John S. Cuddy, MS; Julie A. Ham, MS; Stephanie G. Harger, MS; Dustin R. Slivka, PhD; Brent C. Ruby, PhD
Aus dem Human Performance Laboratory, University of Montana, Missoula, MT.
Zielsetzung
Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen einer Wasser-plus-Elektrolyt-Lösung im Vergleich zu reinem Wasser auf das Trinkverhalten, den Hydratationsstatus und die Körpertemperaturen während der Waldbrandbekämpfung zu untersuchen.
Methoden
Acht Teilnehmende tranken reines Wasser, und acht Teilnehmende konsumierten Wasser mit einem Elektrolyt-Zusatz während 15 Stunden Waldbrandbekämpfung. Die Teilnehmenden trugen ein speziell ausgestattetes Trinkrucksacksystem, das mit einem digitalen Durchflussmesser in der Leitung versehen war, um Trinkmerkmale (Trinkhäufigkeit und -volumen) zu erfassen. Körpergewicht und urin-spezifisches Gewicht wurden vor und nach der Schicht gemessen. Umgebungstemperatur, Kern- und Hauttemperatur wurden kontinuierlich mit einem drahtlosen System erfasst. Die Arbeitsleistung wurde mittels Accelerometrie überwacht.
Ergebnisse
Zwischen den Gruppen bestanden keine Unterschiede hinsichtlich Körpergewicht, Trinkfrequenz, Temperaturdaten, Aktivität oder urin-spezifischem Gewicht (1,019 ± 0,007 auf 1,023 ± 0,010 vs. 1,019 ± 0,005 auf 1,024 ± 0,009 für Wasser- bzw. Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe vor und nach der Schicht; P < ,05). Es zeigte sich ein Haupteffekt der Zeit für das Körpergewicht mit einer generellen Abnahme (78,1 ± 13,3 und 77,3 ± 13,3 kg vor bzw. nach der Schicht; P < ,05) über die Arbeitsschicht. Die Wassergruppe konsumierte insgesamt mehr Flüssigkeit (Haupteffekt der Behandlung) als die Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe (504 ± 472 vs. 285 ± 279 mL·h⁻¹ für Wasser bzw. Wasser-plus-Elektrolyt; P < ,05).
Schlussfolgerung
Die Zugabe einer Elektrolytmischung zu reinem Wasser reduzierte die Gesamtflüssigkeitsaufnahme der Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe um 220 mL·h⁻¹ (3,3 L·d⁻¹). Die Ergänzung von Wasser mit Elektrolyten kann die Menge an Flüssigkeit verringern, die während längerer Aktivität getrunken und transportiert werden muss. Dies kann das Tragen von übermäßigem Gewicht minimieren und möglicherweise Ermüdung bei lang andauernder Belastung reduzieren.
Schlüsselwörter: Feuerwehr, Ultraausdauer, Wasser, Elektrolytlösung, Hydration
Einleitung
Im Nordwesten der Vereinigten Staaten findet die Bekämpfung von Vegetations- und Waldbränden in den Sommermonaten überall dort statt, wo Brände Wohngebiete, Energieinfrastruktur, Ortschaften oder Städte bedrohen. Die Arbeit der Waldbrandfeuerwehrleute (wildland firefighters, WLFF) umfasst körperlich anstrengende Tätigkeiten über Einsatzzeiträume von 14 Tagen, bestehend aus 12- bis 16-Stunden-Tagen mit Aktivitäten wie Wandern, Schneisen graben, Kettensägenarbeit und dem Management von Kontrollbränden.¹–³
Waldbrandfeuerwehrleute arbeiten typischerweise in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur (≥ 40 °C), geringer Luftfeuchtigkeit und anspruchsvollem Gelände. Sie tragen Rucksäcke von 12 bis 20 kg, die Nahrung, Wasser, Schutzausrüstung und Arbeitsgeräte enthalten. Ein beträchtlicher Anteil dieses Gewichts (bis zu ~50 %) besteht aus Flüssigkeit für die persönliche Hydration. Um maximale Sicherheit und Arbeitsleistung zu erreichen, ist es für WLFF entscheidend, an einem Arbeitstag kein unnötiges Gewicht zu tragen, da dies zur Reduktion von Ermüdung beitragen kann.
