Beim Übertrainingssyndrom (OTS: "Over Training Athlete Syndrom") kommt es ebenfalls zu unvermittelt einsetzender, schwerer Erschöpfung als Folge von Entkopplung und Desensibiliserung der HPT-HVL-NNR-Achse infolge chronischer Stressbelastung, wovon auch die Neurotransmitterbalance betroffen ist.

Ein weiteres biochemisches Charakteristikum des Übertrainingssyndrom ist der Glutaminmangel infolge des massiven muskulären Substratverbrauchs. Daraus folgen zusätzliche Störungen des GABA-und Glutamat-gesteuerten neuronalen Netzwerks. Der Hypocortisolismus nach langer Phase der Überproduktion sowie der Serotonin- und Katecholaminmangel bedingen als Hauptsymptom die zentrale Fatigue.