Schwellenkonzepte der anaeroben Laktatschwelle in Ausdauersportarten

INHALTSVERZEICHNIS

1  EINLEITUNG  3

2  LEISTUNGSPHYSIOLOGISCHE UND SPORTMEDIZINISCHE GRUNDLAGEN  4

2.1  Energiebereitstellung in der Muskelzelle  4

2.2  Anaerob-laktazide Energiebereitstellung  6

2.3  Laktatbildung  6

3  SCHWELLENKONZEPTE  8

3.1  Allgemeine Definition der Schwelle  8

3.2  Frühere Schwellenkonzepte  8

3.3  Schwellenkonzepte auf der Basis der Laktatmessung  9

3.3.1  Aerob-anaerobe Schwelle nach MADER (1976)  9

3.3.2  Schwellenkonzept nach KINDERMANN (1978)  11

3.3.3  Schwellenkonzept nach KEUL (1979)  11

3.3.4  Individuelle anaerobe Schwelle nach STEGMANN  und

  KINDERMANN (1981)  12

3.3.5  Das SIMON sche Schwellenkonzept  13

3.3.6  Bestimmungsverfahren der 1 5-mmol l-Methode  nach

  DICKHUTH (1991)  13

4  ANWENDBARKEIT DER LAKTATMESSUNGEN IN DER LEISTUNGSDIAGNOSTIK  

  FÜR DIE TRAININGSGESTALTUNG UND TRAININGSSTEUERUNG  14

5  HINWEIS ZU WEITEREN LITERATURSTUDIEN  17

  ANHANG  

  LITERATURVERZEICHNIS  18

  ABBILDUNGSVERZEICHNIS  20

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1 EINLEITUNG Die Leistungsdiagnostik spielt in der Sportmedizin schon seit vielen Jahren eine große Rolle. Untersuchungsgegenstand sind hier überwiegend Hochleis- tungssportler, die Ausdauersportarten betreiben. Beispiele wären der Radsport oder speziell in der Leichtathletik die Langstreckenläufer.

Seit Jahren und Jahrzehnten wird versucht mit verschiedenen theoretischen Ansätzen Ausdauerleistungsgrenzen festzulegen, die den unterschiedlichen Intensitätsformen, die während einer körperlichen Belastung auftreten, gerecht werden.

Diese mehr oder weniger aussagekräftigen Konzepte werden benutzt, um die zukünftige Trainingsgestaltung der Sportler zu determinieren und ihnen Hi n- weise über die zu erreichenden Trainingsintensitäten zu geben. Nicht nur Herzfrequenz, sondern auch Laktatwerte und Laufgeschwindigkeiten dienen hier als Referenzen eines ,,optimal" gesteuerten Trainingspr ozesses. Im folgenden wird auf einige Schwellenkonzepte und deren Wirkungsweisen eingegangen, und versucht, einen groben Überblick über die vielfältigen Inter- pretationsmöglichkeiten und Theorien zu geben.

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2 LEISTUNGSPHYSIOLOGISCHE UND SPORTMEDIZINISCHE GRUNDLAGEN

2.1 Energiebereitstellung in der Muskelzelle

Zum Leben benötigt ein Organismus Energie, die ihm kontinuierlich bereitge- stellt werden muss. Das Adenosintriphosphat, im weiteren Verlauf ATP ge- nannt, ist diese energiereiche Substanz für alle Zellen des Körpers. Das ATP setzt sich zusammen aus Adenin, einem Zuckermolekül Ribose und drei ener- giereichen Phosphatgruppen (s. Abbildung 1).

Abb. 1: Ausschnitt aus der Strukturformel des ATP (In: DICKHUTH

2000, 174) Bei der Abspaltung einer Phosphatgruppe vom ATP wird Energie freigesetzt, welche den Zellen sofort zur Verfügung gestellt wird. Dieser Prozess wird hydrolytische Reaktion genannt, da er unter Mithilfe von Wasser stattfindet. Aus dem ATP entsteht Adenosi ndiphosphat, i. w. V. auch als ADP bezeichnet (vgl. DICKHUTH 2000, 174). Die daraus freiwerdende Energie wird zum Kon- traktionsvorgang der Muskelzelle verwendet. Dies reicht für maximal ein bis drei Muskelkontraktionen. Alle anderen energieliefernden Prozesse dienen dem ständigen Wiederaufbau (Resynthese) von ATP, diese werden in der Ab- bildung 2 verdeutlicht (vgl. GROSSER/ZINTL 1994, 126).

