© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2020A. Ferrauti (Hrsg.), Trainingswissenschaft für die Sportpraxis, https://doi.org/10.1007/978-3-662-58227-5_7

345

AusdauertrainingFlorian Hanakam und Alexander Ferrauti

7.1 Bedeutung und Erscheinungsformen der Ausdauer – 3467.1.1 Grundlagenausdauer versus sportartspezifische Ausdauer – 3487.1.2 Kurz, Mittel- und Langzeitausdauer – 350

7.2 Biologische Grundlagen – 3517.2.1 Grundlagen des Energiestoffwechsels – 3517.2.2 Energieumsatz und Substratverwertung im Ausdauersport – 3607.2.3 Energiestoffwechsel bei Intervallbelastung – 365

7.3 Anpassungseffekte durch Ausdauertraining – 3687.3.1 Internistisch-präventivmedizinische Anpassungseffekte – 3697.3.2 Genetisch bedingte Anpassungseffekte (African Runners) – 3717.3.3 Trainingsbedingte Anpassungen der maximalen

Sauerstoffaufnahme – 372

7.4 Trainingsmethoden und Belastungsdosierung – 3767.4.1 Dauermethode – 3777.4.2 Intervallmethode – 3797.4.3 Wiederholungsmethode – 3827.4.4 Kleinfeldspiele – 3837.4.5 Belastungsdosierung – 384

7.5 Ausgewählte Trainingsprogramme – 392

7.6 Aufgaben zur Nachbereitung des Kapitels – 400

Literatur – 401

7

346

7

When your legs get tired run with your heart!

ZusammenfassungDie Ausdauer und das Ausdauertraining sind aus Sicht des Energiestoffwechsels und des kar-diopulmonalen Systems für den Leistungs- und Gesundheitssport von höchster Bedeutung. Das Kapitel liefert einen Überblick über die Bedeu-tung und Erscheinungsformen der Ausdauer und über ausgewählte biologische Grundlagen zum Verständnis des Ausdauertrainings. Hier-bei wird speziell dem Energiestoffwechsel und der Substratverwertung (Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel) bei verschiedenen Ausdauer-belastungen viel Aufmerksamkeit gewidmet. Ausdauertraining bewirkt auf verschiedenen Funktionsebenen zahlreiche Anpassungsvor-gänge. Diese beziehen sich auf das kardiopulmo-nale System, den Energie- und Fettstoffwechsel sowie auf mitochondriale, zirkulatorische und hämatologische Anpassungen. Auch den gene-tischen Ursachen unter anderem für die Über-legenheit der afrikanischen Langstreckenläufer wird ein spezielles Teilkapitel gewidmet. Für die Sportpraxis werden die typischen Ausdauer-trainingsmethoden und die Möglichkeiten der Belastungsdosierung beschrieben. Dabei wird speziell der Trainingssteuerung mittels Herz-frequenz und den zugrunde liegenden Formeln detaillierte Aufmerksamkeit geschenkt. Konkrete Trainingsbeispiele runden das Kapitel ab.

7.1 Bedeutung und Erscheinungsformen der Ausdauer

Die Ausdauer ist eine der zentralen konditio-nellen Fähigkeiten. Sie ermöglicht, eine Belas-tung physisch und psychisch möglichst lange aufrechtzuerhalten (Ermüdungswiderstands-fähigkeit) und sich nach Abbruch der Belas-tung möglichst rasch zu erholen (Regenerationsfähigkeit). Die Ausdauer basiert im Wesentlichen auf zentralen (Leistungsfähig-keit des kardiopulmonalen Systems) und peri-pheren metabolischen Voraussetzungen in der Skelettmuskulatur (u.  a. Mitochondrien-

volumen) und ist in mit ihren spezifischen Ausprägungen für zahlreiche Sportarten leis-tungslimitierend . Abb. 7.1. Dort erfüllt eine gute Ausdauer nach Zintl (1997) verschiedene Funktionen:

5 Aufrechterhalten einer möglichst hohen bzw. optimalen Belastungsintensität über eine vorgegebene Belastungsdauer bei allen zyklischen Ausdauerdisziplinen (z. B. Langstreckenlauf, Radsport, Schwimmen und Triathlon).

5 Erhöhung der Belastungsverträglichkeit gegenüber intensiven teilweise azyklischen Beanspruchungen in Training und Wettkampf unter anderem in den Sport-spielen und in den Zweikampfsportarten (z. B. Fußball und Boxen).

5 Stabilisierung koordinativer Elemente sowie der sportlichen Technik trotz hoher Belastungsintensitäten und -umfänge in allen technisch-kompositorischen Sport-arten (z. B. Eiskunstlaufen und Turnen), aber auch in technisch anspruchsvollen Sportspielen (z. B. Tischtennis und Tennis).

Die Ausdauer kann hinsichtlich ihrer Erschei-nungsform nach verschiedenen Kriterien unter-teilt werden. Hollmann und Hettinger (2000) unterscheiden nach Umfang der beteiligten Muskelmasse zwischen der lokalen und der allgemeinen Ausdauer, nach der dominanten Energiebereitstellung zwischen der aeroben und anaeroben Ausdauer und nach der vorwiegenden

. Abb. 7.1 Der Hawaii-Triathlon. Ein Höhepunkt im Leben eines Ausdauersportlers

F. Hanakam und A. Ferrauti

347 7

Arbeitsweise der Muskulatur zwischen der dyna-mischen und statischen Ausdauer (. Abb. 7.2). Hottenrott und Hoos (2013) unterscheiden zusätzlich nach der Zeitdauer der Wettkampf-belastung, nach Wechselbeziehungen zu anderen konditionellen Fähigkeiten (z.  B.  Schnellkraft- und Schnelligkeitsausdauer) sowie nach der Spe-zifität der Ausdauerbeanspruchung.

z Umfang der beteiligten MuskelmasseDie Unterscheidung zwischen der lokalen und allgemeinen Ausdauer ist von Relevanz, da das kardiopulmonale System bei fortwährender dynamischer Arbeit kleiner Muskelgruppen nicht leistungslimitierend wirkt. Andauernde Bizeps-Curls mit geringen Gewichten wer-den folglich nur mit geringen Anstiegen der Herzfrequenz einhergehen. Demgegenüber treten lokale Faktoren in der Arbeitsmus-kulatur (z.  B.  Ausmaß von Kapillarisierung und Myoglobingehalt, der aerobe und anae-robe Enzymbesatz sowie der Glykogen- und Kreatinphosphatgehalt) stärker in den Vor-dergrund. Auch wenn der Grenzbereich zwi-schen beiden Varianten kaum punktgenau zu definieren ist, werden Größenordnungen zwischen 1/6 und 1/7 bzw. <15 % der Skelett-muskulatur angegeben (Zintl 1997; Hollmann und Hettinger 2000). Dies entspricht in etwa der Muskelmasse einer Extremität.

z Art der EnergiebereitstellungNach der vorrangigen Art der Energiebe-reitstellung wird zwischen der aeroben und anaeroben Ausdauer unterschieden. Bei aero-ben Beanspruchungen wird die notwendige Energie vorwiegend durch die Oxidation der Nährstoffe mit Sauerstoff (aerob) bereitge-stellt. Bei steigender Belastungsintensität bis

zur vollständigen Ausschöpfung der maxi-malen Sauerstoffaufnahme und darüber hin-aus muss der Organismus den Energiebedarf zunehmend auch auf anaerobem Weg (ohne Sauerstoff) decken. Mit Verbesserung der Aus-dauerleistungsfähigkeit steigt die maximale Sauerstoffaufnahme an, sodass der Übergang von rein aerober zu partiell anaerober Energie-bereitstellung erst bei höherer Intensität erfolgt (7 Abschn. 7.2).

Die exakte Quantifizierung der beteiligten Stoffwechselwege ist aufgrund der fließenden metabolischen Übergänge methodisch nicht möglich (Heck und Schulz 2002). Bezogen auf die klassischen leichtathletischen Laufdiszipli-nen kann jedoch  – eine individuell maximale Ausbelastung vorausgesetzt  – allein aufgrund der Belastungsdauer eine grobe Schätzung der beteiligten Stoffwechselwege vorgenommen werden (. Abb. 7.3).

z Arbeitsweise der SkelettmuskulaturDie Unterscheidung zwischen dynamischer und statischer Ausdauer steht in engem Zusammenhang zur Energiebereitstellung, da bei statischer Muskelkontraktion die Blut-zirkulation und damit die Sauerstoffzufuhr durch den Muskelinnendruck gedrosselt wird. Die rein statische Ausdauer kann demnach eher durch eine Verbesserung der statischen Maximalkraft erreicht werden. Nur wenige Sportarten beinhalten rein statische Ausdau-erbeanspruchungen. Hier können beispiels-weise das Bogenschießen und phasenweise der alpine Skilauf sowie das Ringen oder Windsur-fen genannt werden.

Hingegen ist bei dynamischer Arbeitsweise auch bei höheren Belastungsintensitäten durch den Wechsel von Spannung und Entspannung

lokale Ausdauer allgemeine Ausdauer

Ausdauer

anaerobaerob

dyn stat dyn stat

anaerobaerob

dyn stat dyn stat

. Abb. 7.2 Erscheinungsformen der Ausdauer (dyn = dynamische, stat = statisch; modifiziert nach Zintl 1997; Hollmann und Hettinger 2000)

Ausdauertraining

348

7(Pumpwirkung der Muskulatur für den venö-sen Rückstrom zum Herzen) eine ausreichende Sauerstoffzufuhr für den aeroben Stoffwechsel gewährleistet. Die meisten zyklischen Ausdau-ersportarten sind durch eine überwiegend dynamische Muskelkontraktion gekennzeich-net (z. B. Walking, Laufen, Skilanglauf). Aller-dings sind auch in dieser Sportartengruppe vereinzelt statische Elemente vorhanden (z. B. im Radsport beim Bergauffahren).

Interessant sind Sportarten, in denen sich dynamische und kurzfristig statische Muskel-kontraktionen abwechseln. Hier sind neben den Zweikampfsportarten sicher auch die Sportspiele vertreten (z.  B.  Abwehrarbeit mit tiefem Körperschwerpunkt im Basketball und Handball oder die Handgelenksmuskulatur beim Volleytraining im Tennis).

Folglich ergeben sich in Abhängigkeit des Beanspruchungsprofils einer Sportart vielfältige Kombinationsmöglichkeiten und Mischformen der energetischen und neuro-muskulären Ausdauerbeanspruchung.

7.1.1 Grundlagenausdauer versus sportartspezifische Ausdauer

Die Grundlagenausdauer kann entsprechend . Abb. 7.4 auch als allgemeine, aerobe, dynami-sche Ausdauer bezeichnet werden. Sie wird

demnach vorrangig beim dynamischen Einsatz größerer Skelettmuskelanteile im submaxima-len Intensitätsbereich gefordert bzw. trainiert. Trainingsmethode der ersten Wahl zur Verbes-serung der Grundlagenausdauer ist die exten-sive Dauermethode. Dabei können verschiedene Sportarten bzw. Aktivitäten eingesetzt werden.

Die Ausdauer gilt jedoch nicht nur in den klassischen Ausdauerdisziplinen als eine wichtige Leistungsvoraussetzung. In den Zweikampfsportarten, den Sportspielen, aber ebenso im alpinen Skisport und in den technisch-kompositorischen Sportarten ist

Beispiele: Sportarten und Aktivitäten zur Verbesserung der Grundlagenausdauer

5 Laufen/Jogging 5 Gehen/Walking/Nordic Walking 5 Fahrradfahren 5 Inlineskating 5 Schwimmen/Aqua Jogging 5 Skilanglauf 5 Rudern/Kanu/Kajak 5 Aerobic/Step-Aerobic 5 Ergometertraining (Fahrrad, Laufband,

Stepper, Elypsentrainer o. Ä.) 5 Sportspielmodifikationen wie

Kleinfeldspiele oder Kardiotennis bzw. Kalorientennis

0%

20%

(%)

40%

60%

80%

100%

Laufstrecke (m)Marathon

15–25mmol/l LA

10–15mmol/l LA

10–15mmol/l LA

5–10mmol/l LA 2–3

mmol/l LA

aerobanaerob

100 200 400 800 1.000 1.500 5.000 10.000

. Abb. 7.3 Geschätzte prozentuale Anteile der aeroben und anaeroben Energiebereitstellung und der Blutlaktatkonzentrationen (LA) in den leichtathletischen Wettkampfstrecken (modifiziert nach Zintl 1997, S. 34)

F. Hanakam und A. Ferrauti

349 7

eine angemessene Kombination von Grund-lagenausdauer und sportartspezifischer Aus-dauer von elementarer Bedeutung. In vielen Sportarten kommt der sportartspezifischen Ausdauer eine besondere Bedeutung für die Belastungstoleranz während intensiver Trai-ningseinheiten oder Wettkampfphasen zu. Demgegenüber sichert eine gute Grundla-genausdauer eine rasche Regeneration zwi-schen einzelnen Trainingseinheiten und im Turnierverlauf. Die Unterscheidung zwi-schen der Grundlagenausdauer und der sportartspezifischen Ausdauer spiegelt sich auch in der vielfältigen Entwicklung ver-schiedener Verfahren der sportartspezifi-schen Ausdauerleistungsdiagnostik wider. Hierbei werden die Besonderheiten des Beanspruchungsprofils verschiedener Sport-arten bestmöglich abgebildet, um auf diese Weise die Validität der Ergebnisse zu stei-gern (7 Abschn. 3.4.9 und 3.4.10).

Ein Beispiel für die Bedeutung der sport-artspezifischen Ausdauer ist die azyklische, intervallförmige und metabolisch wech-selnde Beanspruchung der Sportspiele. Der regelmäßige Wechsel von teilweise intensi-ven bis hochintensiven Belastungsphasen und nachfolgenden Erholungspausen, der variable Einsatz verschiedener Muskelgrup-pen (einschließlich Rumpf- und Armmusku-latur), die besonderen Anforderungen an die intermuskuläre Koordination bei verschie-denen Bewegungstechniken (z. B. Kopfbälle, Würfe oder Schläge) und Lauftechniken (z.  B.  Side-Steps, Rückwärtslauf oder Tap-ping), der Einbezug auch der schnellen Mus-kelfasern bei teilweise hoher Rekrutierung (intramuskuläre Koordination) und die stati-

schen Anforderungen an die Rumpfmuskula-tur (z.  B. bei Zweikämpfen) verdeutlichen, dass ein rein zyklisches Grundlagenausdauer-training nach der extensiven Dauermethode den Anforderungen an die sportspielspezifi-sche Ausdauer nicht vollends gerecht werden kann (Ferrauti et al. 2016).