Mittels doppelt markierter Wasser-Methode haben wir zuvor den Energiebedarf während der Waldbrandbekämpfung berichtet (12–26 MJ·d⁻¹, 2868–6214 kcal·d⁻¹).³ Zudem wurden Raten des Wasserumsatzes während der Waldbrandbekämpfung ermittelt (6,7 ± 1,4 L·d⁻¹, 94,8 ± 24,1 mL·kg⁻¹·d⁻¹), und es wurde gezeigt, dass WLFF nach 5 Arbeitstagen etwa 1 kg Körpergewicht verlieren.² Dieser Gewichtsverlust wurde durch eine Abnahme von 0,9 kg Gesamtkörperwasser erklärt, bei minimalen Veränderungen der Urinosmolalität und des spezifischen Gewichts.
Obwohl die Waldbrandbekämpfung kein Sport im klassischen Sinne ist, spiegeln die oben beschriebenen physiologischen Belastungen die metabolischen Anforderungen von Ultraausdauer-Athleten wider. Der einzige Unterschied besteht darin, dass das Arbeits-Ruhe-Verhältnis bei der Waldbrandbekämpfung etwa 1:2 beträgt,¹ während viele Ultraausdauersportarten eher kontinuierlich ablaufen (z. B. Ironman-Triathlon oder Ultralauf). Ein angemessener Flüssigkeitshaushalt ist vor, während und nach Belastung entscheidend, damit sowohl Athleten als auch WLFF optimal leisten können.⁴–⁷
Hydration während körperlicher Belastung ist nicht nur wichtig, um die Leistung zu maximieren, sondern auch, um gesundheitliche Probleme wie Hitzekollaps, Hyponatriämie, akutes Nierenversagen oder Rhabdomyolyse zu vermeiden.⁷–⁹ Die Aufrechterhaltung der Euhydration ist wichtig, doch kann der Flüssigkeitshaushalt selbst dann im Gleichgewicht sein, wenn Personen Gewicht verlieren. Wenn Athleten während längerer Belastung Gewicht verlieren, aber weiterhin im Flüssigkeitsgleichgewicht bleiben, wurde vorgeschlagen, dass der Gewichtsverlust Folge von Fett- und Glykogenabbau sowie dem Verlust intrazellulären Wassers ist, das an Glykogen gebunden war.²,¹⁰,¹¹
Zahlreiche Untersuchungen haben die Effekte von Natrium und/oder anderen Elektrolyten in Getränken auf den Hydratationsstatus während Belastung und die schnellere Wiederherstellung der Hydration nach Belastungsende untersucht.¹²,¹³ Es gibt Hinweise, dass bei ad libitum Flüssigkeitsaufnahme aromatisierte Getränke für die Flüssigkeitsbilanz wirksamer sind als reines Wasser.¹⁴–¹⁶ Während längerer Belastung konnte gezeigt werden, dass Natriumsupplementierung den Gewichtsverlust im Vergleich zu Placebo verringert¹⁷ und Dehydration reduziert.¹⁸ Allerdings scheint Natriumsupplementierung keinen Leistungszuwachs während längerer Belastung zu bewirken.¹⁷,¹⁹,²⁰
Während der Rehydrierung führt der Konsum elektrolythaltiger Flüssigkeiten typischerweise zu einer reduzierten Urinausscheidung,²¹–²³ was die Wiederherstellung des Flüssigkeitshaushalts nach Belastung verbessert. Mitchell et al. zeigten jedoch keine Unterschiede im Urinvolumen, wenn große Flüssigkeitsmengen mit oder ohne Natrium konsumiert wurden.²⁴
Obwohl frühere Forschung mit WLFF eine hohe Arbeitsbelastung mit Herausforderungen für Energiehaushalt und Hydration klar aufgezeigt hat, liegen bislang kaum Daten zu Trinkmustern und deren Einfluss auf Hydratationsstatus und thermoregulatorischen Stress vor. Dies war unter anderem durch fehlende Technologien bedingt, die unter Feldbedingungen eine unbeeinträchtigte Arbeit der Teilnehmenden bei gleichzeitig komfortabler Überwachung dieser Parameter ermöglichen. Ziel dieser Studie war es deshalb, die Effekte einer Wasser-plus-Elektrolyt-Lösung im Vergleich zu reinem Wasser auf Veränderungen im Trinkverhalten, Hydratationsstatus und Körpertemperaturen während der Waldbrandbekämpfung zu vergleichen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass aufgrund der geringen zugesetzten Elektrolytmengen nur minimale Unterschiede zwischen der Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe und der Wassergruppe auftreten würden.
