Identifikation der geeigneten Methodik zur Bestimmung der individuellen anaeroben Schwelle beim Walking

Inhaltsverzeichnis

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

TABELLENVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

1 EINLEITUNG

2 GRUNDLAGEN DER AUSDAUERLEISTUNGSDIAGNOSTIK
2.1 LAKTATBASIERTE AUSDAUERLEISTUNGSDIAGNOSTIK
2.1.1 Laktatentstehung
2.1.2 Methoden der laktatbasierten Ausdauerleistungsdiagnostik
2.1.3 Diskussion der laktatbasierten Ausdauerleistungsdiagnostik
2.1.4 Trainingssteuerung anhand laktatbasierter Ausdauerleistungsdiagnostik
2.2 SPIROERGOMETRIE
2.2.1 Physiologische Grundlagen
2.2.2 Die Beziehung zwischen kardiorespiratorischen Schwellen (RCP, RQ=1) und laktatbasierten Schwellen
2.2.3 Messaufbau und Auswertungsmethoden

3 BEWEGUNGSTECHNIK BEIM (SPORT-)GEHEN, WALKING, LAUFEN

4 PHYSIOLOGISCHE ASPEKTE DES WALKING
4.1 LAKTATKINETIK, HERZFREQUENZ, SAUERSTOFFAUFNAHME UND ENERGIEVERBRAUCH BEIM WALKING
4.2 TRAININGSEFFEKTE UND GESUNDHEITLICHE AUSWIRKUNGEN
4.3 TRAININGSINTENSITÄT UND TESTVERFAHREN: STAND DER WISSENSCHAFT

5. STUDIE
5.1 ZIELSETZUNG DER STUDIE
5.2 FRAGESTELLUNG
5.3 STUDIENPOPULATION
5.3.1 Rekrutierung
5.3.2 Einschlußkriterien
5.3.3 Ausschlußkriterien:
5.3.4 Fallzahlschätzung
5.3.5 Anthropometrie
5.4 UNTERSUCHUNGSMETHODIK UND STUDIENABLAUF
5.4.1 Gesundheitsuntersuchung
5.4.2 Studienausschluß
5.4.3 Laktatbestimmung
5.4.4 Herzfrequenz
5.4.5 Stufentestprotokoll
5.4.6 maxLass-Bestimmung
5.4.7 Kardiorespiratorische Messparameter
5.4.8 Statistik
5.5 ERGEBNISDARSTELLUNG
5.5.1 Dauertestgraphiken mit Abbruchbelastungen
5.5.2 Dauertestgraphiken ohne Abbruchbelastungen
5.5.3 Dauertestgraphiken: Übersichten mit Abbruchbelastungen
5.5.4 Dauertestgraphiken: Übersichten ohne Abbruchbelastungen
5.5.5 Dauertestgraphiken: Dauertest/Vorgabe in %
5.5.6 Kardiorespiratorische Parameter im Vergleich zu den Inkrementvorgaben (¯ ± s)
5.5.7 Statistische Berechnungen
5.6 BESCHREIBUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE
5.7 ZUSAMMENFASSUNG/AUSBLICK

6 LITERATURVERZEICHNIS

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Vollständige aerobe Zerlegung der Glukose (Markworth, 1983, S.247)

Abbildung 2: Anaerobe Glykolyse (Markworth, 1983, S.250)

Abbildung 3: Bestimmung der „individuellen anaeroben Schwelle“ nach Stegmann und Kindermann 1981 (Clasing, 1994, S.115)

Abbildung 4 : Bestimmungsverfahren der +1,5 mmol/l-Methode (nach Dickhuth et al.) (Clasing, 1994, S.117)

Abbildung 5: Bestimmungsmethode der „individuell anaeroben Schwelle“ nach Keul et al. (Heck, 1990, S.29)

Abbildung 6: GS-Test eines Radrennfahrers mit teilentleerten (untere Kurve) und regenerierten Glykogendepots (obere Kurve) (Busse et al., 1987, S.36)

Abbildung 7: Grundsätzliche Änderungsmöglichkeiten der Laktatleistungskurve im Trainingsgeschehen (Zintl et al., 2001, S.171)

Abbildung 8: Möglichkeit des Belastungsvorgehens anhand der im Feldstufentest über 6·2323 m unter disziplinspezifischen Bedingungen ermittelten Laktat-Laufgeschwindigkeitsbeziehung (Föhrenbach, 1991, S. 199)

Abbildung 9: Kardiorespiratorische LT und der RCP in Relation zur LLK (modifiziert nach Wasserman, Hansen, Sue, Casaburi & Whipp, 1999)

Abbildung 10: Beziehungen zwischen Atemäquivalent und Ventilations-RQ zur Laktatleistungskurve im Bereich der 4 mmol/l-Laktatschwelle bei trainierten Männern (n=18) während einer erschöpfen- den Fahrradspiroergometrie im Sitzen mit der 1 W/kg KG-Methode nach Nowacki et al. (Nowacki et al., 2000, S. 218)

Abbildung 11. Mittelwertskurven für die Herzfrequenz, das Atemminutenvolumen (30-sec-Werte), das Atemäquivalent (30-sec-Werte) und das Laktat der Gruppe 1 (trainierte männliche Versuchspersonen, n=18; 1 W/kg Kg-Belastungsverfahren nach Nowacki) während erschöpfen- der Fahrradergometrie

Abbildung 12: Veränderungen der Mittelwerte für AMV (VE), VCO2 und VO2 währends der letzten 10 Minuten der 20-minütigen Dauertests bei Belastungen an der IAS (hier AT), der AT+⅓ und der AT+⅔ der Differenz zwischen der Intensität an der AT und der VO2max für die Gruppe mit der niedrigen und die Gruppe mit der hohen AT (McLellan et al., 1988, S. 195)

Abbildung 13: Veränderungen der Mittelwerte des arteriellen pH-Wertes (Blood pH), der arteriellen VCO2-Konzentration (Blood pCO2) und der arteriellen Laktatwerte (Blood Lactate) während der letzten 10 Minuten der 20-minütigen Dauertests bei Belastungen an der IAS (hier AT), der AT+⅓ und der AT+⅔ der Differenz zwischen der Intensität an der AT und der VO2max für die Gruppe mit der niedrigen und die Gruppe mit der hohen AT (McLellan et al., 1988, S.195)

Abbildung 14: Walking-Technik 1 (Bös, 1995, S.40)

Abbildung 15: Walking-Technik 2 (Bös, 1995, S.41)

Abbildung 16: Walking-Technik 3 (Bös, 1995, S.42)

Abbildung 17: Herzfrequenz beim Walking und Jogging (Greiwe & Kohrt, 2000, S.299)

Abbildung 18: Energieverbrauch beim Walking und Jogging (Greiwe & Kohrt, 2000,S.299)

Abbildung 19: Respiratorischer Quotient beim Walking und Jogging (Greiwe & Kohrt, 2000, S. 299)

Abbildung 20: Laktatkonzentration beim Walking und Jogging (Greiwe & Kohrt, 2000,S. 300)

Abbildung 21: Beziehung zwischen der Sauerstoffaufnahme bei verschiedenen Geh- und Laufgeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Körpergewicht (Hollmann & Hettinger, 1990, S.390)

Abbildung 22: Der Energiebedarf beim Gehen und Laufen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (Hollmann & Hettinger, 1990, S. 648)

Abbildung 23: 0,5-Inkrement: HF-MW

Abbildung 24: 1,0-Inkrement: HF-MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 25: 1,5-Inkrement: HF-MW(mit Abbruchbelastungen)

Abbildungs 26: 2,0-Inkrement: HF-MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 27: 0,5-Inkrement: HFrel zu HFmax -MW

Abbildung 28: 1,0-Inkrement: HFrel zu HFmax -MW (mit Abbruchbelastungen) Diplomarbeit Heiko Staller Seite VIII Abbildungsverzeichnis

Abbildung 29: 1,5-Inkrement: HFrel zu HFmax -MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 30: 2,0-Inkrement: HFrel zu HFmax -MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 31: 0,5-Inkrement: La-MW

Abbildung 32: 1,0-Inkrement: La-MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 33: 1,5-Inkrement: La-MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 34: 2,0-Inkrement: La-MW (mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 35: 1,0-Inkrement: HF-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 36: 1,5-Inkrement: HF-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 37: 2,0-Inkrement: HF-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 38: 1,0-Inkrement: HFrel zu HFmax-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 39: 1,5-Inkrement: HFrel zu HFmax-MW(ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 40: 2,0-Inkrement: HFrel zu HFmax-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 41: 1,0-Inkrement: La-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 42: 1,5-Inkrement: La-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 43: 2,0-Inkrement: La-MW (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 44: HF-MW Dauertests (Übersicht mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 45: HFrel zu HFmax-MW Dauertests (Übersicht mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 46: La-MW Dauertests (Übersicht mit Abbruchbelastungen)

