mit dem Standard-Fehler und ließen die Daten der schnelleren Beinstreckung von zwei Untersuchungen ohne Erklärung oder Rechtfertigung aus. Daher haben wir gleich mehrere Gründe, die letztendlichen Endergebnisse des Papers zu missachten. Glücklicherweise hat der Wissenschaftler Eric Trexler von Stronger by Science die Daten noch einmal unter die Lupe genommen und sauber analysiert.

Um der berechneten Effektgröße von 0,20 einen Kontext zu geben: Koffein vor dem Training verbessert die Kraft und Power mit einer Effektgröße von 0,20 bis 0,30 [3]. Eine andere Meta-Analyse hingegen zeigte einen Anstieg der Maximalkraft mit einer Effektgröße von 0,32 bei Probanden die Creatin supplementierten [4]. Damit liegen die Auswirkungen der Einnahme von Vitamin D auf das Krafttraining aus den untersuchten Studien etwa auf vergleichbarem Niveau. Wenn wir die Ergebnisse der vorliegenden Meta-Analyse bezüglich der Auswirkungen von Vitamin D auf das Krafttraining in die beiden Parameter Bankdrücken und der isokinetischen Kraft am Beinstrecker aufteilen, so errechnet sich für das Bankdrücken eine Effektgröße von -0,12 (p=0,54) und für die Beinübung 0,63 (p=0,01).

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Interpretation der Daten

Die Beliebtheit der Einnahme von Vitamin D hat in den vergangenen Jahren unter Kraftsportlern stark zugenommen und ein Mangel scheint recht häufig zu sein. Laut dem Robert-Koch-Institut (RKI) sind 15,2 Prozent der Erwachsenen in Deutschland von einem Vitamin D-Mangel betroffen. Als Mangel wurde ein Wert von unter 30 Nanomol pro Liter im Serum angegeben. Eine suboptimale Konzentration von unter 50 Nanomol pro Liter im Serum erleiden dagegen ganze 56 Prozent der Erwachsenen [5]. Wenn wir dagegen von einer suboptimalen Versorgung bei unter 75 Nanomol pro Liter ausgehen, könnte die Zahl der Betroffenen weitaus höher sein.

Eine etwas ältere Untersuchung des RKI über die Vitamin D-Versorgung in Deutschland kam zu dem Schluss, dass 30,2 Prozent der Erwachsenen „mangelhaft“ mit Vitamin D versorgt seien [6]. Die Autoren sprechen außerdem davon, dass lediglich 38,4 Prozent der Erwachsenen eine ausreichende Versorgung erreichen. Eine aktuelle Meta-Analyse kam zu dem Schluss, dass selbst unter gesunden Athleten der Anteil der mangelhaft mit Vitamin D versorgten Personen bei 56 Prozent liegt, wenn die Grenze bei 80 Nanomol pro Liter gezogen wird [7]. Weitere Untersuchungen bestätigen diese Rate [8].

Ein aktuelles Review verschiedener Studien in mehreren Sportarten berichtet davon, dass ein großer Teil der Sportler einen Vitamin D-Mangel (<50 Nanomol pro Liter) oder eine Unterversorgung (<75 Nanomol pro Liter) aufweist [9]. Während eine Studie in unserem Nachbarland Polen bei sowohl Indoor- als auch Outdoor-Sportlern im Winter eine Prävalenz für die Vitamin D-Unterversorgung von 80 bis 84 Prozent feststellte, verringerte sich der Anteil zumindest bei den Outdoor-Sportlern im Sommer durch die körpereigene Synthese auf 42 Prozent, wohin die Prävalenz bei Indoor-Sportlern, unter anderem bei Gewichthebern, im Durchschnitt bei 83 Prozent blieb [10].

Diese Zahlen sind recht beunruhigend, da ein Vitamin D-Mangel nicht nur mit einer schlechten Knochengesundheit in Verbindung steht, sondern auch mit Depressionen, kognitivem Verfall und einer verminderten neuromuskulären Funktion in Verbindung gebracht wurde [2]. Genau genommen ist das Risiko für eine Unterversorgung in den Wintermonaten am größten, da zum einen die direkte Sonneneinstrahlung auf die Haut fehlt und zum anderen die Intensität der UV-B Strahlung nicht mehr ausreichend ist, um die Synthese zu unterstützen. Aber auch die Verwendung von Sonnencreme und der Breitengrad beziehungsweise die geografische Lage haben einen Einfluss auf die körpereigene Produktion von Vitamin D.