Methoden
Teilnehmende
Die Teilnehmenden waren männliche (n = 12) und weibliche (n = 4) professionelle WLFF (Typ II), die an einem Brand im Nordwesten der USA eingesetzt waren (deskriptive Daten siehe Tabelle 1). Nach Ankunft am Einsatzort wurden die Teilnehmenden während einer Informationsveranstaltung rekrutiert. Vier Personen schlossen die Studie pro Tag ab; zwei erhielten Wasser, zwei Wasser + Elektrolyte in einem doppelblinden Design.
Alle WLFF trugen standardisierte Feuerschutzkleidung: langärmliges Nomex-Oberteil und -Hose, Lederstiefel bis zur Mitte der Wade, kurzärmliges Baumwollunterhemd, Lederhandschuhe, Schutzhelm und einen 12–20-kg-Rucksack mit Nahrung, Wasser, Sicherheitsausrüstung und Werkzeugen.³ Die Studie wurde von der Ethikkommission (Institutional Review Board) der University of Montana genehmigt, und alle Teilnehmenden gaben vor Beginn der Datenerhebung eine schriftliche Einwilligung.
Versuchsdesign
Die Teilnehmenden wurden zufällig einer von zwei Gruppen zugeteilt:
-
Wassergruppe (nur Wasser)
-
Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe (Wasser mit Elektrolyt-Zusatz)
Der Elektrolyt-Zusatz bestand aus einem kommerziell erhältlichen Produkt (Elete, Mineral Resources, Ogden, UT). Pro Liter Wasser-plus-Elektrolyt waren 22,8 mmol·L⁻¹ Elektrolyte enthalten (45 mg Magnesium, 125 mg Natrium, 390 mg Chlorid, 130 mg Kalium und 20 mg Sulfat).
Nach der Messung des morgendlichen Körpergewichts im nackten Zustand und der Entnahme der ersten Urinprobe des Tages schluckten die Teilnehmenden eine Kerntemperaturkapsel (Jonah-Kapsel, Mini Mitter, Respironics, Bend, OR) und erhielten einen Hauttemperatursensor (Mini Mitter) an der lateralen Seite des linken Deltamuskels. Diese Stelle wurde gewählt, um Irritationen durch Tragegeschirr und Funkgeräte zu vermeiden. Ein weiterer Oberflächentemperatursensor wurde außen an der Halterung des VitalSense-Monitors (Mini Mitter) befestigt, der am Gürtel getragen wurde. Anschließend konnten die Teilnehmenden ein standardisiertes, frei verfügbares Frühstück (unbegrenzte Portionen Essen und Getränke) zu sich nehmen.