Abbildung 47. HF-MW Dauertests (Übersicht ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 48. HFrel zu HFmax-MW Dauertests (Übersicht ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 49. La-MW Dauertests (Übersicht ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 50: 0,5-Inkrement: HFdauertest/HFvorgabe-MW in %

Abbildung 51: 1,0-Inkrement: HFdauertest/HFvorgabe-MW in % (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 52: 1,5-Inkrement: HFdauertest/HFvorgabe-MW in % (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 53: 2,0-Inkrement: HFdauertest/HFvorgabe-MW in % (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 54: 0,5-Inkrement: Ladauertest/Lavorgabe-MW in %

Abbildung 55: 1,0-Inkrement: Ladauertest/Lavorgabe-MW in % (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 56: 1,5-Inkrement: Ladauertest/Lavorgabe-MW in % (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 57: 2,0-Inkrement: Ladauertest/Lavorgabe-MW in % (ohne Abbruchbelastungen)

Abbildung 58: Mittelwerte und Standardabweichungen der kardiorespiratorischen Param e- ter im Vergleich zu den Inkrementvorgaben (Leistung)

Abbildung 59: Mittelwerte und Standardabweichungen der kardiorespiratorischen Parame- ter im Vergleich zu den Inkrementvorgaben (HF)

Abbildung 60: Mittelwerte und Standardabweichungen der kardiorespiratorischen Param e- ter im Vergleich zu den Inkrementvorgaben (La) Diplomarbeit Heiko Staller Seite

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Einfluß der Pausendauer auf die 4-mmol/l-Geschwindigkeit (modifiziert nach Heck, 1990)

Tabelle 2: Trainingsmittel und der Bezug zur Lakatleistungskurve (LLK) im Mittel- und Langstreckenlauf. LT („lactate threshold“) - erster Laktatanstieg im Mehrstufentest; IAS - individuelle anaerobe Schwelle bzw. Dauerleistunggrenze (modifiziert nach Röcker et al.,1994)

Tabelle 3: Bewegungstechnik beim Walking, Sportgehen und Jogging (modifiziert nach Bauer, 1992; Brauersfeld & Schröter, 1992; Berry, 1990)

Tabelle 4: Verschiedene Gangarten und Varianten des Walking mit Geschwindigkeit (V) und prozentualer maximaler Sauerstoffaufnahme (%VO2max) (modifiziert nach Berry, 1990; Morris & Hardmann, 1997)

Tabelle 5: Prozentuales Verhalten der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max), Herzfrequenz (HF) und der maximalen Herzfrequenz (HFmax) bei verschiedenen Walking-Geschwindigkeiten bei Frauen im mittleren Alter (modifiziert nach Morris & Hardman, 1997)

Tabelle 6: Untersuchungsdesign verschiedener Studien zu Walkingeffekten 1

Tabelle 7: Effekte von Walking auf Ausdauerleistungsfähigkeit, Blutfette (HDL-Cholesterin), Körperzusammensetzung und Blutdruck 2

Tabelle 8: Untersuchungsdesign verschiedener Studien zu Walkingeffekten 2

Tabelle 9: Effekte von Walking auf Ausdauerleistungsfähigkeit, Blutfette (HDL-Cholesterin), Körperzusammensetzung und Blutdruck 2

Tabelle 10: Bruce-Protocol für Laufbandergometrie (modifiziert nach Bruce et al., 1973)

Tabelle 11: Übersicht Walking-Stufentests 1

Tabelle 12: Übersicht Walking-Stufentests 2

Tabelle 13: Anthropometrische Daten der Probandengruppe [ ¯ ±s ]

Tabelle 14: Stufentestprotokoll

Tabelle 15: Anzahl überschwelliger Dauertests

Tabelle 16. Beziehung zwischen den Belastungswerten am RCP und den Inkrement- vorgaben (r)

Tabelle 17. Differenz zwischen den Belastungswerten am RCP und den Inkrement- vorgaben 0,5, 1, 1,5, 2,0 (¯ )

Tabelle 18. Beziehung zwischen den Belastungsvorgaben bei RQ=1 und den Inkrementvorgaben 0,5, 1, 1,5, 2,0 (r)

Tabelle 19. Differenz zwischen den Belastungswerten bei RQ=1 und den Inkrement- vorgaben (¯ )

Tabelle 20. Vergleich der respiratorischen Parameter (RCP, AT, peakVO2) mit den Inkrementvorgaben (¯ ± s)

Tabelle 21. Vergleich von bereits untersuchten wirksamen Trainingsintensitäten mit den Mittelwerten (±s) der Inkrementvorgaben (HF und Leistung) bzw. der LT ( in % von peakVO2)

Tabelle 22: Höchstwerte der Parameter HF, La und AÄ beim Stufentestprotokoll

Tabelle 23. Korrelationen zwischen den Laktatwerten der Dauertests (Zeitpunkt t10, MW t10 - 20, MW t20 - t30) und den Laktatvorgaben der jeweiligen Inkremente

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1993 wurde Walking zum ersten Mal offiziell beim Deutschen Leichtathletik Verband an- geboten und in Form zusätzlicher Gruppen in die Lauf-Treffs integriert. Seither gewinnt Walking auch in Vereinen und Verbänden immer mehr an Bedeutung und zählt mittlerwei- le zu den beliebtesten Fitnessaktivitäten. Die Zahl der Walking-Treffs bzw. Lauf-Treffs mit integrierten Walking-Gruppen des DLV stieg von Dezember 1998 bis März 2004 von 564 auf 1712 (DLV, persönliche Mitteilung, 22.07. 2004). In diesen Treffs waren im März 2004 ca. 35000 Walker aktiv (DLV, persönliche Mitteilung, 22.07.2004). Das Deutsche Walking Institut spricht von geschätzten acht Millionen Walkern in Deutschland, die keinem Wal- king-Treff angehören (Deutsches Walking Institut, persönliche Mitteilung, 22.07.2004). Diese Zahlen demonstrieren die weite Verbreitung und die hohe Aktualität dieser Trend- sportart.

Seit Anfang der 80er Jahre hat sich Walking neben dem Jogging als gesundheitsorientierte Ausdauertrainingsform etabliert. Seinen Ursprung hat das sportliche und fitnessorientierte Gehen in den USA und Skandinavien und ist, wie die bereits angegebenen Zahlen zeigen, mittlerweile auch in Deutschland weit verbreitet. 1990 belief sich die Anzahl der Walker in den USA auf 66,6 Millionen (Spelman, Russel, Pate, Ward & Ward, 1993) und momentan wird von über 80 Millionen Walkern in den USA berichtet.

Ausdauertraining besitzt aufgrund seiner günstigen Auswirkungen auf das Herz- Kreislaufsystem, den Stoffwechsel und der damit verbundenen kardioprotektiven Wirkung einen hohen Stellenwert im Rahmen eines gesundheitsorientierten Trainingsprogramms. Walking (die sportliche Variante des Gehens) ist eine Ausdauersportart und wird in der Literatur als „sanfte“ Ausdauertrainingsform beschrieben, die einen ausreichenden Trai- ningsreiz bei gleichzeitig geringer Überforderungsgefahr bietet (Duncan, Gordon & Scott, 1991). Deshalb wird gerade für Sport(wieder-)einsteiger, Senioren, Leistungsschwächere und Risikogruppen (z.B. Adipöse und KHK-Patienten) Walking als optimale Gesundheits- sportart propagiert (Bös & Schott, 1997).

Im Vergleich zum Laufen weist Walking eine deutlich geringere Stoßbelastung auf (Brüg- gemann,1993), da der Bremsstoß beim Fußaufsatz durch die fehlende Flugphase wesent- lich geringer ist (siehe Kap. 3.2). Diese biomechanische Eigenschaft und die gute Dosier- barkeit bedingen das geringere Verletzungsrisiko beim Walking. Dies ist insbesondere für Personen, die aufgrund orthopädischer Vorschäden oder Adipositas auf eine gelenkscho- nende Form des Ausdauertrainings angewiesen sind, von großer Bedeutung.

