John S. Cuddy, MS; Julie A. Ham, MS; Stephanie G. Harger, MS; Dustin R. Slivka, PhD; Brent C. Ruby, PhD

Vom Human Performance Laboratory, University of Montana, Missoula, MT.

Ziel. – Der Zweck dieser Studie bestand darin, die Auswirkungen einer Wasser-Elektrolyt-Lösung im Vergleich zu normalem Wasser auf Veränderungen des Trinkverhaltens, des Flüssigkeitshaushalts und der Körpertemperatur während der Waldbrandbekämpfung zu vergleichen.

Methoden. — Acht Teilnehmer tranken während der 15-stündigen Waldbrandbekämpfung reines Wasser und acht Teilnehmer tranken Wasser plus Elektrolytzusatz. Die Teilnehmer trugen ein speziell ausgestattetes Trinksystem im Rucksack, das mit einem digitalen Durchflussmesser ausgestattet war, der die Trinkeigenschaften (Trinkhäufigkeit und -volumen) misst. Körpergewicht und spezifisches Gewicht des Urins wurden vor und nach der Schicht erfasst. Umgebungs-, Kern- und Hauttemperatur wurden kontinuierlich mit einem drahtlosen System gemessen. Die Arbeitsleistung wurde mithilfe einer Beschleunigungsmessung überwacht.

Ergebnisse. — Es gab keine Unterschiede zwischen den Gruppen hinsichtlich Körpergewicht, Trinkhäufigkeit, Temperaturdaten, Aktivität oder spezifischem Gewicht des Urins (1,019 ± 0,007 bis 1,023 ± 0,010 gegenüber 1,019 ± 0,005 bis 1,024 ± 0,009 für die Wasser- und Wasser- + Elektrolytgruppen vor bzw. nach der Schicht; P < 0,05). Es gab einen Haupteffekt für die Zeit des Körpergewichts, der eine allgemeine Abnahme (78,1 ± 13,3 und 77,3 ± 13,3 kg vor bzw. nach der Schicht; P < 0,05) über die gesamte Arbeitsschicht hinweg zeigte. Die Wassergruppe konsumierte insgesamt mehr Flüssigkeit (Haupteffekt der Behandlung) als die Wasser- und Elektrolytgruppe (504 ± 472 vs. 285 ± 279 ml/ ^h für die Wasser- bzw. Wasser- und Elektrolytgruppe; P < 0,05).

Schlussfolgerung: Die Zugabe einer Elektrolytmischung zu normalem Wasser verringerte den Gesamtflüssigkeitsverbrauch der Wasser-Elektrolyt-Gruppe um 220 ml/ ^h (3,3 l/ ^d ). Die Ergänzung von Wasser mit Elektrolyten kann die Menge an Flüssigkeit verringern, die bei längerer körperlicher Betätigung aufgenommen und transportiert werden muss. Dadurch kann das Tragen von Übergewicht minimiert und möglicherweise die Ermüdung bei längerer körperlicher Betätigung verringert werden.

Schlüsselwörter: Brandbekämpfung, Ultraausdauer, Wasser, Elektrolytlösung, Hydratation

Einführung

Im Nordwesten der USA werden während der Sommermonate Waldbrände überall dort unterdrückt, wo Brände menschliche Bauten, Elektrizitätsgebiete oder Dörfer oder Städte bedrohen. Der Job eines Waldbrandbekämpfers (WLFF) umfasst harte Arbeit während 14-tägiger Einsätze, die aus 12- bis 16-Stunden-Tagesaktivitäten wie Wandern, Leitungen graben, Kettensägenarbeiten und der Bekämpfung kontrollierter Brände bestehen. ^1–3 Waldbrandbekämpfer arbeiten typischerweise in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur (≥ 40 °C), geringer Luftfeuchtigkeit und unebenem Gelände. Sie tragen einen 12 bis 20 kg schweren Rucksack mit Nahrung, Wasser, Sicherheitsausrüstung und Arbeitswerkzeugen. Ein beträchtlicher Teil des Gewichts des Rucksacks (bis zu ~50 %) besteht aus Flüssigkeiten zur persönlichen Flüssigkeitszufuhr. Um maximale Sicherheit und Arbeitsleistung zu erreichen, ist es für den WLFF entscheidend, während des Arbeitstages kein zu hohes Gewicht zu tragen, da dies zur Verringerung der Ermüdung beitragen kann.