Nach dem Frühstück erhielten die Teilnehmenden ein speziell ausgestattetes Trinkrucksacksystem (CamelBak, 3-L-Kapazität, Petaluma, CA). Jedes System war mit einem digitalen Durchflussmesser in der Leitung ausgerüstet, um Trinkmerkmale (Trinkfrequenz und Trinkvolumen) zu erfassen. Dieses System wurde zuvor hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit validiert.²⁵
Aktivitätsdaten wurden mithilfe von ActiCal-Aktigraphie-Einheiten (Mini Mitter) erfasst, wie zuvor beschrieben.¹ Kurz gesagt wurden die Monitore zu Schichtbeginn initialisiert, auf ein weißes Schaumstoffstück (~7,6 cm × 7,6 cm) geklebt und in die linke Brusttasche der Teilnehmenden gesteckt. Diese Monitore erfassen Bewegungen omnidirektional und eignen sich daher gut für Oberkörperbewegungen, wie sie bei WLFF häufig auftreten.
Am Einsatzort wurden die Teilnehmenden angewiesen, ihre gesamte Schicht zu arbeiten und ihre Flüssigkeit ausschließlich über das Trinksystem aufzunehmen. Sie durften nach Belieben so viel oder so wenig trinken, wie sie wollten. Die Aufnahme fester Nahrung war ad libitum und bestand aus einem Lunchpaket mit ~6,3–8,4 MJ (~1506–2008 kcal), sofern vollständig verzehrt, sowie weiteren Snacks wie Müsliriegeln und gewürztem Trockenfleisch.¹ Im Feld füllten die Teilnehmenden ihr Trinksystem nach Bedarf, indem sie 3 Liter Wasser in die Trinkblase gossen und ein kleines Fläschchen mit Placebo oder Elektrolytmix hinzufügten. Der Nachfüllvorgang sollte die Probanden nicht entblinden, sofern sie den Inhalt des Fläschchens nicht vor dem Einfüllen kosteten.
Nach Ende der Arbeitsschicht wurde das Körpergewicht im nackten Zustand erneut gemessen, und die Urinproben wurden mit einem Handrefraktometer (Atago Uricon-NE, Farmingdale, NY), das auf destilliertes Wasser kalibriert war, auf spezifisches Gewicht analysiert. Zu diesem Zeitpunkt wurden auch die Hautsensoren entfernt und die Daten aus dem VitalSense-Logger, dem digitalen Trinksystem und den Aktivitätsmonitoren ausgelesen.
Statistische Analyse
Die Daten wurden mittels gemischter Varianzanalyse (trial × time) mit Messwiederholung ausgewertet, um Veränderungen über die Arbeitsschicht hinweg und zwischen Wasser- und Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe zu untersuchen. Statistische Signifikanz wurde bei einem α-Niveau von P < ,05 festgelegt.
Ergebnisse
Körpergewicht
Es gab einen signifikanten Haupteffekt der Zeit für die Abnahme des Körpergewichts über die Arbeitsschicht (P < ,05) (Tabelle 2). Zwischen Wasser- und Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe bestand kein signifikanter Unterschied.
Trinkverhalten
Die Wassergruppe konsumierte über den Tag hinweg mehr Gesamtflüssigkeit als die Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe (504 ± 472 vs. 285 ± 279 mL·h⁻¹ für Wasser bzw. Wasser + Elektrolyt; P < ,05). Das Trinkvolumen war (Haupteffekt der Zeit) in den Stunden 6 bis 13 höher als in Stunde 2; P < ,05 (Abbildung 1). Trinkdaten der ersten Stunde wurden nicht analysiert, da sich die Teams in dieser Zeit im Lager befanden und nicht aus dem Trinksystem tranken.
Es gab keinen Unterschied zwischen den Gruppen hinsichtlich der Anzahl der Trinkakte pro Tag (93 ± 28 und 99 ± 32 Getränke·d⁻¹ für Wasser bzw. Wasser + Elektrolyt; Abbildung 2). Es bestand ein Haupteffekt der Zeit mit mehr Getränken·h⁻¹ in den Stunden 8 bis 13 im Vergleich zu Stunde 2.