Außerdem werden einem (moderaten) Ausdauertraining positive Auswirkungen auf das Wohlbefinden, welches einen wesentlichen Bestandteil der Gesundheit darstellt, zuge- schrieben (Schlicht, 1994; Wydra, 1996). Hassmen, Ruggero und Bäckman (1992) finden neben der Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit auch kognitive Leistungsver- besserungen, Bahrke und Morgan (1978) und Porcari, Ward, Morgan, Mance und Ebbeling (1988) beschreiben sogar eine positive Beeinflussung von Depressions- und Angstzuständen durch ein Walkingtraining. Zudem ist Walking auch in der Gruppe durch- führbar. Dies zeigt den psycho-sozialen und sportpädagogischen Nutzen dieser Sportart. Bei den Angaben zu Trainingsintensitätsempfehlungen und Testverfahren bietet die bis- her bestehende Literatur ein sehr uneinheitliches und teilweise widersprüchliches Bild (s. Kap. 4.2 und Kap. 4.3). Das in Deutschland am häufigsten angewandte Testverfahren, der 2-km-Walking-Test, basiert auf der schnellstmöglichen Bewältigung der fixen 2-km- Distanz und erlaubt lediglich eine vergleichende Einstufung der Testperson zu ähnlich konstituierten Personen anhand anthropometrischer Merkmale, der benötigten Zeit und der Herzfrequenz bei Belastungsende (Bös & Saam, 1995). Etablierte sportmedizinische Testparameter (z.B. Laktat, O2-Aufnahme, CO2-Abgabe) werden hierbei nicht erhoben. Trainingsempfehlungen sind primär von diesem Testverfahren ebenfalls nicht ableitbar. Deshalb soll im Rahmen dieser Diplomarbeit anhand des Parameters Laktat (und spiroergometrischen Messgrößen als Referenzwerte) ein neu entwickeltes Stufentestver- fahren auf seine ausdauerleistungsdiagnostische Aussagefähigkeit hin überprüft werden, um später individuelle Trainingsintensitätsempfehlungen für Walkingtraining geben zu können. Dieses Stufentestverfahren basiert auf einem Belastungsanstieg, welcher über die gleichzeitige Steigerung der Geschwindigkeit und der Steigung des Laufbandes nach jeder Belastungsstufe erzielt wird (s. Kap. 5.4.6).

Im theoretischen Teil dieser Arbeit (Kap. 2-4) werden zunächst in Kapitel 2 Grundlagen der Leistungsdiagnostik erläutert. Es werden der Parameter Laktat und die Methoden der laktatbasierten Ausdauerleistungstungsdiagnostik beschrieben und diskutiert. Hier wird u.a. auch das IAS-Bestimmungsverfahren nach Dickhuth et al. (1991) erläutert (s. Kap. 2.1.2). Bei diesem Verfahren wird die so genannte „individuelle anaerobe Schwelle“ (IAS), deren Bestimmung Trainingsintensitätsempfehlungen ermöglicht, durch Addition eines Fixums von 1,5 mmol/l zur so genannten „aeroben Schwelle“ (LT) bestimmt. Dieses Fi- xum wird aber u.a. bei der Laufbandergometrie für Jogging angewendet und die Autoren geben an, dass das Fixum bei Veränderung des Testprotokolls eine Variation erfahren muss (Dickhuth, Röcker, Mayer, Niess, Horstmann, Heitkamp & Dolezel, 1996). Bei der Fahrradergometrie wird beispielsweise meist ein Fixum von 1,0 mmol/l verwendet, um die IAS zu bestimmen. Dies unterscheidet sich von anderen IAS-Bestimmungsverfahren. In deutschen Institutionen wird beispielsweise häufig das Verfahren nach Stegmann, Kindermann und Schnabel (1981) verwendet, bei der die IAS durch eine Tangentenmethode bestimmt wird (s. Kap. 2.1.2). Wie hoch nun das Fixum bei dem in dieser Studie verwendeten Walking-Stufentest sein muss, um die IAS für Walking korrekt zu bestimmen, war das Kernforschungsziel dieser Diplomarbeit.

Nach der Beschreibung der Methodik der laktatgestützten Ausdauerleistungsdiagnostik und der anschließenden Diskussion wird auf die Trainingssteuerung anhand der laktat- gestützten Ausdauerleistungsdiagnostik eingegangen, um generell den Nutzen der laktat- gestützten Ausdauerleistungsdiagnostik für die Trainingsgestaltung kurz zu beschreiben. Bei dem hier verwendeten Testverfahren werden auch spiroergometrische Messgrößen (s. Kap. 2.2.1) als Referenzwerte zu den Laktatwerten verwendet. Deshalb werden in Kapitel 2.2 auch physiologische Grundlagen, der Messaufbau und Auswertungsmethoden der Spiroergometrie erläutert, um die Voraussetzung für ein ausreichendes Verständnis der Messmethodik im empirischen Teil zu gewährleisten. Um das korrekte Laktatfixum zu ermitteln, absolvierten die Versuchspersonen (n=30) jeweils vier Dauertests, welche einer Belastung an der AS plus 0,5, 1,0, 1,5 und 2,0 mmol/l entsprachen. Die Belastungsvorga- ben dieser Dauertests wurden mit den Belastungen am so genannten „respiratorischen Kompensationspunkt“ (RCP) und bei RQ=1 verglichen. Dies sind kardiorespiratorisch er- mittelte Schwellen, welche nach Aussage mehrerer Autoren in etwa mit der IAS zu ver- gleichen sind. (Dickhuth, Yin, Niess, Röcker, Mayer, Heitkamp & Horstmann, 1999; Was- sermann, Hansen, Sue, Casaburi & Whipp, 1994; Hollmann & Hettinger, 2000).

Um dem Leser ein Bild der Sportart Walking zu verschaffen, wird im dritten Kapitel zu- nächst die Walkingtechnik vergleichend zur Technik beim Laufen und (Sport-)Gehen be- schrieben.

Das vierte Kapitel thematisiert physiologische Aspekte des Walking und fasst die bisherigen Erkenntnisse zu Effekten und gesundheitlichen Auswirkungen verschiedener Trainingsintensitäten beim Walking zusammen. Dies soll später zur Orientierung bei der Identifikation des geeigneten Fixums dienen. Zudem werden die Schlussfolgerungen von bisher bereits angewandten walkingspezifischen leistungsdiagnostischen Testverfahren dargestellt. Bei diesen Testverfahren werden aber keine expliziten Trainingsintensitätsempfehlungen anhand des Parameters Laktat abgeleitet, was später aber eventuell durch die Ergebnisse dieser (und weiteren) Studie(n) möglich sein soll.

Im fünften Kapitel, dem empirischen Teil dieser Arbeit, wird zunächst die genaue Zielset- zung der Studie formuliert. Dann werden die Studienpopulation und die Untersuchungs- methodik bzw. der Studienablauf beschrieben. Nach der Darstellung der Ergebnisse wer- den diese beschrieben und diskutiert. In Kapitel 5.7 werden die Erkenntnisse der gesamten Arbeit zusammengefasst.

