Laktattests im Leistungssport. Bedeutung und Alternativen

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Energiegewinnungsprozesse in der Muskulatur
2.1 Bau der Muskulatur
2.2 aerobe Energiegewinnung
2.3 anaerobe Energiegewinnung
2.4 Laktatentstehung

3 Bedeutung des Laktattests für Leistungssportler
3.1 Durchführung des Laktattests
3.2 Ergebnisanalyse allgemein
3.3 Fehlerquellen und Einflussfaktoren

4 Auswertung meines Tests

5 Bedeutung des Laktats für die Trainingssteuerung

6 Alternativen zum Laktattest

7 Fazit

1 Einleitung

In dieser Facharbeit werde ich den Laktattest genauer betrachten und untersuchen ob er für Leistungssportler unerlässlich ist. Dabei werde ich mich mit den physiologischen Hintergründen beschäftigen und eine Leistungsdiagnostik in Bezug auf das Laktat auswerten und somit erklären inwiefern die Ergebnisse bei der Trainingsplanung von Bedeutung sind.

Die Wahl meines Themas resultiert aus eigenem Interesse am Triathlon Sport und an der Sport- und Trainingswissenschaft sowie an der Sportphysiologie. Im Rahmen eines Praktikums am IAT, dem Institut für angewandte Trainingswissenschaften in Leipzig, bekam ich die Möglichkeit geboten einen Radergometer Test durchzuführen und diesen anschließend mit dem Fachgruppenleiter des Triathlons auszuwerten. Dies brachte mich auf die Idee eine Komplexe Leistung über den Laktattest und die physiologischen Hintergründe zu schreiben da ich einen guten Eigenanteil zur Verfügung haben würde und mir bei einer Studienbewerbung nach meinem erworbenen Abitur helfen wird.

Zuerst werde ich mich mit der Muskulatur beschäftigen. Dabei gehe ich darauf ein, wie sie aufgebaut ist und welche Energiegewinnungsprozesse in ihr stattfinden. Nachdem ich dann die Laktatentstehung erklärt habe, beginne ich den Laktattest zu erklären. Dies wird zuerst allgemein erfolgen und anschließend werde ich meinen Radergometer Test auswerten. Nachdem ich nun den Test ausgewertet habe und bereits wichtige Werte für das Training analysiert habe, schildere ich inwiefern die Ergebnisse nützlich bei der Trainingssteuerung sind und welche Alternativen es zum Laktattest gibt. Zum Schluss werde ich ein Fazit formulieren und dabei auf die vorangestellte Frage: „Ein Muss für jeden Leistungssportler?“, eingehen.

2 Energiegewinnungsprozesse in der Muskulatur

2.1 Bau der Muskulatur

Es gibt drei verschiedene Muskelarten. Die glatte Muskulatur, die Herzmuskulatur und die Skelettmuskulatur. Im folgenden Abschnitt wird der Skelettmuskel genauer betrachtet, da er jegliche Art der Bewegung ermöglicht und unerlässlich ist, wenn man die Energiegewinnungsprozesse betrachtet.

Generell besteht ein Skelettmuskel aus dem Muskelbauch und den Sehnen, die den Muskel am Knochen befestigen. Eine besondere Schutzfunktion nehmen die Faszien beziehungsweise die Muskelbinde ein. Sie umhüllen den Muskel. Die Muskelbinde besteht aus Muskelbündeln, die sich aus verschiedenen Muskelfasern zusammensetzen. Die Fähigkeit des Muskels, sich zusammenziehen zu können, erlangt er durch die Bestandteile der Myofibrillen, welche Bausteine der Muskelfasern sind. Man spricht von den kontraktilen Elementen, den Myofilamenten. Ihrerseits bestehen sie aus den Proteinen Myosin und Aktin. Quer zu den Myofibrillen verlaufen die Z-Scheiben. Diese trennen die Sarkomere, „die kleinste Einheit der Myofibrillen“¹, voneinander (Abb.1).