Praxistipp

Das Ausdauertraining einzelner Sportarten muss stets auch in ausreichendem Masse sportartspezifisch am jeweiligen Beanspru-chungsprofil ausgerichtet werden und dabei sowohl die hauptsächlich beanspruchte Arbeitsmuskulatur, die inter- und intramuskuläre Koordination und die jeweiligen Stoffwechselwege berücksichtigen. Ein Transfer der Ausdauer-leistungsfähigkeit (z. B. vom Schwimmen zum Radsport oder vom Marathon zum Fußball) ist folglich nur eingeschränkt möglich. Dies besitzt auch Implikationen für die Ausdauerleistungsdiagnostik, denn die Ergebnisse allgemeiner und sportart-spezifischer Leistungsdiagnostik korrelieren nur bedingt miteinander. Die Korrelation der Maximalleistungen bei Laufbandergometrie und dem Hit-&-Turn-Tennistest beträgt beispielsweise nur ca. r = 0,7 (Ferrauti et al. 2011).

Historisch betrachtet unterliegen die Empfeh-lungen zum Ausdauertraining in den Sport-spielen erheblichen Schwankungen, sodass nach einer vorübergehenden Fokussierung auf überwiegend aerobe Trainingsinhalte zum

lokale Ausdauer allgemeine Ausdauer

Grundlagenausdauer

anaerobaerob

dyn stat dyn stat

anaerobaerob

dyn stat dyn stat

. Abb. 7.4 Grundlagenausdauer als allgemeine, aerobe, dynamische Ausdauer (dyn = dynamisch, stat = statisch)

Ausdauertraining

350

7Ende des letzten Jahrtausends (Gerisch und Weber 1992) die hochvolumige extensive Dau-ermethode als Trainingsmittel der ersten Wahl derzeit zunehmend gegenüber spezifischen Methoden sowie Methoden des hochintensi-ven Intervalltrainings (HIIT) in den Hinter-grund rückt.

7.1.2 Kurz, Mittel- und Langzeitausdauer

Ein sehr ursprünglicher Systematisierungsan-satz der Trainingswissenschaft ist die Untertei-lung der Ausdauer nach Belastungsdauer des jeweiligen Wettkampfes. Weil physische und psychische Anforderungen in Abhängigkeit vom Zeitfaktor erheblich divergieren, ist diese Systematisierungsform sehr anwendungsori-entiert.

Alle Wettkampfanforderungen zwischen 35 s und 2 min werden unter dem Sammelbe-griff der Kurzzeitausdauer (KZA) zusammenge-fasst. Die KZA wird von einigen Autoren weiter unterteilt. So schlagen Hollmann und Hettinger (2000) die Begriffe anaerobe Kurzzeitausdauer (10–20 s), anaerobe Mittelzeitausdauer (20–60

s) und anaerobe Lang zeitausdauer (60–120  s) vor. Damit wird die für KZA dominierende Energiebereitstellung hervorgehoben: die anae-robe Glykolyse.

Praxistipp

Maximale Belastungen unterhalb von zwei Minuten werden durch die anaerobe Glykolyse begrenzt. Bei Wettkämpfen mit einer höchstmöglichen Belastungsin-tensität oberhalb von zwei Minuten begrenzt die aerobe Energiebereitstellung die Leistung. Folglich müssen 800-m-Läufer beide Energiebereitstel-lungswege gleichermaßen optimieren (. Abb. 7.3).

Wettkämpfe über eine Zeitdauer von 2–10 min werden der Kategorie Mittelzeitausdauer (MZA) zugeordnet. Beanspruchungen, bei denen die Belastungsdauer oberhalb von 10 min liegen, werden der Langzeitausdauer (LZA) zugeordnet. Zur weiteren Unterteilung wird die LZA in vier weitere Subkategorien aufgeteilt (. Tab. 7.1).

Exkurs: Metabolische Beanspruchung in den Sportspielen

Alle Stoffwechselwege werden in unregelmäßiger und unvorhersehbarer Form beansprucht. So dominiert bei kurzwährenden Aktivitäten wie einem einzelnen Tackling, einem Kurzsprint in den Strafraum, einem kurzen Ballwechsel im Tennis oder Badminton die anaerob-alaktazide Energiebereit-stellung unter Einsatz von Kreatinphosphat (KP) zur ATP-Resynthese. Bei längeren intensiven Spielpha-sen wie fortwährendem Pressing, bei Ballverlusten in der gegnerischen Hälfte und nachfolgender Abwehrarbeit, bei Tempogegenstößen oder langen intensiven Ballwechseln geht diese fließend über in die anaerobe Glykolyse. In ruhigeren Spielphasen wie beim Passspiel im Mittelfeld, beim Verweilen der

Stürmer in der Angriffszone sowie bei Auswechslun-gen, in der Pause zwischen den Ballwechseln oder dem Seitenwechsel werden Laktatmoleküle sowie Kohlenhydrate (Glukose aus Muskel- und Lebergly-kogen) und Fette (intramuskuläre Triacylglyzerine und freie Fettsäuren aus den peripheren Fettspei-chern) oxidiert und dienen der aeroben ATP-Syn-these, die wiederum zur KP-Resynthese benötigt wird. Die Fette spielen gegenüber den Kohlenhydra-ten insgesamt eine geringere Bedeutung für die Energiebereitstellung und werden nur bei längeren Pausen (z. B. in der Halbzeitpause) verstoffwechselt (Ferrauti et al. 2001a).

F. Hanakam und A. Ferrauti

351 7

7.2 Biologische Grundlagen

Langwährende körperliche Aktivitäten stellen besondere Anforderungen an den Energiestoff-wechsel. Im Zusammenhang mit dem Ausdau-ertraining werden in diesem Kapitel daher alle unverzichtbaren biologischen Grundlagen zu den im Ausdauertraining relevanten Stoff-wechselwegen und den Kompartimenten gelegt, in denen diese ablaufen. Darüber hinaus sollen die energiereichen Substrate und in dem Zusammenhang speziell der Fettstoffwechsel bei körperlicher Belastung dargestellt werden.

7.2.1 Grundlagen des Energiestoffwechsels

Energetische Grundvoraussetzung für jede Muskelkontraktion ist die Kalzium- und ATP-abhängige Interaktion zwischen Myosin-kopf und Aktinfilament (Querbrückenzyklus; . Abb.  4.10). Dabei liefert das energiereiche Adenosintriphosphat (ATP) die chemische Energie, die zur aktiven Längenänderung oder isometrischen Spannungsentfaltung des Mus-kels eingesetzt wird (Brenner 2010; Linke und Pfitzer 2010).

. Tab. 7.1 Kategorisierung der Ausdauerbeanspruchungen nach Zeitdauer und Zuordnung typischer Wettkampfdisziplinen (mod. nach Zintl und Eisenhut 2009)

Kurzzeitausdauer 35 s – 2 min 400-m-Lauf 200 m Freistil

Mittelzeitausdauer 2 min – 10 min 3000-m-Lauf 400 m Freistil

Langzeitausdauer I 10 min – 35 min 10.000-m-Lauf 1500 m Freistil

Langzeitausdauer II 35 min – 90 min Halbmarathon 5 km Freiwasser

Langzeitausdauer III 90 min – 6 h Marathon Triathlon, Olymp. Distanz

Langzeitausdauer IV länger als 6 h 100-km-Lauf Triathlon, Langdistanz

Eine Einteilung der Ausdauer nach maximaler Belastungsdauer ist ein praktikabler und anwen-dungsbezogener Ansatz. In der Umsetzung kommt es jedoch immer wieder zu Unschärfen: Bei den klassischen Individualsportarten wie Schwimmen und Leichtathletik können geschlechtsspezifische und leistungsspezifische Unterschiede zu divergierender Einteilung führen. Exemplarisch dafür kann der 800-m-Lauf der Frauen genannt werden: Während eine geringe Anzahl von Top-Athletinnen schneller als 2 min laufen kann (Zuordnung zu Kurzzeitdauer), wird die überwie-gende Anzahl von Läuferinnen eine längere

Laufzeit benötigen (Zuordnung zu Mittelzeitaus-dauer).

Für viele Sportspiele, aber auch Individual-sportarten, ist eine zeitliche Strukturierung wenig hilfreich und zum Teil auch nicht möglich. Beispielsweise ist:

5 die Wettkampfdauer in vielen Sportarten variabel und unvorhersehbar (z. B. Tennis, Judo, Volleyball),

5 die Spieldauer und Wettkampfdauer im Sportspiel häufig nicht identisch (z. B. im Fußball), 5 durch Regelstrukturen (z. B. Spielerwechsel) die

Zeitdauer der Ausdauerbelastung sehr variabel.

Exkurs: Kurz-, Mittel- und Langzeitausdauer

Ausdauertraining

352

7

Fortwährende Muskelkontraktionen bewir-ken die Akkumulation von Stoffwechselend-produkten, insbesondere ADP, Pi und H+, welche durch verschiedene Stoffwechselwege mit unterschiedlicher energetischer Flussrate und Effizienz rephosphoryliert werden können (Zintl 1997; . Abb. 7.5 und 7.6).

z Anaerob-alaktazider ProzessDas in der Muskelzelle verfügbare ATP (ca. 4  mmol/l Muskel) ist bereits nach wenigen Kontraktionen verbraucht. Unverzüglich greift der Muskel auf eine indirekte ATP-Reserve, das Kreatinphosphat (KP) (engl. Phosphocreatine, PCr, oder Creatine Phosphate, CP) zurück. Dieser anaerob-alaktazide Stoffwechselweg wird durch das Enzym Kreatinkinase syntheti-

siert und läuft im Zytoplasma der Muskelzelle ab (. Abb. 7.6). Bei hoher ATP-Bildungsrate ist auch die KP-Konzentration (25  mmol/l Mus-kel) bereits nach wenigen Sekunden erschöpft (Müller et al. 2015).

Im Rahmen des Kreatin-/Kreatinphos-phat-Shuttles wird das im Zytoplasma ange-häufte Kreatin an der Mitochondrienmembran durch die mitochondriale Kreatinkinase erneut zu Kreatinphosphat phosphoryliert. Hierzu wird das im Rahmen der oxidativen Phos-phorylierung entstandene ATP verwendet (. Abb.  7.6). Bei intensiver Intervallarbeit wird demnach das während der Belastung verbrauchte Kreatinphosphat in den Pausen zwischen den Belastungen auf aeroben Wege durch den oxidativen Glykogen- oder Fettab-

1. anaerob - alaktazider Prozess:Kreatinphosphat + Adenosindiphosphat Kreatin + Adenosintriphosphat (KrP) (ADP) (Kr) (ATP)

2. anaerob - laktazider Prozess (= anaerobe Glykolyse):PTA+tatkaL)negokylG(esokulG

3. aerober Prozess (= aerobe Glykolyse, oxidativer Glykogenabbau):Glucose (Glykogen) + O2 CO2 + H2O + ATP

4. aerober Prozess (= Lipolyse, oxidativer Fettabbau):freie Fettsäuren + O2 OC 2 + H2O + ATP

. Abb. 7.5 Stoffwechsel-wege der ATP-Resynthese (Zintl 1997, S. 44)

KreatinATP

Kreatinphosphat

KreatinkinasemitochondrialeKreatinkinase

ATP

ADPATP ADP + Pi

Muskelkontraktion

oxidativePhosphorylierung

Zytoplasma Mitochondrium . Abb. 7.6 Kreatin/Kreatinphosphat-Shuttle (modifiziert nach Müller-Wohl-fahrt et al. 2004, S. 76)

F. Hanakam und A. Ferrauti

353 7

Exkurs: Steigerung der anaerob-alaktaziden Kapazität durch Kreatinsupplementation?

Kreatinmonohydrat ist ein vielfach verwendetes Nahrungsergänzungsmittel (Ferrauti und Remmert 2003). Kreatin ist überwiegend in der Skelettmuskelzelle zu finden, wo es in Form von Kreatinphosphat (KP) gespeichert wird (. Abb. 7.6). Im Zytosol katalysiert die dortige Kreatinkinase im Rahmen der anaerob-alaktaziden Energiebereitstellung mittels Kreatinphosphat die rasche ATP-Resynthese (KP + ADP ⇌ Kreatin + ATP). KP fungiert somit als kurzfristiger Energie-puffer (Soderlund et al. 1992; Casey et al. 1996). Etwa 70 % der KP- Speicher in den Typ-II-Fasern sind nach 10 s maximaler Kontraktion verbraucht (Hultman et al. 1991). Zur Resynthese von Kreatinphosphat wird das in den Mitochondrien durch oxidative Phosphorylierung generierte ATP benötigt (Sahlin et al. 1979). Die mitochondriale Kreatinkinase katalysiert die Transphosphorylase-reaktion von ATP zu KP zwischen der inneren und äußeren Mitochondienmembran. Das rephosphor-ylierte KP passiert die äußere Mitochondrienmem-

bran und steht im Zytosol dann für die nächste Muskelkontraktion bereit. Nach einer maximalen Belastung dauert es etwa 30–60 s, bis die Hälfte, und etwa 5 min, bis nahezu der gesamte Kreatinphosphatspeicher resynthetisiert ist (Tesch et al. 1989). Der beschriebene Regelkreis wird auch als Kreatin/Kreatinphosphat-Shuttle bezeichnet (Juhn und Tarnopolsky 1998). Die vermehrte orale Zufuhr von Kreatinmonohydrat kann den Kreatin/Kreatinphosphat-Shuttle zusätzlich aktivieren und auf diesem Wege die Verfügbarkeit von KP im Rahmen der ana-erob-alaktaziden Energiebereitstellung erhöhen. Hierdurch wird das Einsetzen der anaeroben Glykolyse verzögert. Beim Krafttraining kann hierdurch theoretisch eine höhere Wiederholungs-zahl anaerob-alaktazid realisiert werden. Beim Intervalltraining werden längere Belastungspha-sen anaerob-alaktazid und in den Erholungspau-sen eine effizientere Nutzung des Kreatin/Kreatinphosphat-Shuttles möglich.

bau erneut aufgebaut. Durch intervallartiges Training kann die anaerob-alaktazide Ener-giebereitstellung verbessert werden. Ursäch-

lich hierfür wirken eine Vergrößerung des KP-Speichers und eine Aktivitätssteigerung der Enzyme ATPase und Kreatinkinase.

z Anaerob-laktazider Prozess (anaerobe Glykolyse)

Innerhalb der anaeroben Energiebereitstellung setzt noch während der laufenden KP- Nutzung die anaerobe Glykolyse ein. Hierunter wird der Abbau von Glykogen (Speicherform der Glukose) ohne Sauerstoff unter Bildung von Laktat verstanden (anaerob-laktazide Energie-bereitstellung). Bei maximalen Belastungen wird die Glykolyse bereits nach wenigen Sekunden aktiv; bei submaximalen Intensitä-ten nach 8–9 (Zintl 1997). Der Vorteil der Gly-kolyse besteht in der hohen energetischen Flussrate von ca. 3,0  mmol ATP/min (Hoh-mann et al. 2002; . Abb. 7.7). Nachteilig ist die unökonomische Energieausbeute, denn aus 1 Mol Glukose werden nur 2 Mol ATP gewon-nen (. Abb. 7.8).