2 Grundlagen der Ausdauerleistungsdiagnostik

2.1 Laktatbasierte Ausdauerleistungsdiagnostik

2.1.1 Laktatentstehung

Der weitaus größte Teil des Energiebedarfs wird bei körperlicher Arbeit - besonders bei längerer Arbeitsdauer - durch die aerobe (d.h. mit Sauerstoffverbrauch) Oxidation der Nährstoffe (v.a. Kohlenhydrate und Fette) bereitgestellt. Abbildung 1 beschreibt die aero- be Oxidation der Kohlenhydrate, die Glykolyse. Die Energie wird durch die Zerlegung der Nährstoffe in ihre energiearmen Grundbausteine frei. Ab einer bestimmten Arbeitsintensi- tät genügt aber oftmals die alleinige aerobe Oxidation nicht mehr aus, um den Energieb e- darf des Körpers noch zu decken. Ab einer gewissen Schwelle, die je nach Trainingszu- stand stark variieren kann, wird verstärkt die anaerobe (d.h. ohne Sauerstoffverbrauch) Oxidation zur Deckung des Energiebedarfs beschritten (s. Abb. 2). Der Vorteil der aero- ben Energiebereitstellung besteht darin, dass hier wesentlich mehr ATP-Moleküle (Ade- nosin-Triphosphat) entstehen, welche die wichtigste energiereiche Verbindung der meis- ten energieverbrauchenden Prozesse der Zelle darstellen. Sie kann bei entsprechend niedrigen Intensitäten sehr lange aufrecht erhalten werden und verläuft sehr ökonomisch (d.h. es müssen wenig Nährstoffe eingesetzt werden um ATP zu produzieren). Dies funk- tioniert aber nur solange Sauerstoffbedarf und Sauerstoffverbrauch sich im Gleichgewicht befinden (steady-state). Bei hohen Arbeitsintensitäten kann sich aber ein Sauerstoffdefizit einstellen und es kommt teilweise zur anaeroben Energiebereitstellung, bei der pro Nähr- stoffmolekül (Glukose) eine signifikant geringere Energieausbeute erfolgt (de Marées, 2000) . Bei der anaeroben kann aber im Gegensatz zur aeroben Energiebereitstellung pro Zeiteinheit wesentlich mehr und auch wesentlich schneller Energie bereitgestellt werden (ebd., 2000). Bei dieser Energiebereitstellungsform entsteht aber mehr oder weniger als Zwischenprodukt die Milchsäure (Laktat). Hierbei wird die Energie durch die Glykolyse (Glukoseabbau) bereitgestellt. Durch stark ansteigende physische Belastung wird die Gly- kolyse intensiviert. Bei diesem Vorgang werden in einem besonderen Enzymsystem, wel- ches sich im Sarkoplasma der Muskelzelle befindet (also außerhalb der Mitochondrien), die Glukosemoleküle in zwei C3-Bruchstücke zerlegt, die im weiteren Verlauf in zwei Mo- leküle Brenztraubensäure umgewandelt werden (Markworth, 1983). Zwei Paare von Was- serstoffatomen werden dabei auf die Coenzyme NAD (Nikotinamid-adenin-dinucleotid) und FAD (Flavin-adenin-dinucleotid), welche als Transportvehikel für Wasserstoff fungie- Grundlagen der Ausdauerleistungsdiagnostik ren, übertragen. Bei der aeroben Energiebereitstellung, d.h. bei meist niedrigen Arbeitsin- tensitäten, werden den Brenztraubensäuremolekülen jeweils ein weiteres Paar von Was- serstoffatomen entzogen. Sie gelangen dann in die“Kraftwerke“ der Energiebereitstel- lung, die Mitochondrien in den Muskelzellen. In ihnen werden die meisten ATP-Moleküle, die als Treibstoff für die meisten energieverbrauchenden Vorgänge benötigt werden, resynthetisiert. Die Resynthese des ATP ist die einzige Möglichkeit des Körpers, es nach dem Verbrauch wiederherzustellen (de Marées, 2000). Dort wird ein CO2-Molekül abge- spalten und es entstehen CO2-Bruchstücke, die zusammen mit einem bestimmten Enzym die aktivierte Essigsäure bilden. Sie gelangt in ein Enzymsystem, den sogenannten Zitro- nensäurezyklus. Hier wird die aktivierte Essigsäure durch Aufnahme von Wasser in CO2- Moleküle und Wasserstoffatompaare zerlegt. Das CO2 gelangt wieder zurück in die Blut- bahn und die Wasserstoffatompaare gelangen über die Coenzyme NAD und FAD (Flavin- adenin-dinucleotid) zur Atmungskette (hier gelangt O2 in die Zelle und das energielose Endprodukt H2O aus der Zelle hinaus). Wenn aber unter anaeroben Bedingungen die Coenzyme NADH2 bzw. FADH2 ihre Wasserstoffatome nicht an die Atmungskette abge- ben können, weil dort durch den Sauerstoffmangel bei hohen Arbeitsintensitäten kein Empfänger zur Verfügung steht, würde es theoretisch zu einer Akkumulation des NADH2 und des FADH2 in der Zelle kommen (Hollmann & Hettinger, 2000). Die weitere Glykolyse würde dadurch verhindert. Die wasserstofftrans-portierenden Coenzyme NAD und FAD würden rasch verbraucht sein und nicht mehr durch die Oxydation des NADH2 und des FAD2 nachtransportiert werden. Dies passiert aber nicht in der Zelle. Stattdessen nimmt unter anaeroben Bedingungen die Brenztraubensäure die Wasserstoffatompaare des NADH2 und des FAD2 auf (ebd., 2000). So können wieder die Coenzyme NAD und FAD entstehen. Die Brenztraubensäure wird dadurch aber zu einer schwachen Säure, der be- reits erwähnten Milchsäure, die man als Laktat bezeichnet. Durch die Anhäufung dieser Säure wird das Milieu der Muskelzelle aber allmählich saurer, wodurch bestimmte Enzy- me der Glykolyse ihre Tätigkeit einstellen und überhaupt keine Energie mehr bereitgestellt werden kann (man „übersäuert“). Die arbeitende Muskulatur kann sich nicht mehr kontra- hieren und stellt ihre Tätigkeit ein. Dies wäre z.B. der Fall, wenn man so lange wie mög- lich maximal schnell sprinten wollte. Dies führt relativ schnell zum Bewegungsabbruch, da das Zellmilieu durch die Anhäufung des Laktats rasch sauer wird. Die angefallene Laktatkonzentration kann durch bestimmte Puffersysteme im Körper abgemildert werden. „Die Laktatbildung ist das Hauptmerkmal der anaeroben Glykolyse.“ (de Marées, 2002, S. 354). Es gelangt aber auch aus der Zelle in das zirkulierende Kapillarblut, wo die Konzent- ration relativ unproblematisch gemessen werden kann. Je niedriger die Laktatkonzentration bei einer gegebenen Belastung, desto besser die (aerobe) Ausdauer- leistungsfähigkeit. Oder anders formuliert: bei trainierten Personen tritt die vermehrt anaerobe Oxidation erst bei höheren Intensitäten als bei Untrainierten auf. Die folgenden Abbildungen 1 und 2 beschreiben die aerobe und die anaerobe Glykolyse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1. Vollständige aerobe Zerlegung der Glukose (Markworth, 1983, S.247)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Anaerobe Glykolyse (Markworth, 1983, S.250)

2.1.2 Methoden der laktatbasierten Ausdauerleistungsdiagnostik

„Die sportmedizinische Leistungsdiagnostik basiert auf der Messung physiologischer Größen während definierter muskulärer Belastung“ (de Marées, 2002, S.439). Eine dieser Größen ist z.B. das Laktat.

Die methodisch einfache Bestimmung der Blutlaktatkonzentration während sportlicher Ausdauerbelastungen übte auf Sportmediziner, Trainer, Sportwissenschaftler u.v.a. in den letzten Jahrzehnten eine große Faszination aus. Ein Einblick in die physiologischen Grundlagen der Leistungsfähigkeit und somit eine rationale Trainingssteuerung schienen möglich. Ob die Laktatleistungsdiagnostik wirklich simpel handhabbar ist, brauchbare Er- gebnisse zur Trainingssteuerung liefert, und welche spezifischen Untersuchungsmetho- den und Erkenntnisse bereits gefunden wurden, soll dieses Kapitel aufzeigen.

Anfang der 70er Jahre wurde es möglich, Laktat mittels sehr geringer Mengen mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Mader prägte den Begriff der aerob-anaeroben Schwelle als den Grenzbereich zwischen rein aerober zur teilweise anaeroben laktaziden Energie- stoffwechselleistung (de Marées, 2002 ). „Diese Schwelle stellt die höchste Laufgeschwin- digkeit dar, welche über einen längeren Belastungszeitraum (mindestens 35 Minuten) ohne wesentliche weitere Laktatakkumulationen aufrecht erhalten werden kann“ (Was- serman & McIllroy, 1964, zit. nach Röcker & Dickhuth, 1994). Bei seinen Studien in den vergangenen Jahrzehnten mit stufenförmigen Belastungsanstiegen von 0,4 m/s und einer Stufendauer von meist 5 Minuten, kristallisierte Mader eine durchschnittliche aerob- anaerobe Schwelle bei 4 mmol/l Laktat heraus. Dies entspricht seinen Erkenntnissen zufolge dem sogenannten „maximalen Laktat-Steady-state“ (maxLass), welches die Be- lastung darstellt, bei der Laktatbildung und Laktatelimination gerade noch gleich hoch sind. Im Gesundheitssport wird gängigerweise, um die besten gesundheitlichen Adaptio- nen (z.B. Verbesserung des Fettstoffwechsels, Verbesserung des HDL/LDL-Cholesterin- Verhältnisses) hervorzurufen, der überwiegend aerobe Intensitätsbereich für Ausdauer- training empfohlen. Schulz, Müller, Fromme und Heck (1997, S.273) erkennen aber zum Beispiel, „ dass Läufer mit einem wöchentlichen Trainingsumfang unter 60 km dazu nei- gen, sich im Hinblick auf gesundheitliche Anpassungserscheinungen zu intensiv zu b elas- ten.“ In der zitierten Studie wurden 104 Freizeitläufer hinsichtlich ihrer Trainingsintensität untersucht. Bei einem hohen Prozentsatz der untersuchten Probanden fanden sich bei ihrer alltäglichen Laufgeschwindigkeit Laktatkonzentrationen weit über 4 mmol/l (Schulz et al., 1997). Dadurch wäre eine Indikation zur sportmedizinischen Leistungsdiagnostik und entsprechenden Belastungsempfehlungen gegeben, da, wie später in diesem Kapitel noch geschildert wird, die hohen gemessenen Laktatwerte auch nur Ausdruck einer nicht einheitlichen anaeroben Schwelle bei 4 mmol/l sein können. Bei der Laktatleistungskurve (LLK) wird im Koordinatensystem meist die Laktatkonzentration in mmol/l gegenüber der Geschwindigkeit, der Leistung oder der HF angegeben. Je besser die aerobe Ausdauer- leistungsfähigkeit bei einem Probanden ist, um so weiter rechts liegt die LLK. Oder anders formuliert: Je höher die Geschwindigkeit an der IAS, um so besser die aerobe Ausdauer- leistungsfähigkeit lautet die gängige Lehrmeinung. Anhand der Verschiebung der LLK nach rechts oder links kann man in längssschnittlichen (mehrere Messzeitpunkte über einen längeren Trainingszeitraum) Untersuchungen den ausdauerspezifischen Trainings- fortschritt verfolgen. Wenn sich die LLK im Verlauf eines längeren Trainingszeitraumes nicht nach rechts verschiebt, ist davon auszugehen, dass sich das Training nicht positiv auf die aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit ausgewirkt hat. Die Untersuchungsbedingun- gen müssen zur Überprüfung eines intendierten Trainingseffektes natürlich standardisiert werden und so konstant wie möglich gehalten werden. Die Problematik der Reliabilität und der Validität von laktatbasierten Leistungstests wird im nächsten Kapitel 2.1.3 erläu- tert.