Durch den Bau lässt sich die Muskelbewegung wie folgt erklären. Bei der Muskelkontraktion gleiten die Aktin- und Myosinfilamente aneinander vorbei². Dadurch verringert sich die Länge des Sarkomers und somit auch des gesamten Muskels. Dr. Thorsten Gerke erklärt dies wie folgt: „Dieser Vorgang wird dadurch ausgelöst, daß sich die Myosinköpfchen an die Aktinfilamente anheften und sie durch eine Kipp-Ruderbewegung (.) in die Sarkomermitte hineinziehen.“³ „Dieser Prozeß beruht auf einer sogenannten chemischen Brückenbindung zwischen Aktin und Myosin.“⁴ Um die Kontraktion zu gewährleisten wird Energie benötigt. Diese liefert der Körper in Form von Adenosintriphosphat- kurz ATP. Dies kann im Körper auf verschiedene Weisen gewonnen werden und „ist das einzige Substrat, das in der Lage ist, die Muskelkontraktion direkt herbeizuführen:“⁵. Gewonnen werden kann es entweder durch den aeroben oder den anaeroben Stoffwechsel. Beim aeroben Stoffwechsel wird Sauerstoff verwendet um Energie zu gewinnen und beim anaeroben hingegen nicht.

2.2 aerobe Energiegewinnung

Unter der aeroben Energiegewinnung versteht man die Energiegewinnung unter Sauerstoff. „Die Substrate für den aeroben Energiestoffwechsel in der Muskulatur sind das Glykogen und die intramuskulären Triglyzeride.“⁶ Am Anfang einer Belastung ist die Energiegewinnung über Glykogen von größerer Bedeutung. Dabei wird zunächst das Muskelglykogen zu Glukose abgebaut. Es kann aber auch „in der Leber Glykogen zu Glukose abgebaut [werden]“⁷.

Durch den Abbau von Kohlenhydraten bildet sich Pyruvat, welches in die Mitochondrien der Muskelzelle diffundiert. Das Pyruvat wird anschließend „zu Acetyl-CoA decarboxiliert und in den Zitratzyklus eingebaut“⁸ (Abb.2). Dies geschieht mithilfe des Oxalacetats. Hauptaufgabe dieses Zyklus‘ ist es, Acetylgruppen zu oxidieren und somit Elektronen für die Atmungskette frei zu setzen.

Energie entsteht bereits bei der Spaltung des Muskelglykogens, da Nicotinamid-Adenin- Dinukleotid reduziert wird und NADH und H+ als Produkte entstehen. Diese werden im Bereich der Mitochondrien-Ionenmembranen oxidiert. H+-Ionen, die „beim Abbau von Glykogen im Zytoplasma der Zelle“⁹ entstanden sind und in die Mitochondrien verschoben wurden, „werden vom Coenzym FAD auf das Cytochrom der Atemkette übertragen“¹⁰ Beim Durchlaufen dieser Atmungskette, geben die Elektronen einen Teil ihrer Energie ab, die dann in Form von ATP der Zelle zur Verfügung steht. Dies nennt man die Atmungskettenphosphorylierung. Die Energieausbeute ist hier mit 34mol ATP pro 1mol Glykogen sehr hoch und höchst ökonomisch.

Werden zur Energieproduktion Fettsäuren verwendet, werden diese aus Fettdepots (Triglyzeriden) genutzt. Werden Fette über die ß-Oxidation oxidiert, entsteht wie bei Glukose, Acetyl-CoA, welches in den Citratzyklus eingeschleust wird.

Wann die Umschaltung von der aeroben Glykolyse auf den aeroben Fettsäureabbau stattfindet, gibt die Menge des gebildeten Acetyl-CoA's an. Wird dies reichlich durch den Fettsäureabbau gewonnen, wird der Abbau von Glykogen über Pyruvat reduziert. Beide Formen der aeroben Energiegewinnung beeinflussen sich dementsprechend.

2.3 anaerobe Energiegewinnung

Bei dieser Form der Energiegewinnung wird kein Sauerstoff verwendet und es gibt wie bei der aeroben Energiegewinnung zwei Prozesse, über die der Körper Energie bereitstellen kann. Werden Kohlenhydrate genutzt, wird Glykogen bis zu Pyruvat abgebaut. Da dies ohne Sauerstoff geschieht, wird es als anaerobe Glykolyse bezeichnet. Das Pyruvat wird unter Sauerstoffmangel zu Milchsäure umgewandelt., da es nicht in den Zitratzyklus eingeschleust werden kann. „Deren Salze und Ester [nennt man] Laktate“¹¹. Dabei werden lediglich 3mol ATP¹² pro 1mol Glykogen produziert. Dementsprechend kann der Energiebedarf durch diesen Weg der Energiegewinnung nicht lange gedeckt werden.

