Welche Auswirkungen hat HIT-Training auf die Laktatkonzentration im Blut?

Inhaltverzeichnis

1. Abstract

2. Einleitung
2.1 Meine Hypothese

3. Energiestoffwechsel im Organismus
3.1 Der Energiestoffwechsel
3.2 Aerobe Energiebereitstellung
3.3 Anaerob-alaktazide Energiebereitstellung
3.4 Anaerob-laktazide Energiebereitstellung
3.5 Laktate

4. Training
4.1 Ausdauer
4.2 Auswirkung von Training auf aerobe/anaerobe Audauer
4.3 Leistungsdiagnostik mithilfe der Laktatkonzentration im Blut
4.4 HIT-Training

5. Messreihen
5.1 Probanden und Trainingsplan
5.2 Protokoll
5.3 Ergebnisse

6. Auswertung
6.1 Rückschlüsse auf das Training
6.2 Hypothese begründet?

7. Zusammenfassung

8. Literaturverzeichnis

9. Anhang

1. Abstract

The following text is dealing with the effect of one week of high-intensity-training (HIT-training) on the concentration of lactate in human blood. In order to analyze and interpret the effect, I took blood samples of five male triathletes and examined them. By comparing the concentra­tion of lactate before and after one week of high-intensity-training it be­comes clear that this type of training has a positive effect on the endurance of run­ners.

2. Einleitung

Im Leistungssport ist es wichtig, eine möglichst hohe Leistung aufzuweisen und diese über einen gewissen Zeitraum hinweg zu steigern. Leis­tung setzt sich aus fünf motorischen Formen zusammen: Flexibilität, Kraft, Schnellig­keit, Koordination und Ausdauer. Je nach Sportart variiert der Schwerpunkt (DICKHUTH et al., 2007). Ich mache seit knapp zweieinhalb Jahren Triathlon beim SSF-Bonn. Hier ste­hen in erster Linie Ausdauer und Schnelligkeit im Vordergrund, worauf unser Trainingsplan basiert. Meine Trainingsgruppe besteht überwiegend aus Leistungs­sportlern, die regelmäßig an Wettkämpfen teilnehmen und fast täglich trainie­ren. Etwa alle drei Monate findet eine Woche lang ein sogenanntes „High-Intensity-Training“ (HIT-Training) statt, das ich im Laufe dieses Textes noch genauer erläutern werde. Mithilfe meines Trainers habe ich vor und nach einer HIT-Woche Blutproben von einigen Sportlern entnommen und den jeweiligen Laktatwert im Blut bestimmt. Dadurch lassen sich die Verände­rungen der Laktatbildung durch sieben Tage HIT-Training feststellen. Dies ist eine bekannte Form der Leistungsdiagnostik. Anhand dieser Werte können Rück­schlüsse auf die Effektivität des Trainings und dessen Auswirkung auf die Aus­dauer- sowie Leistungs­fähigkeit von Sportlern gemacht werden. Zur Unterstützung der Ergebnisse habe ich ebenfalls die Herzfrequenz der einzelnen Probanden gemes­sen.

Im folgenden Text werden die sportmedizinischen Hintergründe sowie die biochemi­schen Vorgänge erklärt und auf trainingswissenschaftliche Methoden wie Leistungsdiagnos­tik oder HIT-Training eingegangen. Die Informationen habe ich Lehrbü­chern und Sachbüchern entnommen.

2.1 Meine Hypothese

Da das HIT-Training in erster Linie die maximale Sauerstoffaufnahme erhöht, wie im weiteren Verlauf des Textes deutlich wird, vermute ich, dass sich das HIT-Trai­ning posi­tiv auf die Ausdauerfähigkeit eines Sportlers auswirkt. Außerdem vermute ich, dass der Laktatgehalt im Blut bei derselben Belastung nach der HIT-Trainingswoche gerin­ger ist und die Laktatproduktion später einsetzt als vor dem HIT-Training. Aus den Ergebnissen des Bluttests kann man eine Laktat-Kurve erstellen, die den jeweiligen Laktatwert pro Leistungs­stufe angibt.