Beim Ablauf der Glykolyse bis zur Brenz-traubensäure (Pyruvat) entsteht das Redukti-onsäquivalent NADH/H+. Da bei hoher

Belastungsintensität und entsprechend hoher glykolytischer Flussrate insbesondere bei limi-tierter oxidativer Kapazität in den Mitochond-rien das anfallende NADH/H+ nicht sofort oxidiert werden kann, hilft sich der Organis-mus, indem er Pyruvat zu Laktat reduziert. Dabei wird NADH/H+ zu NAD+ oxidiert. Bei ausreichender Verfügbarkeit von NAD+ kann die glykolytische Flussrate zunächst aufrechter-halten werden. Die sich in der Muskelzelle anreichernde Milchsäure verringert jedoch den Intrazellulären pH-Wert. Hierdurch wird im Sinne einer Eigenhemmung die glykolytische Enzymaktivität, speziell jene der Phosphofruk-tokinase (PFK), gesenkt. Die Belastungsintensi-tät und die glykolytische Flussrate werden reduziert und das Gleichgewicht mehr in Rich-tung des Pyruvats und dessen oxidativem Abbau verschoben. Laktatmoleküle werden aus der Muskelzelle in das Blut ausgeschwemmt und dort leicht im Kapillarblut messbar.

Ausdauertraining

354

7

Die höchsten Blutlaktatkonzentrationen (LA) von über 20 mmol/l werden bei KZA-Bela-stungen von Weltklasseathletinnen und -athle-ten gemessen. Dies betrifft beispielsweise die leichtathletischen Mittelstrecken 400 und 800 m, aber auch andere zyklische Maximalbeanspru-chungen großer Muskelgruppen über 1–2  min

Dauer wie beim Bahnradsport. Bei kürzerer Belastungsdauer (z. B. beim 100-m- Sprint in der Leichtathletik) liegt LA trotz der maximalen energetischen und glykolytischen Flussrate auf-grund der kürzeren Akkumulation sdauer ebenso wie bei längerer Belastungsdauer (z.  B. beim 5000-m-Lauf) aufgrund der überwiegend aeroben Energiegewinnung auf niedrigerem Niveau (. Abb.  7.3). Im Marathonlauf kommt die anaerobe Glykolyse nur in Phasen einer plötzlichen Tempoverschärfung oder beim End-spurt zum Tragen. Beim Freizeitsportler liegen

Exkurs: Laktat

Die biologische Rolle von Laktat geht weit über die übliche Verwendung als Marker einer anaeroben Stoffwechselaktivität hinaus (Wahl et al. 2009). Biochemisch wird Laktat dann gebildet, wenn die Pyruvatproduktion die oxidative Abbaurate im Zitratzyklus übersteigt, und ist nicht zwangsläufig nur das Resultat anaerober Bedingungen. Die Blutlaktatkonzentration wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst (z. B. aerobe Kapazität, max. Laktatproduktionsrate, LDH-Aktivität, Muskelfaser-profil, metabolische Laktatelimination, Füllungsgrad der Glykogenspeicher, Blutzirkulation, pH-Wert und Laktattransportkinetik). Laktat wird heute als ein wichtiger Stoffwechselmetabolit angesehen, der zwischen unterschiedlichen Kompartimenten transportiert, den pH-Wert reguliert und schließlich

der oxidativen Energiebereitstellung zugeführt wird (Wahl et al. 2009). Zusätzlich wird Laktat eine steuernde und regulierende Signalfunktion bei Gewebsanpassungen zugewiesen. Arbeitsgruppen sprechen bereits von einem „Lactormone“ (Gladden 2008; Hashimoto und Brooks 2008). Laktat stimuliert als Signalmolekül unter anderem die Angiogenese (Gefäßneubildung; Beckert et al. 2006). Darüber hinaus besitzt es akut regulierende Funktionen wie die Regulation von Sympathikus-tonus und neuronaler Signaltransduktion (Philp et al. 2005; Wahl et al. 2009). Anpassungsprozesse durch intensive Trainingseinheiten belaufen sich auch in einer gesteigerten Transportkapazität und dadurch verbesserten pH-Regulation des entspre-chenden Gewebes (Pufferkapazität).

GlykogenMuskelaerob

GlykogenMuskel

anaerob

KP

KP

GlykogenLeberaerob

freieFettsäuren

aerob

ADP ADP

4,4 3,01,0

0,4 0,4ATP-Bildungsrate (mmol/min)

Energie + Pi

125

250

Ener

giea

bgab

e (k

J/m

in)

Belastungsdauer (log)

Gesamtenergieabgabe

375

Glykolyse

Glykogen- undFettsäureabbau

aerobanaerob

. Abb. 7.7 ATP-Bildungsrate bzw. Energieflussrate unterschiedlicher anaerober und aerober Stoffwech-selwege (Badtke 1995; Neumann et al. 1998; Hohmann et al. 2002, S. 54)

Muskelglykogen

Brenztraubensäure(Pyruvat)

Milchsäure(Laktat)

2 Triosen

Mitochondrium:Zitratzyklus und

oxidative Phosphorylierung

Fruktose-1,6-bisphosphat

Glukose-6-phosphat

1 ATP

4 ATP

1 ATP, Phosphofruktokinase

Laktat-dehydrogenase

. Abb. 7.8 Grobdarstellung der Glykolyse ausge-hend vom Muskelglykogen bis zur Gleichgewichts-reaktion der Laktatdehydrogenase (LDH) zwischen Pyruvat und Laktat

F. Hanakam und A. Ferrauti

355 7

die LA beim Zieleinlauf nach 42,195  km auf-grund der extrem langen Belastungsdauer und der relativ geringen Energieflussrate nahe dem Ruhewert (1–2,5 mmol/l).

In den Sportspielen schwankt LA aufgrund der teilweise unvorhersehbaren und gegner- und taktikabhängigen Beanspruchung erheblich. Im Fußball konnten deutliche intraindividuelle und spielzeitabhängige Schwankungen festgestellt werden. Einzelne Spieler erreichen bereits Mitte der ersten Halbzeit ca. 10 mmol/l, andere Mitspie-ler liegen zeitgleich bei ca. 2 mmol/l (Ferrauti et al. 2006). Im Mittel lag LA in einem Trainingsspiel bei 4–5 mmol/l. In der Halbzeitpause und gegen Ende des Spiels war ein signifikanter Abfall zu verzeichnen (Ferrauti et al. 2006; 7 Abschn. 12.4). Im Tennis hängt LA wesentlich von der vielfach zufälligen Reihenfolge kürzerer und längerer intensiver Ballwechsel ab (. Abb.  7.9). Einzel-werte erreichen demnach über 8 mmol/l. Im Mit-tel über ein gesamtes Match werden jedoch auch unter Turnierbedingungen nur Werte zwischen 3 und 4  mmol/l gemessen (Ferrauti et  al. 2016; 7 Abschn. 12.6).

Die Laktatelimination erfolgt während und/oder nach der Belastung durch Wieder-aufbau von Glykogen im Rahmen der Gluko-neogenese in der Leber (Cori-Zyklus) und durch oxidative Verstoffwechslung im Herz-muskel und in der unbelasteten Muskulatur.

Die Eliminationsrate liegt im Falle hoher LA laut Zintl (1997) bei ca. 0,5 mmol/l/min.

Eine aktive Erholung als rein aerobe Arbeit großer Muskelgruppen wie das klassische Aus-laufen oder Ausradeln mit geringer Intensität (>50  % der V̇O2max) bewirkt eine signifikant beschleunigte Laktatelimination (. Abb. 7.10). Im Anschluss an ein intensives Intervalltraining fiel LA innerhalb einer 15 min passiven Erho-lung von ca. 10 auf ca. 5 mmol/l ab (0,33 mmol/min). Ein 15-minütiges moderates Auslaufen beschleunigte die Elimination im gleichen Zeit-raum auf ca. 3 mmol/l (0,5 mmol/min).

Regelmäßige anaerob-laktazide Beanspru-chungen verursachen Anpassungsprozesse, die die Toleranz gegenüber hohem LA steigern. Dies ist primär auf eine verbesserte Pufferka-pazität zurückzuführen. Puffer bewirken die Neutralisation von Säuren und Basen und dadurch eine verbesserte Stabilisation des pH-Wertes in der Körperflüssigkeit und im Muskelgewebe. Einen wesentlichen Anteil an der Pufferkapazität besitzt das Bikarbonat. Das ins Blut übertretende LA wird überwiegend durch das Plasma-Bikarbonat abgepuffert. Durch Training kann die Pufferkapazität ver-größert werden (McGinley und Bishop 1985). Auch die orale Zufuhr von Natrium-Bikarbo-nat kann die Leistung bei hochintensiver Inter-vallarbeit steigern (Krustrup et al. 2015).

LA (m

mol

/l)LA

(mm

ol/l)

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

(t)

BW 24 s intensiv + 20 s Pause

BW 6 s intensiv 20 s Pause

2,5 mmol/lRuhe LA

1,0 mmol/l

Ruhe LA1,0 mmol/l

Seitenwechsel 0:040:030:510:040:030:51

(t)

4,5 mmol/l

30:0 40:015:0 Seitenwechsel 30:0 40:015:0

. Abb. 7.9 Verlauf der Blutlaktatkonzent-ration (LA) über acht Ballwechsel (BW) in einem simulierten Tennismatch beste-hend aus unterschied-lich langen intensiven Ballwechseln (modifiziert nach Ferrauti et al. 2016, S. 24).

Ausdauertraining

356

7 z Aerober Prozess (aerobe Glykolyse,

oxidativer Glykogenabbau)Der oxidative Abbau von Kohlenhydraten (Gly-kogen oder Glukose) und Fetten (freie Fettsäu-ren) zu Kohlendioxid und Wasser liefert bei geringerer energetischer Flussrate (0,4–1,0  mmol ATP/min) einen vollständigen und ökonomischen Abbau der Nährstoffe zu ATP.  Wenn bei geringerer Beanspruchung weniger Energie pro Zeiteinheit benötigt wird und die zelluläre Verfügbarkeit von Sauerstoff ausreichend hoch ist, greift der Organismus auf diesen Stoffwechselweg zurück. Aus einem Mol Glukose werden bei vollständigem oxidativen Abbau im Rahmen von Zitronensäurezyklus und Atmungskette in den Mitochondrien 38 ATP gewonnen. 1 mol Fettsäuren (z. B. Palmi-tinsäure mit 16 C-Atomen) liefert 130 ATP (Zintl 1997). Neben Kohlenhydraten und Fet-ten können auch Aminosäuren als Bausteine der Proteine oxidativ verstoffwechselt werden.

Im Vergleich von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen liegt der physiologische Brenn-wert (Energiegehalt pro Gramm Nährstoff) bei den Fetten am höchsten (. Tab.  7.2). Da die Oxidation der drei Nährstoffe jedoch unterschiedlich viel Sauerstoff erfordert, unterscheidet sich das kalorische Äquivalent (Energieproduktion pro Liter Sauerstoff) vom physiologischen Brennwert (. Tab. 7.2). Unter körperlicher Belastung entscheidet das kalori-

sche Äquivalent wesentlich darüber, welche Nährstoffe primär verstoffwechselt werden, da die Verfügbarkeit von Sauerstoff einen ent-scheidenden Engpass darstellt. Aufgrund des hohen kalorischen Äquivalents der Kohlenhy-drate werden diese eher bei höherer Intensität und die Fette eher bei geringerer Intensität und ausreichender Sauerstoffverfügbarkeit ver-stoffwechselt. Dies liegt an der Sauerstoffarmut des Fettsäuremoleküls.

Der aerobe Glykogenabbau verläuft bis zum Pyruvat identisch wie bei der anaeroben Glykolyse (Müller et  al. 2015). Anstelle der Reduktion von Pyruvat zu Laktat erfolgt bei geringerer glykolytischer Flussrate jedoch die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat (Abspaltung von 2 H-Atomen und von CO2) zu aktivierter Essigsäure (Acetyl-CoA). Auch der Abbau der Fettsäuren im Rahmen der β-Oxidation und der Abbau der Aminosäuren als Bausteine der Proteine führen (teilweise) zur Bildung von Acetyl-CoA. Das C2-Molekül

0

20

40

60

80

100

Post 0' 3' 6' 9' 12' 15'0

2

4

6

8

10

12

14

Pre Training Post Training Post Recovery

a

(%)

bTime: p = 0.001; Interaction: p :emiT020.0= p = 0.001; Interaction: p = 0.001

(mm

ol·l–1

)

PAS

ACT

PAS

ACT

. Abb. 7.10 Anstieg und nachfolgende Elimination von Blutlaktat ((A) sowie relative Blutlaktatelimination (B) relativer Verlauf ) während bzw. nach einem hochin-

tensiven Intervalltraining bei passiver (PAS) und aktiver (ACT) Erholung in Form eines moderaten Auslaufens (Wiewelhove et al. 2018)

. Tab. 7.2 Physiologischer Brennwert und kalorisches Äquivalent der Grundnährstoffe

F. Hanakam und A. Ferrauti

357 7

Acetyl-CoA wird nun in den Zitronensäure-zyklus eingeschleust und verbindet sich zusammen mit Oxalsäure (C4-Molekül) zu Zitronensäure (C6-Molekül). Diese wird im Verlauf des Zitronensäurezyklus sukzessive abgebaut (CO2 und H-Abspaltung), und der frei werdende Wasserstoff im Rahmen der Atmungskette in einer „gesteuerten“ Knallgas-reaktion auf Sauerstoff unter Bildung von Wasser übertragen. Die maximale Sauerstoff-aufnahme ist für die Effizienz dieser biologi-schen Endoxidation von herausragender Bedeutung. Die dabei frei werdende Energie geht zwar überwiegend als Wärme verloren. Der verbleibende Teil dient jedoch zur oxidati-ven Phosphorylierung von ATP aus ADP (. Abb. 7.11).