Kindermann (1978) identifiziert z.B. eine aerobe Schwelle (LT), eine anaerobe Schwelle und einen dazwischen liegenden aerob-anaeroben Übergang. Die anaerobe Schwelle liegt diesen Untersuchungen zufolge im Mittel ebenfalls bei 4 mmol/l. Zudem wurde aber befunden, dass sich bei einer Laktatkonzentration von im Mittel 2 mmol/l die LT befindet. Dies ist der Intensitätsbereich bei der man nach einer meist längeren Phase relativ kon- stanter Laktatkonzentrationen (abhängig vom Leistungszustand) einen ersten leichten Laktatanstieg verzeichnen kann. „Bei dieser Laufgeschwindigkeit wird bereits zunehmend anteilig anaerobe Glykolyse zur Energiebereitstellung genutzt“ (Röcker & Dickhuth, 1994, S.129). Bei Intensitäten, die sich unterhalb dieser Schwelle befinden, wird die benötigte Energie rein aerob über den Glykogen- und Fettstoffwechsel bereitgestellt. Die durch- schnittlichen Schwellenwerte bei 2 und 4 mmol/l haben im Mittel hohe Allgemeingültigkeit. Allerdings können die individuellen Unterschiede recht hoch sein. Die IAS Untrainierter liegt nicht selten über 4 mmol/l (bei 5-6 mmol/l), die von Hochtrainierten deutlich darunter (2,5-3 mmol/l) (Zintl & Eisenhut, 2001). U.a. aufgrund dieser Abweichungen vom Durch- schnittswert von 4 mmol/l wurde die individuelle anaerobe Schwelle (IAS) für leistungsdi- agnostische Zwecke herangezogen. Stegmann, Kindermann und Schnabel (1981) stellten diese mittlerweile etablierte Schwelle vor. Sie stellt ebenfalls den maxLass-Punkt in der LLK dar, kalkuliert aber die individuelle Variation des maxLass mit ein (McLellan, Kenneth & Cheung, 1991). Die IAS wird meist mit anderen Leistungsparametern in Beziehung ge- setzt. Die Herzfrequenz oder die (Lauf-) Geschwindigkeit sind typische solcher verwende- ter Parameter. Die Bestimmung der IAS basiert in den meisten Untersuchungen auf dem Verlauf der LLK während und nach meist stufenweise ansteigender Belastung. Die IAS wird häufig durch Interpolation zweier Laktatwerte über bzw. unterhalb des ersten Punktes des Übergangs vom linear zum exponentiell ansteigenden Bereich der LLK bestimmt. Bei der etablierten Methode nach Stegmann et al. (1981) müssen nach erschöpfender Belas- tung bis zum Abbruch noch mehrere Laktatwerte bis 10 Minuten nach Belastungsende bestimmt und in die LLK eingetragen werden. In der anschließenden Erholungsphase steigt die Laktatkonzentration zunächst kurzfristig weiter an, senkt sich jedoch bis maxi- mal 10 Minuten nach Belastung unter den Endbelastungslaktatwert ab. Vom Punkt des Abbruchlaktatwerts ausgehend wird eine Parallele zur X-Achse bis zum Schnittpunkt die- ser Parallelen mit der LLK gezogen. Von diesem Schnittpunkt aus legt man eine Tangente an die LLK an, welche die LLK berührt. Dieser Punkt stellt dann die Belastung an der IAS dar. Bei diesem Laktatschwellenkonzept liegt die anaerobe Schwelle (hier IAS) also nicht bei gleichem Laktatwert wie bei der fixen Schwelle nach Mader, sondern bei gleichem Anstieg der Laktatkonzentration.

Die folgende Abbildung 3 veranschaulicht beispielhaft die Bestimmung der IAS durch die Methode nach Stegmann et al. (1981):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3. Bestimmung der „individuellen anaeroben Schwelle“ nach Stegmann und Kindermann 1981 (Clasing, 1994, S.115)

Röcker und Dickhuth entwickelten ein anderes Verfahren, um die IAS zu identifizieren. Die individuelle anaerobe Schwelle wird hier bei einer Laktatkonzentration ermittelt, die um 1,5 mmol/l höher liegt als das sogenannte minimale Laktatäquivalent (=Quotient aus Laktat und Sauerstoffaufnahme), welches als Basislaktat bezeichnet wird. Bei dieser Me- thode wird zur Kalkulation das Basislaktat (welches die Laktatkonzentration an der LT darstellt) und ein Fixum verwendet, welches auf Erfahrungswerten beruht. Mit einiger Feh- lertoleranz und per Rechneranalyse sind nach dieser Methode Aussagen zur Belastungs- steuerung möglich. Röcker und Dickhuth (1994, S. 129) merken an: „Die Größe des Fi- xums ist abhängig von der Belastungsdauer auf den einzelnen Belastungsstufen und be- trägt nach unserer Erfahrung bei dreiminütiger Belastungsdauer auf dem Laufband 1,5 mmol/l, in ausgezeichneter Übereinstimmung mit anderen Bestimmungsverfahren.“ Das Fixum muss bei unterschiedlichen Testprotokollen und Ergometrieformen eine Variation erfahren. Dieses Schwellenbestimmungsverfahren wird meist als „+1,5 mmol/l-Methode bezeichnet“. Das Verfahren wird durch die folgende Abbildung 4 beschrieben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4. Bestimmungsverfahren der +1,5 mmol/l-Methode nach Dickhuth et al. (Clasing, 1994, S.117)

Durch die Anwendung des Basislaktats im Moment des ersten Laktatanstiegs kann man „hier die bereits in Ruhe unterschiedlichen Laktatkonzentrationen ebenso wie die physio- logische Größe des ersten Laktatanstiegs (LT) berücksichtigen“ (Röcker & Dickhuth, 1994, S.130).

Keul, Simon, Berg, Dickhuth, Goerttler und Kübel (1979) stellten ebenfalls eine Tangen- tenmethode zur Kalkulation der IAS vor. Den Angaben dieser Autoren folgend kann man die IAS über ein Polynom 3. Grades ermitteln. Über die 1. Ableitung des Polynoms kann man die Schwellengeschwindigkeit bei einem Tangentenwinkel von 51°34° (tan α=1,26 mmol/l/ ¹) berechnen. Dies ist ein bereinigter Durchschnittswert. Unter der Annahme, dass die fixe 4-mmol/l-Methode die Schwelle im Mittel korrekt bestimmt, wurden von den Untersuchern an 60 Laktatkurven die Tangentenwinkel bei 4 mmol/l Laktat berechnet, um diesen Winkel zu erhalten. Die Autoren bezeichneten die Schwelle als „individuell anaer o- be Schwelle“. Im Gegensatz zur 4-mmol/l-Schwelle liegt der Schwellenwert nicht bei glei- chem Laktatwert, sondern wie bei der Schwelle nach Stegmann et al., bei gleichem Anstieg der Laktatkonzentration. Abb. 5 veranschaulicht diese Methode.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5. Bestimmungsmethode der „individuell anaeroben Schwelle“ nach Keul et al. (Heck, 1990, S.29)

Die Erläuterung verschiedener Methoden in der laktatgestützten Ausdauerleistungsdiagnostik erhebt nicht den Anspruch der Vollständigkeit, zeigt aber, dass es keine einheitliche Methode zur Ermittlung der Schwellenwerte gibt. Nach Aussage der Autoren eignet sich die IAS besser für die Trainingssteuerung als die fixe 4-mmol/l-Schwelle. Der wissenschaftliche Streit um die „richtige Schwelle“ dauert aber an.

