What a sportsmed physician needs to know about sport haematology and sport laboratory

Clénin German E.
Sportmedizinisches Zentrum Ittigen b. Bern, Ittigen, Switzerland

Abstract

In addition to the medical history and clinical examination, laboratory analyses of the blood are also an important pillar of sports medicine care. With the small sports laboratory with blood count, Ec indices, CRP and ferritin, iron deficiency can be recognised in all its stages and the iron supply can be monitored over the course of the year with two to three additional measurements. Possible treatment modalities for the various stages of iron deficiency are discussed using specific examples. Intermittent iron administration is a very interesting form, especially for maintenance therapy, as it bypasses the inhibition of iron absorption in the small intestine and iron utilisation in the organism by hepcidin.
Sport, from simple training to ultra-events, can alter common laboratory values. The typical changes must be recognised and interpreted. Hyponatraemia during marathon events is discussed in detail.

Zusammenfassung

Neben Anamnese und klinischer Untersuchung gehören zur ganzheitlichen sportmedizinischen Betreuung als wichtiger Pfeiler der Diagnostik auch Laboranalysen des Blutes dazu. Mit dem kleinen Sportlerlabor mit Blutbild, Ec-Indices, CRP und Ferritin kann ein Eisenmangel in all seinen Stadien erkannt und die Eisenversorgung über den Jahresverlauf mit zwei bis drei zusätzlichen Messungen monitoriert werden. Mögliche Therapiemodalitäten der verschiedenen Stadien des Eisenmangels werden an konkreten Beispielen diskutiert. Dabei ist die intermittierende Eisengabe speziell für die Erhaltungstherapie (maintenance) eine sehr interessante Form, da sie die Hemmung von Eisenresorption im Dünndarm und Eisenutilisation im Organismus durch Hepcidin umgeht.
Sport, vom einfachen Training bis hin zum Ultraevent, kann gängige Laborwerte verändern. Die typischen Veränderungen müssen erkannt und interpretiert werden. Die Hypo­natriämie bei Marathonevents wird detailliert besprochen.

Schlüsselwörter: Eisenmangel, Sporthämatologie, Blutbild, ­Ferritin, Eisenstoffwechsel, Hepcidin, Sportlabor, Hyponatriämie

Eisenmangel ist und bleibt die #1-Mangel­situation beim Menschen, auch im Sport

Der Eisenmangel ist weltweit beim Menschen die am häufigsten auftretende Mangelsituation. Wachstum und Entwicklung im Kindes- und Jugendalter, vegetarische oder vegane Ernährungsweise, bezogen auf den Energiebedarf hypokalorische Energie- und Substratzufuhr (RED-S), starke und lang­andauernde Menstruationsblutungen und das leistungssportliche Training sind zusätzliche Faktoren, welche eine Eisenmangelsituation weiter akzentuieren können [1,2,3,4].
Je nach Altersgruppe und je nach Literaturquelle finden sich fürs sportliche Kollektiv die folgenden alters- und geschlechtsspezifischen Prävalenzen: Mädchen und Knaben < 12Jahre 3–9 %, Knaben und junge Männer 12–20 Jahre 4–13 %, Männer > 20Jahre 1–2 %, Mädchen und junge Frauen 12–20 Jahre 33–52 %, Frauen >20 Jahre 9–22 % [4,5,6,7].
Aus diesem Grund ist es als Sportmediziner/in sehr wichtig, über gute Grundkenntnisse in der Interpretation von häma­tologischen Befunden, im Besonderen in der Diagnose-Stellung eines Eisenmangels, und der geeigneten Therapie zu verfügen.

Welche ist die korrekte Diagnose und Therapie?

