Wie viel körperliche Arbeit muss verrichtet werden um das kalorische Äquivalent von 4kg Fett zu verbrennen? Mittels Laktat Diagnostik und Spiroergometrie eines individuellen Beispiels wird die Antwort auf diese Frage möglichst klar definiert.
Bis 1980 war einer von zehn Europäern übergewichtig (BMI>25). Heute ist fast jeder zweite übergewichtig und jeder fünfte adipös (BMI>30). Als Gegenmaßnahme empfiehlt das Bundesministerium für Gesundheit 2017 erstmals "Nationale Empfehlungen für Bewegung und Bewegungsförderung". Jeder Erwachsene (18‐65 Jahre) sollte wöchentlich "mindestens 150 Minuten aerobe Aktivität bei moderater Intensität durchführen" (Pfeifer und Rütten, 2017).
Als Lösungsansatz wählt in Deutschland jeder zweite eine Diät zur Gewichtsreduktion. Hierbei zielen Modelle häufig auf eine negative Energiebilanz ab. Wishnofsky weckte 1958 die Erwartung, dass man durch den Verzicht von 3.500 kcal ein Pfund Körpermasse verlieren kann. Mehrere Studien zeigten, dass dieses statische Modell in der Umsetzung unrealistisch ist.
Mittels Spirometrie kann die maximale Rate der Fettverbrennung näherungsweise bestimmt werden. Ein potenter Lösungsansatz zur Gewichtsreduktion können deshalb Ausdauerläufe bei moderater Intensität sein.
Inhaltsverzeichnis
I. Abkürzungsverzeichnis
II. Abbildungsverzeichnis
III. Tabellenverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 aktueller Forschungsstand
1.3 Fragestellung und Zielsetzung der Arbeit
2 Methodik
2.1 Untersuchungsgut
2.2 Untersuchungsgang
2.3 Apparaturbesprechung
3 Ergebnisse
4 Diskussion
5 Zusammenfassung
6 Literaturverzeichnis
I. Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
II. Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Herzfrequenz nach relativer VO2 inkl. Regressionsgerade und R²-Wert
Abb. 2: Herzfrequenz und Kalorienverbrauch nach Belastung
III. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:Ergebnisse Spiroergometrie
Tabelle 2: Berechnungen Kalorien-, Fett- und Kohlenhydratverbrauch
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
Bis 1980 war einer von zehn Europäern übergewichtig (BMI>25). Heute ist fast jeder zweite übergewichtig und jeder fünfte adipös (BMI>30) (Sassi, 2010). Als Gegenmaßnahme empfiehlt das Bundesministerium für Gesundheit 2017 erstmals „Nationale Empfehlungen für Bewegung und Bewegungsförderung“. Jeder Erwachsene (18-65 Jahre) sollte wöchentlich „mindestens 150 Minuten aerobe Aktivität bei moderater Intensität durchführen“ (Pfeifer und Rütten, 2017).
Als Lösungsansatz wählt in Deutschland jeder zweite eine Diät zur Gewichtsreduktion (Statista, 2018). Hierbei zielen Modelle häufig auf eine negative Energiebilanz ab. Wishnofsky weckte 1958 die Erwartung, dass man durch den Verzicht von 3.500 kcal ein Pfund Körpermasse verlieren kann. Mehrere Studien zeigten, dass dieses statische Modell in der Umsetzung unrealistisch ist (Thomas et al., 2014).
Mittels Spirometrie kann die maximale Rate der Fettverbrennung näherungsweise bestimmt werden (Achten et al., 2002). Ein potenter Lösungsansatz zur Gewichtsreduktion können deshalb Ausdauerläufe bei moderater Intensität sein (Achten & Jeukendrup, 2003).
1.2 Aktueller Forschungsstand
Bei der indirekten Kalorimetrie werden mittels Spirometrie die gemessenen Atemgase Sauerstoff (O2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) in einem Quotienten (RQ=Respiratorischer Quotient) zusammengefasst. Durch dieses Verhältnis aus abgeatmetem CO2 und eingeatmetem O2 kann man die gegenwärtige Energiequelle der körperlichen Aktivität abschätzen, denn Kohlenhydrate, Fette und Proteine charakterisieren sich in ihrer chemischen Zusammensetzung. Somit unterscheidet sich auch der Bedarf des Körpers an O2 um das jeweilige Substrat, bzw. den Energieträger zu oxidieren und es werden unterschiedliche CO2 Mengen als Stoffwechselprodukt ausgeschieden (Jeukendrup & Wallis, 2005).