Ich stelle mir vor, dass die Laktat-Kurve der zweiten Messung jedes einzel­nen Sportlers im Vergleich zu der Laktatkurve der ersten Messung später zu stei­gen beginnen und flacher verlaufen wird.

Dieser Hypothese werde ich im Folgenden nun nachgehen. Zuerst werde ich auf die biochemischen Vorgänge im Körper eingehen und anschließend die Durchführung und Ergebnisse der Messreihen darlegen. Ausgehend davon werden die Messergebnisse in Hinblick auf die Effektivität des Trainings interpretiert.

3. Energiestoffwechsel im Organismus

3.1 Der Energiestoffwechsel

Sobald ein Mensch körperliche Leistung verrichtet, benötigt er Energie zur Kontraktion der Muskula­tur. Für diese Energiebereitstellung sind energiereiche Phosphate zuständig. Die wichtigsten dieser Phosphate sind Adenosintriphosphat (ATP) und Kreatinphos­phat. Sie dienen als Energiespeicher, die die Energie aufnehmen, welche beim oxidati­ven Abbau von Nährstoffen frei wird (NEUMANN, 1999). 1941 hat LIPMANN festgestellt, dass ATP als universeller Energieliefe­rant der Zellen dient. Der ATP-Speicher befindet sich in den Mitochondrien und gibt seine Energie direkt ab. Aller­dings ist er sehr begrenzt und bereits nach wenigen Muskelkontraktionen vollstän­dig entleert (NEUMANN, 1998). Weiterhin gibt es den Kreatinphosphat-Spei­cher, welcher zwar größer als der ATP-Speicher ist, aber ebenfalls schnell entleert ist. Er liefert nur indirekt Energie, indem er mithilfe des Enzyms Kreatinkinase das ATP resynthetisiert (LÖFF­LER et al., 2007).

Da man bei sportli­cher Tätigkeit aber eine körperliche Leistung über ei­nen längeren Zeitraum hinweg verrichtet, sind nun chemische Reaktionen notwendig um weite­res ATP zu bilden, das dann den Muskeln zur Verfügung steht. Diese Reaktionen wer­den „biologische Oxidation“ genannt.

Bei der biologischen Oxidation wird hauptsächlich auf Glucose und Fettsäuren zurückge­griffen (LÖFFLER et al., 2007). Sie erfolgt schrittweise, produziert energiearme oder energiefreie Pro­dukte und die dabei freiwerdende Energie wird in Form von ATP oder Kreatinphosphat gespeichert. Die biologische Oxidation kann entweder aerob oder anaerob erfolgen.

Sowohl bei Kontraktion, wie auch bei Relaxation der Muskulatur finden hydrolytische Reaktionen statt, die ATP zu Adenosindiphosphat (ADP) abbauen (LÖFFLER et al., 2007). Um Energie zu gewinnen muss erneut im Körper ATP hergestellt werden. Der Ausgangs­stoff zur Bildung von ATP ist das Glycogen, in dessen Form Glucose in Mus­keln und Leber gespeichert wird. Zu­nächst er­folgt die Glycogenolyse, in der Glycogen durch Phosphatanlagerung gespal­ten und durch enzymatische Reaktionen zu Glucose verarbeitet wird. Im nächsten Schritt, der Glycolyse, wird der nun vorhandenen Glucose im Sarkoplasma Phosphat hinzugefügt und diese zu Pyruvat (Brenztraubensäure) abgebaut. Hierbei entstehen 4 Moleküle ATP, wovon jedoch 2 Moleküle zur Aktivierung weiterer Reaktionen verwendet werden, sodass sich insgesamt 2 Moleküle ATP pro Glucosemolekül als Energiegewinn ergeben (MAREES, 1996). Weiterhin werden pro Glucosemolekül 4 H+-Atome auf 2 NAD+ übertra­gen, wodurch 2 NADH + 2H+ gebildet werden. Bis zu diesem Punkt wird kein Sauerstoff benötigt und sowohl die anaerobe, als auch die aerobe Energiegewin­nung laufen soweit identisch ab.

