Volkskrankheit Sitzen
Evidenzbasierte Grundlagen für ein physiologisches Sitzverhalten
Schlechter Sitz - das bedeutet schlechtes Sitzen und dadurch ausgelöste Beschwerden - Foto: New Africa/Adobe Stock
In einer zunehmend flexibleren Arbeitskultur als auch im Freizeitbereich verbringen Menschen immer mehr Zeit im Sitzen. Durchschnittlich sind es 9,2 Stunden, bei den 18- bis 29-Jährigen sogar mehr als 10 Stunden am Tag, wie der DKV-Report 2023 zeigt. Viele der im Alltag zur Verfügung stehenden Sitzobjekte weisen – trotz traditionsbasierter ergonomischer Paradigmen wie der Synchronmechanik – rigide Sitzflächen-Systeme auf und begünstigen eine passive und somit unphysiologische Sitzhaltung.
Die Sitzträgheitsfalle und ihre Folgen
Stichwort: „Sedentary behavior“. Dies umschreibt ein Verhalten mit einem Energieumsatz von ≤1,5 MET in sitzender und/oder angelehnter Haltung. Der metabolische Aufwand typischer Büroaufgaben (zum Beispiel Lesen, Tippen und Papiersortieren) ist auf <1,5 METs beschränkt (Ainsworth et al. 2000, Burns et al. 2017, Schellewald et al. 2018).
Im medizinischen und sportwissenschaftlichen Kontext wird häufig das metabolische Äquivalent MET (Metabolic Equivalent of Tasks) verwendet, umIntensität körperlicher Aktivität während spezifischer Bewegungsmuster zu erfassen. Stark vereinfacht ergibt sich damit eine Orientierung zur Stoffwechselsituation.
Bei körperlicher Inaktivität in liegender Position wird durchschnittlich 1 MET umgesetzt, beim traditionellen Sitzen 1–1,5 MET, leichte Aktivitäten 1,5–3 MET, Aktivitäten mittlerer Intensität 3–6 MET und bei hoher Intensität >6 MET (Jetté et al. 1990).
Eine bereits leichte Stoffwechselaktivität (>1,5 MET) ist folglich die Voraussetzung für stoffwechselphysiologische Gesundheit. Körperliche Aktivität kann mithilfe von Akzelerometern gemessen werden. Dabei handelt es sich um Beschleunigungssensoren, die die Dauer, Häufigkeit und Intensität von Aktivität oder Inaktivität messen.
Längeres Stillsitzen bzw. Verharren in rigiden Sitzpositionen ist folglich für die komplexe menschliche Physiologie besonders gesundheitsgefährdend (unter anderem Levine 2015, Wilmot et al. 2012). Untersuchungen zur Auswirkung eines sedentären-inaktiven Verhaltens auf die Stoffwechselgesundheit ist im Zuge zunehmender, über Jahrzehnte sich entwickelnder metabolischer Krankheitsbilder (Stichwort: „metabolisches Syndrom") verstärkt in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt.
Die besondere Erkenntnis: Diese Krankheiten treffen bereits immer mehr junge Menschen im mittleren Lebensalter. Sowohl der resultierende geringe Energieverbrauch, wenig oberhalb des Ruheenergieumsatzes (Pate et al. 2008), als auch die reduzierte Aktivität der großen Muskelgruppen der unteren Extremität und des Rückens (Tremblay et al. 2010) werden als Einflussfaktoren auf lokale und systemische Adaptationsprozesse des Metabolismus mit pathologischer Relevanz diskutiert.
Ein gesunder Stoffwechsel ist wichtig für das allgemeine Wohlbefinden (gesunde körperlich-geistige Funktionen) und die Energieversorgung des Körpers. Die Voraussetzungen für einen gesunden Stoffwechsel umfassen unter anderem neben einer ausgewogenen Ernährung vor allem regelmäßige (!) Bewegung. Menschen sind biologisch darauf ausgelegt und angewiesen, regelmäßig körperlich aktiv zu sein. Dies ist ein integraler Bestandteil unseres evolutionären Erbes. So ist die körperliche Aktivität Voraussetzung für viele molekularbiologische und damit stoffwechselphysiologische Prozesse, die für unsere Gesundheit und das Überleben wichtig sind. So unterstützen unzählige Hormone (unter anderem Serotin, Dopamin), Proteine (unter anderem Myokine, BDNF) und Enzyme die Regulierung des Stoffwechsels und die Aufrechterhaltung eines gesunden Energiehaushalts im Körper. Ein Ungleichgewicht oder eine Fehlfunktion dieser Moleküle kann zu Stoffwechselstörungen wie Diabetes, Fettleibigkeit und Schilddrüsenerkrankungen führen.