Die Komplexität der skizzierten Stoffwech-selwege, die Kompartimente, in denen sie stattfinden, und die Reihenfolge von Substrat-

mobilisation und Substratabbau sollen anhand von . Abb. 7.12 im Folgenden zusammenge-fasst werden. Hierbei wird der Übergang von Ruhe zu einer intensiven 30- minütigen Dau-erbelastung zugrunde gelegt. Die Beschrei-bung folgt im Wesentlichen der Arbeit von Brouns (1993). 1. Anaerob-alaktazide Energiebereitstellung

im Zytoplasma der Muskelzelle: Durch das Enzym Kreatinkinase erfolgt während der ersten Muskelkontraktionen die Rephos-phorylierung von ADP zu ATP durch KP.

2. Anaerob-laktazide Energiebereitstellung im Zytoplasma der Muskelzelle: Im Rahmen der Glykolyse wird das Muskelglykogen in Glukosemoleküle gespalten, die über Pyruvat bis zu Laktat abgebaut werden.

3. Aerobe Glykolyse (oxidativer Glykogen-abbau): Bei geringerer glykolytischer Flussrate und zeitlich etwas verzögert

Lipide Kohlenhydrate Proteine

Fette, ÖlePhospholipide

Stärke, GlykogenZucker (Pentosen,Hexosen)

Aminosäuren

Pyruvat

Glukose u. a.

Glykolyse

Acetyl-CoA

AtmungsketteWasserstoff

Zitratzyklus

ATP

Mitochondrium

Peptide

ß-Oxidation

Zytosol

O2–

CO2

CO2

H2O

CO2

CO2

O2

Sauerstoff

oxidative 2H+

ADP

Energie

Fettsäuren

Elektronen

Phosphorylierung

. Abb. 7.11 Energie freisetzende Stoff-wechselwege der eukaryotischen Zelle (Müller et al. 2015, S. 28)

Ausdauertraining

358

7

erfolgt bei ausreichender Sauerstoffver-fügbarkeit die oxidative Decarboxylie-rung von Pyruvat zu Acetyl-CoA und dessen Einschleusung in die Mitochond-rien zur Endoxidation im Zitronensäure-zyklus und in der Atmungskette.

4. Glukose-Uptake und Verstoffwechslung aus dem zirkulierenden Blut: Mit geringer zeitlicher Verzögerung steigert sich die Durchblutung der Arbeitsmuskulatur und zirkulierende Plasmaglukose wird ver-mehrt in die Muskelzelle aufgenommen und als Substrat für die aerobe Energiebe-reitstellung verwendet.

5. Glykogenolyse und Glukoneogenese in der Leber: Der sich nach wenigen Minuten einstellende Abfall der Blutzuckerkonzentra-tion wird durch Chemorezeptoren registriert und durch die Ausschüttung von Katechol-aminen (Stresshormonen) kompensiert. Diese aktivieren die Glykogenolyse in der Leber und die dabei gespaltenen sowie die im Rahmen der Glukoneogenese neugebil-

deten Glukosemoleküle stabilisieren den Blutzuckerspiegel.

6. Intramuskuläre Lipolyse: Triglyzeride (Synonym: Triacylglyzeride oder Neutral-fette) sind in geringem Ausmaß auch intramuskulär gespeichert und beteiligen sich leisten einen Anteil an der Energie-bereitstellung. Hierzu werden die Trigly-zeride in Glyzerin und Fettsäuren gespalten.

7. Periphere Lipolyse: Auch in der Peripherie nimmt die Lipolyse im viszeralen Fett und im Unterhautfettgewebe zu. Die periphere Fettmobilisation wird ebenso wie die Kohlenhydratmobilisation durch die Stresshormone (speziell Adrenalin) aktiviert.

8. Die Spaltprodukte Glyzerin und freie Fettsäuren nehmen im Blutplasma signifikant zu und werden von der Muskelzelle aufge-nommen. Im Rahmen der β-Oxidation im Zytoplasma werden die Fettsäuren zu Acetyl- CoA abgebaut und in den Zitronen-säurezyklus der Mitochondrien eingeschleust.

Muskel

Gefäße

Leber Fettgewebe

ZZ+AK

GL

1

2

3

6

5

4

7

8

KP ATP

. Abb. 7.12 Kompartimente und Reihenfolge der Substratverstoffwechselung zur Energiebereitstellung unter körperlicher Belastung (zu Punkt 1–8 s. Text).

F. Hanakam und A. Ferrauti

359 7

Beispiel: Unterzuckerung und Hungerast

Viele Athleten in der Sportpraxis klagen über plötzlich eintretende Leistungsverluste in Training und Wettkampf. Die Begleitsymptome sind leichter Schwindel, Koordinationseinbußen, Kaltschweißigkeit und Heißhunger nach Süßigkeiten. Das Phänomen ist auf den Abfall der Blutzuckerkonzentration unter eine individuelle Sensitivitätsschwelle zurückzuführen. Wenn also das Leberglykogen aufgrund von langandauern-den Belastungen verbraucht ist und den Blutzuckerspiegel bei fortwährendem Gluko-se-Uptake der Muskelzelle nicht mehr stabilisieren kann, reagiert der Körper mit den beschriebenen Symptomen. Eigene Messungen haben ergeben, dass diese „Hypoglykämieschwelle“ sich bei einigen Athleten erst bei einem Abfall der Blutzuckerkonzentration vom nüchternen Normalwert um 80–100 mg/dl auf ca. 40 mg/dl einstellt; andere Athleten verspüren bereits Einschränkungen bei ca. 60 mg/dl. Männer sind

häufiger betroffen als Frauen, und nervöse Wettkämpfer klagen häufiger als entspannte und coole Athleten. Der Grund mag an der höheren adrenergen Stimulation nervöser Männer auf die Glykogenolyserate liegen. Auch unter Hitzebedin-gungen steigt das Risiko, da hier der Kohlenhy-dratverbrauch höher liegt. Der Moment des Eintretens ist bei Dauerbelastungen erst nach ca. zwei Stunden Belastungsdauer zu befürchten. Entweder er stellt sich schleichend ein (z. B. bei zyklischen Ausdauerbelastungen mit konstantem Energieumsatz), oder er stellt sich urplötzlich und ohne Vorwarnung ein (bei plötzlichem Anstieg des Energieumsatzes beim Anstieg während der Bergetappe, bei einer Tempoverschärfung im Marathon oder zu Beginn einer zweiten Trainings- oder Wettkampfbelastung nach kurzer Pause). Tennisspieler klagen häufig zu Beginn des Doppels (zweites Match eines Mannschaftswett-kampfes) über den plötzlichen Hungerast.

Belastung Kohlenhydrate in schmackhafter Form zuzuführen (als Gel, reife Banane, gelöst im Sportgetränk, in der Halbzeitpause oder beim Seitenwechsel im Tennis). Nutzen Sie die Pause zwischen zwei Belastungen zur Aufnahme von kurz- und mittelkettigen Kohlenhydraten (Oligosaccharide mit hohem glykämischen Index) mittels Trockenkuchen, Milchreis mit Früchten oder kohlenhydratreichen Getränken. Hypoglykämisch sensible Athleten oder ihre Betreuer sollten Kohlenhydrate in der notwendigen Darreichungsform stets vorhalten. Stellt sich trotzdem ein akuter Hungerast ein, so hilft der Konsum zuckerhaltiger Nahrungsmittel (z. B. zwei bis drei Schokoriegel mit Coca-Cola) und beseitigt die Symptome nach ca. 5–10 min. Koffein in Coca-Cola oder im Espresso vermag die Mobilisationsge-schwindigkeit zusätzlich zu steigern.

Auch wenn das „Image“ von Kohlenhy draten und insbesondere Zucker in der aufgeklärten Allgemeinbe-völkerung in der jüngeren Vergangenheit erheblich gelitten hat, im Leistungssport und insbesondere bei Ausdauerbe-lastungen ist eine ausreichende Kohlenhydratzufuhr unverzichtbar (7 Abschn. 9.4.2). Je höher die Muskel- und Leberglykogenspeicher vor Beginn von Training- und Wettkampf durch komplexe, langsam verdauliche, faserreiche Kohlenhydrate (z. B. stärkehaltige Lebensmittel mit niedrigem glykämischen Index) gefüllt wurden, umso länger kann eine hohe Leistungs-fähigkeit aufrechterhalten und umso später wird sich eine Unterzuckerung einstellen. Nutzen Sie ferner jede Möglichkeit, bereits während der

Praxistipp: Kohlenhydrate vor, während, zwischen und nach der Belastung

Ausdauertraining

360

7

Nach Beendigung der Belastung sind die genannten Prozesse teilweise rückläufig. Die int-ramuskulären Triglyzeridspeicher werden durch die aus der Peripherie aufgenommenen Fettsäu-ren neu aufgebaut. Überschüssig in der Periphe-rie mobilisierte Substrate werden erneut in den Leber- und Fettzellen abgespeichert. Das Mus-kelglykogen kann durch oral zugeführte Kohlen-hydrate über den peripheren Zulieferweg schon während der Belastung geschont und je nach Belastungsintensität sogar neu gebildet werden.

Problematisch wird die Situation, wenn die Belastung bei unverminderter Intensität länger andauert. Es droht eine Hypoglykämie, die landläufig auch als „Hungerast“ bzw. „Unter-zuckerung“ bezeichnet wird. Während die Fettreserven des Organismus weitgehend uner-schöpflich sind, besteht aufgrund der begrenz-ten Kohlenhydratspeicher (ca. 300–500  g Muskelglykogen, ca. 100 g Leberglykogen, der Trainierte besitzt größere Glykogenspeicher) die Gefahr, dass bei fortwährendem Gluko-se-Uptake aus dem Blut in die Muskelzelle der Blutzuckerspiegel durch das Leberglykogen nicht mehr stabilisiert werden kann.

7.2.2 Energieumsatz und Substratverwertung im Ausdauersport

Die quantitative Verwertung von Muskel- und Leberglykogen sowie von Blutglukose und Fetten als Energiequelle für langandau-ernde zyklische Ausdauerbeanspruchungen ist vom Trainingszustand sowie von der Dauer und Intensität der Belastung abhängig (Brouns 1993). Bei Ausdauerbelastungen üblicher Dauer wird die benötigte Energie – abgesehen von geringfügigen Anteilen des Proteinstoffwechsels – hauptsächlich aus den beiden wichtigsten Energiequellen, den Koh-lenhydraten und Fetten, freigesetzt. Diese beiden Energiequellen werden immer in einem belastungsabhängigen Mischungsver-hältnis genutzt (Brouns 1993).

Der gesamtkalorische Umsatz wird primär durch Belastungsintensität, Belastungsdauer und durch das Körpergewicht bestimmt. Auch der Umfang der beteiligten Arbeitsmuskulatur (allgemeine Ganzkörper-Ausdauerbelastungen steigern den Energiebedarf) und das Geschlecht (Männer haben aufgrund der gewöhnlich höhe-ren Muskelmasse einen höheren Energieumsatz) beeinflussen den gesamtkalorischen Umsatz. Intervallbelastungen weisen im Vergleich zu Dauerbelastungen spezifische Auswirkungen auf Kalorienumsatz und Substratverwertung auf, und auch der psychische Stress unter Wett-kampfbelastung besitzt einen nicht zu unter-schätzenden Einfluss (Ferrauti 1999).

Der Ruheumsatz beträgt ungefähr 1 kcal/h/kg Körpergewicht (7 Abschn. 11). Dabei wer-

Metabolisches Äquivalent (MET)

Ein MET ist definiert als die Sauerstoff-aufnahme im Sitzen unter Ruhebedingungen, entsprechend 3,5 ml O2/kg Körpergewicht/min. Dies entspricht in etwa 1,0 kcal/kg Körpergewicht/h. Ein normaltrainierter Mann mit einem Körpergewicht von 80 kg wird folglich ca. 80 kcal während einer Stunde in sitzender Tätigkeit verbrauchen (Jetté et al. 1990; McArdle et al. 1991). Ausgehend von diesem Basiswert kann nun jede körperliche Aktivität in der hierfür benötigten Anzahl an METs beschrieben werden, indem die Sauerstoffaufnahme bei dieser Aktivität durch den oben genannten Ruheumsatz dividiert wird. Das Metabolische Äquivalent einer Belastung ist folglich der Multiplikationsfaktor des Ruheumsatzes. Hierzu findet man in der Literatur zahlreiche Angaben für vielfältige Tätigkeiten, die jedoch nicht immer auf experimentellen Untersuchungen basieren, sondern

F. Hanakam und A. Ferrauti

361 7

den nach unseren Messungen ca. zwei Drittel der Energie durch Fette und ca. ein Drittel durch Kohlenhydrate bereitgestellt (Ferrauti 1999). Unter körperlicher Belastung steigt der Energieumsatz je nach Art und Intensität der Belastung an. Die einfachste Form zur Beschreibung des gesamtkalorischen Umsatzes verschiedener Aktivitäten ist die Angabe des Metabolischen Äquivalents (engl. metabolic equivalent, abgekürzt als MET).Aus diesen Basisgrößen können nun für ver-schiedene Aktivitäten die gesamtkalorischen Brutto- und Nettoangaben für eine realistische Belastungsdauer berechnet werden. So werden beispielsweise in einem 90-minütigen Fußball-spiel (Trainingsspiel mit gut trainierten Sport-studenten und einem mittleren Körpergewicht von 80  kg) brutto, also einschließlich des Ruheumsatzes, ca. 5630  kJ (Minimum 4430, Maximum 7290) bzw. 1340  kcal (Minimum 1050, Maximum 1750) verbraucht (Ferrauti et al. 2006). Der Bruttoumsatz eines zweistün-digen Trainingseinzels über drei Sätze mit männlichen Turniertennisspielern (Körperge-wicht ca. 80 kg, regionale Klasse) entspricht in etwa dem eines vierstündigen Golfspiels über 18 Loch im Dreier-Flight (ca. 4200  kJ bzw. 1000  kcal). Unter realen Turnierbedingungen ist jedoch in allen Fällen von deutlich höheren Werten auszugehen (Ferrauti 1999; Ferrauti et al. 1997, 2001b).