Temperatur
Zwischen den Gruppen gab es keine signifikanten Unterschiede in der Umgebungs-, Kern- oder Hauttemperatur (Abbildung 3). Die Umgebungstemperatur war von Stunde 4 bis 15 im Vergleich zu Stunde 1 signifikant erhöht (P < ,05). Die Kerntemperatur war von Stunde 2 bis 15 im Vergleich zu Stunde 1 signifikant erhöht (P < ,05). Die Hauttemperatur war von Stunde 3 bis 15 im Vergleich zu Stunde 1 signifikant erhöht (P < ,05).
Aktivität
Zwischen Wasser- und Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe gab es keinen Unterschied in der durchschnittlichen selbstgewählten Arbeitsleistung über den gesamten Arbeitstag (426 ± 328 vs. 483 ± 311 counts·min⁻¹·h⁻¹ für Wasser bzw. Wasser + Elektrolyt; Abbildung 4). Es bestand ein signifikanter Haupteffekt der Zeit: Die Arbeitsleistung in den Stunden 5 bis 9 und 11 war höher als in Stunde 1.
Urin-spezifisches Gewicht
Es gab einen signifikanten Anstieg des urin-spezifischen Gewichts von vor zu nach der Schicht (P < ,05) (Tabelle 2). Zwischen Wasser- und Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe gab es jedoch keinen Unterschied.
Diskussion
Die zentrale Erkenntnis dieser Studie ist, dass Personen bei Zugabe eines Elektrolytzusatzes zu reinem Wasser während 15 Stunden Waldbrandbekämpfung insgesamt signifikant weniger Flüssigkeit konsumierten (220 mL·h⁻¹ bzw. 3,3 L·d⁻¹), während sie ähnliche thermoregulatorische Reaktionen und Veränderungen des Körpergewichts zeigten.
Teilnehmende beider Gruppen verzeichneten ähnliche Abnahmen des Körpergewichts (-0,5 % ± 0,9 bzw. -1,4 % ± 1,3 für Wasser bzw. Wasser + Elektrolyt) und vergleichbare Veränderungen des urin-spezifischen Gewichts, obwohl die Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe 43 % weniger Flüssigkeit konsumierte (7,6 ± 2,4 vs. 4,3 ± 1,8 L·d⁻¹ für Wasser bzw. Wasser + Elektrolyt) über die 15-stündige Schicht. Die Reduktion des Flüssigkeitsbedarfs um 43 % in der Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe würde erlauben, mehr Zeit direkt für Löschaktivitäten einzusetzen, statt Flüssigkeit zu transportieren oder zu trinken.
Es wurden jedoch keine Unterschiede in den Mustern der selbstgewählten Arbeitsleistung zwischen den Gruppen beobachtet. Ohne Vorgaben oder Empfehlungen zur Flüssigkeitszufuhr waren WLFF beider Gruppen in der Lage, eigenständig eine ausreichende Trinkmenge zu wählen, um bei schweren Arbeitsbedingungen einen vergleichbaren Hydratationsstatus aufrechtzuerhalten.