Unter Verwendung der Methode des doppelt markierten Wassers haben wir zuvor den Energiebedarf zur Waldbrandbekämpfung (12–26 MJ·d ^-1 , 2868–6214 kCal·d ^-1 ) angegeben. ³ Wir haben auch über die Wasserumsatzraten bei der Waldbrandbekämpfung (6,7 ± 1,4 L·d ^-1 , 94,8 ± 24,1 ml·kg ^-1 ·d ^-1 ) berichtet und es hat sich gezeigt, dass WLFFs nach 5 Arbeitstagen etwa 1 kg Körpergewicht verlieren. ² Dieser Gewichtsverlust ist auf eine Abnahme von 0,9 kg Gesamtkörperwasser bei minimalen Änderungen der Urinosmolalität und des spezifischen Gewichts zurückzuführen.

Obwohl die Bekämpfung von Waldbränden kein Sport ist, spiegeln die oben genannten physiologischen Belastungen die metabolischen Anforderungen von Ultraausdauersportlern wider. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Belastungs-Ruhe-Zyklus bei der Bekämpfung von Waldbränden etwa 1:2 beträgt,1 während viele Ultraausdauersportarten kontinuierlicher sind (z. B. Ironman-Triathlons und Ultrarunning). Ein angemessener Flüssigkeitshaushalt ist vor, während und nach dem Training entscheidend, damit Sportler sowie WLFFs optimale Leistungen erbringen können. ^4–7 Eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr während sportlicher Betätigungen ist nicht nur wichtig, um die Leistung zu maximieren, sondern auch um schädliche gesundheitliche Probleme wie Hitzeerschöpfung, Hyponatriämie, akutes Nierenversagen oder Rhabdomyolyse zu vermeiden. ^7–9 Die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Flüssigkeitszufuhr ist für Sportler und WLFFs wichtig, aber der Flüssigkeitshaushalt kann auch bei Gewichtsverlust aufrechterhalten werden. Wenn Sportler während längerer körperlicher Betätigung Gewichtsverlust aufweisen, der Flüssigkeitshaushalt aber ausgeglichen bleibt, wird vermutet, dass der Gewichtsverlust eine Folge von Fett- und Glykogenverlust sowie des mit Glykogen gespeicherten intrazellulären Wassers ist. ^2,10,11

Es wurden zahlreiche Untersuchungen zu den Auswirkungen von Natrium und/oder anderen Elektrolyten durchgeführt, die Getränken zugesetzt werden, um den Flüssigkeitshaushalt während des Trainings zu verbessern und nach dem Training schneller wiederherzustellen. ^12,13 Es gibt Hinweise darauf, dass aromatisierte Getränke bei Flüssigkeitsaufnahme nach Belieben wirksamer für den Flüssigkeitshaushalt sind als reines Wasser. ^14–16 Bei längerem Training verringerte sich durch Natriumergänzung der Gewichtsverlust im Vergleich zu Placebo ¹⁷ und die Dehydrierung wurde reduziert. ¹⁸ Allerdings scheint eine Natriumergänzung während längerem Training keinen Leistungsvorteil zu bringen. ^17,19,20 Während der Rehydrierung verringert die Aufnahme von Flüssigkeiten mit Elektrolyten normalerweise die Urinausscheidung und ^21–23 stellt den Flüssigkeitshaushalt nach dem Training besser wieder her. Mitchell et al. 24 zeigten jedoch keine Unterschiede im Urinvolumen, wenn große Flüssigkeitsmengen mit oder ohne Natrium aufgenommen wurden.