Bitte überlegen Sie sich, welche Diagnose Sie in den folgenden Beispielen a) bis f) stellen können und wie sie konkret therapieren würden. Der Algorithmus in der Abb. 1 ist als Hilfestellung gedacht und soll angewendet werden. Direkt nachfolgend finden Sie die Interpretation und den Therapievorschlag.
a) 27-jähriger Langdistanz-Triathlet kommt zur SPU mit SPU-Labor, fühlt sich so weit gut. Nimmt Burgerstein Sport 1-0-0 in der Wettkampfperiode. Aktuell viel Grundlagentraining. Labor: Hb 131 g/l*, Hk 37,5 %*, MCV 89 fl, MCH 30 pg, CRP <5 mg/l, Ferritin 110 µg/l
b) 21-jährige Leichtathletin, Sprint 100 / 200 m, fühlt sich ­etwas müde. Keine aktuellen Vorwerte. Keine Supplemente, isst nur selten Fleisch und Fisch. Labor: Hb 125 g/l, Hk 39,5 %, MCV 81 fl, MCH 29 pg, CRP <5 mg/l, Ferritin 18 µg/l*
c) 18-jährige OL-Läuferin kommt erstmals zur SPU, Vegi, BMI 17,7, sekundäre Amenorrhoe, aktuelle Laufleistungen ansprechend, aber wiederholt den Winter durch krankheitsanfällig. Labor: Hb 112 g/l*, Hk 33,5 %*, MCV 78 fl*, MCH 26,5 pg*, CRP <5 mg/l, Ferritin 6 µg/l*
d) 26-jährige Mountainbikerin, an der SPU vor 5 Wochen mit Ferritin 27 µg/l*, normale Hämatologie. Sie haben versucht intermittierend zu therapieren mit an drei Tagen pro Woche (MO/MI/FR) Duofer 1-0-0 und Floradix Sirup 10 ml seit dieser Zeit. Kontrolle nun vor einem dreiwöchigen Höhenblock gefolgt von drei Weltcuprennen in kurzer Folge. Aktuelles Labor: Hb 128 g/l, Hk 39 %, MCV 90 fl, MCH 31 pg, CRP <5 mg/l, Ferritin 29 µg/l*
e) 25-jährige Unihockey-Spielerin, hatte wiederholt schon Eisenmangel. Letztmals Eisen iv vor drei Jahren, seither eigentlich mit regelmässigen Kontrollen (dreimal jährlich) und intermittierender Gabe Situation gut im Griff. Ging fünf Monate reisen (Australien / Neuseeland). Gab sich Mühe, etwas mehr Fleisch und Fisch zu essen, aber keine regelmässige Eiseneinnahme mehr. Sie will wieder mit dem Team die Saison vorbereiten und kommt zur Kontrolle, fühlt sich ok, nicht müde. Labor: Hb 132 g/l, Hk 42 %, MCV 79 fl*, MCH 29 pg, CRP <5 mg/l, Ferritin 29 µg/l*
f) 32-jähriger Freizeitsportler, vor allem Ausdauer. 3 Lauftrainings, meist noch 2 Velotrainings pro Woche. Will sich mal checken lassen, fühlt sich sonst ganz ok. Labor: Hb 93 g/l*, Hk 33,5 %*, MCV 78 fl*, MCH 26 pg*, CRP <5 mg/l, Ferritin 7 µg/l*

Was ist die korrekte Diagnose und Therapie? – Hier die Auflösung mit Therapievorschlag