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Es gibt einige plausible Mechanismen, die zur Annahme führen, die Korrektur eines Vitamin D-Mangels oder einer Unterversorgung würde einen positiven Effekt auf die körperliche Leistung haben [2]. Beispielsweise zeigten mehrere Untersuchungen eine Korrelation zwischen dem Vitamin D-Spiegel im Blut und der aeroben Fitness, wovon eine Studie eine Steigerung des VO₂max beobachtete [11]. Weiterhin verknüpften Studien das Vitamin D beim Krafttraining mit der Produktion von Kraft durch die Muskeln, was auf eine Steigerung der Anzahl von Typ II Muskelfasern oder einer gesteigerten Sensitivität des sarkoplasmatischen Retikulums gegenüber der Calciumausschüttung zurückzuführen ist.

Viele dieser Untersuchungen wurden an älteren Menschen durchgeführt. Nicht wenige von ihnen beobachten deutliche Defizite der neuromuskulären Funktion aufgrund eines Vitamin D-Mangels, der durch die Einnahme robust behoben wird [12]. Andere Studien verknüpfen den Ausgleich eines Vitamin D-Mangels mit einem gesteigerten Testosteronspiegel, geringeren Entzündungsantworten nach dem Training sowie einer schnelleren Regeneration von intensivem Training [2]. Zusammenfassend bestehen also Gründe zur Annahme, Vitamin D könne beim Krafttraining eine Reihe wichtiger Parameter verbessern.

Nach der erneuten Durchführung der Datenanalyse fallen die Ergebnisse des Papers ähnlich zu dem aus, was man aus vorherigen Studien erwarten würde. Die allgemeine Effektgröße lag bei 0,20 und war statistisch nicht signifikant. Wenn wir allerdings einen genaueren Blick darauf werfen, erscheinen ein paar interessante Muster.

Der Einfluss des Vitamin D-Spiegels vor der Supplementation

Das erste Muster ist recht offensichtlich. Die Studien aus der Meta-Analyse, die die drei stärksten Effektgrößen berichteten, waren die, in denen vor der Supplementation der niedrigste Vitamin D-Spiegel als Ausgangswert ermittelt wurde. In allen drei Untersuchungen lag der Wert unter 14 Nanogramm pro Milliliter, umgerechnet 35 Nanomol pro Liter. Dieser Wert entspricht unter jeder Bewertungsgrundlage einer Unterversorgung. In den restlichen drei Studien hatten die Teilnehmer einen durchschnittlichen Wert über 20 Nanogramm pro Milliliter (50 Nanomol pro Liter) und wiesen damit keine Unterversorgung und laut einigen Experten sogar bereits einen optimalen Wert auf.

Die mit Abstand am wenigsten beeindruckenden Ergebnisse lieferte die Studie von Fairbairn et al. [13]. Hier lag die Effektgröße mit -0,29 sogar im negativen Bereich. Allerdings wiesen ihre Teilnehmer mit durchschnittlich 37 Nanogramm pro Milliliter beziehungsweise 92,5 Nanomol pro Liter auch den mit Abstand höchsten Ausgangsspiegel auf, der unter jeder Bewertungsgrundlage bereits im optimalen Bereich liegt. Keine der anderen Studien beobachte vor der Intervention einen durchschnittlichen Wert über 21,2 Nanogramm pro Milliliter (53 Nanomol pro Liter).

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Der Einfluss von Vitamin D auf die Kraft verschiedener Körperteile

Das zweite Muster ist recht faszinierend. Die Studien aus der Meta-Analyse deuten darauf hin, dass Vitamin D beim Krafttraining besonders in Unterkörper-Übungen, aber nicht in Übungen des Oberkörpers vorteilhaft sein könnte. Zwar berichtete eine andere aktuelle Meta-Analyse die gleichen Beobachtungen, jedoch kamen Tomlinson und Kollegen 2015 in ihrer Meta-Studien zu fast den gleichen Effekten in Bezug auf eine Reihe von Ober- und Unterkörperübungen nach der Einnahme von Vitamin D [14, 15].

Natürlich könnte es möglich sein, dass die Studien, in denen Übungen für den Unterkörper durchgeführt wurden, durch Zufall auch die sind, die den geringsten Ausgangsspiegel von Vitamin D umfassten. Allerdings könnten auch physiologische Ursachen vorhanden sein. Beispielsweise spekulierten Zhang et al. darüber, ob die Muskulatur des Unterkörpers aufgrund einer höheren Vitamin D-Rezeptordichte besser auf einen Ausgleich der Unterversorgung anspricht oder diese Muskelgruppen in alltäglichen Bewegungen stärker involviert sind [14]. Trotz all dieser Möglichkeiten ist es wahrscheinlich, dass eher die methodischen Unterschiede für die Beobachtung verantwortlich sind.