Das stündliche Trinkvolumen der Wassergruppe (504 ± 472 mL·h⁻¹) ähnelt Werten aus der Literatur,⁴,⁷,¹¹,²⁶ während die Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe weniger trank (285 ± 279 mL·h⁻¹) als üblicherweise berichtet. Obwohl die Arbeitsintensität der WLFF deutlich geringer ist als bei Ultraausdauerwettkämpfen,¹ ist die Dauer der Arbeitsschicht vergleichbar oder sogar länger. Während Löscharbeiten in australischem Buschland zeigten Hendrie et al., dass Feuerwehrleute 331 mL·h⁻¹ tranken und dabei mit einer Rate von 0,9 % Körpermasse pro Stunde dehydrierten, selbst wenn Wasser und Zeit zum Trinken ausreichend vorhanden waren.²⁶
Die Teilnehmenden in dieser Studie tranken konsequent zu wenig und zeigten ein Muster, das Adolph 1947 bei Soldaten in der Wüste als „freiwillige Dehydration“ („voluntary dehydration“) beschrieb.²⁷ Typische Flüssigkeitsaufnahmen während Ultraausdauerbelastungen werden mit ~300 bis 1300 mL·h⁻¹ berichtet,⁴ beim Ironman-Triathlon mit 716 mL·h⁻¹¹¹ und bis zu 1,5 L·h⁻¹.²⁸ Für WLFF, Soldaten im Kampfeinsatz, Bergsteiger, Rucksacktouristen und andere, die eingeschränkten Zugang zu Wasser haben, legen die aktuellen Daten nahe, dass die Zugabe zusätzlicher Elektrolyte zur Trinkflüssigkeit die benötigte Trinkmenge reduzieren und damit auch die zu transportierende Wassermenge verringern könnte – was wiederum die Belastung durch Lastentragen und den damit verbundenen Energieaufwand senkt. Zukünftige Forschung sollte untersuchen, ob der Einsatz von Elektrolytsupplementen über längere Zeiträume (~14 Tage) die Flüssigkeitsmenge reduziert, die zur Aufrechterhaltung der Hydration notwendig ist.
In der vorliegenden Studie entsprachen die Umgebungsbedingungen während der Arbeitsschicht typischen Verhältnissen im Nordwesten der USA im August: heiß und trocken bei geringer Luftfeuchtigkeit. Die Temperaturen lagen in den Stunden 6 bis 13 zwischen 29 °C und 38 °C; einige Teilnehmende waren zeitweise Umgebungstemperaturen von über 40 °C ausgesetzt, ein Proband erlebte sogar eine durchschnittliche stündliche Umgebungstemperatur von 46,8 °C.
In den Stunden 6 bis 13 konsumierten die Teilnehmenden signifikant größere Flüssigkeitsvolumina, was mit dem Anstieg der Umgebungstemperatur und der Aktivität korrespondierte (Abbildungen 1, 3 und 4). In diesem Zeitraum (mittlere Umgebungstemperatur 34,4 ± 4,6 °C) tranken die Teilnehmenden im Mittel 568 ± 422 mL·h⁻¹ – ein Wert, der mit in der Literatur beschriebenen freiwilligen Flüssigkeitsaufnahmen bei verschiedenen Sportarten übereinstimmt.⁷ Zudem nahmen die Teilnehmenden mit fortschreitender Schichtdauer und steigender Temperatur häufiger kleinere Trinkportionen zu sich, insbesondere in den Stunden 6 bis 13 (Abbildung 2). Der Anstieg von Trinkvolumen und -frequenz verlief parallel zum Anstieg der Umgebungstemperatur und der Aktivität, was darauf hindeutet, dass zunehmend belastende Umweltbedingungen in Kombination mit konstanter Arbeitsbelastung den Bedarf bzw. das Verlangen nach mehr Flüssigkeit erhöhen.
Trotz des großen Unterschieds im Gesamttrinkvolumen zeigten WLFF beider Gruppen ähnliche Trinkfrequenzmuster. Die Zahl der Trinkakte pro Tag war vergleichbar: 93 ± 28 vs. 99 ± 32 für Wasser bzw. Wasser + Elektrolyt. Speedy et al.¹⁷ schlugen vor, dass Natriumaufnahme während Belastung das Durstgefühl beeinflussen kann und Athleten mehr trinken, wenn sie Salz supplementieren. Andere Studien mit ad libitum Trinken zeigten, dass aromatisierte Getränke den Flüssigkeitshaushalt besser unterstützen als Wasser allein,¹⁴–¹⁶ während bei Studien mit Flüssigkeitszufuhr entsprechend der Schweißrate kein Vorteil für salin- oder kohlenhydrat-elektrolythaltige Getränke gefunden wurde.²⁹,³⁰
Es wurde gezeigt, dass Natriumsupplementierung die Urinausscheidung reduziert und das Plasmavolumen erhöht, wodurch die Rehydrierung beschleunigt wird.²¹,²³ Die Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe könnte aufgrund der Elektrolytzugabe eine reduzierte Urinproduktion gehabt haben, wodurch weniger Flüssigkeit zum Ausgleich nötig war, während die Wassergruppe zwar mehr trank, aber auch mehr urinierte. Dies ist in der vorliegenden Studie möglich, da vorgeschlagen wurde, dass Natriumaufnahme hormonelle Kontrollmechanismen aktiviert und die Wasserausscheidung reduziert.²³
Da jedoch keine Urinvolumina erfasst wurden, bleibt dies spekulativ. Dennoch würden sich auch leichte Unterschiede in der Urinproduktion über eine 15-Stunden-Schicht aufsummieren.