Die vorhandene Menge von Sauer­stoff in der lokalen Muskulatur entscheidet nun darüber, ob die weitere Energieversorgung anaerob oder aerob verläuft (MAREES, 1996). Diese beiden Prozesse werde ich in den folgenden Abschnitten genauer erläutern.

3.2 Aerobe Energiebereitstellung

Ist genügend Sauerstoff in den Muskelzellen vorhanden, erfolgt die Energiebereitstel­lung aerob unter Sauerstoffverbrauch. Dieser Vorgang findet in den Mitochondrien statt und erfolgt durch die Bildung von aktivierter Essigsäure, und dann mit der Hilfe des Zitronensäurezyklus und der Atmungskette.

Das in den Muskelzellen vorhandene Pyruvat kann jedoch nicht direkt für die aerobe Oxida­tion verwendet werden, son­dern muss zuerst durch Decarboxilierung und Dehydrie­rung zu Acetyl-CoA (aktivierte Essigsäure) verarbeitet werden (MAREES, 1996). Hier­bei wird das CO2 abgespalten und es werden 2 H+-Atome abgetrennt und auf das NAD+ übertragen. Nun wird die Acetyl-CoA in dem bereits von KREBS im Jahr 1937 beschriebenen Zitronensäurezyk­lus^[1] abgebaut, wobei weitere 2 Moleküle ATP gebildet und in die soge­nannte Atmungskette eingeleitet werden. Diese besteht aus elektronenübertragenden Proteinen, die den zuvor entzoge­nen Wasser­stoff auf den Sauerstoff übertragen, wobei sowohl eine Oxida­tion als auch eine Reduk­tion stattfindet. Hierbei entstehen pro 1 Mole­kül Glucose 26 Moleküle ATP.

Insgesamt werden bei dieser Art der Energiebereitstellung pro 1 Molekül Glucose 36 Moleküle ATP aus 36 Molekülen ADP und Phosphat synthetisiert (MAREES, 1996). Bei maxima­ler Intensität deckt die aerobe Energiebereitstellung ca. 2-3 Sekunden lang den Energiebedarf (DICKHUTH et al., 2007).

3.3 Anaerob-alaktazide Energiebereitstellung

Sobald der Sauerstoffgehalt in der momentan aktiven Muskulatur zu niedrig ist, um die Energieversorgung weiterhin aerob zu betreiben, setzt die anaerobe Energiebereitstel­lung ein. Faktoren hierfür sind beispielsweise zu geringe Aufwärmarbeit und somit unzurei­chende Durchblutung der Muskulatur (MAREES, 1996). Zudem ist diese Art der Energiebereitstel­lung ebenfalls für plötzlich notwendige, maximale Muskelleistung zustän­dig, um einen Übergang von der aeroben zur vollständig anaeroben Biosynthese herzustellen. Dadurch wird die zu diesem Zeitpunkt sonst aussetzende Energieproduk­tion aufrecht erhalten.

Der vorhandene ATP-Speicher ist schon durch die aerobe Oxidation schnell entleert und wird durch das sogenannte Kreatinphosphat ersetzt. Da aber auch der Kreatinphosphat-Speicher begrenzt ist, fin­det die anaerob-alaktazide Energiebereitstellung nur innerhalb der ersten 5-8 Sekun­den der körperlichen Belastung statt (DICKHUTH et al., 2007). Kreatinphos­phat ist somit der entscheidende Stoff für die Aktivierung der Muskelarbeit, beispielsweise bei Sprints (NEUMANN, 1999). Sobald der Speicher aufgebraucht ist, wie es bei Ausdauersport der Fall ist, wird die benötigte Energie anaerob-laktazid produziert.

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^[1] Hierfür erhielt KREBS einen Nobelpreis für Physiologie und Medizin im Jahr 1953.