Die moderne Lebensweise mit einem hohen Maß an sitzender Tätigkeit und geringer körperlicher Aktivität steht im Gegensatz zu diesen evolutionären Gesetzmäßigkeiten.
Aufgrund ihres wichtigen Einflusses auf die Risiken der Gesamtmortalität und der kardiometabolischen Morbidität sowie auf das Auftreten einiger Krebsarten (Friedenreich et al. 2020) sind sowohl sitzendes Verhalten als auch körperliche Inaktivität heute ein Problem für die öffentliche Gesundheit. In der Zwischenzeit Hauptursache für etwa 1,6 Millionen Todesfälle weltweit (Forouzanfar et al. 2016) und Kosten für die öffentliche Gesundheit in Höhe von 53,8 Milliarden US-Dollar pro Jahr (Ding et al. 2016). Dass dieser Lebensstil auch nicht gut für unsere geistige Leistungsfähigkeit und für unsere Wertschöpfung ist und Strukturen des Gehirns zerstört, zeigten unter anderem Drolette et al. (2014) und Wheeler et al. (2017). Bei Menschen, die zu viel saßen – im Vergleich zu denen, die sich regelmäßig bewegt haben – war die weiße Substanz in Regionen um den Hippocampus stärker degeneriert als der Durchschnitt. Dieser Bereich ist für das Lernen und Erinnern zuständig.
Diese Risiken bestehen unabhängig von körperlichen Aktivitäten wie Sport oder Freizeitfitness. Wer lange im Büro sitzt, kann die Folgen der damit in Verbindung stehenden stoffwechselphysiologischen Dysfunktion nicht durch Sport in der Freizeit ausgleichen. Forscher fanden bereits 1999 heraus, dass es für unseren Stoffwechsel (und den Gewichtsverlust) am besten ist, sich den ganzen Tag über regelmäßig zu bewegen, anstatt mehrmals pro Woche viel zu trainieren. Schon vier Stunden ununterbrochenes Sitzen reichen aus, um unseren gesamten Stoffwechsel aus dem Gleichgewicht zu bringen.
Raus aus der Sitzträgheitsfalle
Im Zuge der alarmierenden validen Morbiditätsdaten – wir bewegen uns auf eine gesundheitliche und sozioökonomische Krise zu – werden immer mehr Forderungen nach einer Ernährungsumstellung und regelmäßiger Unterbrechung der Sitzzeiten bei mehr körperlicher Aktivität gefordert. Davon betroffen sind insbesondere Menschen an Büro- und Bildschirmarbeitsplätzen.
In der Zwischenzeit gibt es ein breites Angebot an Empfehlungen wie unter anderem Stehpulte, Laufband-/Fahrradpulte etc. Aber auch hier gilt: Die Leidensnot der Menschen lässt die Industrie sehr erfinderisch werden, ohne dass der Beweis für viele Behauptungen nachhaltig erbracht wird. Als Beispiel stehen hier Sitz-Steharbeitsplätze, die – und das muss betont werden – ein wichtiger Bestandteil einer bewegenden Büroraumplanung sind. So belegen Studien, dass Sitz-Steh-Schreibtische das Aktivitätsniveau und den Energieverbrauch steigern können (Dutta et al. 2014, Reiff et al. 2012). Sie müssen aber auch im Alltag – wie in den Studien praktiziert – konsequent und regelmäßig benutzt werden. Obwohl Steh- als auch Geharbeitsplätze den metabolischen Verbrauch erhöhen, verursachen sie häufig Müdigkeit und Schmerzen, insbesondere in den Füßen und im unteren Rücken (Gregory und Callaghan 2008, Noonan et al. 2019, Ringheim et al. 2015).