Die Angaben für die klassischen zyklischen Ausdauersportarten werden selbstverständlich neben der sehr unterschiedlichen Belastungs-dauer im Wesentlichen von der Belastungsin-tensität bestimmt. Ein gemütlicher Jogginglauf eines 80 kg schweren Läufers über 60 min wird in etwa mit einem Energieumsatz von ca. 3000 kJ bzw. 700 kcal einhergehen. In der glei-chen Zeit verbraucht eine 60 kg schwere Läufe-rin 2250  kJ bzw. 540  kcal. Ein zügiger Marathonlauf eines 80  kg schweren Läufers (Endzeit 3:15  h) wird hingegen bereits mit einem Energieumsatz in Höhe von ca. 13.000 kJ bzw. über 3000  kcal einhergehen. Während einer langen und schweren Tour-de-France-

oftmals auch auf Schätzungen. Leichter Hausarbeit werden beispielsweise 2 MET, Gartenarbeit 4 MET, Schneeschaufeln 5 MET und Holzhacken 6 MET zugeordnet. Gemäß der Höhe des MET werden verschiedene Klassifikationen für leichte (<4 MET), mittlere (4–6 MET), schwere (6–8 MET), sehr schwere (8–10 MET) und übermäßig schwere (>10 MET) Aktivitäten unterschieden (Jetté et al. 1990; McArdle et al. 1991). Das metabolische Äquivalent kann in gleicher Weise zur Beschreibung der körperlichen Leistungsfähigkeit und zur Charakte-risierung der Trainingsintensität (z. B. % von METmax) benutzt werden. Individuelle Limitationen dieser Messgröße ergeben sich beispielsweise bei Personen mit einem hohen Anteil an Körpermuskulatur (höherer kalorischer Ruheumsatz) und natürlich durch die Ausführungsqualität sportlicher Aktivitäten. Exemplarisch sind einige grobe Orientierungswerte aus der Literatur bzw. aus eigenen Untersuchungen mittels portabler Spirometrie und indirekter Kalorimetrie speziell zum Tennis, Fußball und Golf in alphabetischer Reihenfolge benannt (Jetté et al. 1990, Ferrauti et al. 1997, Ferrauti 1999; Ferrauti et al. 2006).

Metabolische Äquivalente ausgewählter Sportarten

Alpiner Skilauf: 5–9

Badminton Einzel: 4–5

Basketball: 11,1

Boxen: 13

Fußball: 10–12

Golf: 2–4

Jogging (9 km/h): 8–10

Krafttraining: 3–6

Tennis Einzel: 6–10

Walking (5 km/h): 3–4

Ausdauertraining

362

7

Etappe mit bis zu sechs Stunden Dauer ist mit einem Umsatz von bis zu 30.000 kJ bzw. über 7000 kcal zu rechnen (Müller et al. 2015).

Der Füllungsgrad von Leber- und insbeson-dere Muskelglykogen beeinflusst in hohem Masse den Energieumsatz, die Substratverwer-tung und hierdurch das Leistungsvermögen des Athleten. Vergleichende Untersuchungen von Wagenmakers et al. (1991) in Glykogenverarm-ten und -angereichertem Zustand belegen, dass bei selbstgewählter Belastungsintensität die Ausschöpfung der Maximalleistung wäh-rend einer zweistündigen Dauerbelastung mit entleerten Glykogenspeichern (z. B. durch eine intensive Dauerbelastung am Vortrag mit anschließender kohlenhydratfreier Diät) konti-nuierlich von 70 auf 40 % gesenkt werden muss, während im Glykogen angereicherten Zustand die Leistung bei 80 % der Maximalleistung bis zum Belastungsende stabilisiert werden kann (. Abb. 7.13). Interessanterweise hat diese Gly-kogen-Mangelsituation Konsequenzen auf alle übrigen Mechanismen der Substratmobilisation und Substratverwertung (. Abb. 7.12). So sinkt die Blutglukosekonzentration aufgrund des Gly-kogenmangels in der Leber (reduzierte Glyko-genolyse), und auch die Blutlaktatkonzentration ist als Folge der eingeschränkten muskulären Glykolyse signifikant verringert. Zur Kompen-sation der Energiedefizite wird der Fettstoff-

wechsel angekurbelt. Durch vermehrte Lipolyse im Körperfett steigt die Serumkonzentration von freien Fettsäuren (FFS) und freiem Glyzerin deutlich stärker an (. Abb.  7.13). Folglich ist auch von einer vermehrten Aufnahme und Oxi-dation von FFS in der Muskelzelle auszugehen, was aufgrund der oben beschriebenen Zusam-menhänge mit einer Reduktion des Leistungs-vermögens einhergeht (. Abb. 7.12 und 7.13).

! Achtung: Hohe Laktatwerte sind (auch) ein Indikator für Leistungsfähigkeit

Die Beteiligung der energiereichen Substrate am gesamtkalorischen Umsatz hängt aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge sehr stark von der Belastungsintensität ab (Romijn et  al. 1993). Bei geringer Belastung überwiegt der Fettstoffwechsel absolut und prozentual an der Energiebereitstellung. Dabei werden vorrangig die über das Blut zugeführten Plas-mafettsäuren aus den peripheren Fettspei-chern oxidiert (. Abb. 7.14). Erst bei mittlerer Belastungsintensität deckt der Kohlenhydrat-stoffwechsel aus Muskelglykogen und Plasma-glukose (aus der hepatischen Glykogenolyse) in etwa die Hälfte des Energieumsatzes. Der absolute Fettumsatz erreicht bei 65  % der V̇O2max sein Maximum, wobei gleichermaßen die intramuskulären und die peripheren Fette eingesetzt werden. Bei hoher Intensität sinkt

0

25

50

75

Arb

eits

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ögen

(% m

ax)

glykogenreich

glykogenarm

100

0

500

1000

C

B

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1500

2000

0ba

30 60 90 120 [min]

Seru

m F

FS (µ

mol

/l)

0 30 60 90 120 [min]

.Abb. 7.13 Arbeits-vermogen (links) und Serumkonzentration an freien Fettsäuren (FFS, rechts) in Abhangigkeit vom Fullungsgrad der Glykogenspeicher. Im Hintergrund ein Querschnitt durch die glykogenreiche Skelettmuskulatur. Muskelglykogen wird in Form von Starkekornern (C) zwischen den Mitochondrien (B) innerhalb der Muskel-fasern (A) gespeichert (modifiziert nach Brouns, 1993 und Wagenmakers et al. 1991)

F. Hanakam und A. Ferrauti

363 7

der absolute Fettumsatz erneut ab, und das Muskelglykogen deckt den Großteil des Ener-giebedarfs (Romijn et  al. 1993; . Abb.  7.14). Mit zunehmender Belastungsdauer steigt bei mittlerer Intensität der Beitrag der Plasmafett-säuren sowie der Plasmaglukose, und jener des Muskelglykogens fällt ab (van Loon et al. 2003).

Praxistipp: Regeln und Empfehlungen zum „Fettburning“ im Ausdauersport

Der Büchermark mit naiv-populär ausgerichteten Buchtiteln wie „Fettburning – so einfach schmilzt das Fett weg“ sowie zahlreiche Hochglanz-Journale widmen sich seit Jahren dem hohen öffentlichen Interesse, die eigene Körperkomposition durch Reduktion des Körperfettanteils zu optimieren. Dabei werden mitunter auch falsche Empfehlungen bzw. Fehlinterpre-tationen physiologischer Zusammenhänge propagiert. Im Folgenden sollen daher einige gesicherte Fakten zu dieser spannenden Thematik zusammengefasst werden:

5 Die absolute Fettverbrennung folgt einer negativen U-Funktion zur Reizhöhe mit einem Maximum, dass in Abhängigkeit von Reizdauer, Trainings-zustand und Geschlecht zwischen 45 und 70 % der V̇O2max differiert.

5 Geringe Belastungsintensitäten weisen prozentual den höchsten

Fettstoffwechsel auf. Von höherer Relevanz für die Praxis ist jedoch der absolute Fettumsatz, der sich bei mittleren Intensitäten einstellt.

5 Submaximale Intensitäten senken den absoluten Anteil der Fettverbrennung. Allerdings kann diese Reduktion teilweise durch den verstärkten Nachbrenneffekt (Excess Postexercise Oxygen Consumption bzw. EPOC) kompensiert werden.

5 Die Fettverbrennung setzt bereits nach wenigen Minuten körperlicher Belas-tung ein. Das Ausmaß der Fettverbren-nung steigt allerdings mit zunehmender Belastungsdauer bis auf ein Plateau an.

5 Beanspruchungen großer Muskelgrup-pen (z. B. Rudern, Cross-Trainer) sind gegenüber dem Fahrradfahren bei gleicher relativer Belastung zur Steige-rung der Fettverbrennung überlegen.

5 Durch Auslassen einer Nahrungs-/KH-Zufuhr vor einer körperlichen Be-lastung bzw. bei Glykogenverarmung sowie unter Koffeinzufuhr kann der Fettumsatz bei submaximaler Belas-tung gesteigert werden. Dies begrün-det langsame morgentliche Nüchtern-läufe von Ausdauerathleten zum Fettstoffwechseltraining. Allerdings

0

50

100

150

200

250

300

350

(cal

/kg/

min

)

25 % 65 % 85 %

VO2max

Fette

MuskelglykogenPlasmaglukosePlasmafettsäurenintramuskuläre Triglyzeride

Kohlenhydrate

.

. Abb. 7.14 Beteiligung verschiedener Substrate des Kohlenhydrat- (blaue Farbtöne) und Fettstoffwech-sels (gelb Farbtöne) an der Energiebereitstellung in Abhängigkeit von der Belastungsintensität (modi-fiziert nach Romijn et al. 1993). Der absolute kalorische Fettumsatz unterliegt einer negativen U-Funktion im Verhältnis zur Intensität (gestrichelte Linie). Der gesamtkalorische Umsatz nimmt linear zu

Ausdauertraining

364

7

geht dies zulasten der Leistung und da-mit des gesamtkalorischen Umsatzes.

5 Krafttraining ist aufgrund des geringen gesamt- und fettkalorischen Umsatzes für eine direkte Gewichtsregulation we-niger gut geeignet. Krafttraining kann jedoch langfristig einen positiven Effekt durch eine Erhöhung der aktiven Kör-permasse mit konsekutiver Steigerung des Ruheumsatzes erzielen.

5 Frauen besitzen spezifische Nachteile hinsichtlich der Lipolyse im Gesäß- und Oberschenkelbereich, jedoch einen hö-heren Fettumsatz unter Belastung. Ursa-chen hierfür sind beispielsweise die ge-ringere Katecholaminsekretion und der höhere Anteil an Typ-I-Muskelfasern.

5 Lokale Hitze, Kompression, Kontrak-tion oder elektrische Muskelstimula-tion besitzen keinen lokalen Einfluss auf die Lipolyse. Deren Aktivierung erfolgt stets systemisch über zirkulie-rendes Adrenalin im Körperkreislauf.

5 Freizeitrelevante Sportspiele wie Tennis und Fußball besitzen aufgrund ihres In-tervallcharakters und der hohen Stress-stimulation Nachteile für den Fettstoff-wechsel. Sie können diesen Nachteil durch ihre strukturgegebene bzw. mo-tivationsbedingte lange Belastungs-dauer kompensieren.

5 Weniger eine Maximierung des Fettum-satzes, sondern eine Maximierung des gesamtkalorischen Umsatzes sollte im Freizeitsport angestrebt werden, wenn dieser mit dem Ziel der Gewichtsreduk-tion betrieben wird.

5 Es ist eine möglichst lange Reizdauer (1. Priorität) mit möglichst hoher Reizhöhe (2. Priorität) anzustreben. Bei limitier-tem Zeitbudget (30 min) darf die Trai-ningseinheit auch intensiver sein (s. EPOC).

z Der NachbrenneffektFür die Sportpraxis ist die Erkenntnis inte-ressant, dass auch kürzere und intensivere Belastungen einen nennenswerten Beitrag zur Fettverbrennung leisten können. Viel-fach ist das unzureichende Zeitbudget von Trainierenden im Freizeitsport handlungs-leitend. Muss die Ausdauereinheit daher aus Zeitgründen auf 30–45  min gekürzt werden, kann die Belastungsintensität aus verschiedenen Gründen hoch gehal-ten werden, sofern dies der Trainingsplan und die Belastungsverträglichkeit zulassen. Einerseits ist hierdurch von einer stärkeren Reizsetzung für Anpassungsprozesse des Herz-Kreislauf-Systems und einem höhe-ren gesamtkalorischen Umsatz auszugehen; andererseits werden nach intensiveren Trai-ningseinheiten auch nach Belastungsende noch nennenswert höhere Energie- und Fett-umsätze erzielt. Verständlicherweise sind viele Stoffwechselmechanismen aufgrund der nachhaltigen Enzymaktivierung und der erforderlichen Regulationsprozesse bei der Umstellung auf Ruhebedingung noch bis zu zwei Stunden aktiv und sind energetisch rele-vant (. Abb.  7.15). Dieses Phänomen wird umgangssprachlich auch als „Nachbrenn-effekt“ bezeichnet. Er basiert auf der über-schießenden Nachatmung von Sauerstoff, sodass in Fachkreisen von der „Excess Post Exercise Oxygen Consumption“ bzw. kurz EPOC gesprochen wird.

In eigenen Untersuchungen mittels indi-rekter Kalorimetrie (eine der Messmethoden zum Energie- und Substratstoffwechsel) ergaben sich höhere EPOC- und speziell höhere Fettoxidationsraten im Anschluss an intensive Trainingseinheiten nach der Dauer-methode oder nach der Intervallmethode (z.  B.  Fahrradergometrie bei 70  % im Ver-gleich zu 40  % der V̇O2max) sowie bei Aktivitäten mit großen Muskelgruppen (Ruderergometrie; . Abb. 7.15).

