Diese Facharbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen des High-Intensity-Trainings auf die Laktatkonzentration im menschlichen Blut. Durch die Auswertung von Bluttests zweier Messreihen bei männlichen Triathleten wurden Grafiken erstellt, Auswirkungen erläutert und Schlussfolgerungen gezogen. Außerdem werden der Energiestoffwechsel, verschiedene Arten der Energiebereitstellung im Körper, sowie das High-Intensity-Training erläutert.
Die Arbeit umfasst 16 Seiten und wurde mit 14 Punkten bewertet.
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.
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