Der Arbeitsstuhl wird somit im Büro und an Bildschirmen trotz aller mahnender Hinweise, dass wir für ein längeres Sitzen nicht geschaffen sind, auch in Zukunft eine dominante Rolle einnehmen. Daher brauchen wir dringend „intelligente“ Lösungen, welche die unsere innewohnenden komplexen physiologischen Prozessabläufe zur Aufrechterhaltung unseres inneren Gleichgewichts nicht blockieren, sondern unterstützen. Das heißt, dass beispielsweise während längerer Sitzeinheiten die vielen unbewussten und intrinsisch gesteuerten Positionswechsel nicht blockiert werden, sondern sich nach Bedarf frei entfalten können.
Ist KI (Künstliche Intelligenz) wirklich das gegenwärtig Unübertroffene oder besitzen wir Menschen selbst etwas, was bisher unterschätzt und immer weniger wertgeschätzt wird? Betrachten wir beispielsweise Menschen beim freien Stehen. Ihre Körper vollzieht regelmäßig komplexe, nicht antizipierbare Lageveränderung rund um das Körperlot. Diese Fähigkeiten sind unseren evolutionsbiologischen Errungenschaften geschuldet. Über Millionen von Jahren hat sich unser (und das aller Lebensformen) humanbiologisches System durch ständige Assimilations- und Akkumulationsprozesse genetisch so organisiert und optimiert („Survival of the Fittest”), dass uns heute mit dem Tag der Geburt ein komplex interagierendes Netzwerk unter anderem aus organischen Funktionen und Molekülen zur Verfügung steht.
Um wieder in der Sprache der KI zu argumentieren: Uns stehen somit im Zuge der entwicklungsbiologischen Errungenschaften unzählig erworbene/eingespeiste Algorithmen zur Verfügung, also Handlungsanweisungen, die zielorientiert das machen, was ihnen die gespeicherte Anweisung in einer erforderlichen Situation anordnet. Somit ist unser physiologisches System in der Lage sich spontan und intuitiv an gegebene Bedarfe so anzupassen, wie es zur Aufrechterhaltung unseres körperlich-geistigen Wohlbefindens erforderlich ist. Einzige Voraussetzung: Diese bedarfsgerechte Anpassung darf nicht durch äußere Bedingungen eingeschränkt werden.
Auf das physiologische Sitzverhalten bezogen bedeutet dies. Kinder und Erwachsene benötigen im Zuge zunehmender Sitzzeiten dringlich Sitzobjekte mit einer speziellen Sitzflächenmechanik, die eine mehrdimensionale und gedämpfte Beweglichkeit integriert hat. Die in unserem System eingespeisten Algorithmen mit entsprechenden körperlich-dynamischen Handlungsanweisungen werden somit so ganz nebenbei in ihrer natürlichen Entfaltung unterstützt.
Damit Wirbelsäule und Becken innerhalb der Hauptbewegungsachsen nach vorn und hinten sowie dosierte zirkulärer Mischbewegungen nach allen Seiten stets beweglich bleiben, sollte deswegen eine Stuhl- bzw. Sitzflächenmechanik gefordert werden, die die zur Aufrechterhaltung unserer stoffwechselphysiologischen Funktionen erforderliche Mobilität keinesfalls einschränkt, sondern die beschriebenen komplexen Bewegungsabläufe unterstützt und fördert.
Komplexe Sitzverhaltensweisen erfordern sitzkinematische Lösungen für ein aktiv-dynamisches Sitzen
Komplexe Sitzverhaltensweisen gehen über die inflationären Empfehlungen zum dynamischen oder bewegten Sitzen, wie sie unter anderem bei der Synchronmechanik von Bürostühlen beziehungsweise den Empfehlungen zu regelmäßigen Sitzpositionswechseln bereits beworben werden, hinaus. Diesen Empfehlungen liegt ein lineares Grundverständnis mit einer geringen Vielfalt an spontanen Sitzvariationen in den Raumdimensionen zugrunde.