Jeukendrup et al. (2005) zeigten ebenfalls in ihrem Review, dass die indirekte Kalorimetrie bei hohen Intensitäten oberhalb von 70% der VO2max starke Limitationen aufweist. Im Gegenteil, bei niedrigen Intensitäten lässt sich sehr verlässlich der Anteil der oxidierten Energieträger ermitteln.
2001 beschäftigten sich Achten et al. damit, ein Protokoll zu entwickeln welches sich zur Abschätzung der Intensität der höchsten Fettverbrennung eignet. Sie griffen ihre Erkenntnisse 2003 auf, um das Fettverbrennungsmaximum (Fatmax) bei trainierten und untrainierten Athletengruppen zu vergleichen. Die Intensität der höchsten Fettverbrennung liegt im Schnitt etwa bei 50-65% der VO2max (Jeukendrup, 2005). Hierbei sind je nach Geschlecht, Körperkomposition, Trainings- und Ernährungszustand große interindividuelle Unterschiede zu beobachten, weshalb zukünftige Studien genetischen Faktoren des Fettmetabolismus untersuchen sollten.
Ausdauertraining hat einen Einfluss auf die Anordnung und Anzahl der intrazellulären Fett Tröpfchen innerhalb der Muskulatur. Sie dienen dem Mitochondrium als Energiequelle. Dadurch entsteht eine effizientere Fettoxidation bei Trainierten als bei untrainierten. Adipositas hat einen negativen Einfluss auf die ökonomische Zusammensetzung dieser Fett Tröpfchen (Tarnopolsky et al., 2007).
Mit zunehmender Belastungsintensität steigt zwar der Kalorienverbrauch an, er wird jedoch je nach Belastungsgrad von unterschiedlichen Substraten gedeckt.
Die Lipolyse wird durch die Laktatanhäufung gehemmt, was dazu führt, dass ab Laktatwerten von 8,4 mmol/l keine Energie mehr aus Fetten gewonnen wird (Knechtle, 2005).
Wir fassen zusammen, dass unabhängig von Belastungsart (Radfahren oder Laufen) bei Laktatwerten von 2-2,5 mmol/l und 75% der maximalen Herzfrequenz (Hfmax) etwa 7 mg bis 8 mg Fett pro kg fettfreie Masse respiratorisch 0.5 g bis 0.6 g Fett pro Minute oxidiert werden (Knechtle, 2005).
Die Limitationen bei den Berechnungen sind die großen individuellen Unterschiede.
Zur genaueren Bestimmung kann durch die indirekte Kalorimetrie mittels Non-Protein RQ Formel die totale Fettoxidation in Gramm pro Minute je nach Belastungsgrad bei jedem Athleten einzeln errechnet werden: Fat oxidation = 1,67 x VO2 – 1,67 x VCO2 (Achten, Jeukendrup, 2003).
Ein weiters Beispiel zeigt, dass selbst diese Formel je nach Literaturlage variiert: Fat oxidation = 1,695 x VCO2 – 1,701 x VO2 (Knechtle, 2002).
Zur praktischen Anwendung in der Trainingssteuerung werden deshalb Intensitäten empfohlen die Athleten und Freizeitsportlern zur optimalen Fettverbrennung bringen, die zwischen dem Ruhelaktatwert und 2,5 mmol/l liegen. Diese Werte lassen sich mittels Laktatdiagnostik und Herzfrequenz im Trainingsalltag berechnen (Knechtle, 2005).
1.3 Fragestellung und Zielsetzung der Arbeit
Mithilfe eines Diagnostikbeispiels wird im Folgenden der Kalorienverbrauch durch körperliche Aktivität anhand von respiratorischen Daten bestimmt. Als Richtwert für das tägliche Ausdauertraining werden Herzfrequenzempfehlungen errechnet. Dieser Parameter kann sowohl im Leistungs-, als auch im Breitensport durch Pulsmessuhren gut in der Trainingspraxis ermittelt und angewendet werden.