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In der vorliegenden Meta-Analyse wurde die Kraft im Oberkörper ausschließlich über die Kraft beim Bankdrücken definiert, wohingegen für den Unterkörper nur die isokinetische Beinstreckung herangezogen wurde. Die isokinetische Beinstreckung ahmt nicht wirklich die Art und Weise nach, wie Kraftsportler trainieren. Allerdings eignet sie sich gut für Forschungszwecke, denn man kann dabei die Geschwindigkeit der Kontraktion, den Bewegungsradius und jeden erdenklichen Gelenkwinkel genau regulieren und somit in mehreren Messungen exakt replizieren. Zusätzlich dazu ist die Messung der Kraft sehr akkurat möglich.

Beim Bankdrücken kann das Set-up des Athleten von Tag zu Tag variieren. Weiterhin kennen die Teilnehmer das Gewicht auf der Hantel, haben eine emotionale Verbindung dazu und sind unterbewusst meist bestrebt, ihre vorherige Leistung zu schlagen. Daher ist es sehr viel schwieriger, die Bedingungen für die Übung bei jeder Messung genau gleich zu gestalten. Welche Kraftsteigerung können wir von einem trainierten Athleten weiterhin durch die Einnahme von Vitamin D beim Krafttraining im Rahmen einer Studie mit kurzer Dauer wirklich erwarten? Viele Labore besitzen keine leichteren Gewichtsscheiben als 1,25 Kilogramm, wie es sie in jedem Gym gibt. Die einzige Möglichkeit der Teilnehmer ist es also eine, vielleicht zwei oder gar keine Scheibe mehr pro Seite auf die Hantel zu legen.

Die bisher stichhaltigsten Hinweise, die die Theorie stützen, kommen aus der Meta-Analyse von Tomlinson et al. [15]. Sie schauten sich ein breiteres Spektrum an Studien an und kamen in Bezug auf Ober- und Unterkörper zu einer im Grunde identischen Effektgröße. In beiden Kategorien wurden jedoch Übungen verwendet, die Maschinen und freie Gewichte aus dem Fitnessstudio sowie Dynamometer verwenden. Im Hinblick auf den Oberkörper wurden die geringsten Effektgrößen in den Studien berichtet, die Maschinen und freie Gewichte verwendeten und die höchsten in Studien, die mit Dynamometern arbeiteten. Ähnlich gestaltete es sich hinsichtlich des Unterkörpers.

Weiterhin befasste sich eine Studie aus dem Jahre 2013 mit einer möglichen Korrelation zwischen dem Vitamin D-Spiegel und der Kraft im Ober- und Unterkörper anhand von 419 Männern und Frauen im Alter zwischen 20 und 76 Jahren [16]. Dabei wurden alle Daten mittels Messungen an isokinetischen oder Griffkraft-Dynamometern gemessen. Nachdem man die Ergebnisse nach dem Geschlecht und dem Alter korrigiert hatte, zeigte der Spiegel von Vitamin D eine signifikante Korrelation mit sowohl der Arm- als auch der Beinkraft. Wenn überhaupt zeigte sich dieser Zusammenhang etwas stärker für den Oberkörper als für den Unterkörper, nachdem man weitere Korrekturfaktoren mit einbezogen hatte.

Mehr ist nicht besser!

Die Studien der vorliegenden Meta-Analyse deuten darauf hin, dass die Einnahme von Vitamin D für das Krafttraining einen kleinen, aber vorteilhaften Einfluss auf die Kraft haben könnte, solange durch die Supplementation ein Mangel oder eine Unterversorgung ausgeglichen wird. Viele Athleten nehmen jedoch hohe Dosierungen zu sich, ohne ihren eigenen Vitamin D-Spiegel zu kennen.

Bei einem klinischen Mangel, der vom Arzt behandelt wird, erfolgt daher eine strenge Überwachung der Blutwerte, damit der Gehalt nicht über 150 Nanomol pro Liter im Serum steigt. Das entspricht einer Menge von 60 Nanogramm pro Milliliter, je nachdem, welche Einheit das Labor verwendet. Personen, die auf eigene Faust und ohne Überwachung der Blutwerte eine Supplementation vornehmen, stehen deshalb in Gefahr, eine Überdosierung zu riskieren und sollten ihren Spiegel per Blutuntersuchung überwachen lassen, sobald sie mehr als das Tolerable Upper Limit der europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) von 4000 i.U. zu sich nehmen.