2.1.3 Diskussion der laktatbasierten Ausdauerleistungsdiagnostik

Hollmann und Hettinger (2000, S. 355) konstatieren:

Das Lactatverhalten im Blut wird massgeblich vom Belastungsverfahren beein- flusst. Je nach konstanter Arbeit, ansteigender Arbeitsbelastung oder intermit- tierender Arbeit erfolgen unterschiedliche Lactatreaktionen im Blut. Darüber hinaus sind die Größenordnung der Belastungsstufe zu Arbeitsanfang, die Ar- beitsdauer auf jeder Stufe und die Größenordnung der jeweiligen Belastungs- steigerung von Bedeutung.

Dieses Zitat macht deutlich, dass es, wie den Ausführungen im vorigen Kapitel schon zu entnehmen ist, unterschiedliche Methoden und Belastungsschemata in der laktatbasierten Ausdauerleistungsdiagnostik gibt. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Stufendauern, Be- lastungsanstiegen, Identifikationsmethoden der IAS und Trainingsempfehlungen anhand der Laktattestergebnisse werden in der wissenschaftlichen Literatur kontrovers diskutiert. In den 70er und 80er Jahren wurden die laktatbasierten leistungs-diagnostischen For- schungsergebnisse, insbesondere die Ausrichtung der Trainings-intensitäten anhand der Schwellenkonzepte relativ unkritisch und als allgemein bewährt nahezu weltweit einge- setzt. Durch die einfache Bestimmung der Laktatwerte aus dem Blut mit wenig zeitlichem und materiellem Aufwand war diese Zeit von einer gewissen Euphorie geprägt. Ende der 80er und in den 90er Jahren kam es aber zu teilweise heftiger Kritik. Viele Athleten klag- ten beispielsweise darüber, die durch die Testergebnisse vorgegebenen Intensitäten nicht einhalten zu können und mussten teilweise auch Leistungseinbussen hinnehmen (Röcker & Dickhuth, 1996). In den letzten Jahren wurde in zahlreichen Studien beschrieben, dass die laktatgestützte Ausdauer-leistungsdiagnostik nicht so simpel wie bislang vermutet zu handhaben sei. Eine Reihe von Einflussfaktoren auf die LKK wurden untersucht, die Zwei- fel an den bisher so umjubelten Erkenntnissen aufbrachten. Zintl und Eisenhut (2001) merken zum Beispiel an, dass schon bei der Verlängerung der Stufendauer auf 10 Minu- ten - individuell verschieden - wesentlich höhere Laktatkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die IAS kann sich im Mittel durch die Verkürzung der Stufendauer von 5 auf 3 Minu- ten um im Mittel 0,5 mmol/l von 4 auf 3,5 mmol/ verschieben (de Marées, 2002). Heck, von Rosen und Rosskopf (1994) kommen zu dem Schluss, dass in der laktatbezogenen Leistungsdiagnostik mit zunehmender Stufenhöhe die Stufendauer vergrößert werden muss. Selbst bei einem geringen Anstieg des Laktats von 1 auf 2 mmol/l vergehen ca. 5

Minuten bis zum Erreichen von 95% des Endwertes (Heck et al., 1994). Heck (1990) be- schreibt auch die Einflussfaktoren Belastungsanstiegsgeschwindigkeit, Neigungswinkel des Laufbandes und Pausendauer. Er kommt zu der Auffassung, dass alle Schwellen abhängig vom Belastungsanstieg sind. Deshalb sind die Schwellen nur bei gleichem Testprotokoll vergleichbar (ebd., 1990). „Eine Belastungsstufe von 0,5 m/s entspricht etwa einer Änderung des Anstiegswinkels um 3%“ (ebd., S. 225). Außerdem stellt er einen „signifikanten Pausendauereffekt“ (ebd. 1990, S.174) fest. Sie zeigt den Einfluss einer Verlängerung der Pausendauer zur Blutentnahme auf die 4-mmol/l-Geschwindigkeit von 9 Sportstudenten. Bei dieser Untersuchung wurde mit einer Laufbandgeschwindigkeit von 2,6 m/s begonnen und nach jeweils 3,5 Minuten (zusätzlich zur gewählten Pausendauer) um 0,4 m/s erhöht. Es ergab sich eine mittlere Verschiebung der 4-mmol/l-Schwelle um 0,214 m/s pro Minute Pausendauer. Dies verdeutlicht Tabelle 1.

Tabelle 1. Einflu ß der Pausendauer auf die 4-mmol/l-Geschwindigkeit (modifiziert nach Heck, 1990)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Witterungsbedingungen, die Art des Bodens beim Feldtest, der Laufbandtyp und Differen- zen zwischen Feld- und Labortests haben einen gewissen Einfluss auf die Testergebnis- se. Außerdem ist zu beachten, dass die Laktatmessung aus dem Vollblut oder aus dem Plasma erfolgen kann. „Die Werte im Plasma liegen meist deutlich höher als im Vollblut, da die Erythrozyten eine niedrigere Laktatkonzentration aufweisen als das Plasma.“ (de Marées, 2002). Diese Bedingungen sollten natürlich stets genau reproduzierbar sein, sol- len aber aus Umfangsgründen bei dieser Diplomarbeit nicht näher beschrieben werden. Den vorgestellten Bestimmungsmethoden der Schwellenwerte ist aber eines gemeinsam. Sie versuchen das tatsächliche maxLass durch stufenweise ansteigende Belastung indi- rekt zu ermitteln bzw. abzuschätzen. Die eigentliche maxLass-Bestimmung erfolgt aber durch konstante Dauerbelastungen. Man versucht hierbei durch mehrere Intensitätsvor- gaben diejenige Belastungsintensität zu identifizieren, bei der sich das Laktat-steady-state einstellt. Dazu sind aber mehrere Testverfahren mit einer Dauer von ca. 25 bis 40 Minuten nötig, was in der Realität zeitbedingt kaum praktikabel ist. „Das maximale Laktat-steady- state entspricht der höchsten Belastungsintensität, bei der Laktatbildung und -elimination im Gleichgewicht stehen oder aber bei der das Laktat in den letzten 20 Minuten der Dau- erbelastung um weniger als 1 mmol/l ansteigt“ (Heck, 1990, S. 32). Der Autor gibt weiter- hin an, dass Belastungen bei denen das Laktat um mehr als ein mmol/l in den letzten 20 Minuten der Dauerbelastung ansteigt als überschwellig zu bewerten sind. D.h., diese Be- lastungsvorgaben liegen oberhalb des maxLass und somit der IAS. Ebenfalls als überschwellig zu bewerten sind nach seinen Ausführungen Dauerbelastungen, bei denen das Laktat um mehr als 0,5 mmol/l in den letzten zehn Minuten ansteigt, sowie Dauerb e- lastungen, welche aufgrund subjektiver Erschöpfung abgebrochen werden.

Die IAS-Werte und die maxLass-Werte sind per Definition gleich (Zintl & Eisenhut, 2001). Wie mehrere Studien (McLellan, Kenneth & Cheung, 1991; Foxdal, Sjödin & Sjödin, 1996) zeigen, bestehen zwischen den durch konstante Belastung ermittelten maxLass-Werten und den IAS-Werten aber häufig signifikante Differenzen. Dies deutet darauf hin, dass die indirekten Methoden zur maxLass-Bestimmung durch Stufentests häufig zu unpräzise sind. Um die Problematik der Differenzen zwischen IAS-Belastung und maxLassBelastung zu erläutern, werden im Folgenden kurz einige Untersuchungsergebnisse hierzu beschrieben. Dies dient auch dem besseren Verständnis des empirischen Teils in Kapitel 5, da hier ähnliche Untersuchungen beschrieben werden.

Foxdall et al. (1996) untersuchten acht Feuerwehrmänner, die innerhalb ihres Berufes an diverse Mannschaftsballsportarten und Krafttraining gewöhnt waren, und sechs Marathon- läufer. Die IAS wurde jeweils mittels drei stufenweise ansteigenden Belastungen auf dem Laufband ermittelt. Nach einer Aufwärmphase wurde bei den Marathonläufern mit 3,92 m/s begonnen und die Belastung pro Stufe um jeweils ca. 0,3 m/s erhöht. Die Feuer- wehrmänner starteten mit 3,17 m/s und die Belastung wurde pro Stufe um ca. 0,2 m/s erhöht. Die drei Stufentests wurden mit Stufendauern von vier, sechs und acht Minuten unternommen. Das maxLass wurde mittels sechs verschiedener Intensitäten mit jeweils 50-minütiger Dauerbelastung ermittelt. Bei den ersten drei Belastungen wurde mit den Intensitäten der ermittelten IAS aus den drei Stufentests getestet, bei den letzten drei Be- lastungen wurde mit niedrigeren Intensitäten getestet. Die Untersucher kamen zu dem Schluss, dass die Laktatkonzentration an der IAS beim vierminütigen Stufentest bei den Feuerwehrmännern um 32% und bei den Marathonläufern um 22% niedriger lag als beim maxLass-Test. Die Differenzen verringerten sich erheblich beim achtminütigen Testproto- koll, was sich in Einklang mit den Ergebnissen von Heck (1990) befindet, der den Einfluss einer Veränderung der Stufendauer von drei auf fünf Minuten untersuchte. Die Untersu- cher folgerten daraus, dass vier und sechsminütige Stufendauern dazu führen, dass die maxLass-Belastung und die Ausdauerleistungsfähigkeit überschätzt wird.

