Einfluss von weiblichen Steroidhormonen auf die physische Aktivität von Frauen

Körperliche Aktivität spielt zweifellos eine entscheidende Rolle für die Lebensqualität, die Lebenserwartung und die Gesundheit des Menschen. Der positive Einfluss regelmässiger Bewegung auf zahlreiche Gesundheitsparameter, wie etwa die kardiovaskuläre Gesundheit, den Stoffwechsel und das psychische Wohlbefinden, wurde in der Vergangenheit umfassend dokumentiert. Studien belegen, dass Männer tendenziell mehr körperliche Aktivität ausüben als Frauen [1]. Diese geschlechtsspezifischen Unterschiede lassen sich sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen beobachten [2]. Lange Zeit wurden diese Unterschiede hauptsächlich auf soziale und Umweltfaktoren zurückgeführt. Doch zunehmend wird deutlich, dass auch biologische Faktoren eine bedeutende Rolle bei der Regulierung der körperlichen Aktivität spielen.

In den letzten Jahren deuten immer mehr Hinweise darauf hin, dass die Menge an körperlicher Aktivität zumindest teilweise biologisch gesteuert wird. Die genauen biologischen Mechanismen hinter diesen geschlechtsspezifischen Unterschieden sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. Ein vielversprechender Ansatz könnte in der Rolle der Geschlechtshormone liegen. Besonders das Zusammenspiel von Östrogen und verschiedenen Rezeptoren im Gehirn könnte die Motivation zur Ausübung körperlicher Aktivität beeinflussen [3].

Untersuchungen an Tiermodellen bieten interessante Einblicke in die biologischen Mechanismen, die hinter den Unterschieden in der körperlichen Aktivität zwischen den Geschlechtern stehen. Untersuchungen an Mäusen [4] und Ratten [5, 6] zeigen, dass die körperliche Aktivität während Phasen höherer Östrogenspiegel zunimmt. Diese Ergebnisse sind potenziell auf die Wechselwirkungen zwischen Östrogen und dem Melanocortinsystem im Gehirn zurückzuführen. Studien zeigen, dass Neurone im ventromedialen Hypothalamus sowohl den Östrogenrezeptor alpha (ERα) als auch den Melanocortin-4-Rezeptor (MC4R) exprimieren. Unter dem Einfluss von Östrogen wird der MC4R hochreguliert, was zu einer Zunahme körperlicher Aktivität führt. Diese Neurone projizieren in Hirngebiete, welche für die Regulierung der physischen Aktivität verantwortlich sind. Der MC4R scheint hierbei eine Schlüsselrolle zu spielen, da seine Aktivierung in Verbindung mit Östrogen in Tiermodellen die Motivation zur körperlichen Aktivität verstärkt [3, 4, 7‐9].

Tierversuche mit ovariektomierten Ratten, bei denen aufgrund des Östrogenmangels eine reduzierte körperliche Aktivität beobachtet wurde, haben gezeigt, dass eine Östrogensubstitution die Aktivität wieder anhebt [5, 6, 10, 11]. Ein ähnlicher Trend konnte auch bei Kühen [12, 13] und Frettchen [14] festgestellt werden, bei denen unter dem Einfluss von Östrogen eine Zunahme der körperlichen Aktivität zu verzeichnen war. Überraschenderweise ergaben Studien an Rhesusaffen, einem Primatenmodell, keine signifikante Veränderung der körperlichen Aktivität im Verlauf des Menstruationszyklus, was auf artspezifische Unterschiede hinweist [15]. Diese Erkenntnisse werfen die Frage auf, inwieweit die in Tieren beobachteten Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind.

Es stellt sich die Frage, inwiefern weibliche Steroidhormone wie Östrogen und Progesteron die körperliche Aktivität von Frauen beeinflussen. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ermöglicht es, Frauen betreffend eventueller Variationen ihrer körperlichen Aktivität über den Menstruationszyklus hinweg, bei Einnahme oraler Kontrazeptiva, bei Eintritt der Wechseljahre oder Start einer Hormonersatztherapie besser beraten zu können. Mit diesem Wissen könnten rechtzeitig Gegenmassnahmen zur Erhöhung der allgemeinen körperlichen Aktivität ergriffen werden, die wiederum dem Erhalt der Gesundheit dienlich wären.

Der weibliche Zyklus unterliegt regelmässigen hormonellen Schwankungen, die in zwei Phasen unterteilt werden: die Follikelphase und die Lutealphase. Der Östrogenspiegel erreicht kurz vor der Ovulation seinen Höhepunkt. In der anschliessenden Lutealphase steigt der Progesteronspiegel an. Diese hormonellen Schwankungen könnten sowohl die intrinsische Motivation zur als auch das Ausmass an körperlicher Aktivität selbst beeinflussen [16].