Abschließend wird der Zeitaufwand berechnet, um mittels Radfahren bei entsprechender Herzfrequenz das kalorische Äquivalent von 4 kg Fett zu verbrennen. Hierfür wird zunächst die Konstante verwendet, dass bei einem Liter Sauerstoff 4,5 kcal verbrannt werden und dass 1 kg Fett 7700 kcal entsprechen.
Wie schon in Punkt 1.2 angedeutet, wird das Ergebnis dieser Rechnung abschließend ins Verhältnis zu einer realistischeren Fettverbrennungsrate mittels RQ gesetzt.
Es wird vorweg postuliert, dass bei Klienten durch eine konstante Kalorienrechnung ohne Beachtung der RQ-Werte unrealistische Erfolgserwartungen was die Reduzierung ihres Körperfettgehalts angeht, geweckt werde.
2 Methodik
2.1 Untersuchungsgut
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der Proband spielte von seinem sechsten bis zu seinem 20. Lebensjahr (14 Jahre) Eishockey im Amateurbereich. Sein Trainingsumfang betrug zwei bis drei Trainingseinheiten und ein Wettkampf pro Woche innerhalb einer zweigipfligen Wettkampfperiode.
Zum Zeitpunkt der Leistungsdiagnostik war der Proband nicht im Vereinssport aktiv. Der Proband war zum Zeitpunkt der Diagnostik nach eigenem Bekunden im Vollbesitz seiner körperlichen Fähigkeiten. Die letzte Mahlzeit nahm der Proband etwa eine Stunde vor der Spiroergometrie ein (ca. 200 Gramm Reis mit Tomatensoße).
2.2 Untersuchungsgang
Der Proband wurde zunächst gewogen und an einem separaten Termin mittels BIA der Körperfettanteil bestimmt.
Der Proband absolvierte eine Spiroergometrie nach Mader/Strüder (2006) bis zur Ausbelastung. Er erreichte eine VO2 Peak bei 51,72 ml/kg/min (kein Levelling Off) bei 230 Watt und einer Herzfrequenz von 190 1/min. Das Protokoll wurde bei 270 Watt nach ca. 20 Sekunden und einem Laktatwert von 9,86 mmol/l (Peak) abgebrochen.
Als Abbruchkriterium gab der Proband ein Versagen der Beinmuskulatur an.
Zur Bestimmung der VO2 und VCO2 Werte der jeweiligen Belastungsstufe wurde der Mittelwert der letzten fünf Werte der jeweiligen Stufe ausgewertet.
Die statistische Analyse und Tabellen wurden mittels Microsoft Excel 2016 errechnet und erstellt.
2.3 Apparaturbesprechung
Es wurde ein Spiroergometrie Stufenmodell nach Hollmann & Strüder (2006) auf einem Fahrradergometer der Marke Spiro ergoline ergometrius 900 gefahren.
Die Laktatwerte wurden durch ein EKF Diagnostik Biosen C-Line Laktatgerät bestimmt.
Die Spirometrie wurde mittels ZAN 600 Gerät und Maske erhoben und auf einem Microsoft PC ausgewertet.
Die Herzfrequenz wurde mit einem Polar Pulsgurt gemessen.
3 Ergebnisse
Tabelle 1 :Ergebnisse Spiroergometrie
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Beschreibung Tabelle 1:
Der Proband erreichte eine rel. VO2 Peak bei 51,72 ml/kg/min bei 230 Watt. Auf dieser Stufe betrug sein Laktatwert 7,05.
Die Stufe von 270 Watt konnte der Proband für 20 Sekunden aufrecht halten und erreichte hier ein Laktat-Peak von 7,05 mmol/l.
Zur Berechnung der Kalorien pro Minute wurde angenommen, dass 4,5 kcal pro eingeatmetem Liter Sauerstoff oxidiert werden können.
Tabelle 2 : Berechnungen Kalorien-, Fett- und Kohlenhydratverbrauch
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Beschreibung Tabelle 2:
Zur Bestimmung der Fettoxidation pro Gramm pro Minute wurde folgende Formel verwendet: 1,695 x VCO2 – 1,701 x VO2 (Knechtle, 2002).
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- Arbeit zitieren
- Alwin Reinik (Autor:in), 2019, Gewichtsreduktion durch körperliche Arbeit, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/498266
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