Es ist schwierig, den exakten Hydratationsstatus der WLFF in der vorliegenden Studie zu bestimmen, da die Teilnehmenden sich bereits seit mehreren Tagen im 14-Tage-Einsatz befanden und keine Ausgangsdaten vor Beginn der Mission erhoben wurden. Die beiden primären Marker, die zur Beurteilung der Hydration verwendet wurden – Körpergewicht und urin-spezifisches Gewicht – deuteten jedoch auf keine Unterschiede zwischen den Gruppen hin. Der Gewichtsverlust war in der Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe etwas größer (wenn auch nicht signifikant), sowohl absolut als auch relativ.
In beiden Gruppen betrug die mittlere Gewichtsabnahme von vor zu nach der Schicht 1,0 ± 1,2 % des Körpergewichts, während das urin-spezifische Gewicht von 1,019 ± 0,005 g·mL⁻¹ auf 1,023 ± 0,009 g·mL⁻¹ anstieg. Dieser geringe Gewichtsverlust lag innerhalb der vom American College of Sports Medicine empfohlenen Euhydrationsgrenze (< 2 %).⁷ Allerdings lag der Wert des urin-spezifischen Gewichts nach der Schicht leicht über der für Euhydration empfohlenen Schwelle von < 1,020 g·mL⁻¹. Formal würden diese beiden Variablen darauf hinweisen, dass die Teilnehmenden zu Schichtbeginn euhydriert und zu Schichtende leicht dehydriert waren.
Vor Schichtbeginn lag das urin-spezifische Gewicht jedoch nur 0,001 g·mL⁻¹ unterhalb des Euhydrations-Cut-offs, und es veränderte sich über 15 Stunden nur um 0,004 g·mL⁻¹. Es ist möglich, dass WLFF im Tagesverlauf konstant zwischen Euhydration und leichter Dehydration schwanken. Angesichts des hohen Energieaufwands³ und der Wasserumsatzrate² während der Waldbrandbekämpfung verursachte die selbstgewählte Trinkmenge nur minimale Störungen des Hydratationsstatus (d. h. der Gewichtsverlust war gering, und das urin-spezifische Gewicht änderte sich nur wenig).
Ob der beobachtete leichte Gewichtsverlust auf Schweiß oder Substratverbrauch (z. B. Glykogen) zurückzuführen war, wie zuvor vorgeschlagen,² bleibt ungeklärt. Die genaue Bestimmung der Schweißrate wäre unter diesen Feldbedingungen sehr schwierig gewesen, und aufgrund individueller Unterschiede in der Schweißproduktion lässt sich keine allgemeine Annahme treffen. Weitere Untersuchungen zur Substratverwertung oder zum Glykogenverlust während der Waldbrandbekämpfung wären sinnvoll.