Nach umfangreicher Literaturrecherche kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die physiologischen Hormonschwankungen während des Menstruationszyklus keinen signifikanten Effekt auf die körperliche Aktivität von Frauen zu haben scheinen, wenn auch in manchen Studien Aktivitätsspitzen zum Zeitpunkt der Ovulation beobachtet wurden [17‐22]. Keinen bis nur einen geringen Einfluss auf die körperliche Aktivität scheint auch eine Hormonersatztherapie (HRT) im Rahmen der Menopause zu entfalten [23‐26].

Die Untersuchung des Einflusses des Menstruationszyklus auf die körperliche Aktivität bei Frauen hat in der Vergangenheit zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt. Sechs Studien, die zwischen 1941 und 1992 veröffentlicht wurden, zeigen, dass Hormonschwankungen im Zyklus möglicherweise nur einen geringen oder keinen signifikanten Einfluss auf die körperliche Aktivität haben. Die sechs Studien, darunter sowohl prospektive Kohortenstudien als auch ein Fallbericht, untersuchten Frauen im Alter von 21 bis 46 Jahren. Insgesamt wurde eine relativ kleine Zahl von 59 Probandinnen untersucht. Verschiedene Methoden zur Messung der körperlichen Aktivität, darunter Aktometer, Pedometer und Interviews, wurden verwendet [17‐22].

Dementsprechend konnten in einer Übersichtsarbeit von Bowen et al. [1] sowie in den Studien von Stenn und Klinge [19] sowie Chrisler und McCool [20] keine Unterschiede die körperliche Aktivität betreffend in den verschiedenen Zyklusphasen festgestellt werden. Die beiden letztgenannten Studien wiesen allerdings geringe Probandinnenzahlen von jeweils nur n = 7 auf. Ähnliche Ergebnisse präsentieren auch Morris und Udry [18] sowie Altmann et al. [17]. Morris und Udry untersuchten mittels Schrittzähler, ob Frauen zum erwarteten Ovulationszeitpunkt Aktivitätsspitzen zeigen. Die Autoren konnten signifikante Aktivitätsspitzen zum Zeitpunkt der Ovulation sowie weniger ausgeprägte Aktivitätsspitzen zu Beginn sowie am Ende des Zyklus beobachten [18]. Eine Gruppe von Probandinnen (n = 8) bei Morris und Udry verwendete hormonelle Kontrazeptiva. Interessant ist, dass diese Gruppe dasselbe Aktivitätsmuster zeigte wie die Frauen ohne hormonelle Verhütung, jedoch auf einem insgesamt deutlich tieferen Niveau [22]. Die dahinterliegenden Mechanismen sind unklar. Die Autoren erwähnen etwaige Nebenwirkungen hormoneller Kontrazeptiva wie subjektive Müdigkeit und depressive Stimmungslage als plausible Ursachen. Dem entgegenzuhalten ist, dass die Frauen der Gruppe unter hormoneller Kontrazeption in der zitierten Studie keine derartigen Nebenwirkungen beklagten. Die Gestagenkomponente in den verwendeten Kontrazeptiva ist als Ursache für den Aktivitätsrückgang als Möglichkeit zu berücksichtigen. Auch Altmann et al. konnten im Rahmen ihrer Studie Spitzen körperlicher Aktivität bei 85,3 % der Probandinnen zum Ovulationszeitpunkt und bei 71,8 % prämenstruell und somit in der späten Lutealphase feststellen. Das Mass physischer Aktivität wurde in dieser Arbeit allerdings lediglich mittels täglicher Interviews erhoben – einer Methode, die als relativ ungenau gilt, da sie einem hohen Bias durch Selbstberichterstattung und Erinnerungslücken unterliegt. Ebenfalls fehlt in der Publikation von Altmann et al. aus dem Jahr 1941 die Angabe einer Signifikanz des Resultats [17]. Man könnte den beobachteten ovulatorischen Aktivitäts-Peak evolutionsbedingt der Partnersuche und dem Fortpflanzungstrieb sowie den prämenstruellen Aktivitäts-Peak einem prämenstruellen Stress/einer prämenstruellen Unruhe zuschreiben. Diesen Resultaten widerspricht der Fallbericht einer weiblichen Professorin im Alter von 46 Jahren, welche ihre Handgelenksaktivität während eines Jahres kontinuierlich aufzeichnete und auf verschiedene Endpunkte hin auswertete. Binkley stellte fest, dass die durchschnittlichen Handgelenksbewegungen pro 5 min zwischen Zyklustag 8 und 18 um 9 % sanken. Gemäss diesem Fallbericht sei das körperliche Aktivitätslevel während Phasen hohen Östrogens sogar rückläufig. Hierbei gilt es jedoch zu betonen, dass es sich bei der Publikation von Binkley lediglich um einen Fallbericht handelt, welcher im Vergleich zu den anderen fünf prospektiven Kohortenstudien eine deutlich geringere Aussagekraft besitzt. Auch bei der Arbeit von Binkley bleibt unklar, ob die festgestellten Unterschiede das Signifikanzniveau erreichen [21].