a) 27-jähriger Langdistanz-Triathlet: Labor: Hb 131 g/l*, Hk 37,5 %* alles andere normal. Diagnose: Dilutional Pseudoanämie. Therapie: Gute Beratung des Athleten und des Umfeldes, keine Therapie erforderlich (schöne Grafik im SEMS-Consensus-Artikel von 2015 [4]. Diese relative Anämie kommt bei 10–15 % der Ausdauerathleten vor (Voraussetzung: mindestens 10 h/Woche Training pro Woche, oftmals deutlich mehr) und ist durch die Vermehrung des Plasmavolumens bedingt. Zur Sicherheit können noch die anderen Substrate Vitamin B12 und Folsäure bestimmt werden, diese sind immer auch normal. In der Saisonpause (nach mindestens 2–3 Wochen Trainingspause) geht das Plasmavolumen etwas zurück und es können in dieser Phase jeweils normale Werte für Hämoglobin und Hämatokrit gemessen werden.
b) 21-jährige Leichtathletin: Ferritin 18 µg/l*. Diagnose: Eisenmangel ohne Auswirkung auf Ec-Indices und Hämoglobin (NAID). Therapie: Eisen p.o., z. B. Tardyferon 1-0-0 für 8–10 Wochen mit nachfolgender Kontrolle (basic blood exam) und Ernährungsempfehlungen.
c) 18-jährige OL-Läuferin: Hb 112 g/l*, Hk 33,5 %*, MCV 78 fl*, MCH 26,5 pg*, Ferritin 6 µg/l*. Diagnose: Eisenmangelanämie (IDA) und RED-S. Behandlung der Eisenmangelanämie vorerst mit Eisen p.o., z. B. Duofer 1-0-0 kombiniert mit Floradix Sirup 10 ml morgens. Start der Behandlung des RED-S mit Ernährungs- und psychologischer Beratung, Ziel: klare Verbesserung der Energiezufuhr, Gewichtszunahme, nach Möglichkeit Rückkehr der Mens durch diese Massnahmen.
d) 26-jährige Mountainbikerin: Ferritin 29 µg/l*: Diagnose: Persistierender Eisenmangel trotz Therapie und dies vor einem Höhentrainingsblock (Ziel-Ferritin vor ­Höhentraining >50 µg/l). Entscheid zur Gabe von Eisencarboxymaltose 1×500 mg in Kurzinfusion 100 ml im Abstand von 5–7 Tagen.
e) 25-jährige Unihockey-Spielerin: MCV 79 fl*, Ferritin 29 µg/l*. Diagnose: Leichter Eisenmangel mit erniedrigtem MCV (IDMH). Therapie: Ideal ist die intermittierende Eisengabe, weil so die Hepcidin-Bildung und Beeinträchtigung des Eisenstoffwechsels am besten umgangen werden kann. Dafür eignet sich die Gabe von Eisen per os an drei Tagen pro Woche, z. B. Mo, Mi, Fr, mit dem Frühstück z. B. Duofer 1-0-0.
f) 32-jähriger Freizeitsportler: Hb 93 g/l*, Hk 33,5 %*, MCV 78 fl*, MCH 26 pg*, Ferritin 7 µg/l*. Diagnose: Schwere Eisenmangelanämie, konsequente medizinische Weiterabklärung erforderlich! Als Erstes Suchen einer gastrointestinalen Blutungsquelle mit Gastro- und Koloskopie (DD Hämoglobinopathie, z. B. Thalassämie).

Hepcidin und Erythroferron regulieren den ­Eisenstoffwechsel

Die Regulation der Eisenaufnahme und des Eisenstoffwechsels im menschlichen Körper erfolgt durch Hepcidin und Erythroferron.
Entzündungsprozesse, Eisentherapie und sportliches Training stimulieren bekannterweise die Bildung von Hepcidin in den Leberzellen. Hepcidin greift regulierend in den Eisenstoffwechsel ein, indem es u. a. die drei folgenden Prozesse blockiert: die Eisenaufnahme im Enterozyten, den Weitertransport via Ferroportin in den Eisenkreislauf und die Freisetzung von körpereigenem rezykliertem Eisen aus den Milzmakrophagen via Ferroportin (gestrichelte Linie in der Abb. 2) [1,2,3,4].