Einige WLFF berichteten, dass das Wasser + Elektrolyt weniger angenehm schmeckte als reines Wasser, obwohl die Elektrolytmenge im Getränk mit 22,8 mmol·L⁻¹ deutlich unter den von Barr et al.²⁹ genannten Grenzwerten lag, ab denen die Akzeptanz sinkt. Barr et al.²⁹ schlugen vor, dass hohe Elektrolytgehalte (43–87 mmol·L⁻¹) die Akzeptanz verringern, während Speedy¹⁷ anmerkte, dass höheres Natrium im Wasser den Wunsch zu trinken erhöhen kann. Selbst wenn eine geringere Akzeptanz des Wasser-plus-Elektrolyt-Getränks zu reduzierter Flüssigkeitsaufnahme führte, konnten beide Gruppen ähnliche Gewichtsabnahmen und Anstiege im urin-spezifischen Gewicht aufrechterhalten.
Zudem gab es keine Unterschiede in Kern- oder Hauttemperaturen, was auf vergleichbare thermoregulatorische Belastungen hinweist.
Trotz der Bemühungen, Störfaktoren zu kontrollieren, weist diese Studie einige Einschränkungen auf. Erstens könnte die Akzeptanz der Elektrolytlösung die Teilnehmenden davon abgehalten haben, große Flüssigkeitsmengen zu konsumieren, obwohl viele angaben, dass ihr Getränk normal schmeckte. Es wurde keine geschmackliche Angleichung zwischen Wasser- und Wasser-plus-Elektrolyt-Getränk vorgenommen und die Akzeptanz der Elektrolyt-Mischung nicht systematisch erfasst. Zudem kann ein „Plastikgeschmack“ von Trinksystemen geschmackliche Unterschiede überdecken.
Zweitens ist es möglich, dass WLFF im Tagesverlauf zusätzliche Flüssigkeit aus anderen Quellen konsumierten. Sie hatten Zugang zu Wasser und möglicherweise Sportgetränken, wurden jedoch angewiesen, ausschließlich aus ihrem Trinksystem zu trinken. Aufgrund langjähriger Forschungserfahrung mit WLFF stuft unser Labor sie als kooperativ und zuverlässig ein.
Drittens könnten das urin-spezifische Gewicht und das Körpergewicht zu grobe Marker gewesen sein, um Unterschiede im Hydratationsstatus zu erkennen, oder normale physiologische Reserven und Kompensationsmechanismen haben etwaige Unterschiede abgepuffert. Schließlich wurden keine Ernährungsdaten erhoben (Häufigkeit und Menge der verzehrten Snacks/Nahrung während der Schicht). Nahrungsaufnahme könnte Gewichtveränderungen beeinflusst haben, insbesondere wenn die Elektrolytgruppe mehr aß. Dann wären Unterschiede im Körpergewicht durch unterschiedliche Trinkmuster möglicherweise verschleiert worden.
Da alle Teilnehmenden ähnliche Lunchpakete erhielten, ist es jedoch wahrscheinlich, dass die Nahrungsaufnahme zwischen den Gruppen vergleichbar war.
Zusammenfassung
Die Zugabe einer Elektrolytmischung zu reinem Wasser war mit einer Verringerung der gesamten Flüssigkeitsaufnahme in der Wasser-plus-Elektrolyt-Gruppe um 220 mL·h⁻¹ bzw. 3,3 L·d⁻¹ verbunden. Die Teilnehmenden hielten über 15 Stunden anspruchsvoller Arbeit durch selbstgewählte Flüssigkeitsaufnahme unter schwierigen Umwelt- und Arbeitsbedingungen einen nahezu stabilen Hydratationsstatus.
Weniger Flüssigkeit transportieren und konsumieren zu müssen, kann das Tragen übermäßigen Gewichts verringern und möglicherweise Ermüdung während lang andauernder körperlicher Belastung reduzieren.
Danksagung
Diese Forschung wurde vom United States Forest Service (USFS) und Mineral Resources (Hersteller von Elete) finanziert.
Literatur
(Die Referenzen bleiben in Originalsprache und Format, können aber bei Bedarf ebenfalls zusammengefasst oder kommentiert werden.)