Obwohl frühere Untersuchungen zu WLFFs eindeutig auf eine anspruchsvolle Arbeitsumgebung hinweisen, die eine Herausforderung für den Energiehaushalt und den Flüssigkeitshaushalt darstellt, wurden keine Daten zu Trinkgewohnheiten und deren Auswirkungen auf den Flüssigkeitshaushalt und den thermoregulatorischen Stress erhoben. Dies wurde durch das Fehlen verfügbarer Technologien, die den Teilnehmern ungehinderte Arbeitsanstrengungen ermöglichen, und komfortabler Geräte zur Überwachung dieser Parameter unter Feldbedingungen eingeschränkt. Zweck dieser Studie war es, die Auswirkungen einer Wasser-Elektrolyt-Lösung im Vergleich zu normalem Wasser auf Veränderungen des Trinkverhaltens, des Flüssigkeitshaushalts und der Körpertemperatur während der Waldbrandbekämpfung zu vergleichen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass aufgrund der geringen zugesetzten Elektrolytmengen nur minimale Unterschiede zwischen denjenigen bestehen würden, die die Wasser-Elektrolyt-Lösung im Vergleich zu denjenigen, die Wasser trinken.

Methoden

TEILNEHMER

Zu den Teilnehmern gehörten männliche (n = 12) und weibliche (n = 4) professionelle WLFFs des Typs II, die bei einem Brand im Nordwesten der USA im Einsatz waren (beschreibende Daten finden Sie in Tabelle 1). Nach der Ankunft am Einsatzort wurden die Teilnehmer während einer Informationsveranstaltung rekrutiert. Vier Teilnehmer schlossen die Studie jeden Tag ab; zwei Teilnehmer erhielten Wasser und zwei erhielten Wasser + Elektrolyt im Doppelblindverfahren. Alle WLFFs trugen standardmäßige Feuerwehrausrüstung: langärmeliges Hemd und Hose aus Nomex, wadenlange Holzfällerstiefel aus Leder, ein kurzärmeliges Unterhemd aus 100 % Baumwolle, Lederhandschuhe, Schutzhelm und ein 12 bis 20 kg schwerer Rucksack mit Nahrung, Wasser, Schutzausrüstung und Arbeitswerkzeugen. ³ Die Studie wurde vom Institutional Review Board der University of Montana genehmigt, und die Teilnehmer gaben vor der Datenerhebung ihr schriftliches Einverständnis.

EXPERIMENTELLES DESIGN

Die Teilnehmer wurden nach dem Zufallsprinzip in eine von zwei Gruppen eingeteilt: Wasser (nur Wasserkonsum) und Wasser + Elektrolyt (Wasserkonsum mit Elektrolytzusatz). Der Elektrolytzusatz bestand aus einem im Handel erhältlichen Produkt (Elete von Mineral Resources, Ogden, UT). Jeder Liter Wasser + Elektrolyt enthielt 22,8 mmol·L ^-1 Elektrolyte (45 mg Magnesium, 125 mg Natrium, 390 mg Chlorid, 130 mg Kalium und 20 mg Sulfat).

Nach der morgendlichen Entnahme des Nacktgewichts und der ersten Urinprobe nahmen die Teilnehmer eine Kerntemperaturkapsel (Jonah-Kapsel, Mini Mitter, ein Unternehmen von Respironics, Bend, OR) ein und bekamen einen Hauttemperatursensor (Mini Mitter) an der Außenseite des linken Deltamuskels platziert. Diese Hautstelle wurde ausgewählt, um Reizungen durch die während der Arbeitsschicht getragene Ausrüstung und Funkgeräte zu vermeiden. Ein zusätzlicher Oberflächentemperatursensor wurde an der Außenseite des VitalSense-Monitorholsters (Mini Mitter) angebracht, das der Feuerwehrmann am Gürtel trug. Die Teilnehmer durften dann das bereitgestellte Standardfrühstück zu sich nehmen, das aus unbegrenzten Portionen Essen und Trinken bestand.

Nach dem Frühstück erhielten die Teilnehmer ein speziell ausgestattetes Trinksystem (CamelBak, 3 l Fassungsvermögen, Petaluma, CA). Jedes System war mit einem digitalen Durchflussmesser ausgestattet, der die Messung der Trinkeigenschaften (Trinkhäufigkeit und Trinkvolumen) ermöglichte. Dieses System wurde auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit geprüft. ²⁵

Aktivitätsdaten wurden mithilfe der ActiCal-Aktigrafieeinheiten (Mini Mitter) mit zuvor beschriebenen Methoden erfasst. ¹ Kurz gesagt wurden Aktivitätsmonitore initialisiert, um zu Beginn der Schicht Daten zu erfassen, auf ein weißes Schaumstoffquadrat (~7,6 cm ~ 7,6 cm) gelegt und in die linke Hemdtasche der Teilnehmer gesteckt. Diese Monitore erfassen Bewegungen in alle Richtungen und sind ideal, um Oberkörperbewegungen zu erfassen, die häufig von WLFFs ausgeführt werden.