F. Hanakam und A. Ferrauti

365 7

7.2.3 Energiestoffwechsel bei Intervallbelastung

Während die Abläufe im Energiestoffwechsel bei zyklischen Ausdauerbelastungen nach der Dauermethode vergleichsweise einfach zu

beschreiben und zu erklären sind (überwie-gend basierend auf dem aeroben Energiestoff-wechsel der Prozesse 3 und 4  in . Abb.  7.5), stellt eine Intervallbelastung mit wechselnden Intensitäten deutlich komplexere Anforderun-gen an die Energiebereitstellung. Je nach den

Exkurs: von der indirekten Kalorimetrie zur „Metabolic Power“

Zur Messung von Energieumsatz und Substrat-oxidation existieren verschiedene indirekte und direkte Verfahren. Die einfachste Methode ist die auf Atemgasanalysen basierende „indirekte Kalorimetrie“. Bei der indirekten Kalorimetrie wird von einer stöchiometrischen Beziehung zwischen der Aufnahme von O2, dem Abatmen von CO2 und dem kalorischen Ausmaß der dabei freiwerdenden Energie ausgegangen. Der Quotient aus Sauerstoffaufnahme und Kohlen-dioxidabgabe wird auch als respiratorischer Quotient (RQ) bezeichnet. Dieser beläuft sich bei reiner Kohlenhydratverbrennung auf 1,0, bei reiner Fettverbrennung auf 0,7 und bei gleichmäßiger Verteilung beider Substrate zu je 50 % auf 0,85. Die Ursache für diese Unter-schiede liegt im geringen Sauerstoffgehalt der Fettsäuremoleküle begründet und kann aus den Reaktionsformeln bei der Substratoxida-tion abgeleitet werden (vgl. de Marées 2002):

Glucose: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2OFettsäure (Beispiel): C55H102O6 + 77,5 O2

→ 55 CO2 + 51 H2O

Die spirometrisch gemessene Sauerstoffauf-nahme kann nun entsprechend des RQ auf Koh-lenhydrat- und Fettoxidation aufgeteilt und mit dem jeweiligen kalorischen Äquivalent verrech-net werden. Methodenkritisch ist hierbei zu berücksichtigen, dass neben metabolischen Gründen auch andere Ursachen einen Einfluss auf den RQ besitzen. Intervallbelastungen erschwe-ren die Interpretation des RQ. Dieser ist in solchen Fällen nämlich nicht nur Ausdruck der aktuellen Verbrennungsvorgänge („Metabolischer RQ“) sondern spiegelt in erster Linie die momentanen Ventilationsverhältnisse wider („Ventilations-RQ“). Nur bei Ruheatmung und bei Arbeiten im Steady State entspricht der ventilatorische RQ dem metabolischen RQ und beschreibt das momen-tane Verhältnis zwischen CO2-Produktion und O2-Verbrauch. Nach Belastungsende dauert die Abatmung von CO2 länger an, während die O2-Aufnahme rasch abfällt. CO2-Abgabe und RQ werden in dieser Phase zusätzlich durch die

Hyperventilation des Sportlers erhöht. Insgesamt übertrifft die gemessene CO2-Menge in den Belastungspausen somit die Menge des aktuell durch die Oxidationsprozesse entstandenen CO2 erheblich. Zu Beginn der Belastungspausen steigt der RQ folglich zunächst für kurze Zeit erheblich an (Mellerowicz 1979; Chamari et al. 1995).

Die als direkte Kalorimetrie bezeichnete „Tracer“-Technologie ist deutlich aufwendiger und basiert auf der Infusion isotopenmarkierter Substrate (sog. direkte Kalorimetrie). Um beispielsweise quantitative Aussagen zur Fettsäureoxidation treffen zu können, wird 13C-markierte PalmitinsÄure als Tracer verab-reicht, die in Form von 13CO2 nach Belastung ausgeatmet und quantifiziert werden kann.

Aktuell entwickelt sich diese methodisch auf-wendige und zum Teil laborabhängige Messme-thodik in eine Richtung mit einer höheren praktischen Anwendbarkeit. Grundlage hierfür ist die frühe Erkenntnis, dass der energetische Bedarf einer Laufbewegung und auch der Einfluss von positiven und negativen Beschleunigungen weitgehend genau rechnerisch abgebildet wer-den können (Di Prampero et al. 2005). Unter „Metabolic Power“ wird in jüngerer Zeit der aus Laufstrecke und Laufgeschwindigkeit sowie Geschwindigkeitsänderungen resultierende Ener-giebedarf in einer Sportart verstanden, wobei inzwischen versucht wird, dies auch auf die Mannschafts- und Rückschlagspiele zu übertra-gen (Di Prampero und Osgnach 2018a, b). Basie-rend auf den Weg-/Zeitbezogenen Daten aus modernen Tracking Verfahren soll der Energie-bedarf eines jeden Spielers online und ohne zusätzlich störende Messinstrumente während Wettspiel und Training erfasst werden können. Ungeklärt ist jedoch bislang, wie der erhebliche energetische Bedarf in Zweikämpfen, Sprüngen, Schüssen, Schlägen und Würfen miteinbezogen werden kann, da diese aufwendigen Aktivitäten kaum automatisiert erfasst werden können und deren Energiebedarf allenfalls als konstanter Kor-rekturfaktor miteinbezogen werden kann.

Ausdauertraining

366

7Anforderungen an die energetische Flussrate während der Belastungsphasen (vom maxima-len „All-out“-Kurzsprint über 20 m bis hin zu einem 1000-m-Lauf nach der extensiven Inter-vallmethode) und je nach Art und Länge der Belastungspausen (aktiv bei moderater Intensi-tät oder vollkommen passiv) und der Länge der Serienpausen greifen alle Stoffwechselpro-zesse in einem unterschiedlichen Mischungs- und Wechselverhältnis ineinander (. Abb. 7.5).

Setzt man das Beanspruchungsprofil der Sportspiele ebenfalls mit einer ausdauerrelevan-ten Intervallbelastung gleich, dann werden die energetischen Abläufe noch diffuser, da sich kurze Sprintbelastungen mit längeren submaxi-malen Phasen und zwischengeschalteten passi-ven und aktiven Erholungsphasen in einem unvorhersehbaren Muster abwechseln. Die dar-aus resultierenden mittleren und maximalen Stoffwechselgrößen sowie deren individuelle Variationen unter Trainings- und simulierten bzw. realen Turnierwettspielbedingungen wur-den verschiedentlich bereits für Fußball und Ten-nis publiziert (Ferrauti et al. 2001a, b, c, 2006).

Das Grundprinzip des Energiestoffwech-sels bei Intervallbelastungen besteht in der Nutzung der energiereichen Phosphate zu Beginn der Belastungsphasen (anaerob-alakta-zider Stoffwechsel) sowie einem fließenden Übergang zur anaerob-laktaziden Glykolyse (bei längeren intensiven Belastungsphasen) bei gleichzeitig zugeschalteter aeroben Ver-

stoffwechslung von Glukose (bei längeren extensiven Intervallphasen). In den dazwi-schengeschalteten aktiven oder passiven Pau-sen kommt es zur Oxidation von Laktat-, Glukose- und Fettsäuremolekülen bei gleich-zeitiger Rephosphorylierung von Kreatinphos-phat und Adenosinphosphat (. Abb. 7.16).

Bei kurzen intensiven Intervallen über-nimmt der anaerob-alaktazide Stoffwechsel den größten Anteil am Energiefluss. In den Pausen obliegt vorrangig dem aeroben Glyko-genabbau die Aufgabe der oxidativen Phosho-rylierung im Kreatin/Kreatinphosphat- Shuttle (. Abb. 7.6). Solange die Belastungsintervalle ausreichend kurz und die Pausenintervalle ausreichend lang sind, kann dieser wechselsei-tige Ablauf den Energiebedarf decken.

Bei intensiven submaximalen Intervallen längerer Dauer wird die anaerobe Glykolyse während der Belastung einen zusätzlichen nen-nenswerten Beitrag leisten. In der darauffolgen-den Pause werden die gebildeten Laktatmoleküle ebenfalls in den oxidativen Stoffwechsel einge-schleust. Bei stetiger Wiederholung entsprechen-der Intervalle mit hoher glykolytischer Flussrate verringert die in der Muskelzelle angereicherte Milchsäure den intrazellulären pH-Wert. Hier-durch wird die anaerobe Glykolyse gehemmt und stattdessen der aerobe Glykogenabbau unter Einbußen der Leistungsfähigkeit forciert. In der darauffolgenden Pause bleiben der aerobe Gly-kogen- und Laktatabbau aktiviert.

00

2

4

6

20 40

Fett

oxid

atio

n (k

J/m

in)

60 80 100 120 (min)

FE = FahrradergometrieR = RuderergometrieD = Dauermethodelnt = lntervallmethode

•Zahlenwerte = % VO2max

FED70

FED55FED40

FEInt30/80

RD55

.Abb. 7.15 Verlauf der Fettoxidation nach Belastungsende in Abhängigkeit vom Trainingsinhalt. Bei intensiver Fahrradergo-metrie nach der Dauermethode (rote Linie) sowie nach Ruderergometrie (schwarze Linie) waren EPOC und Fettoxidation gegenüber moderater Fahrradergometrie (blaue Linie) noch lange nach Belastungsende erhöht (Schnittka et al. 2006)

F. Hanakam und A. Ferrauti

367 7

Bei langen extensiven Intervallen domi-niert der aerobe Glykogenabbau sowohl während der Belastung als auch in den Pau-sen. Gleichzeitig ist in den Pausen auch von einer Beteiligung des aeroben Fettabbaus

auszugehen. Spannend und kontrovers dis-kutiert ist die Frage, ob sich der Fettstoff-wechsel auch bei intensiver Intervallarbeit während der Pausen an der Energiebereit-stellung beteiligt.

Exkurs: Fette verbrennen im Feuer der Kohlenhydrate

Schon früh widmeten sich verschiedene skandinavi-sche Forscher dem Vergleich des Energiestoffwech-sels zwischen intensiver Intervallarbeit und kontinuierlicher Dauerbelastung. Diese Studien wur-den größtenteils auf dem Fahrradergometer durch-geführt (Åstrand et al. 1960; Essén 1978). Hierbei ergaben sich keine großen Unterschiede hinsichtlich der Substratverwertung (der RQ lag jeweils zwi-schen 0,87 und 0,90). Essén (1978) folgerte hieraus, dass der Energiestoffwechsel bei intensiver Intervall-arbeit weitgehend jenem bei moderater kontinuier-licher Beanspruchung entspricht und begründet die hohe Beteiligung des Fettstoffwechsels bei Intervall-arbeit durch folgenden Mechanismus:

Während der Belastungsphasen erfolgt die Energiebereitstellung zunächst durch die energie-reichen Phosphate Adenosintriphosphat (ATP) und

Kreatinphosphat (KP) und anschließend durch die anaerobe Glykolyse. In den Pausen wiederum steigt die Acetyl-CoA- Produktion aus der ß-Oxida-tion von FFS an. Gleichzeitig wird der Umbau von Pyruvat aus der Glykolyse zu Oxalacetat gefördert. Aus dem Acetyl-CoA der ß-Oxidation und dem Oxalacetat der Glykolyse entsteht Zitronensäure in den Mitochondrien gegen Ende der Pause. Diese passiert die Mitochondrienmembran und hemmt im Zytoplasma die Glykolyse zu Beginn der erneu-ten Belastungsphase. Dieser von Randle et al. (1963) erstmals beschriebene Fettsäure- Glukose- Zyklus beschreibt die Schnittstelle zwischen Koh-lenhydrat- und Fettstoffwechsel und wird populär durch die Grundregel beschrieben, dass Fette nur im Feuer der Kohlenhydrate verbrennen.

Belastung

anaerob-alaktazid

anaerobe Glykolyse

aerober Glykogenabbau

Pause

aerober Fettabbau

aerober Glykogenabbau

aerober Laktatabbau

–

+

?

. Abb. 7.16 Typische Stoffwechselwege und Kombinationsmöglichkeiten bei unterschiedlich gestalteten Intervallbelastungen. Blaue Pfeile = kurze

maximale Intervallsprints; rote Pfeile = intensive submaximale Intervalle mittlerer Länge; grüne Pfeile = lange extensive Intervalle

Im Rahmen eigener Untersuchungen (Fer-rauti et  al. 2001a) erreichte der RQ bei einer intervallförmigen Belastung in einem Tennis-wettkampf deutlich höhere Werte (0,94) als bei einer kontinuierlichen Laufbelastung mit identi-scher Sauerstoffaufnahme auf dem Laufband (0,88). Gemäß der indirekten Kalorimetrie ergibt sich nach 120  min Belastungsdauer da-raus ein relativer Anteil der Fettoxidation an der Energiebereitstellung von ca. 50 % beim Laufen und ca. 30 % beim Tennis und eine höhere abso-lute Umsatzrate (. Abb. 7.17).

Eine Übertragung der im Exkurs beschrie-benen Mechanismen auf die realen Bedingun-gen der Sportart Tennis ist folglich nur bedingt möglich. Die vermehrte Kontraktion der schnelleren und glykolytisch aktiveren Mus-kelfasern vom Typ II  b beim Tennis und in anderen Sportspielen sowie die erhöhte Adre-nalinausschüttung intensivieren möglicher-weise die aerobe und anaerobe Glykolyse unter Verstoffwechselung von Kohlenhydraten (Wei-cker und Strobel 1994). Auch die höhere Lak-tatkonzentration erschwert in den Sportspielen

Ausdauertraining

368

7

die Einschleusung des aus der ß-Oxidation von FFS entstammenden Acetyl-CoA in den Zitrat-zyklus und erfordert primär die oxidative Lak-tatelimination während der Pausen (Ferrauti et al. 2001a). Ein objektiver Vergleich des Subs-tratstoffwechsels zwischen kontinuierlicher und intervallförmiger Belastung ist folglich nur unter Betrachtung der gesamten sportartspezi-fischen Beanspruchungen möglich. Einschrän-kend ist jedoch zu berücksichtigen, dass neben metabolischen Gründen auch untersuchungs-methodische Ursachen für die vergleichs-weise hohen respiratorischen Quotienten im Tenniswettkampf verantwortlich sein können. Aktuell widmet sich eine Gruppe junger Nach-wuchsforscher mit neuartigen Zugängen der Aufklärung des Energiestoffwechsels auch in den Rückschlagspielen, auch unter Anwendung des „Metabolic Power“ Prinzips (Hoppe et al. 2018a; Edel et al. 2019). (s. 7 Exkurs zu den Messmetho-den zum Energie- und Substratstoffwechsel).

Praxistipp: Energiestoffwechsel und was bringt’s für die Sportpraxis?

Aus leistungssportlicher Sicht kommt einer ausreichenden Kohlenhydratzufuhr vor, während und nach der Belastung in den Sportspielen und bei Intervallarbeit im

0 30 60 90 1200

5

10

15

20

25

Fett

oxid

atio

n (k

cal/m

in)

Laufen

Tennis

0 30 60 90 1200

20

40

60

80

Fett

oxid

atio

n (%

)

**

**

**

****

**

**

**

)nim()nim(

a b

. Abb. 7.17 Verlauf der absoluten a und prozentua-len b Fettoxidation während eines zweistündigen Tenniseinzels und einer Laufbandbelastung mit

identischer durchschnittlicher Sauerstoffaufnahme (Ferrauti 1999; Ferrauti et al. 2001a)

Ausdauersport speziell unter Stressbe-dingungen (Turnierwettspiel, nervöse Spieler) eine leistungslimitierende Bedeutung zu.Aus gesundheitssportlicher Sicht kann es von Interesse sein, dass sich die Fettoxidation bei Intervallarbeit weniger an der Energiebereit-stellung beteiligt als bei kontinuierlicher moderater Dauerbelastung. Dieser eventuelle Nachteil kann jedoch durch eine ausreichend lange Spiel- bzw. Belastungsdauer problemlos kompensiert werden. Bereits nach zweistündiger Spielzeit übersteigt der Kalorienumsatz aus Fetten beim Tennis (202 kcal) jenen während einer einstündigen Laufbeanspruchung (152 kcal).