Heck (1990) untersuchte 16 unterschiedlich gut trainierte Probanden (Freizeitsportler) mit einprozentigem Anstiegswinkel auf dem Laufband in Form eines Stufentests. Die An- fangsgeschwindigkeit des Stufentests variierte der Leistungsfähigkeit der Probanden ent- sprechend und wurde pro Stufe um 0,4 m/s bis in den Grenzbereich der Leistungsfähig- keit erhöht. Die eine Hälfte der Probanden absolvierte eine dreiminütige, die andere Hälfte absolvierte eine fünfminütige Stufendauer. Danach wurden fünf Dauerbelastungen mit unterschiedlicher Intensität zur Ermittlung des maxLass absolviert. Die Belastung des ersten Tests entsprach der Schwellengeschwindigkeit im fünfminütigen Stufentest. In Ab- hängigkeit der gemessenen Laktatwerte wurde die Geschwindigkeit um 0,1 bzw. 0,2 m/s erhöht oder verringert. Im Gegensatz zu den Untersuchungen von Foxdal et al. (1996) ergaben sich hochsignifikante Korrelationen zwischen den Schwellenwerten aus den Stu- fentests für die Schwellen nach Mader, Keul und Stegmann und den maxLass-Werten, wie den folgenden orthogonalen Regressionsgleichungen zu entnehmen ist:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Prüfung auf Signifikanz der Mittelwertunterschiede zwischen maxLassGeschwindigkeit und den verschiedenen Schwellenwerten ergaben durch den gepaarten t-Test folgende Ergebnisse:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Beim beschriebenen Testprotokoll besteht keine signifikante Differenz zwischen maxLassund Schwellenbelastung, wie folgende Mittelwerte aufzeigen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

„Für Laufbandbelastung ändert sich der Laktatwert der Mader-Schwelle von 4 auf 3,5 mmol/l, wenn die Stufendauer von 5 auf 3 Minutenreduziert wird“ (Heck, 1990, S. 171). Bei ähnlichen Untersuchungen mit Fahrradergometern schlußfolgert Heck, dass alle Schwellenkonzepte vom Belastungsanstieg abhängig sind und deshalb nur bei gleichem Testprotokoll vergleichbar sind. Außerdem liegen bei den üblichen fahrradergometrischen Testprotokollen die Schwellen nach Mader, Keul und Stegmann immer über den maxLass-Werten (ebd., 1990).

Ein weiterer häufig diskutierter Einflussfaktor auf die Verschiebung der LLK ist der Fül- lungsgrad der Glykogenspeicher der belasteten Muskulatur. Bei entleertem Zustand kann sich die LLK nach rechts verschieben, was einer von mehreren Gründen ist, der bei einer Vielzahl von Leistungsdiagnostikern zu einer gewissen Laktatverdrossenheit geführt hat (Röcker & Dickhuth, 1996). Wenn am Vortag des Laktattests langandauernde Trainings- einheiten oder Wettkämpfe auf dem Programm des Sportlers standen, besteht die Mög- lichkeit, dass die Glykogendepots noch nicht wieder gänzlich aufgefüllt sind. In diesem Zustand ist der Sportler leistungsschwächer als mit vollständig gefüllten Glykogenspeichern. Da wenig Glykogen vorhanden ist, kann auch nur wenig Glykogen verbraucht werden und somit kommt es zu einer niedrigeren Laktatbildungsrate (Busse, Maassen, Braumann & König (1987); Röcker & Dickhuth, 1987). So scheint es zumindest bei der Analyse von LLK`s des gleichen Sportlers zu verschiedenen Zeitpunkten mit un- terschiedlicher Glykogenbeladung. Busse et al. (1987) postulieren u.a. deshalb, dass Blutlaktat unter Belastung kein relevantes Kriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit und die Laktatbildung streng abhängig vom Glykogenzustand ist. Athleten auf nationalem oder internationalem Spitzenniveau trainieren meist täglich in sehr großen Umfängen. Bei ih- nen sind die Glykogenvorräte durch ständige Belastung häufig erniedrigt, was die niede- ren Laktatkonzentrationen (ca. 2,5 mmol/l im Mittel) an der IAS erklären könnte. Dies könnte natürlich auch durch die Fähigkeit von Hochausdauertrainierten, ihren Energiebe- darf stärker über den Fettstoffwechsel zu decken u.v.m., begründet sein. Auch Braumann, Busse und Maassen (1987, S. 37) merken an, „das eine niedrige Laktatkonzentration nach einer definierten Belastung nicht immer ein Zeichen für eine gute Leistungsfähigkeit sein muss, sondern durchaus ein Hinweis für eine reduzierte Muskelglykogenkonzentration sein kann“. Wenn man den Aussagen dieser Autoren folgt, sind die Konsequenzen für die laktatgestützte Ausdauerleistungsdiagnostik naheliegend. Ernährungsgewohnheiten und die Trainingsbelastungen zumindest der letzten 24 Stun- den sollten berücksichtigt werden, um falsche Trainingsintensitätsempfehlungen zu ver- meiden. Ungefähr 24 Stunden nach einer erschöpfenden Belastung ist unter optimalen Bedingungen davon auszugehen, dass die intramuskulären Glykogenspeicher wiederauf- gefüllt sind (Hollmann & Hettinger, 2000). Die zeitliche Platzierung im Jahresverlauf sollte bei Leistungssportlern auch berücksichtigt werden. Direkt am Tage nach einem mehrtägi- gen oder mehrwöchigen intensiven Trainingslager, welches zu einer Leerung der Glykogenspeicher geführt hat, könnte man diesen Gedanken folgend andere Werte als nach einem Tag Trainingspause und Kohlenhydratmast erhalten. Außerdem ist die Größe der Glykogenspeicher auch vom aktuellen Trainingszustand bzw. der Art der momenta- nen Trainingsperiode abhängig. Die Durchführung der Tests wären zum Beispiel immer nach Absolvierung einer ähnlichen Trainingsperiode denkbar, um reproduzierbare und vergleichbare Testergebnisse zu erhalten. Zu einer ähnlichen Schlussfolgerung kommen Maassen, Schneider, Caspers und Busse (1992, S. 519): „Damit scheinen das Glykogen selbst oder Metabolite des Kohlenhydratstoffwechsels eine wesentliche Rolle bei der Re- gulation der einzelnen am Energiestoffwechsel beteiligten Stoffwechselwege zu spielen und so die LLK zu beeinflussen“. Somit herrscht eine gewisse Uneinigkeit in der laktatgestützten Ausdauerleistungsdiagnostik. Ist die LLK nun ein Indikator der Ausdauer- leistungsfähigkeit oder ein Glykogenindikator? Die Meinungen sind geteilt. Testverfahren hierzu sind einfach zu gestalten. Busse et al. (1987) stellen hierzu einen Glykogen- Schnelltest (GS-Test) vor. Die Autoren untersuchten neun Amateurradrennfahrer. Sie absolvierten zwei standardisierte Stufentets auf Fahrradergometern. Einmal unter Glykogenverarmung am Tag nach einem Wettkampf und einmal nach zweitägiger Trai- ningspause und Kohlenhydratmast. Abbildung 6 demonstriert die LLKs der beiden Tests.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6. GS-Test eines Radrennfahrers mit teilentleerten (untere Kurve) und regenerierten Glykogendepots (obere Kurve) (Busse et al., 1987, S.36)

Weicker und Braumann (1994) fordern daher den verstärkten Einsatz respiratorischer Schwellen, da diese von der muskulären Glykogenfüllung unabhängig sind. Zumindest scheint aber die direkte Umwandlung der Laktattestergebnisse in entsprechende Trai- ningsintensitätsempfehlungen komplexer als bisher angenommen und es sind Impulse gegeben, weitere physiologische Grundlagen über das Zustandekommen der LLK zu er- forschen. Die bisher beschriebenen Einflussfaktoren lassen mitunter den Eindruck entste- hen, dass die Laktatleistungsdiagnostik kein valides Mittel zur Trainingssteuerung darstellt und keine verlässliche Leistungsdiagnostik erlaubt, da zu viele bekannte (z.B. Füllungs- grad der Glykogenspeicher) und evtl. noch nicht bekannte Variablen nicht quantitativ er- fasst werden können. Der Nutzen der Laktatleistungsdiagnostik scheint diesen Theorien folgend eher dem Wert der Belastungssteuerung gleich zu kommen. Hierbei differenziert man zwischen Untersuchungen mit einem hohen Maß an Vergleichbarkeit unter standar- disierten Bedingungen im Labor von stichprobenhaften (trainingsbegleitenden) Untersu- chungen unter sportspezifischen Bedingungen im Feldtest (Röcker & Dickhuth et al., 1994). Wie sehr sich die beschriebenen Sachverhalte auf die Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Freizeit- und Gesundheitssport (z.B. Walking) auswirken bleibt offen und erfordert weitere Erforschung.