Eine andere Möglichkeit der Energiebereitstellung ist die ATP-Gewinnung mittels Kreatinphosphat. Dies ist dadurch möglich, dass ATP und Kreatinphosphat in direktem Gleichgewicht zueinanderstehen. Das Kreatinphosphat wird bei Energiemangel sofort auf das ADP übertragen. Dadurch kann für eine kurze Zeit ATP hergestellt werden.

2.4 Laktatentstehung

Laktat entsteht infolge des anaeroben Stoffwechsels. Ist nicht genügend Sauerstoff vorhanden um die aerobe Energiegewinnung zu gewährleisten, entsteht aus Glukose Laktat. Ein wenig Laktat kann der Körper allerdings verstoffwechseln und beeinträchtigt die Muskelbewegung nicht. Ist die Glykolyserate jedoch so hoch, dass Pyruvat in Mengen anfällt, welches die Mitochondrien nicht mehr verwerten können, kommt es zur Milchsäureanhäufung.¹³ Ein weiter Grund, der zur Laktatanhäufung führt ist, dass bei der Glykolyse NADH und H+ entstehen, welches nach einer gewissen Zeit nicht mehr „von der Mitochondrien-Membran [.] reoxidiert werden [kann].“¹⁴

3 Bedeutung des Laktattests für Leistungssportler

3.1 Durchführung des Laktattests

Der Laktattest wird auch Laktatstufentest genannt und wird sportartspezifisch durchgeführt. Das Gerät, auf dem sich der Sportler befindet, wie zum Beispiel ein motorisiertes Laufband oder ein Radergometer, müssen gesteuert werden können, um die Intensität stufenweise verändern zu können.

Vor Testbeginn müssen die Stufendauer, Pausendauer, Anfangsbelastung, Stufenzahl, Abbruchkriterien und das Belastungsinkrement festgelegt werden.

Bei der Stufendauer legt man meist einen Wert zwischen 3 und 5 Minuten fest, da sich die Laktatkonzentration nicht sofort im Blut anpasst. Außerdem ist eine Dauer von ca. 5 Minuten repräsentativ für die jeweilige Belastung (Abb.3).

Die Pausendauer ist insofern wichtig, da das Blut dem Athleten nur zu entnehmen ist, wenn er still ist. Sie wird aber so kurz wie möglich gehalten, da es sonst zu einer Verfälschung der Ergebnisse kommen könnte (Abb. 3).

Bei der Anfangsbelastung ist lediglich darauf zu achten, dass die Belastung nicht zu hoch ist. Der Sportler sollte sich hier realistisch einschätzen um eine möglichst genaue Auswertung durchführen zu können.

„Die Stufenanzahl beträgt idealerweise zwischen 5 und 10 Stufen.“15

Durch die ansteigende Belastung ist es normal, dass der Athlet an einem gewissen Punkt die Leistung nicht mehr halten kann. Um zu wissen, wann der Test als abgebrochen gilt, wird dem Athleten vorher erklärt was die Abbruchkriterien sind. Der Sportler kann den Test natürlich selber abbrechen indem er dies verbal verlangt oder er aufhört. Ebenso kann der Test von dem Beobachter abgebrochen werden, wenn der Athlet beispielsweise eine gewisse Trittfrequenz nicht mehr halten kann oder zu weit nach hinten auf dem Laufband rückt.

Mit dem Belastungsinkrement bezeichnet man den Leistungsanstieg jeder Stufe. Diese wird an jeden Sportler individuell, je nach Leistungsstand, angepasst. Ein hoher Leistungsanstieg bringt so natürlich einen hohen Laktatanstieg mit sich (Abb. 3). Ein geringer Leistungsanstieg hingegen lässt eine präzisere Auswertung zu, da der Laktatanstieg nicht so extrem verläuft. Es gilt aber ein gutes Mittelmaß zu finden.