Erythroferron wird in den Erythroblasten gebildet und ist der Gegenspieler von Hepcidin, denn es unterdrückt die Bildung von Hepcidin. So wie dies z. B. bei einem Eisenmangel im Körper oder auch bei einem Aufenthalt in der Höhe passiert [3,4,5]. Dann ist, je nach Stärke des Eisenmangels und nach Höhenexposition, nur eine abgeschwächte oder gar keine Hepcidin-Antwort auf eine Eisengabe zu erwarten [3,8,9]. Bei einer Eisenmangelanämie sind deshalb «alle Schleusen offen» und es kann, sofern gastrointestinal verträglich, sogar zweimal täglich Eisen per os oder Eisen i. v. gegeben werden und das Eisen wird aufgenommen. Hingegen umgekehrt verhält sich Hepcidin bei einer letztlich wenig sinnvollen Gabe von Eisen i. v. bei einem Ferritinwert oberhalb des nach wie vor gültigen Cutoffs von 30 µg/l [4,5]. Die Hepcidin-Produktion wird anschliessend an die Eisengabe für mehrere Wochen gesteigert und der Eisenstoffwechsel im Körper wie auch die Eisenaufnahme gastrointestinal bleiben für mehrere Wochen blockiert [3,4,8,9]. Ausnahme für den Ferritin-Cutoff ist nach wie vor das Höhentraining, welches aufgrund des hohen ­Eisenbedarfs eine Sonderstellung einnimmt. Die vermin­derte oder sogar ausbleibende Hepcidin-Antwort unterstreicht die Tatsache, dass vor dem Höhentraining ein Ferritinzielwert von >50 µg/l angestrebt werden und die Eisen­verfügbarkeit kurz vor und während des Aufenthaltes hochgehalten werden soll [4,6,9].
In der Eisenmangelsituation führt eine Gewebehypoxie zu einer Produktion des hypoxieinduzierbaren Faktors 2α (HIF-2α). Infolgedessen produzieren die Nieren Erythropoetin, was zu einer Steigerung der Erythropoese führt, und es werden aufgrund einer geringen Verfügbarkeit von Eisen hypochrome mikrozytäre Erythrozyten gebildet. EPO wird zum Teil auch durch Körpereisen beeinflusst und zwar über einen bisher nur teilweise verstandenen Mechanismus. In den Enterozyten erhöht HIF-2α die Expression des Transporters für zweiwertige Metalle (DMT 1) auf ihrer apikalen Oberfläche, und die Aufnahme von Eisen aus der Nahrung wird gesteigert. [2,3] Die verstärkte Erythropoese unterdrückt die Produktion von Hepcidin durch das Zwischenprodukt ­Erythroferron (ERFE), das in den Erythroblasten gebildet wird. Der Hepcidinspiegel sinkt ausserdem als Reaktion auf eine Verringerung der üblichen Signale, die seine Produktion aufrechterhalten, d. h. niedriger Eisengehalt der Leber, ­Anstieg des Inhibitors Transmembranprotease Serin 6 ­(TMPRSS6). Ferroportin (FPN) wird aufgrund des niedrigen Hepcidin­spiegels nicht mehr abgebaut und es erfolgt ein kontinuierlicher Export des verfügbaren Eisens durch die Basalmembran der Enterozyten und aus den Makrophagenspeichern in den Blutkreislauf. [2,3]

Sport kann je nach Dauer und Intensität die ­Laborparameter verändern

Wie kann man sich hier in kurzer Zeit einen Überblick verschaffen? Kurze sportliche Aktivitäten verändern nur einzelne Parameter, wie z. B. ein Anstieg der Leukozyten oder eine Erhöhung der Creatinkinase. Gerade letzteres Muskelenzym kann nach einer exzentrischen muskulären Aktivität (z. B. Long Jog in den Bergen von 90–120 min) oder auch einem intensiveren Kraftraining problemlos Werte von 2000 U/l oder mehr (mehr als 10-fach die Norm) erreichen, ohne dass sich daraus eine klinische Bedeutung ergeben würde. [10,11,12]
Ultraevents von 8 Stunden und länger können des Weiteren zahlreiche Laborparameter tangieren und einige auch wesentlich verändern. Dabei können vermeintlich sensitive und spezifische Parameter wie z. B. das TroponinT leicht positive Werte anzeigen, ohne dass ein Myokardschaden stattgefunden hätte. Eine gute Übersicht liefert hierzu der Review­artikel in der Therapeutischen Umschau von 2015 [10].

Problematische Hyponatriämien beim Marathon

Ein spezielles Augenmerk gilt es dem Natrium zuzuwenden: Bei Wettkampfbelastungen in der Länge eines Marathons wurde und wird bei Läuferinnen und Läufern der mittleren und hinteren Stärkeklassen, also 4–6 h Laufdauer, beobachtet, dass sie durch übermässiges und wiederholtes Trinken von ausschliesslich Wasser eine bedrohliche Hyponatriämie entwickeln können [10]. Dies führt typischerweise zu Kopfschmerzen, AZ-Verschlechterung, Benommenheit und endet meist in einer stationären Aufnahme mit Diagnosestellung und nachfolgender ganz langsamer Korrektur des meist massiv abgesunkenen Natriums. Die Empfehlung, möglichst bei jedem Verpflegungsposten im Voraus und ohne Durst viel zu trinken, muss revidiert werden. Letzteres, also dieses übermässige Trinken von fast ausschliesslich Wasser, ist nämlich der Grund für das Auftreten dieses Phänomens. Eine bessere Empfehlung ist: «Während des Wettkampfes soll regelmässig getrunken werden, alle 20–30 min 2–3 dl. Bei längeren Wettkämpfen sollen dabei Sportgetränke mit Elektrolyten inklusive Natrium und auch Bouillon ausgewählt werden.» [10,12]