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Abb. 2: Vereinfachte Darstellung der Energienachschub-Reaktionen für die

ATP-Resynthese mit Schlüsselenzymen (In: GROSSER/ZINTL 1994, 127) Die Resynthetisierung kann aerob oder anaerob stattfinden. Die anaerobe E- nergiebereitstellung unterteilt man in anaerob-alaktazide Prozesse (Krea- tinphosphatspaltung) und anaerob-laktazide Prozesse (anaerobe Glykolyse). Die anaerob-laktazide Energiebereitstellung erreicht nach 30-40 Sekunden ihr Maximum und wird bei leichter körperlicher Arbeit nach etwa 60 Sekunden vom aeroben Glukoseabbau abgelöst. Bei schwerer körperlicher Arbeit läuft der anaerobe Abbau von Glukose zu Milchsäure neben dem aeroben Gluko- seabbau weiter. Bis zu einer Dauer von einer Minute bis zwei Minuten domi- nieren dann die anaeroben laktaziden Prozesse und die dabei anfallenden Zwischen- und Endprodukte das Stoffwechselgeschehen. Bei etwa zwei Minu- ten intensiver körperlicher Arbeit liefert die anaerobe Glykolyse 50 Prozent der benötigten Energie. Mit zunehmender Arbeitsdauer gewinnt der aerobe Stoff- wechsel an Bedeutung. Bei sehr langen Ausdauerbelastung, beispielsweise beim Mar athonlauf, ist die anaerobe Glykolyse noch mit etwa ein Prozent an der Energiebereitstellung beteiligt, die restlichen 99 Prozent der benötigten Energie werden über die aerobe Verstoffwechselung von Glukose und Fetten gedeckt (H. -J. HAAS, in: F. VAN DEN BERG 2000, 534).

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Um die verschiedenen Schwellenkonzepte zu verstehen, wird auf die anaero- be Glykolyse im Vorfeld näher eingegangen.

2.2 Anaerob-laktazide Energiebereitstellung

Bei dieser Form der Energiebereitstellung werden Kohlenhydrate (Glykogen, Glukose, Fructose) ohne Sauerstoffverwendung über zahlreiche Zwischen- schritte bis zum Pyruvat und schließlich zum Laktat verstoffwechselt (vgl. VIL-

LIGER 1991, 31).

Die Glykolyse läuft im Zytoplasma der Zelle ab, da nur dort die notwendigen Enzyme vorhanden sind und aufgrund der phosphorylisierten Zwischen- produkte, die das Zytosol in solch einer Form nicht verlassen können (vgl.

DICKHUTH 2000, 176).

Das im Muskel gespeicherte Glykogen wird über Glukose-6-phosphat und der Brenztraubensäure (Pyruvat) zu Milchsäure abgebaut. Aus Muskelglykogen werden pro Mol Glukoserest 3 Mol ATP gewonnen. Wenn Glukose erst aus der Blutbahn aufgenommen werden muss, w ird dazu auch Energie in Form von ATP verbraucht. Somit bleibt ein Nettogewinn von 2 Mol ATP pro Mol Glu- koserest (H. -J. HAAS, in: F. VAN DEN BERG 2000, 534).

2.3 Laktatbildung

Die Laktatbildung findet nicht nur statt, wenn der Muskel unter Sauerstoffman- gel arbeitet, sondern auch in Ruhe. Hierbei können Ruhelaktatwerte von 0,8- 1,5 mmol/l im arteriellen Blut des Ohrläppchens oder der Fingerkuppe gemes- sen werden. Dies sind typische Entnahmeorte.

Laktat wird immer gebildet und fortlaufend eliminiert. Schon bei geringen Be- lastungen, zum Beispiel bei Walking, gemütliches Radfahren oder langsames Jogging kommt es zu einer Erhöhung der Blut-Laktatkonzentration. Bei inten- siveren Belastungen zwischen 10 Sekunden und 30 Minuten steigt der Blut- Laktatspiegel als Ausdruck eines verstärkten anaeroben Glykogenabbaus wei-

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