Komplexe und damit gesunde Sitzverhaltensweisen können aber nicht empfohlen oder vermittelt werden! Sie müssen sich auf der Grundlage körperlicher, geistiger oder emotionaler Bedürfnisse in Form von Mikro- und Makrobewegungen spontan und intuitiv selbst organisieren können. Dadurch werden bedarfsbedingte Körperlageveränderungen der Nutzer begleitet werden. Das heißt, die Technik erkennt die „Bewegungslogik“ ihres „Besitzers“ und reflektiert automatisch dessen Bewegungsbedarf. Dieses „physiologisch intelligente Sitzverhalten“ fördert das Zusammenspiel von Sensoren, Nerven, Gehirn und Muskulatur.
Dynamische Sitzsysteme erhalten den sensomotorischen Datenfluss aufrecht.
Foto: Haider Bioswing
Eine in drei Dimensionen bewegliche Sitzfläche ermöglicht lebendiges Sitzen.
Bild: Haider Bioswing
Dreh- und Angelpunkt einer solchen Sitzkinematik ist eine frei fließende und von der Synchronmechanik losgelöste dreidimensionale Sitzflächenbeweglichkeit zur Förderung eines komplexen Zusammenspiels der Segmente Beine, Becken, Wirbelsäule, Schultern und Kopf. Vor allem der „Freischaltung“ des Beckens kommt eine hochgradige Bedeutung zu. Die biomechanische Analyse des Körpers zeigt, dass es vor allem die dreidimensionalen Bewegungen des Beckens sind, die das gesamte Muskel- und Skelettsystem aktivieren.
Diese Art des Sitzens ermöglicht es dem Benutzer, auch während er sitzt, seinen individuellen intrinsischen Bewegungsbedarf uneingeschränkt zu entfalten. Lebendiges Sitzen auf der „3D-Ergonomie” heißt, mit dem sensorischen (propriozeptiven) und muskulären System und deren Wechselwirkungen zu „spielen”. Um unsere Stoffwechselprozesse auch im Sitzen – analog zum Stehen oder Gehen – physiologisch zu organisieren, ist das Aufrechterhalten dieser Regelkreisläufe, die viele Male pro Sekunde Steuervorgänge unwillkürlich („physiologische Intelligenz”) durchführen, unabdingbar. Ein gut funktionierendes propriozeptives System stellt die Grundlage dafür dar.
„Lasst den Philipp doch mal zappeln”
Immer mehr Forschungsarbeiten dokumentieren, dass auch Aktivitäten mit niedriger und mittlerer Intensität gesundheitsfördernde Wirkungsprozesse auslösen können, vorausgesetzt sie finden regelmäßig und in den Alltag integriert statt. Diesbezüglich fokussieren sich viele aktuelle Studien auf den Benefit der metabolischen und kardiovaskulären Reaktionen beim Sitzen auf Stühlen mit einer dreidimensionalen Sitzflächenbeweglichkeit im Vergleich zu herkömmlichen Stühlen. So wurde von Koepp et al. (2016) herausgearbeitet, dass eine instabile Sitzfläche eine Person dazu „verführt”, ihr Gleichgewicht durch die Aktivierung der Rumpf- und Rückenmuskulatur ständig auszuloten.
Dies führte zu einem erhöhten Kalorienverbrauch (Koepp et al. 2016). Den Vergleich von herkömmlichen Schreibtischstühlen zu denen mit dreidimensionaler Sitzflächenbeweglichkeit hat auch Beers et al. (2008), Dickin et al. (2017) untersucht. Ihre Ergebnisse weisen auf einen erhöhten Kalorienverbrauch um 4,1–16,5 kcal/h hin. Snarr et al. (2019) arbeiteten im Zuge ihrer Studie heraus, dass das Sitzen auf einer dreidimensionalen Sitzflächenbeweglichkeit einen deutlich höheren metabolischen Aufwand (1,94 bis 2,35 METs) erfordert, als bisher festgestellt. Diese Ergebnisse ähneln arbeitsbezogenen Aufgaben an Arbeitsplätzen mit aktivem Gehen (1,6 km/h) (Cox et al. 2011).