Im Gegensatz zu diesen Befunden stehen aber zum Beispiel die Untersuchungsergebnis- se von Heck, der bei Tests mit Sportstudenten, die er u.a. einen Tag vor und einen Tag nach einem dreistündigen extensiven Dauerlauf untersuchte. Er stellte fest, dass „im Mit- tel der 3Stundenlauf Laktat und Herzfrequenz nicht wesentlich beeinflusst“ (Heck, 1990, S.194).

Um die Diskussionswürdigkeit der Schwellenwerte noch einmal zu unterstreichen wird auf eine Erkenntnis von Coen, Urhausen, Aguilar, Weiler und Kindermann (1994) verwie- sen. Bei einer Untersuchung von 20 männlichen Langstreckenläufern und Triathleten ka- men die Untersucher, die innerhalb von vier Tagen zwei Feldstufentests durchführten, zu dem Schluss, „das die Reliabilität der individuellen anaeroben Schwelle sehr hoch ist“. (Coen et al. 1994, S. 177). Ein anderer Autor merkt wiederum zum Thema der laktatbasierten Trainingssteuerung an: „Momentan gibt es keine andere physiologische Messgröße, die diesen Zweck besser erfüllen würde“ (de Marées, 2002, S. 484).

Im Folgenden sollen die wesentlichen Moderatoren der LLK (für die Laufbandergometrie) noch einmal zusammengefasst werden:

1. Laufbandtyp bzw. Laufbandbelag
2. Laufbandgewöhnung
3. Vorbelastung
4. Belastungsanstiegsgeschwindigkeit
5. Anfangsbelastung
6. Belastungsabstufung
7. Stufendauer
8. Pausendauer
9. Anstiegswinkel des Laufbandes
10. Differenz zwischen Feld- und Labortests
11. Testzeitpunkt
12. Zustand der Glykogenspeicher

Durch die beschriebenen Sachverhalte zur laktatbasierten Ausdauerleistungsdiagnostik werden für die Anwendung von Stufentests in der Praxis folgende Empfehlungen zusam- mengefasst:

1. Reproduzierbare Bedingungen schaffen
2. Ernährungsgewohnheiten beachten (insbesondere Kohlenhydrataufnahme)
3. Standardisierten Messzeitpunkt verwenden
4. Kontinuität der Tests über einen längeren Trainingszeitraum
5. Generelle individuelle Variabilität der Schwellenwerte einkalkulieren (d.h. nicht die 4 mmol/l-Schwelle verwenden)
6. Sportartspezifisches Testprotokoll anwenden
7. Trainingsanamnese (Vorbelastung)
8. Objektivität (z.B. gleiche Pausendauer)
9. Reliabilität (z.B. richtiges Testprotokoll verwenden)
10. Validität (v.a. Validierung von Labortests durch Feldtests)
11. maxLass-Bestimmung (im Optimalfall)
12. Vergleich der IAS mit dem maxLass

2.1.4 Trainingssteuerung anhand laktatbasierter Ausdauerleistungs- diagnostik

Dieses Kapitel soll dem Leser nur in kurzer Form aufzeigen, wie das Training aufgrund laktatbasierter leistungsdiagnostischer Ergebnisse gesteuert werden kann und somit deren Nutzen veranschaulichen. Es beschreibt, wie sich die LLK trainingsbedingt verändern kann und welche generellen Belastungsempfehlungen anhand der LLK in der Literatur für Ausdauertraining bestehen.

Bei der Trainingssteuerung versucht man alle Maßnahmen der Planung, Durchführung, Kontrolle und Korrektur des Trainings aufeinander abzustimmen, um die Leistung zu op- timieren (de Marées, 2002). Tendenziell nimmt die IAS mit einem überwiegend aeroben Trainingsumfang ab. Je höher die aerobe Leistungsfähigkeit ist, desto niedriger ist die IAS anzusiedeln. Meist wird in der Praxis extensives Ausdauertraining unterhalb der IAS, in- tensives Ausdauertraining im Bereich der IAS betrieben. Bei Leistungssportlern (bei- spielsweise im Mittel- und Langstreckenlauf) und bei den meisten Sportarten in denen die Ausdauerleistungsfähigkeit ein wesentlicher Faktor für eine optimale Wettkampfleistung ist, werden für manche Trainingsbereiche Intensitäten von der LLK abgelesen. Röcker und Dickhuth (1994) sehen die LT als Obergrenze für die ruhigste Belastungsintensität an, in der im regenerativen Bereich trainiert wird und überlange Läufe absolviert werden. Nach diesem Punkt beginnt die Zone mittleren Dauerlaufs und die Dauerleistungsgrenze wird hier mit der +1,5mmol/l-Methode bestimmt. Exemplarisch sollen nach Röcker und Dickhuth (1994, S. 134) durch Tabelle 2 Belastungsempfehlungen für den Mittel- und Langstreckenlauf dargestellt werden.

Tabelle 2. Trainingsmittel und der Bezug zur Lakatleistungskurve (LLK) im Mittel- und Langstre- ckenlauf. LT ( „lactate threshold“ ) - erster Laktatanstieg im Mehrstufentest; IAS - indi- viduelle anaerobe Schwelle bzw. Dauerleistunggrenze (modifiziert nach Röcker et al.,1994)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nach Braumann et al. (1987) muss in der Trainingsplanung ein Stufentest mit Laktatmessung berücksichtigt werden, da erwiesenermaßen eine möglichst optimale Glykogenauffüllung der Muskulatur und ein gleich geartetes Training (Belastung) an den beiden letzten Tagen vor dem Test Voraussetzungen für die Vergleichbarkeit der Tester- gebnisse sind. Die Autoren geben an, dass aus dem Vergleich zweier LLKs desselben Athleten Entscheidendes über den Effekt des dazwischen absolvierten Trainings festge- stellt werden kann. Eine Rechtsverschiebung v.a. im unteren Kurvenbereich (Abb. 7a) bedeutet eine Verbesserung im niederen Intensitätsbereich (Grundlagenausdauer), eine Linksverschiebung in diesem Bereich deutet auf eine Verschlechterung hin. Häufig geht mit der Rechtsverschiebung ein Steilerwerden des Kurvenanstiegs einher (Abb. 7b), was eine Verbesserung im Grundlagenbereich und eine Verschlechterung im maximalen Leis- tungsbereich bedeutet. Eine Verflachung der LLK (Abb. 7c) bei höheren Belastungsinten- sitäten weist auf einen Zuwachs der anaeroben Kapazität bzw. einen Leistungszuwachs im Bereich höherer Laktatwerte hin. Hierbei kommt es meist zu Verschlechterungen im Grundlagenausdauerbereich (Abb. 7d). Abbildung 7 veranschaulicht die beschriebenen trainingsbedingten Veränderungen der LLK.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7. Grundsätzliche Änderungsmöglichkeiten der Laktatleistungskurve im Trainingsge- schehen (Zintl et al., 2001, S.171)

Retrospektive Untersuchungen von Föhrenbach (1986) an Läuferinnen der deutschen Nationalmannschaft zeigen, dass sich mit abnehmender Wettkampfstrecke der Hauptan- teil des Ausdauertrainings zu höheren Trainingslaktatwerten verschiebt. Abbildung 8 be- schreibt mögliche Belastungsvorgaben für den Marathonlauf, die für die verschiedenen Laufleistungsniveaus (insbesondere für den Gesundheitssport) anhand der individuellen Schwellenwerte modifiziert werden müssen. Diese Abbildung soll nur exemplarisch ver- deutlichen, dass Trainingsintensitätsbereiche von der LLK abgelesen werden können. Dies soll nicht näher beschrieben werden, da das eigentliche Thema dieser Arbeit nicht das Ausdauertraining an sich ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8. Möglichkeit des Belastungsvorgehens anhand der im Feldstufentest über 6·2323 m unter disziplinspezifischen Bedingungen ermittelten Laktat-Laufgeschwindigkeitsbeziehung (Föhrenbach, 1991, S. 199)

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