Über den ganzen Test hinweg, wird neben dem Laktat auch die Herzfrequenz gemessen, um genau untersuchen zu können wie der Organismus auf verschiedene Belastungen reagiert. Vor jedem Test, meistens nach dem Aufwärmen, wird dem Sportler Laktat entnommen. Dieser Vorbelastungslaktatwert gibt den Laktatwert an, bevor der Sportler sich intensiv betätigt hat. Unmittelbar vor jedem Ende einer Stufe wird dem Sportler Blut aus dem Ohrläppchen 15Thomas Maier/ Dr. Micah Gross /R Severin Trösch / Dr. Thomas Steiner/ Beat Müller (14 Autoren) . Januar 2016 Auflage. Manual Leistungsdiagnostik. S.27 entnommen. Zudem wird nach dem subjektiven Belastungsempfinden gefragt, um zu schauen wie der Sportler die Belastung wahrnimmt. Die Intensität wird so lange stufenweise erhöht, bis der Sportler abbricht. Dann wird das letzte Mal Laktat entnommen. Allerdings nicht sofort, sondern 15-30 Sekunden später.

3.2 Ergebnisanalyse allgemein

Das Ziel der Auswertung soll es sein, die individuellen Trainingsbereiche des Athleten zu bestimmen. Dies erfolgt, indem man die aerobe Schwelle und die anaerobe Schwelle festlegt.

„Die aerobe Schwelle ist als die höchste Belastung [...] definiert, bei der die Laktatkonzentration noch dem Ruhewert entspricht. Die anaerobe Schwelle ist die höchste Belastung [.], bei der noch ein Laktat-Steady-State [.] gewährleistet ist.“¹⁵

Mit dem Laktat-Steady-State ist das „Gleichgewicht zwischen Laktatproduktion und - elimination“¹⁶ gemeint. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Methoden entwickelt um die anaerobe Schwelle zu ermitteln. So war es früher üblich, dass eine fixe anaerobe Schwelle bei 4mmol/L angenommen wurde. Allerdings trifft dies nur auf einen Teil der Testpersonen zu. Ausgehend von dieser Methode entwickelte sich das Verfahren, dass man die Schwelle, ausgehend von 4 mmol/L, nach oben oder nach unten verschiebt. Dies geschieht nach Betrachtung der Abbruchleistung und dem Abbruchlaktat. Dieses Verfahren ist jedoch nicht genau und lässt nur eine grobe Einschätzung zu.

Die heutzutage am Meisten verbreitete Methode und zudem auch die genauste, ist die Dmax- Methode. Dabei muss zuerst die aerobe Schwelle festgelegt werden. Diese „wird üblicherweise bei der Leistung oder Geschwindigkeit gesetzt, nach welcher der Anstieg in der Laktatkonzentration zur nächsten Stufe erstmals > 0.4 mmol/L beträgt.“¹⁷ Nun bestimmt man nach dieser Methodik die anaerobe Schwelle. Der Punkt der aeroben Schwelle wird auf der Laktatkurve linear mit dem Abbruch-Laktatwert verbunden. Anschließend muss der Punkt auf der Laktatkurve gesucht werden, der die maximale rechtwinklige Entfernung zu der Linie des vorherigen Schritts besitzt. Dieser Punkt entspricht der anaeroben Schwelle (Abb. 4). Anschließend werden noch die einzelnen Abbruchwerte und die maximale Herzfrequenz ermittelt.

Zum Schluss werden dann die einzelnen Trainingsbereiche des Sportlers anhand des Laktats, der Geschwindigkeit und der Herzfrequenz bestimmt.

Liegen bereits mehrere Leistungsdiagnostiken vor, werden diese miteinander verglichen, um zu schauen inwiefern sich der Sportler verbessert oder verschlechtert hat. Eine Rechtsverschiebung und Verschiebung nach unten der Laktatkurve bedeuten so eine Verbesserung des Athleten. Bei einer Verschiebung der Laktatkurve nach links und nach oben, hat sich der Athlet verschlechtert (Abb. 4).