Bei der Entsendung wurden die Teilnehmer angewiesen, ihre gesamte Schicht zu arbeiten und dabei alle Flüssigkeiten über das Trinksystem aufzunehmen. Die Teilnehmer wurden angewiesen, während der Arbeitsschicht so viel oder so wenig Flüssigkeit zu trinken, wie sie wollten. Feste Nahrung wurde nach Belieben aufgenommen, bestehend aus einem Lunchpaket mit einem Gesamtinhalt von ~6,3 bis 8,4 MJ (~1506 bis 2008 kCal) und anderen ergänzenden Nahrungsmitteln wie verschiedenen Riegeln und gewürztem Trockenfleisch. ¹ Im Feld füllten die Teilnehmer ihr Trinksystem nach Bedarf auf, indem sie 3 l Wasser in den Camelback gossen und ein kleines Fläschchen mit Placebo oder Elektrolytmischung hinzufügten. Der Nachfüllvorgang sollte die Teilnehmer nicht über das Getränk informieren, es sei denn, sie probierten den Inhalt des Fläschchens, bevor sie es in den Camelback gossen.

Nach Abschluss der Arbeitsschicht wurde das Körpergewicht nackt gemessen und das spezifische Gewicht der Urinproben mithilfe eines auf destilliertes Wasser geeichten Handrefraktometers (Atago Uricon-NE, Farmingdale, NY) bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Hautsensoren entfernt und der VitalSense-Datenlogger, das digitale Trinksystem und die Aktivitätsmonitore heruntergeladen.

STATISTISCHE ANALYSE

Die Daten wurden mithilfe einer Varianzanalyse mit gemischtem Design (Versuch x Zeit) mit wiederholten Messungen analysiert, um Änderungen während der Arbeitsschicht und zwischen den Wasser- und Wasser + Elektrolytgruppen zu bewerten. Statistische Signifikanz wurde mithilfe eines ∝-Niveaus von P < 0,05 festgestellt.

Ergebnisse

KÖRPERGEWICHT

Es gab einen zeitlichen Haupteffekt bei der Gesamtabnahme des Nacktkörpergewichts während der Arbeitsschicht (P < 0,05) (Tabelle 2). Es gab keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der Wasser- und der Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe.

Trinkverhalten

Die Wassergruppe konsumierte im Laufe des ganzen Tages insgesamt mehr Flüssigkeit als die Wasser-Elektrolyt-Gruppe (504 ± 472 vs. 285 ± 279 ml/ ^h für die Wasser- bzw. Wasser-Elektrolyt-Gruppe; P < 0,05). Das Trinkvolumen war zwischen 6 und 13 Stunden höher (Haupteffekt für die Zeit) als in Stunde 2; P < 0,05 (Abbildung 1). Die Trinkdaten für die erste Stunde wurden nicht ausgewertet, da sich die Mannschaften während dieser Stunde im Lager befanden und keine Flüssigkeit aus dem Trinksystem konsumierten.

Hinsichtlich der Anzahl der Getränke über den Tag verteilt gab es zwischen den Gruppen keinen Unterschied (93 ± 28 und 99 ± 32 Getränke pro ^Tag für die Wasser- bzw. Wasser + Elektrolyt-Gruppen; Abbildung 2). Es gab einen Haupteffekt in Bezug auf die Zeit, der darauf hindeutete, dass zwischen 8 und 13 Stunden mehr Getränke pro Stunde ^{getrunken wurden} als in Stunde 2.

TEMPERATUR

Es gab keine signifikanten Unterschiede in der Umgebungs-, Körperkern- oder Hauttemperatur zwischen der Wasser- und der Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe (Abbildung 3). Die Umgebungstemperatur war zwischen der 4. und 15. Stunde im Vergleich zur 1. Stunde signifikant (P < 0,05) erhöht. Die Körperkerntemperatur war zwischen der 2. und 15. Stunde im Vergleich zur 1. Stunde signifikant (P < 0,05) erhöht. Die Hauttemperatur war zwischen der 3. und 15. Stunde im Vergleich zur 1. Stunde signifikant (P < 0,05) erhöht.