Die aktuellen Ergebnisse unterstützen die Verwendung von guten sitzkinematischen Lösungen wie der 3D-Mechanik, da sie im Vergleich zu einem Standard-Bürodrehstuhl höhere Werte für den Stoffwechselverbrauch und die kardiovaskulären Reaktionen aufzeigen. Daher ist es gegeben, dass diese Sitzkonzepte das Wohlbefinden von Büroangestellten während Sitzzeiten verbessern können, ohne dass die weiteren Aspekte einer bewegenden Büroraumplanung wie unter anderem Sitz-Stehpulte aus dem Bewusstsein verloren gehen.
Zum Autor: Dr. Dieter Breithecker
Dr. Dieter Breithecker ist promovierter Sportwissenschaftler und Projektleiter für „Das bewegende Büro“. Primäres Anliegen ist es, die menschlichen Lebensräume bewegungsfreundlicher zu gestalten, um damit positive Auswirkungen auf die körperliche und geistige Gesundheit zu erzielen. Breithecker ist zudem Autor und Mitautor zahlreicher Veröffentlichungen und national wie international als Referent tätig.
- Ainsworth, B. E., W. L. Haskell, M. C. Whitt, M. L. Irwin, A. M. Swartz, S. J. Strath, W. L. O’Brien, D. R. Bassett Jr, K. H. Schmitz, P. O. Emplaincourt, D. R. Jacobs Jr, and A. S. Leon. 2000. “Compendium of Physical Activities: An Update of Activity Codes and MET Intensities.” Medicine & Science in Sports & Exercise 32 (9): S498–S516. doi: 10.1097/ 00005768-200009001-00009.
- Beers, E. A., J. N. Roemmich, L. H. Epstein, and P. J. Horvath. 2008. “Increasing Passive Energy Expenditure during Clerical Work.” European Journal of Applied Physiology 103 (3): 353–360. doi: 10.1007/s00421-008-0713-y.
- Burns, J., C. Forde, and S. Dockrell. 2017. “Energy Expenditure of Standing Compared to Sitting While Conducting Office Tasks.” Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society 59 (7): 1078–1087. doi: 10.1177/0018720817719167.
- Cox, R. H., J. Guth, L. Siekemeyer, B. Kellems, S. B. Brehm, and C. M. Ohlinger. 2011. “Metabolic Cost and Speech Quality While Using an Active Workstation.” Journal of Physical Activity and Health 8 (3): 332–339. doi: 10.1123/jpah.8.3.332.
- Dickin, D. C., R. K. Surowiec, and H. Wang. 2017. “Energy Expenditure and Muscular Activation Patterns through Active Sitting on Complaint Surfaces.” Journal of Sport and Health Science 6 (2): 207–212. doi: 10.1016/j.jshs.2015.10.004
- Ding, D., Lawson, K.D., Kolbe-Alexander, T.L., Finkelstein, E.A., Katzmarzyk, P.T., van Mechelen, W., Pratt, M. (2016). The Economic Burden of Physical Inactivity: A Global Analysis of Major Non-Communicable Diseases. Lancet, 388, 1311–1324. doi: 10.1016/S0140-6736(16)30383-X
- DKV-Report (2023). Deutsche lassen ihre Gesundheit sitzen. Sitzzeiten brechen erneut bisherigen Rekordwert und das psychische Wohlbefinden leidet. Medieninformation – Düsseldorf
- Drolette, E. S., Scutter M.R., Raine L.B., Moore R.D. (2014). Acute exercise facilitates brain function and cognition in children who need it most: An ERP study of individual differences in inhibitory control capacity. Volume 7, Pages 53–64. doi:10.1016/j.dcn.2013.11.001
- Dutta, N., G. A. Koepp, S. D. Stovitz, J. A. Levine, and M. A. Pereira. 2014. “Using Sit-Stand Workstations to Decrease Sedentary Time in Office Workers: A Randomized Crossover Trial.” International Journal of Environmental Research and Public Health 11 (7): 6653–6665. doi: 10.3390/ijerph110706653