7.3 Anpassungseffekte durch Ausdauertraining

Ein einmaliges Ausdauertraining bewirkt akute, unmittelbare Effekte (Reaktionen), die bei regel-mäßiger Durchführung zu chronischen Effekten (Adaptationen) führen. Reaktionen und Adap-tationen sind sowohl lokal in der Arbeitsmusku-latur als auch übergreifend und systemisch durch allgemeine Veränderungen im Organis-mus nachweisbar (. Tab. 7.3). Ursächlich für die

F. Hanakam und A. Ferrauti

369 7

spezifische Wirkung des aeroben Ausdauertrai-nings, beispielsweise in Abgrenzung zum Kraft-training, ist primär der dauerhaft erhöhte Sauerstoffbedarf und der hohe gesamtkalorische Umsatz bei der Oxidation der Nährstoffe.

Das vorliegende Kapitel befasst sich mit den chronischen Anpassungseffekten durch regelmäßiges Ausdauertraining (. Tab. 7.3). In der Arbeitsmuskulatur stehen Kapillarisie-rung, Erhöhung von Mitochondrienvolumen und Myoglobingehalt, aerobe und anaerobe Enzymaktivierung sowie die Zunahme von energiereichen Phosphaten und Muskelglyko-gengehalt im Vordergrund.

Allgemein-systemische Anpassungseffekte sind auf morphologischer (z.  B.  Herzvolumen und Knochendichte), kardiozirkulatorischer (z. B. Ökonomie und Variabilität der Herztätig-keit, Senkung von peripherem Gefäßwiderstand und systolischem Blutdruck), metabolischer (z.  B.  Optimierung des Lipoproteinprofils und der Insulinsensitivität), hämatologischer (z.  B. verminderte Adhäsivität und Aggregabilität der Thrombozyten und verbesserte Fließeigenschaf-ten des Blutes), endokrinologischer (z. B. Verrin-gerung des Katecholaminspiegels), vegetativer

(z. B. bessere sympathovagale Balance im auto-nomen Nervensystem) und immunologischer Ebene nachweisbar (z. B. Senkung der Infektan-fälligkeit).

In der Summe sind diese Anpassungseffekte sowohl für den Leistungssport (Erhöhung der maximalen Sauerstoffaufnahme und dadurch der Ausdauerleistungsfähigkeit) als auch aus internistisch-präventivmedizinischer Sicht von herausragender Bedeutung. Neben der Vorbeu-gung von Zivilisationserkrankungen wie der koronaren Herzkrankheit, dem metabolischen Syndrom und dem Altersdiabetes ist auch eine Senkung der Inzidenz vereinzelter Krebserkran-kungen nachweisbar (Thiel et al. 2017; . Tab. 7.3).

7.3.1 Internistisch-präventivmedizinische Anpassungseffekte

„Ausdauersport ist das bessere Medikament!“ Zahlreiche prospektive epidemiologische Unter-suchungen belegen eine Senkung des relativen Risikos für das Auftreten von Zivilisationser-krankungen bei Personen mit hoher Ausdauer-

. Tab. 7.3 Effekte von aerober körperlicher Aktivität und Ausdauertraining (aus Thiel et al. 2017, S. 25, nach ACSM et al. 2010 und Mujika 2012)

Ausdauertraining

370

7

Sandvik und Mitarbeiter untersuchten zu Beginn der 1970er-Jahre über 2000 männliche norwegische Firmenmitarbeiter im Alter von 40–60 Jahren und registrierten deren Ausdauer-leistungsfähigkeit mittels aufsteigender Fahrrad-ergometrie. Gemäß der maximal erreichten Leistung wurde die Gesamtpopulation in vier gleich große Kohorten aufgeteilt (Fitnessquar-tile). Die Fitnessquartile (1  =  höchste und 4 = geringste Fitness) unterschieden sich in zahl-reichen weiteren Charakteristika. Im Quartil mit der höchsten Fitness fanden sich unter anderen geringere Werte für Body- Mass- Index, Ruhe-puls, systolischen Blutdruck und Lipoproteine. Dort waren auch die wenigsten Raucher und die sportlich aktivsten Probanden zu finden.

In den darauffolgenden 16 Jahren starben 271 der knapp 2000  in die Studie aufgenommenen Personen, darunter die Hälfte an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung. Die Aufteilung die-ser Verstorbenen nach der Zugehörigkeit zu den Fitnessquartilen war sowohl hinsichtlich der Gesamtmortalität als auch hinsichtlich der Herz-Kreislauf- Erkrankungen (in Klammern) eindeu-tig: 61 (45) in Quartil 4, 45 (32) in Quartil 3, 26 (38) in Quartil 2 und lediglich 13 (11) in Quartil 1. Das relative Risiko, an einer Herz- Kreislauf-

Erkrankung zu versterben, war folglich in den ausdauerleistungsstärkeren Quartilen (nach Adjustierung nach anderen Risikofaktoren) um die Hälfte geringer als im ausdauerschwächsten Quartil 4. Die Schutzwirkung bestand in etwas abgeschwächter Form für das leistungsstärkste Quartil auch gegenüber anderen Erkrankungen und Sterbeursachen („All cause mortality“; . Abb.  7.18). Es gilt somit zusammenfassend: „Ausdauersport ist das bessere Medikament!“

leistungsfähigkeit und/oder einem hohen freizeitkalorischen Umsatz (s. auch 7 Kap. 11). Stellvertretend für die Vielzahl an entsprechen-den Untersuchungen der vergangenen Deka-den (u. a. Morris et al. 1973; Paffenbarger et al.

1986; Sandvic et al. 1993; Blair et al. 1996; Leon et  al. 1997) soll im Folgenden eine für diesen Untersuchungsansatz repräsentative Kohorten-studie aufgrund ihrer extrem langen Laufzeit von 16 Jahren etwas genauer vorgestellt werden.

Exkurs: Prospektive epidemiologische Untersuchungen

Die Epidemiologie widmet sich den grundsätz-lichen Gesetzmäßigkeiten über gesundheitsbezo-gene Zustände und Abhängigkeiten in großen Populationen. Dabei wird unter anderem die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten bestimmter Erkrankungen (Inzidenzrisiko) auch im Zusammen-hang mit soziologischen Attributen (z. B. gesunde oder aktive Lebensweise bzw. Risikofaktoren) quantifiziert. Meistens liegen Beobachtungsstu-dien mit prospektiver Ausrichtung zugrunde. Bei prospektiven Kohortenstudien werden definierte Gruppen von Menschen mit und ohne Exposition

von Risikofaktoren über eine längere Zeit beobachtet. Aus der Anzahl der in diesem Zeitraum Erkrankten kann das Risiko einer bestimmten Gruppe von Exponierten (z. B. Rau-cher) gemessen und als relatives Risiko im Verhältnis zu einer Vergleichsgruppe (z. B. Nicht-raucher) ausgedrückt werden. Bei prospektiven Kohortenstudien liegt das Studienende weit in der Zukunft und zwischen Beginn und Ende der Studie werden die in diesem Zeitraum liegenden Ereignisse registriert und auf die Ergebnisse einer Eingangsuntersuchung bezogen

Follow-up (Jahre)

kum

ulat

ive

Mor

talit

ät (%

)

00

2

4

6

1

4

3

2

8

10

1 = Quartil mit der höchsten Leistung4 = Quartil mit der geringsten Leistung

2 4 6 8 12 14 1610

. Abb. 7.18 Kumulative, kardiovaskulär bedingte Mortalitätsrate in Abhängigkeit von der Ausdauerleis-tungsfähigkeit bei 1960 norwegischen Männern zwischen 40 und 60 Jahren. Dargestellt sind die kumulativen Todesfälle in vier Fitnessquartilen während einer 16-jährigen Follow-up-phase (modifiziert nach Sandvik et al. 1993)

F. Hanakam und A. Ferrauti

371 7

7.3.2 Genetisch bedingte Anpassungseffekte (African Runners)

Die Ausdauerleistungsfähigkeit wird durch zahlreiche Faktoren bestimmt. Dabei spielen anthropometrische, biomechanische, physio-logische und psychologische Voraussetzungen eine Rolle. Darüber hinaus sind auch geneti-sche Einflüsse unbestritten (Blume et al. 2018). Andererseits unterscheiden sich die Ausdauer-sportler in den verschiedenen Disziplinen in ihrem Phänotypus erheblich. Radsportler, Schwimmer, Ruderer und Läufer besitzen voll-kommen verschiedene Körperbaumerkmale, sodass ein grundsätzliches „Ausdauergen“ ver-mutlich nicht existieren kann. Trotzdem wird seit Langem der genetisch bedingte Anteil von Ausdauerleistungsfähigkeit und deren Trai-nierbarkeit diskutiert und erforscht. Dies erfolgt unter anderem durch Familienstudien (z. B. Zwillingsstudien).

In Familienstudien wird das Auftreten bestimmter Merkmale (Ausdauerphänotypen wie beispielsweise eine hohe maximale Sauer-stoffaufnahme) innerhalb einer Population mit ähnlichen (Familie) oder identischen Erbanla-gen (eineiige Zwillinge) untersucht. Als berühm-teste und aussagekräftigste Familienstudie gilt die HERITAGE-Studie (HEalth, RIsk factors, exercise Training And GEnetics) nach Bouchard et al. (1995). Ein wichtiges Ergebnis dieser Stu-die bestand in dem Nachweis, dass sowohl die maximale Sauerstoffaufnahme (V̇O2max) als auch die Trainierbarkeit der V̇O2max in weiten Teilen genetisch determiniert sind.

In anderen Studien wurde der Zusammen-hang zwischen dem Auftreten von Genen oder Genpolymorphismen und der Ausprägung ausdauerrelevanter physiologischer Phänoty-pen untersucht. Sogenannte Kandidatengene sind dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gen-produkte einen engen Zusammenhang zur Ausdauerleistung bzw. der V̇O2max aufweisen (Blume et al. 2018). Inzwischen sind mehr als 250 Gene mit sportbezogener Relevanz im Rahmen der „Human Gene Map“ bekannt, bei denen davon ausgegangen wird, dass einige

signifikant mit der Ausdauerleistungsfähigkeit assoziiert sind. Der Genetik kommt nach Schätzungen ein Anteil von ca. 40–50 % an der Höhe der V̇O2max zu (Blume et al. 2018).

Die Diskussion über den genetischen Anteil für die Entwicklung herausragender Ausdauerleistungen führt unweigerlich zur Frage nach der Überlegenheit der afrikani-schen Langstreckenläufer. Der überragende Erfolg von Mittel- und Langstreckenläufern aus dem ostafrikanischen Hochland ist bekannt und wird durch unzählige Athleten insbesondere aus Äthiopien und Kenia in den Besten- und Medaillenlisten der vergan-genen Dekaden dokumentiert. Offenbar besitzen Ostafrikaner daher die „richtigen“ Gene für den Ausdauersport (Blume et  al. 2018).

Interessanterweise besitzen jedoch auch Ostafrikaner eine erhebliche genetische Varia-tion, sodass mit Ausnahme der Hautfarbe kaum von einem übergreifenden genetischen Finger-abdruck gesprochen werden kann. Genauere Analysen bestätigen allerdings, dass die meisten Topläufer aus sehr eng begrenzten geografischen Regionen in Äthiopien und Kenia entstammen, in denen die Ausprägung eines bestimmten Genoms möglicherweise in der Stammesge-schichte einen Selektionsvorteil ergab. Der gene-tische Vorteil dieser Läufer wirkt sich weniger metabolisch sondern eher anthropometrisch aus. Der hohe Körperschwerpunkt in Verbund mit einem vergleichsweise geringen Gewicht der unteren Extremitäten wird als Ursache für die nachweislich bessere Laufökonomie im Ver-gleich zu weißhäutigen Spitzenläufern diskutiert (. Abb. 7.19).

Pacing-Analysen sprechen jedoch dage-gen, dass der genetische Einfluss auf den Kör-perbau als alleinige Ursache für die Überlegenheit afrikanischer Läufer angese-hen werden darf. Zwar zeigten sich keine nen-nenswerten Unterschiede zwischen der V̇O2max europäischer und afrikanischer Spit-zenläufer; afrikanische Läufer sind jedoch in der Lage, einen prozentual höheren Anteil der V̇O2max im Rennverlauf dauerhaft einzusetzen (Pitsiladis et al. 2007; . Abb. 7.20). Dies mag

Ausdauertraining

372

7

auch an den nachweislich hohen Trainings-umfängen und -intensitäten liegen.

Zusammenfassend ist der genetische Ein-fluss auf die Ausdauerleistungsfähigkeit und die Trainierbarkeit unbestritten. Dies kann zum Teil die Überlegenheit von Läufern aus dem ostafrikanischen Hochland erklären, wobei vor allem günstige Körperbaumerkmale die Laufökonomie verbessern. Darüber hinaus sind jedoch auch trainingsbezogene und sozio-logische Aspekte (Tradition, soziale Anerken-nung und der resultierende riesige Talentpool) zu berücksichtigen (Pitsiladis et al. 2007).

7.3.3 Trainingsbedingte Anpassungen der maximalen Sauerstoffaufnahme

Für das Erbringen von langwährenden Ausdau-erleistungen müssen große Mengen an Sauerstoff von der Umgebungsluft in die arbeitende Skelett-muskelzelle transportiert werden. Die hierfür verantwortliche Sauerstofftransportkaskade beginnt durch die Arbeit der Atemmuskulatur, wodurch die atmosphärische Luft in die Lungen-alveolen strömt (Konvektion). In den Alveolen findet per Diffusion ein Gasaustausch statt,

Laufgeschwindigkeit (km/h)

V• O2 (m

l/kg0,

66/m

in)

010

100

200

300

12 14 16

AfrikanerEuropäer *

** . Abb. 7.19 Sauerstoffbedarf bzw. Laufökonomie bei unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten von weiß- und schwarzhäutigen Spitzenläufern (mod. nach Harley und Noakes 2007, S. 170)

Distanz (km)

Lauf

gesc

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eit (

m/m

in)

0

300

350

400

AfrikanerEuropäer

5 10 15 20 25

****

2max

)

80

90

100

Lauf

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t (%

VO. *

*

. Abb. 7.20 Lauf-geschwindigkeit und prozentuale Ausschöp-fung der V̇O2max im Rennverlauf von weiß- und schwarz-häutigen Spitzenläu-fern (mod. nach Coetzer et al. 1993)

F. Hanakam und A. Ferrauti

373 7

sodass Kohlendioxid abgeatmet und Sauerstoff vom Blut aufgenommen werden kann. Das hier-durch arterialisierte Blut gelangt über die Lun-genvene in das linke Herz und von dort über die Aorta in den Körperkreislauf. Die dabei trans-portierte Sauerstoffmenge ist abhängig vom Herzminutenvolumen (Herzfrequenz  ×  Schlag-volumen) und vom Erythrozytengehalt (Hämo-globingehalt) des Blutes (Hoppeler 2018).