Verdankungen

Vielen Dank an Patrik Noack, Phil Jungen und Boris ­Gojanovic für die kritisch konstruktive Durchsicht des ­Artikels.

Korrespondenz

Dr. med. German Clénin
Sportmedizinisches Zentrum Ittigen b. Bern
Haus des Sports, Talgut 27, 3063 Ittigen
Phone: 031 537 40 44
Email: German.clenin@bluewin.ch 

Literatur: Iron and Sports haematology

1. Shaskey DJ, Green GA. Sports haematology. Sports Med. 2000 Jan;29(1): 27–38. doi: 10.2165/00007256-200029010-00003. PMID: 10688281.
2. Camaschella C. Iron-deficiency anemia. N Engl J Med. 2015 May 7;372(19):1832–43.
3. Camaschella C, Nai A, Silvestri L. Iron metabolism and iron disorders revisited in the hepcidin era. Haematologica. 2020 Jan 31; 105(2): 260–272
4. Clénin G, Cordes M, Huber A, Schumacher YO, Noack P, Scales J, Kriemler S. Iron deficiency in sports – definition, influence on performance and therapy. Swiss Med Wkly [Internet]. 2015 Oct. 18 [cited 2024 May 11];145(4344):w14196
5. Clénin GE. The treatment of iron deficiency without anaemia (in otherwise healthy persons). Swiss Med Wkly. 2017 Jun 14;147:w14434. doi: 10.4414/smw.2017.14434. PMID: 28634965.
6. Sim M, Garvican-Lewis LA, Cox GR, Govus A, McKay AKA, Stellingwerff T, Peeling P. Iron considerations for the athlete: a narrative review. Eur J Appl Physiol. 2019 Jul;119(7):1463–1478. doi: 10.1007/s00421-019-04157-y. Epub 2019 May 4. PMID: 31055680.
7. Kuwabara AM, Tenforde AS, Finnoff JT, Fredericson M. Iron deficiency in athletes: A narrative review. PM R. 2022 May;14(5): 620–642. doi: 10.1002/pmrj.12779. Epub 2022 Mar 17. PMID: 35100494.
8. Kardasis W, Naquin ER, Garg R, Arun T, Gopianand JS, Karmakar E, Gnana-Prakasam JP. The IRONy in Athletic Performance. Nutrients. 2023 Nov 28;15(23):4945. doi: 10.3390/nu15234945. PMID: 38068803; PMCID: PMC10708480.
9. Fensham N, McKay AKA, Sim M, Peeling P. Parenteral Iron Therapy: Examining Current Evidence for Use in Athletes. Int J Sports Med. 2023 Dec 22. doi: 10.1055/a-2211-0813. Epub ahead of print. PMID: 37963599.

Literatur: Sport laboratory

10. Clénin G und Cordes M. Laboranalysen in der Sportmedizin. Therapeutische Umschau 2015; 72 (5): 311–319
11. Lippi G, Banfi G, Botrè F, de la Torre X, De Vita F, Gomez-Cabrera MC, Maffulli N, Marchioro L, Pacifici R, Sanchis-Gomar F, Schena F, Plebani M. Laboratory medicine and sports: between Scylla and Charybdis. Clin Chem Lab Med. 2012 Feb 28; 50(8): 1309–16.
12. Lombardo B, Izzo V, Terracciano D, Ranieri A, Mazzaccara C, ­Fimiani F, Cesaro A, Gentile L, Leggiero E, Pero R, Izzo B, ­D’Alicandro AC, Ercolini D, D’Alicandro G, Frisso G, Pastore L, ­Calabrò P, Scudiero O. Laboratory medicine: health evaluation in elite athletes. Clin Chem Lab Med. 2019 Sep 25;57(10): 1450–1473.