3.3 Fehlerquellen und Einflussfaktoren

Es gibt Parameter, die das Ergebnis des Tests verändern bzw. verfälschen.

Dazu gehört beispielsweise ein entleerter Glykogenspeicher. Dies führt zu einer Absenkung der Laktatleistungskurve. Dies ist dann eine scheinbare „Ökonomisierung der submaximalen Leistung“¹⁸. Einhergehend damit ist allerdings eine reduzierte Maximalleistung und ein reduzierter Maximallaktatwert. Eine Kohlenhydratreiche Ernährung hingegen führt zu „höheren Laktatwerten in Ruhe und auf vergleichbaren Belastungsstufen“¹⁹ Daher werden dem Athleten meist Fragen bezüglich seiner Essgewohnheiten gestellt. Im Falle eines sehr Kohlenhydratreichen Essens vor dem Test, kann das bei der Auswertung berücksichtigt werden. Des Weiteren beeinflusst das Material den Leistungstest. Stimmt bei einem Radergometer-Test die Größe des Rennrads oder die Höhe des Sattels nicht mit dem eigenen überein, so kann die Leistung auch reduziert sein. Medikamente und Koffein kurz vor dem Test können ebenfalls zu Verfälschungen führen. Diese sind jedoch so klein, dass sie nicht beachtet werden.

4 Auswertung meines Tests

Ich habe einen Radergometer-Stufentest am 27.10.2020 durchgeführt bei dem ich 6 mal 5min gefahren bin. Die Leistung wurde je Stufe um 30 Watt erhöht. Gestartet bin ich mit 100 Watt und meine letzte Stufe bin ich mit 250 Watt gefahren. Ich war zu dem Zeitpunkt 16 Jahre alt und hatte ein Gewicht von 60,5kg (Abb.5).

Bei der Auswertung beginne ich mit der Bestimmung von meiner aeroben Schwelle. Dazu betrachte ich zuerst meine Laktatkurve (Abb.6). Mein Maximal-Laktatwert betrug 13.8 mmol/l. Das ist überdurchschnittlich hoch, was bedeutet, dass ich viel Laktat vertrage. Demzufolge wäre eine fixe Schwelle bei 2 mmol/l nicht maßgebend für meine Leistung. Durch die Dmax-Methode würde ich eine aerobe Schwelle bei 2,1 mmol/l festlegen. Da ich aber einen extrem hohen Laktatwert beim Abbruch besitze, macht es Sinn die Schwelle ein wenig nach oben zu schieben. Meine aerobe Schwelle liegt nun bei ca. 2,3 mmol/l (Abb.7). Bis hier arbeitet mein Körper noch unter stabilen Stoffwechselverhältnissen.

Als nächstes Folgt das Bestimmen meiner anaeroben Schwelle. Hierzu verbinde ich die aerobe Schwelle mit dem maximalen Laktatwert und bestimme die längste rechtwinklige Entfernung von der Laktatkurve zu dieser linearen Verbindung. Dieser Wert ist bei mir bei 7,1 (Abb. 8). Nun, nachdem ich die beiden Schwellen bestimmt habe, betrachte ich noch die dazugehörige Leistung und Herzfrequenz (Abb.9). Bei meiner aeroben Schwelle besitze ich eine Herzfrequenz von 160 bpm und eine Leistung von 170 Watt. Mein Körper verlässt den Bereich des aeroben Stoffwechsels bei einer Leistung von 225 Watt und einer Herzfrequenz von 183 bpm.