AKTIVITÄT

Es gab keinen Unterschied zwischen der Wasser- und der Wasser-Elektrolyt-Gruppe in der durchschnittlichen selbstgewählten Arbeitsleistung über den gesamten Arbeitstag (426 ± 328 und 483 ± 311 Zählungen·min ^-1 ·h ^-1 für die Wasser- bzw. Wasser-Elektrolyt-Gruppe; Abbildung 4). Es gab einen signifikanten Haupteffekt in Bezug auf die Zeit, wobei die Arbeitsleistung während der Stunden 5 bis 9 und 11 höher war als in Stunde 1.

Urinspezifische Dichte

Es gab einen signifikanten Anstieg des spezifischen Gewichtes des Urins von vor der Schicht bis nach der Schicht (P < 0,05) (Tabelle 2). Es gab jedoch keinen Unterschied zwischen der Wasser- und der Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe.

Diskussion

Das wichtigste Ergebnis der vorliegenden Studie besteht darin, dass die Personen, denen normalem Wasser ein Elektrolytpräparat zugesetzt wurde, während der 15-stündigen Waldbrandbekämpfung insgesamt signifikant weniger Flüssigkeit zu sich nahmen (220 ml·h ^-1 oder 3,3 l·d ^-1 ), aber dennoch ähnliche thermoregulatorische Stressreaktionen und Gewichtsveränderungen zeigten. Die Teilnehmer beider Gruppen erlitten ähnliche Gewichtsverluste (-0,5 % ± 0,9 und -1,4 % 1,3 für die Wasser- bzw. Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe) und Veränderungen der Harndichte, obwohl die Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe während der 15-stündigen Arbeitsschicht 43 % weniger Flüssigkeit zu sich nahm (7,6 ± 2,4 vs. 4,3 ± 1,8 l·d ^-1 für die Wasser- bzw. Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe). Eine Verringerung des Flüssigkeitsbedarfs um 43 %, wie sie bei der Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe nachgewiesen wurde, würde es ermöglichen, die Zeit effektiver für direkte Waldbrandbekämpfungsmaßnahmen einzusetzen. Es gab jedoch keine Unterschiede zwischen den Gruppen in den selbstgewählten Arbeitsleistungsmustern. Ohne Vorschläge, Empfehlungen oder Richtlinien zur Flüssigkeitsaufnahme konnten die WLFFs in beiden Gruppen selbst eine ausreichende Flüssigkeitsmenge auswählen, um unter schwierigen Arbeitsbedingungen ein ähnliches Flüssigkeitsniveau aufrechtzuerhalten.

 

Die stündliche Trinkmenge der Wassergruppe (504 ± 472 ml·h ^-1 ) ist ähnlich wie in der Literatur angegeben, ^4,7,11,26 während die Wasser-+-Elektrolyt-Gruppe weniger (285 ± 279 ml·h ^-1 ) trank als üblicherweise angegeben. Auch wenn die Intensität, mit der WLFFs arbeiten, erheblich geringer ist als bei Ultraausdauertrainings,1 ist die Dauer der Arbeitsschichten ähnlich oder länger als bei solchen Sportveranstaltungen. Hendrie et al. ²⁶ zeigten, dass Feuerwehrleute bei der Bekämpfung von Waldbränden im australischen Busch 331 ml·h ^-1 tranken und dabei 0,9 % ihres Körpergewichts pro Stunde dehydrierten, selbst wenn Wasser und Zeit zum Trinken leicht verfügbar waren. Die Teilnehmer der Hendrie-Studie tranken durchweg zu wenig und zeigten damit ein Muster namens „willkürliche Dehydration“, das erstmals ¹⁹⁴⁷ von Adolph bei Untersuchungen an Soldaten in der Wüste erkannt wurde.27 Eine typische Flüssigkeitsaufnahme bei Ultraausdauerübungen liegt laut Berichten zwischen ~300 und 1300 ml/ ^h (4), während die Aufnahme bei Ironman-Triathlons 716 ml/ ^h (11) bzw. ^1,5 l/ ^h beträgt.28 Bei WLFFs, Militärangehörigen, Bergsteigern, Rucksacktouristen und anderen, für die Wasserquellen knapp sein können, legen die aktuellen Daten nahe, dass die Zugabe zusätzlicher Elektrolyte zu Flüssigkeitsmischungen die Menge der aufzunehmenden Flüssigkeit reduzieren könnte. Dadurch wird die Menge reduziert, die möglicherweise transportiert werden muss, was in der Folge den Lastentransport und den damit verbundenen Energiebedarf verringert. Zukünftige Forschungen sollten untersuchen, ob die Verwendung zusätzlicher Elektrolyte über eine längerfristige Studie (~14 Tage) die zur Aufrechterhaltung der Hydratation notwendige Flüssigkeitsmenge reduzieren würde.