Fazit und Zusammenfassung

Die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Vitamin D-Spiegels scheint sowohl für die Gesundheit als auch für die körperliche Leistung eine gute Idee zu sein. Zumindest deuten aktuelle Untersuchen darauf hin. Die vorliegende Meta-Analyse beobachtete einen kleinen, aber bedeutsamen Anstieg der Kraftleistung, wenn durch die Einnahme von Vitamin D ein Mangel ausgeglichen beziehungsweise der Wert auf ein optimales Level angehoben wurde.

Einige Daten deuten darauf hin, dass der Effekt in Übungen des Unterkörpers stärker ausgeprägt ist als im Oberkörper. Bisher ist jedoch davon auszugehen, dass diese Beobachtungen auf methodische Unterschiede in den Studien zurückzuführen sind. Zu guter Letzt ist zu erwähnen, dass eine höhere Dosierung von Vitamin D nicht immer besser ist. Im besten Fall wird die Einnahme anhand der Blutwerte berechnet und überprüft.

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Primärquelle: Eric Trexler: „Shedding Some Light on Vitamin D Supplementation: Does It Increase Strength In Athletes?“, https://www.strongerbyscience.com/vitamin-d/

Literaturquellen:

1. Han, Qi, et al. „Effects of vitamin D3 supplementation on serum 25 (OH) D concentration and strength in athletes: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials.“ Journal of the International Society of Sports Nutrition 16.1 (2019): 55.
2. Dahlquist, Dylan T., Brad P. Dieter, and Michael S. Koehle. „Plausible ergogenic effects of vitamin D on athletic performance and recovery.“ Journal of the International Society of Sports Nutrition 12.1 (2015): 33.
3. Grgic, Jozo, et al. „Wake up and smell the coffee: caffeine supplementation and exercise performance—an umbrella review of 21 published meta-analyses.“ British Journal of Sports Medicine 54.11 (2020): 681-688.
4. Branch, J. David. „Effect of creatine supplementation on body composition and performance: a meta-analysis.“ International journal of sport nutrition and exercise metabolism 13.2 (2003): 198-226.
5. Robert Koch-Institut: „Antworten des Robert Koch-Instituts auf häufig gestellte Fragen zu Vitamin D“, rki.de, Stand 25.01.2019
6. Rabenberg, Martina, and Gert Mensink. „Vitamin-D-Status in Deutschland.“ (2016).
7. Branch, J. David. „Effect of creatine supplementation on body composition and performance: a meta-analysis.“ International journal of sport nutrition and exercise metabolism 13.2 (2003): 198-226.
8. Ogan, Dana, and Kelly Pritchett. „Vitamin D and the athlete: risks, recommendations, and benefits.“ Nutrients 5.6 (2013): 1856-1868.
9. Sikora-Klak, Jakub, et al. „The effect of abnormal vitamin D levels in athletes.“ The Permanente Journal 22 (2018).
10. Krzywanski, Jaroslaw, et al. „Seasonal vitamin D status in Polish elite athletes in relation to sun exposure and oral supplementation.“ PLoS One 11.10 (2016): e0164395.
11. Jastrzębski, Zbigniew. „Effect of vitamin D supplementation on the level of physical fitness and blood parameters of rowers during the 8-week high intensity training.“ Facicula Educ Fiz şi Sport 2 (2014): 57-67.
12. Hamilton, B. „Vitamin D and human skeletal muscle.“ Scandinavian journal of medicine & science in sports 20.2 (2010): 182-190.
13. Fairbairn, Kirsty A., et al. „Vitamin D3 supplementation does not improve sprint performance in professional rugby players: a randomized, placebo-controlled, double-blind intervention study.“ International journal of sport nutrition and exercise metabolism 28.1 (2018): 1-9.
14. Zhang, Lin, Minghui Quan, and Zhen-Bo Cao. „Effect of vitamin D supplementation on upper and lower limb muscle strength and muscle power in athletes: A meta-analysis.“ PloS one 14.4 (2019): e0215826.
15. Tomlinson, Peter B., Corey Joseph, and Manuela Angioi. „Effects of vitamin D supplementation on upper and lower body muscle strength levels in healthy individuals. A systematic review with meta-analysis.“ Journal of science and medicine in sport 18.5 (2015): 575-580.
16. Grimaldi, Adam S., et al. „25 (OH) vitamin D is associated with greater muscle strength in healthy men and women.“ Medicine and science in sports and exercise 45.1 (2013): 157.