Nun wo ich die beiden Schwellen bestimmt habe und die jeweilige Leistung und Herzfrequenz kenne, kann ich meine individuellen Trainingsbereiche bestimmen. Beim Radfahren im Triathlon werden meistens 5 verschiedene Trainingsbereiche bestimmt, in denen man trainieren kann. Dazu zählen: GA1-mittel, GA1-hoch, GA2-Dauer, Kraftausdauer und GA2-Intervalle. Im Bereich GA1-mittel wird die Grundlagenausdauer trainiert. Meist in einer Dauer von 2-3h. Das heißt, es wird versucht die Leistung im aeroben Stoffwechsel zu verbessern²⁰. Im hohen GA1 Bereich wird das gleiche versucht, allerdings auf einem höheren Niveau. Hier liegt die Dauer meist bei 0,5h. Im Trainingsbereich GA2-Dauer ist das Ziel eine Vergrößerung der Glykogenspeicher und auch die Ausprägung der aeroben Leistungsfähigkeit. Die Willenskraft und die psychische Belastbarkeit des Sportlers werden dabei auch versucht zu schulen²¹. Beim Kraftausdauertraining wird versucht, die Kraft, die man auf dem Rad in Form von Watt aufbringen kann zu verbessern um so einen positiven Einfluss auf das aerobe und anaerobe Training nehmen zu können. Der letzte und anspruchsvollste Trainingsbereich ist der, der GA2- Intervalle. Hier wird versucht die wettkampfspezifische Leistungsfähigkeit auszuprägen. Das Training hier findet also oft an der Grenze oder über der anaeroben Schwelle statt.

Den GA1-mittel Trainingsbereich kann ich bei mir bei einer Leistung von 110-140 Watt festlegen und einer Herzfrequenz von 130-140bpm. Den nächsten Trainingsbereich, GA1-hoch, lege ich dann bei einer Leistung von 140-160 Watt und einer Herzfrequenz von 140-150bpm fest. Nun folgen die kürzeren und härteren Trainingsbereiche. 170-190Watt bilden bei mir den GA2-Dauer Trainingsbereich. Dabei sollte ich eine Herzfrequenz von 160-170Watt besitzen. Den Kraftausdauerbereich fahre ich bei 190-200 Watt und einer Herzfrequenz von 170-180bpm. Die höchsten Wattzahlen fahre ich beim GA2-Intervall Trainingsbereich. Hier sollte ich 200-210 Watt treten und eine Herzfrequenz von 180-185bpm haben. Wobei die Herzfrequenz auch höher liegen kann.

[...]

¹ Dr. Thorsten Gehrke. Sportanatomie. 12. Auflage. Nikol Verlag. S. 38

² vgl. Karl-Heinz Scharf/ Wilhelm Weber. Cytologie. Schroedel Schulbuchverlag. S. 55

³ Dr. Thorsten Gerke. Sportanatomie. S.38

⁴ Ebd.

⁵ M. Wonisch/ P. Hofmann/ H. Förster/ H. Hörtnagl/ E. Ledl-Kurkowski/ R. Pokan. Kompendium der Sportmedizin. 2. Auflage. Springer. S. 104

⁶ Kuno Hottenrott/ Georg Neumann. Trainingswissenschaften. 4. Auflage. Meyer & Meyer Verlag. S. 78

⁷ J. Behrends/ J. Bischofberger/ R. Deutzmann/ H. Ehmke/ S. Frings. Duale Reihe Physiologie. 4. Auflage. Thieme. S. 538

⁸ M. Wonisch/ P. Hofmann/ H. Förster/ H. Hörtnagl/ E. Ledl-Kurkowski/ R. Pokan. Kompendium der Sportmedizin. S. 104

⁹ ebd.

¹⁰ ebd.

¹¹ Kuno Hottenrott/ Georg Neumann. Trainingswissenschaften. S. 75

¹² M. Wonisch/ P. Hofmann/ H. Förster/ H. Hörtnagl/ E. Ledl-Kurkowski/ R. Pokan. Kompendium der Sportmedizin. S.106

¹³ vgl. Kompendium der Sportmedizin. S. 106

¹⁴ ebd.

¹⁵ Thomas Maier/ Dr. Micah Gross /R Severin Trösch / Dr. Thomas Steiner/ Beat Müller . (14 Autoren). Manual Leistungsdiagnostik. S.27

¹⁶ ebd.

¹⁷ Manual Leistungsdiagnostik. S.28

¹⁸ M. Wonisch/ P. Hofmann/ H. Förster/ H. Hörtnagl/ E. Ledl-Kurkowski/ R. Pokan. Kompendium der Sportmedizin. S. 226

¹⁹ Kompendium der Sportmedizin. S.227

²⁰ vgl. Kuno Hottenrott/ Georg Neumann. Trainingswissenschaften. S.145

²¹ ebd.