- Forouzanfar, M.H., Afshin, A., Alexander, L.T., Anderson, H.R., Bhutta, Z.A., Biryukov, S.; Brauer, M., Burnett, R., Cercy, K., Charlson, F.J., et al. (2016). Global, Regional, and National Comparative Risk Assessment of 79 Behavioural, Environmental and Occupational, and Metabolic Risks or Clusters of Risks, 1990–2015: A Systematic Analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. Lancet, 388, 1659–1724. doi: 10.1016/S0140-6736(16)31679-8
- Friedenreich, C.M., Ryder-Burbidge, C., McNeil, J. (2020). Physical Activity, Obesity and Sedentary Behavior in Cancer Etiology: Epidemiologic Evidence and Biologic Mechanisms. Mol. Oncol. doi: 10.1002/1878-0261.12772
- Gregory, D. E., and J. P. Callaghan. 2008. “Prolonged Standing as a Precursor for the Development of Low Back Discomfort: An Investigation of Possible Mechanisms.” Gait & Posture28 (1): 86–92. doi: 10.1016/j.gaitpost.2007.10.005
- Koepp, G. A., G. K. Moore, and J. A. Levine. 2016. “Chair Based Fidgeting and Energy Expenditure.” BMJ Open Sport & Exercise Medicine 2(1):1–5. doi: 10.1136/bmjsem-2016-000152
- Levine, J. A. 2015. “Sick of Sitting.” Diabetologia 58 (8): 1751–1758. doi 10.1007/s00125-015-3624-6
- Jetté, M., Sidney, K., Blümchen, G. (1990). Metabolic equivalents (METS) in exercise testing, exercise prescription, and evaluation of functional capacity. In: Clin Cardiol 13 (8), 555–565. doi: 10.1002/clc.4960130809
- Pate R.R., O’Neill, J.R., Lobelo, F. (2010). The evolving definition of “sedentary”. Exercise and Sport Sciences Reviews, 36 (4), 173-178. doi: 10.1097/JES.0b013e3181877d1a
- Reiff, C., K. Marlatt, and D. R. Dengel. 2012. “Difference in Caloric Expenditure in Sitting versus Standing Desks.” Journal of Physical Activity and Health 9 (7): 1009–1011. doi: 10.1123/jpah.9.7.1009
- Ringheim, I., H. Austein, A. Indahl, and K. Roeleveld. 2015. “Postural Strategy and Trunk Muscle Activation during Prolonged Standing in Chronic Low Back Pain Patients.” Gait & Posture 42 (4): 584–589. doi: 10.1016/j.gaitpost.2015.09.008
- Schellewald, V., J. Kleinert, and R. Ellegast. 2018. “Use and Physiological Responses of Portable Dynamic Office Workstations in an Occupational setting- A Field Study.” Applied Ergonomics 71: 57–64. doi: 10.1016/j.apergo.2018.04.002
- Snarr, RL; Langford, EL; Ryan, GA; Wilhoite, S (2019). Cardiovascular and metabolic responses of active sitting while performing work-related tasks. ERGONOMICS https://doi.org/10.1080/00140139.2019.1633476
- Tremblay, M. Stephen, C., Rachel C., Saunders, T. John, H., Genevieve N., Owen, N. (2010). Physiological and health implications of a sedentary lifestyle. In: Appl. Physiol. Nutr. Metab. 35 (6): 725–740. doi: 10.1139/H10-079
- Wheeler, A.B., Paddy, C., Dempseya, C., Megan, S. Gracea, K.A., Ellisd, P.A. Gardinerf, G., Daniel J., Greenb, H., David W., Dunstana, B.I. (2017). Sedentary behavior as a risk factor for cognitive decline? A focus on the influence of glycemic control in brain health. ELSEVIER. doi: 10.1016/j.trci.2017.04.001
- Wilmot, E. G., C. L. Edwardson, F. A. Achana, M. J. Davies, T. Gorely, L. J. Gray, K. Khunti, T. Yates, and S. J. H. Biddle. 2012. “Sedentary Time in Adults and the Association with Diabetes, Cardiovascular Disease and Death: Systematic Review and Meta-Analysis.” Diabetologia 55 (11): 2895–2905. doi: 10.1007/s00125-012-2677-z