Die Menopause und die damit verbundenen hormonellen Veränderungen haben ebenfalls einen Einfluss auf die körperliche Aktivität von Frauen. Lovejoy et al. zeigen, dass Frauen nach der Menopause weniger körperlich aktiv sind, was durch den Rückgang der Östrogenproduktion bedingt sein könnte [27]. Mit dem Absinken der Sexualhormone (Östrogene, Progesteron) in der Menopause berichten viele Frauen von einem Rückgang der Motivation zur körperlichen Aktivität, möglicherweise durch eine Kombination aus biologischen und psychologischen Faktoren. Eine interessante Frage ist daher, ob eine Hormonersatztherapie (HRT) in der Peri- und Postmenopause diesen Rückgang körperlicher Aktivität kompensieren kann.

Vier relevante Studien, die zwischen 2000 und 2018 durchgeführt wurden, untersuchten den Einfluss einer HRT auf die körperliche Aktivität von Frauen. Diese Studien umfassen randomisierte, kontrollierte Studien, eine Querschnittsstudie und eine prospektive Kohortenstudie, bei denen Frauen im Alter von 25 bis 65 Jahren untersucht wurden. Die Methoden zur Messung der körperlichen Aktivität variierten und umfassten Fragebögen, Interviews und Akzelerometer [23‐26].

Drei dieser Studien – von Redberg et al., Anderson et al. und Kenny et al. – fanden keinen signifikanten Einfluss einer HRT auf das Aktivitätsniveau von Frauen. Bei den Studien von Redberg et al. und Anderson et al. handelt es sich um eine prospektive Interventionsstudie bzw. um eine Querschnittsstudie. Kenny et al. führten eine randomisierte, doppelblind kontrollierte Studie durch, was dem höchsten Evidenzlevel entspricht. Jedoch wurde zur Erhebung des Ausmasses an körperlicher Aktivität lediglich ein Fragebogen verwendet, was die Genauigkeit der Ergebnisse potenziell verringert [23‐25].

Im Gegensatz dazu zeigte eine Studie von Melanson et al. aus dem Jahr 2018, dass eine Östrogensubstitution bei perimenopausalen Frauen im Vergleich zu Placebo zu einer signifikanten Erhöhung der körperlichen Aktivität führte. In dieser randomisierten, doppelblind kontrollierten Studie wurde die körperliche Aktivität mittels Akzelerometer gemessen [26].

Die Forschung zum Einfluss von Geschlechtshormonen auf die körperliche Aktivität von Frauen zeigt, dass es an aktuellen, qualitativ hochwertigen Studien zu diesem Thema mangelt. Besonders hinsichtlich des Einflusses von Sexualhormonen im Verlauf des Menstruationszyklus gibt es überraschend wenig fundierte Literatur. Die meisten Studien sind älter als 20 Jahre [17‐24], besitzen eine geringe Probandenzahl (oft weniger als 30 Frauen; [17, 20, 21, 23]) und werfen somit Fragen hinsichtlich der Aussagekraft auf. Diese Mängel in der Datenlage sind besonders überraschend, wenn man bedenkt, wie weit verbreitet heutzutage Technologien wie Smartwatches sind, die eine präzise und einfache Messung körperlicher Aktivität ermöglichen. Eine detaillierte Untersuchung der Zusammenhänge zwischen weiblichen Geschlechtshormonen und körperlicher Aktivität könnte entscheidend zur Bekämpfung der weltweiten Adipositasepidemie beitragen, da ein besseres Verständnis dieser Zusammenhänge wichtige Hinweise für gesunde Lebensgewohnheiten liefert.

Viele der zu dieser Thematik identifizierten Studien nutzten Methoden, bei denen die Teilnehmerinnen ihre körperliche Aktivität selbst einschätzten, etwa durch Fragebögen oder Interviews [17, 23‐25]. Allerdings zeigen Studien, dass die Selbsteinschätzung der körperlichen Aktivität häufig ungenau ist. Eine Untersuchung hat beispielsweise gezeigt, dass sitzende Tätigkeiten oft unterschätzt und körperliche Aktivitäten bis zu 321 % überschätzt werden [28]. Auch die Messinstrumente, die in vielen Studien verwendet werden, werfen Fragen auf. Schrittzähler etwa, die in einigen der in dieser Arbeit behandelten Studien verwendet wurden [18‐22, 26], haben ihre Grenzen, besonders wenn sie an den Hüften getragen werden, da sie Schwierigkeiten haben, zwischen sitzenden Tätigkeiten und leichter körperlicher Aktivität zu unterscheiden. Genauere Ergebnisse könnten mit Schrittzählern erzielt werden, die am Oberschenkel getragen werden [26, 29].