In der vorliegenden Studie folgten die Umgebungsbedingungen während der Arbeitsschicht den typischen Trends für den Nordwesten der USA im Monat August: heiß und trocken, mit niedriger Luftfeuchtigkeit. Die Temperaturen schwankten zwischen 29 und 38 °C während der Stunden 6 bis 13 der Arbeitsschicht, und einige Teilnehmer erlebten häufig Umgebungstemperaturen von über 40 °C, wobei 1 Person eine durchschnittliche Umgebungstemperatur von 46,8 °C pro Stunde erlebte. Die Teilnehmer nahmen zwischen 6 und 13 Stunden eine erheblich größere Menge Flüssigkeit zu sich, parallel zum Anstieg der Umgebungstemperaturen und der Aktivität (Abbildungen 1, 3 und 4). Zwischen 6 und 13 Stunden (durchschnittliche Umgebungstemperatur 34,4 ± 4,6 °C) nahmen die Teilnehmer eine durchschnittliche Menge von 568 ± 422 ml·h ^-1 zu sich, was mit der berichteten freiwilligen Flüssigkeitsaufnahme während verschiedener Sportarten übereinstimmt. ⁷ Darüber hinaus tranken die Teilnehmer im Verlauf der Arbeitsschicht und bei steigender Temperatur häufiger, insbesondere zwischen 6 und 13 Stunden (Abbildung 2). Die Zunahme von Trinkmenge und -häufigkeit verläuft parallel zur Zunahme von Umgebungstemperatur und Aktivität, was darauf schließen lässt, dass zunehmend stressige Umgebungsbedingungen in Verbindung mit gleichbleibender Arbeitsaktivität den Bedarf/Wunsch nach erhöhter Flüssigkeitsaufnahme erhöhen (Abbildungen 2, 3 und 4).

Trotz der großen Unterschiede im Gesamttrinkvolumen zwischen den Gruppen zeigten die WLFFs in der vorliegenden Studie ähnliche Trinkhäufigkeitsmuster. Die Teilnehmer tranken im Tagesverlauf vergleichbar oft, 93 ± 28 bzw. 99 ± 32 Mal in der Wasser- bzw. Wasser-+Elektrolyt-Gruppe. Speedy et al. ¹⁷ schlugen vor, dass die Natriumaufnahme während des Trainings einen Einfluss auf den Durst haben könnte, was dazu führen könnte, dass Sportler während eines Ironman-Rennens mehr Flüssigkeit zu sich nehmen als Sportler, die kein Natrium zu sich nehmen. Andere Studien, in denen das Trinken nach Belieben erlaubt war, haben gezeigt, dass aromatisierte Getränke den Flüssigkeitshaushalt verbessern14–16; in Studien, in denen die Flüssigkeitsaufnahme der Schweißrate angepasst wurde, gab es jedoch keinen Vorteil beim Konsum von Getränken mit Kochsalzlösung oder Kohlenhydraten + Elektrolyt. ^29,30