Ein weiterer Punkt, der die Auswertung der Studien beeinflusst, ist die Frage, warum die Studie von Melanson et al. einen signifikanten Einfluss von Sexualhormonen auf die körperliche Aktivität nachweisen konnte, während andere Studien wie die von Redberg et al., Kenny et al. und Anderson et al. keinen solchen Effekt fanden. Mögliche Ursachen für diese unterschiedlichen Ergebnisse könnten in der Dauer der Hormonersatztherapie, der Dosierung der Hormone und der Art der Substitution liegen. In der Studie von Anderson et al. wurde die Hormontherapie nur für einen Monat verabreicht, während Melanson et al. erst ab dem zweiten Monat eine signifikante Veränderung des körperlichen Aktivitätslevels beobachteten. Es stellt sich daher die Frage, ob Anderson et al. ähnliche Ergebnisse erzielt hätten, wenn sie die Hormonersatztherapie länger angewendet hätten. Bei der Studie von Kenny et al. wurde eine niedrig dosierte Estradiolsubstitution verwendet, was möglicherweise erklärt, warum diese keine Auswirkung auf die körperliche Aktivität hatte [23‐26].

Ein weiterer Unterschied liegt in der Art der HRT: Melanson et al. verwendeten ausschliesslich Östrogen, während in den anderen drei Studien auch Gestagene mit Östrogen kombiniert wurden [23‐26]. Es gibt Hinweise darauf, dass Gestagene in Kombination mit Östrogenen die Wirkung auf die körperliche Aktivität potenziell beeinflussen. Eine Studie von Rodier et al. zeigte, dass die körperliche Aktivität von ovariektomierten Ratten nach der Gabe von Östrogen zunahm, jedoch wieder abfiel, wenn zusätzlich Progesteron verabreicht wurde [11]. Dies steht im Gegensatz zu einer Studie von Thomas et al., die diesen Effekt nicht bestätigte [10]. Unterschiedliche Dosierungen von Progesteron könnten hierbei eine Rolle spielen, da Thomas et al. deutlich weniger Progesteron verwendeten als Rodier et al. [10, 11].

In Tierstudien, insbesondere an Nagetieren [4‐6, 10, 11], Kühen [12, 13] und Frettchen [14], wurde der Einfluss des Östrogens auf die körperliche Aktivität wiederholt nachgewiesen. Bei Menschen [17‐26] und Rhesusaffen [15] ist die Datenlage weniger klar. Östrogen scheint hier keinen oder lediglich einen geringen Einfluss zu haben. Es bleibt unklar, warum diese Unterschiede zwischen Menschen und Tieren bestehen. Auch das Konzept des freien Willens, das bei Tieren nur begrenzt zutrifft, könnte einen Einfluss auf die körperliche Aktivität haben. Beim Menschen ist der freie Wille stärker ausgeprägt. Das Konzept des freien Willens reicht nun aber nicht aus, um die unterschiedlichen Resultate zwischen den Geschlechtern beim Menschen zu erklären. Dies würde bedeuten, dass ein Geschlecht besser sei, den freien Willen zu nutzen, als das andere. Dies scheint unplausibel. Wahrscheinlicher ist, dass äussere Variablen, einschliesslich des freien Willens, durch biologische Faktoren beeinflusst werden [1].

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es trotz der bestehenden Forschungsliteratur noch viele offene Fragen zum Einfluss von Sexualhormonen auf die körperliche Aktivität bei Frauen gibt. Die bisherigen Studien lassen den Einfluss hormoneller Schwankungen im Verlauf des Menstruationszyklus auf die körperliche Aktivität als eher gering einschätzen. Im Gegensatz dazu könnte eine Hormonersatztherapie nach der Menopause tatsächlich zu einer Steigerung der körperlichen Aktivität führen.

Aufgrund der begrenzten und teils widersprüchlichen Datenlage ist weitere Forschung notwendig, um diese Zusammenhänge genauer zu verstehen. Moderne Technologien zur Messung von Aktivität könnten präzisere und umfassendere Studien ermöglichen und so zu einem besseren Verständnis der Rolle von Sexualhormonen bei der Regulation körperlicher Aktivität von Frauen beitragen.