Es wurde bereits gezeigt, dass eine Natriumergänzung die Urinausscheidung verringert und das Plasmavolumen erhöht, wodurch die Rehydrierung beschleunigt wird. ^21,23 Die Wasser-Elektrolyt-Gruppe hatte durch die Zugabe von Elektrolyten zu ihrem Getränk möglicherweise eine geringere Urinproduktion und minimierte somit den Flüssigkeitsbedarf, während die Wassergruppe mehr trank, aber eine höhere Urinproduktion aufwies. Dies ist in der vorliegenden Studie definitiv möglich, da vermutet wird, dass eine Natriumaufnahme hormonelle Kontrollmechanismen aktiviert und die Wasserausscheidung verringert. ²³ Daten zur Urinausscheidung wurden nicht erhoben, dies ist also Spekulation. Geringe Veränderungen der Urinproduktion im Tagesverlauf, insbesondere während einer 15-Stunden-Schicht, würden sich jedoch über einen langen Zeitraum kumulieren.

Es ist schwierig, den Hydratationsstatus der WLFFs in der vorliegenden Studie genau zu bestimmen, da sich die Studienteilnehmer bereits seit mehreren Tagen in ihrem 14-tägigen Einsatz befanden und vor Beginn keine Basisdaten erhoben wurden. Die beiden primären Marker, die wir zur Überwachung der Hydratation, Körpergewicht und spezifisches Gewicht erhoben haben, zeigten jedoch keinen Unterschied zwischen den Gruppen. Der Gewichtsverlust war bei der Wasser-Elektrolyt-Gruppe sowohl absolut als auch als Prozentsatz des Körpergewichts etwas größer (wenn auch nicht signifikant). Für beide Gruppen betrug der mittlere Gewichtsverlust vor bis nach der Schicht 1,0 ± 1,2 % des Körpergewichts, während das spezifische Gewicht von vor bis nach der Schicht von 1,019 ± 0,005 g·ml ^-1 auf 1,023 ± 0,009 g·ml ^-1 anstieg. Der geringe Gewichtsverlust der WLFFs lag innerhalb des akzeptierten Euhydratations-Grenzwerts (<2 %), wie er in der jüngsten Stellungnahme des American College of Sports Medicine dargelegt wurde. ⁷ Die nachträglich gemessene Dichte war jedoch leicht höher als der für die gleiche Standposition empfohlene Euhydratationsgrenzwert (<1,020 g·mL ^-1 ). Technisch gesehen würden diese zwei Variablen nahelegen, dass unsere Teilnehmer den Tag euhydratisiert begannen und leicht dehydriert beendeten. Vor Beginn der Arbeitsschicht lag die urinspezifische Dichte jedoch nahe (0,001 g·mL ^-1 ) am Euhydratationsgrenzwert und änderte sich dann während der 15-stündigen Waldbrandbekämpfung nur geringfügig (0,004 g·mL ^-1 ). Es ist möglich, dass die WLFFs im Tagesverlauf ständig zwischen dem Euhydratations- und dem Dehydratationspunkt schwanken. In Anbetracht des hohen Energieverbrauchs ³ und Wasserumsatzes ² während der Waldbrandbekämpfung verursachte die selbst gewählte Flüssigkeitsaufnahme nur minimale Störungen des Hydratationsstatus der aktuellen Teilnehmer (d. h., der Gewichtsverlust war minimal und die urinspezifische Dichte änderte sich kaum). Ob der leichte Gewichtsverlust, der während dieser Studie beobachtet wurde, auf Schweiß oder Substratnutzung zurückzuführen ist, wie zuvor vermutet wurde, ² ist unbekannt. Die genaue Berechnung der Schweißrate in dieser Umgebung wäre eine gewaltige Aufgabe gewesen, und aufgrund der individuellen Schwankungen der Schweißrate kann keine allgemeine Annahme getroffen werden. Weitere Forschungen könnten erforderlich sein, um die Substratnutzung oder den Glykogenverlust während der Waldbrandbekämpfung zu bewerten.

Einige WLFFs kommentierten, dass Wasser mit Elektrolyten weniger schmackhaft sei als normales Wasser, obwohl die Elektrolytmenge in dem Getränk mit Wasser und Elektrolyt 22,8 mmol·L ^-1 betrug und damit erheblich unter den Werten lag, die, wie Barr et al. ²⁹ vermuten, die Schmackhaftigkeit verringern könnten. Barr et al. ²⁹ haben vermutet, dass dem Wasser zugesetzte Elektrolyte mit hohen Werten (43 – 87 mmol·L ^-1 ) die Schmackhaftigkeit von Getränken verringern würden, während Speedy ¹⁷ vermutet hat, dass ein erhöhter Natriumgehalt im Wasser das Verlangen zu trinken steigern würde (und die Sportler daher mehr Wasser trinken würden). Auch wenn die Schmackhaftigkeit des Getränks mit Wasser und Elektrolyten abnahm und dies zu einer geringeren Aufnahme im Vergleich zu Wasser führte, wiesen beide Gruppen eine ähnliche Abnahme des Körpergewichts und eine ähnliche Zunahme der harnspezifischen Dichte auf. Darüber hinaus gab es keine Unterschiede bei der Körperkern- oder Hauttemperatur, was auf ähnliche thermoregulatorische Stressreaktionen hindeutet.

Obwohl alle Versuche unternommen wurden, äußere Faktoren zu kontrollieren, die die Ergebnisse dieser Studie beeinflussen könnten, gibt es mehrere Einschränkungen. Erstens könnte die Schmackhaftigkeit der Elektrolytlösung die Probanden davon abgehalten haben, große Mengen Flüssigkeit zu sich zu nehmen, aber viele Teilnehmer bemerkten, dass ihre Getränke normal schmeckten. Es wurde jedoch kein Versuch unternommen, den Geschmack von Wasser und Wasser + Elektrolytgetränken anzugleichen, und es wurde kein formeller Versuch unternommen, die Schmackhaftigkeit der Elektrolytmischung zu beurteilen. Oftmals haben CamelBak-Packungen einen „Plastikgeschmack“ gegenüber Wasser, und möglicherweise hat dies etwaige Geschmacksunterschiede der Elektrolytlösung überdeckt. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die WLFFs im Laufe des Tages Wasser aus anderen Quellen konsumierten. Sie hatten Zugang zu normalem Wasser und möglicherweise Sportgetränken, wurden aber angewiesen, nur aus ihrem Camelback zu trinken. In vielen Jahren der Forschung mit den WLFFs hat unser Labor festgestellt, dass sie bei ihren Bemühungen kooperativ, gewissenhaft und ehrlich waren. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Messungen der urinspezifischen Dichte und des Körpergewichts zu grob waren, um Veränderungen des Flüssigkeitshaushalts festzustellen, oder dass normale physiologische Flüssigkeitsreserven und Kompensationsmechanismen etwaige Unterschiede minimierten. Schließlich sammelten die Forscher keine Ernährungsdaten hinsichtlich der Häufigkeit oder Menge der während der Arbeitsschicht verzehrten Snacks und Nahrungsmittel. Die Nahrungsaufnahme könnte sich auf Veränderungen des Körpergewichts ausgewirkt haben, insbesondere wenn die Probanden der Elektrolytgruppe mehr aßen. Wäre dies der Fall, wären Unterschiede im Körpergewicht, die auf unterschiedliche Trinkgewohnheiten zurückzuführen sind, minimiert worden. Da den Teilnehmern jedoch ähnliche Lunchpakete für den Tag zur Verfügung gestellt wurden, war die Nahrungsaufnahme in beiden Gruppen höchstwahrscheinlich einheitlich.

Zusammenfassend war die Zugabe einer Elektrolytmischung zu normalem Wasser mit einer Verringerung des Gesamtflüssigkeitsverbrauchs der Wasser-Elektrolyt-Gruppe um 220 ml · h ^-1 oder 3,3 l · d ^-1 verbunden. Die Teilnehmer zeigten während 15 Stunden anstrengender Arbeit nur minimale Veränderungen im Hydratationsstatus, indem sie ihre Flüssigkeitsaufnahme unter anspruchsvollen Umwelt- und Arbeitsbedingungen selbst steuerten. Wenn während der ausgedehnten körperlichen Aktivität weniger Flüssigkeit transportiert und verbraucht werden muss, kann das Tragen übermäßigen Gewichts minimiert werden, was möglicherweise die Ermüdung während längerer körperlicher Betätigung verringert.

Danksagung

Diese Forschung wurde vom United States Forest Service (USFS) und Mineral Resources (Hersteller von Elete) finanziert.

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