Bei maximaler aerober Auslastung werden 95 % des aufgenommenen Sauerstoffs von der Arbeitsmuskulatur für energieliefernde Pro-zesse verbraucht. Hierzu wird der Sauerstoff in einem dichten Kapillarnetz vom arteriellen Zufluss bis zum venösen Abfluss parallel zu den Muskelfasern transportiert. Die Aufenthalts-dauer der Erythrozyten im Kapillarbett beträgt beim Menschen unter Belastung nur ca. 0,5 s, sodass in dieser Zeit die Diffusion von Sauer-stoff in die Muskelzelle bzw. in die Mitochond-rien erfolgen muss. Besonders günstig ist dabei der Umstand, dass der Sauerstoffpartialdruck in den Mitochondrien sehr gering ist, da Sauerstoff dort schnell verbraucht wird. Der Sauerstoff folgt somit einer Partialdruckkaskade bis zu den Mitochondrien (Hoppeler 2018).

Die maximale Sauerstoffaufnahme eines Ath-leten wird durch alle Elemente der Sauerstoff-transportkaskade bestimmt. Sie kann durch Training, unabhängig von den bereits beschriebe-nen genetisch bedingten Einflussgrößen, um ca. 30–40 % zunehmen. Dies entspricht in etwa der Entwicklung vom Untrainierten zum durch-

schnittlich Trainierten (z.  B. von 35 auf 55  ml/min/kg) oder vom durchschnittlich Trainierten zum Hochausdauertrainierten (z.  B. von 55 auf 75 ml/min/kg). Es stellt sich dabei die Frage nach der Bedeutung jedes einzelnen Elements der Sau-erstofftransportkaskade für diese Anpassung und nach den zugrunde liegenden Mechanismen. Dies wird im Folgenden ausgehend von den Mito-chondrien in der Peripherie bis zur Anpassung von Funktion und Kapazität der Lunge bespro-chen. Hierbei wird im Wesentlichen auf den Bei-trag von Hoppeler (2018) Bezug genommen.

z Mitochondriale AnpassungseffekteDie Biogenese zusätzlicher Mitochondrien ist die zentrale Anpassung des Athleten auf regel-mäßiges Ausdauertraining. Das Mitochondri-envolumen der Skelettmuskulatur weist eine enge Übereistimmung mit der V̇O2max und der mechanischen Leistung im Dauerleistungsbe-reich auf (Hoppeler 2018). Primärreiz für die hierfür erforderliche Proteinbiosynthese ist bei Ausdauerbelastungen eine langandauernde metabolische Störung. Diese bewirkt eine Stei-gerung der Transkriptionsrate der relevanten Gene mit nachfolgend erhöhtem mRNA-Gehalt in den Muskelzellen. Zur Steigerung der Gen-transkription bis zur Neubildung von Mito-chondrien werden durch Ausdauertraining mehrere Signale ausgelöst und über eine kom-plexe Informationskette (Signalkaskade) weiter-geleitet, in der das Regulatorprotein PGC-1α eine bedeutsame Schnittstelle einnimmt.

Exkurs: PGC-1α, Schnittstelle für die mitochondriale Biogenese

Ein wichtiger Koordinator und Aktivator der mito-chondrialen Biogenese ist das Regulatorprotein PGC-1α. Dieses reagiert auf verschiedene Primär-signale, die im Rahmen eines komplexen regulato-rischen Geschehens zusammenwirken und nach Hoppeler (2018) im Folgenden aufgelistet werden:

5 Veränderungen im ATP-Energiestatus und Aktivierung der Adenosinmonophosphat-Ki-nase (AMPK): Die dauerhafte Abnahme von ATP bei gleichzeitiger Zunahme von ADP und AMP und die dadurch bedingte Abnahme des ATP/AMP-Quotienten führen zur Aktivierung der AMPK.

5 Kalziumabhängige Veränderungen: Die Kontrak-tion der Muskelzelle verlangt eine Kalziumfrei-setzung aus dem sarkoplasmatischen Retikulum, sodass bei Ausdauerbelastungen ein dauerhafter Kalziumanstieg in der Muskelzelle vorliegt.

5 Freisetzung von Sauerstoffradikalen: Bei dau-erhaft hohem Energieumsatz werden ver-mehrt reaktive Sauerstoffderivate gebildet (z. B. Wasserstoffperoxid, H2O2), welche neben zellschädigenden Effekten auch wich-tige genregulative Funktionen besitzen.

5 Senkung des Sauerstoffpartialdrucks in der Mus-kelzelle: Hypoxie beeinflusst die PGC-1α Aktivität.

Ausdauertraining

374

7

z Mikro- und MakrozirkulationGrößere Mengen an Mitochondrien können einen größeren Anteil an ATP durch die Oxi-dation der Nährstoffe regenerieren. Hierzu ist eine stöchiometrisch festgelegte Menge an Sauerstoff erforderlich, die mittels Mikro- und Makrozirkulation in erhöhtem Umfang der Skelettmuskelzelle zugeführt werden muss. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist die Erweiterung des Kapillarbetts, die der Vergrö-ßerung des Mitochondrienvolumens zeitlich vorausgeht, im Umfang der Anpassung jedoch geringer ist (Hoppeler 2018). Die Erweiterung des Kapillarbetts kann durch zwei Mechanis-men erfolgen: die Neusprossung von Kapilla-ren (. Abb.  7.21) und die Intussuszeption (Einwachsen periendothelialer Zellen in vor-handene Kapillaren). Für diese sogenannte Angiogenese (Umstrukturierung oder Neubil-dung des Gefäßnetzwerkes) sind wie bei der mitochondrialen Biogenese komplexe physio-logische Voraussetzungen erforderlich.

Im Zentrum steht die Erhöhung des endothelialen Wachstumsfaktors VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), bei-spielsweise bedingt durch lokale Hypoxie. VEGF spielt bei der Angiogenese eine Schlüs-selrolle. Er wird in der Skelettmuskelzelle produziert und vermehrt die Proliferation und Migration von Endothelzellen, eine

Grundvoraussetzung für die Kapillarspros-sung (Hoppeler 2018). Die VEGF Wirkung wird im weiteren Verlauf durch die Freiset-zung von PDGF (Platelet Derived Growth Factor) unterstützt (. Abb. 7.21).

Durch regelmäßiges Ausdauertraining an der Dauerleistungsgrenze nimmt die Größe des Kapillarbetts im Verlauf von zwei Monaten um bis zu 30  % zu. Derzeit spricht einiges dafür, dass die beschriebenen Effekte durch Steigerung der Trainingsintensität in den par-tiell anaeroben Bereich (s. High-Intensity-In-tervall-Training) sowie durch Verschärfung der Umgebungsbedingungen (z.  B.  Hypoxie) gesteigert werden können.

Entsprechende Veränderungen der Mikro-zirkulation beeinträchtigen auch die Makrozir-kulation. So muss das Gefäßbett der zuführenden arteriellen Gefäße (Arterien, kleine Arterien und Arteriolen, . Abb.  7.22) den gewachsenen Bedürfnissen in der Periphe-rie angepasst werden. Es kann als gesichert angenommen werden, dass Ausdauertraining den Durchmesser der Arterien vergrößert und deren Wandstärke verringert. Periphere Arte-rien sprechen auf Training besser an als herz-nahe (z.  B. die Karotiden). Diese peripheren Anpassungen sind sicher auch ein wesentlicher Teil des antiatherogenen Effektes von Ausdauer-training (Hoppeler 2018).

HypoxieSchubspannung

ProduktionangiogenerFaktoren

MMP-Aktivierungund Abbau

extrazellulär Meratrix

vaskuläre Stabilisierungdurch Rekrutierung von

Perizyten und glattenMuskelzellen

Endothelzell-migration

NO-, VEGF-vermittelteVasodilatation/Permeabilität �

Endothelzell-proliferation undAusbildung einesKapillarlumens

PDGF

. Abb. 7.21 Sche-matische Darstellung der Teilschritte bei der Angiogenese (NO = Stickstoffmonooxid; VEGF = Vascular Endothelial Growth Factor; MMP = Matrix-Metalloprotei-nase; PDGF = Platelet Derived Growth Factor) (nach Schmidt et al. 2010, S. 605)

F. Hanakam und A. Ferrauti

375 7

z HämoglobingehaltDer Hämoglobingehalt des Blutes beeinflusst wesentlich die Sauerstofftransportkapazität zur Arbeitsmuskulatur und ist demnach ebenfalls eine limitierende Größe der Sauer-stoffaufnahme. Genau genommen ist der totale Hämoglobingehalt (tHb-mass) von Bedeutung. Dieser wird durch die Hämoglo-binkonzentration und das Blutvolumen bestimmt (tHb-mass = Hämoglobinkonzent-ration × Blutvolumen).

Regelmäßiges Ausdauertraining vergrößert in erster Linie das Blutvolumen. Hochausdau-ertrainierte erreichen im Vergleich zu Untrai-nierten ein um ca. 40–50  % höheres Blutvolumen, während die Hämoglobinkon-zentration durch Training unter normalen Umgebungsbedingungen (Normoxie) und ohne unerlaubte Hilfsmittel kaum beeinflusst werden kann (Schmidt und Prommer 2010; Hoppeler 2018).

Durch Höhenexposition kann zusätzlich auch die Hämoglobinkonzentration gestei-gert werden (Hoppeler 2018). In der Praxis wird jedoch zumeist nicht in der Höhe trai-niert, um die Trainingsintensität ausrei-chend hoch zu erhalten. Durch das Prinzip „Live high  – train low“ werden die Anpas-sungseffekte der dauerhaften Höhenexposi-tion auf die Hämoglobinkonzentration und die Trainingseffekte unter Normoxie auf das Blutvolumen kombiniert. Hierdurch kann die tHB-mass besonders effektiv gesteigert werden.

z HerzDas Herzminutenvolumen (Schlagvolumen × Herzfrequenz) ist die wichtigste Determinante für die V̇O2max. Es wird beim Ausdauertrai-nierten primär durch eine Vergrößerung des Schlagvolumens erhöht, da die maximale Herzfrequenz durch Training unverändert bleibt. Die Vergrößerung des Schlagvolumens durch Training basiert hauptsächlich auf den zwei folgenden Mechanismen:

5 ein größeres enddiastolisches Volumen (Füllung des linken Ventrikels) als Folge einer verbesserten Dehnbarkeit des linken Ventrikels und einer rascheren Relaxation während der Diastole und dadurch einer günstigeren Saugwirkung

5 die Entwicklung einer Herzhypertrophie im Sinne einer Größenzunahme von Herzvolumen und Wandstärke; hierfür ist die Ausschüttung spezifischer Myokine (Muskelhormone) verantwortlich

Der altersbedingte Abfall der V̇O2max ist hin-gegen weniger durch einen Abfall des Schlag-volumens, sondern primär durch die erhebliche Reduktion der maximalen Herzfrequenz bedingt (Hoppeler 2018).

kleineArterien

Arteriolen terminaleArteriolen

Kapillaren

. Abb. 7.22 Hierarchische Struktur des arteriellen Netzwerkes (nach Schmidt et al. 2010, S. 607)

Exkurs: Leistungssteigerung durch Doping

Die Einnahme des Hormons Erythropoietin (kurz: Epo) und/oder die Transfusion von Eigenblut erhöhen Hämoglobinkonzentration und Hämoglobingehalt und wirken bei Ausdauerbeanspruchungen leistungssteigernd. Epo wirkt als Wachstumsfaktor für die Bildung roter Blutkörperchen (Erythrozyten) während der Blutbildung. Hierdurch steigt auch der Hämatokrit (prozentualer Anteil zellulärer Bestandteile des Blutes). Durch zahlrei-che Dopingfälle im Profisport erlangte Erythropoietin eine negative Bekanntheit, obwohl es auch bei der Therapie von Erkran-kungen eingesetzt wird. Die Ausdauerleistung steigt durch entsprechende Dopingpraktiken um bis zu 30 % an. Entsprechend der Zunahme der totalen Hämoglobinmasse steigt auch die V̇O2max (Hoppeler 2018).

Ausdauertraining

376

7

z Lunge und AtmungIn den Lungenalveolen erfolgt der Gasaus-tausch zwischen der atmosphärischen Luft und dem Organismus entsprechend eines Druckgradienten. Sauerstoff wird dabei an die Erythrozyten in den Lungenkapillaren gebun-den. Die Lungendiffusionskapazität ist beim Menschen ausreichend hoch, sodass diese auch bei maximaler Auslastung keine limitie-rende Größe für die Ausdauerleistung darstellt. Dies kann dadurch belegt werden, dass der Sauerstoffpartialdruck im Blut auch beim Erreichen der V̇O2max nur bei wenigen Hoch-ausdauertrainierten abfällt. Allerdings gibt es derzeit keine gesicherten Hinweise dafür, dass die Diffusionskapazität der Lunge trainierbar ist (Hoppeler 2018) Andererseits zeigen prak-tische Erfahrungen, dass Qualität und Quanti-tät der Atmung (u. a. Atemtiefe, Atemfrequenz und Atemrhythmus) sehr wohl durch koordi-native Gewöhnung und durch Anpassungsef-fekte der Atemhilfsmuskulatur durch Training verbessert werden können.

7.4 Trainingsmethoden und Belastungsdosierung

Ausdauertrainingsbereiche ermöglichen eine Charakterisierung des Trainings und werden häufig in vier Belastungsbereiche unterteilt:

5 Regeneration/Kompensation (ReKom) 5 Grundlagenausdauer 1 (GA 1) 5 Grundlagenausdauer 2 (GA 2) und 5 wettkampfspezifisches Ausdauertraining

(WSA).

Synonym zum Begriff Trainingsbereich wird auch von Zonen oder Trainingszonen gespro-chen. Die einzelnen Trainingsbereiche können in einer einzelnen Trainingseinheit isoliert absolviert werden (z. B. ein zehn Kilometer lan-ger Dauerlauf im GA-1- Bereich). Üblich ist im Trainingsalltag jedoch die Kombination von zwei oder mehr Trainingsbereichen innerhalb

einer einzelnen Einheit. Das ergibt sich bereits aus der Notwendigkeit, intensive Belastungen vor- und nachzubereiten. Erwärmungsphase und Cool-down finden meist im GA-1-Bereich statt. Dazwischen werden häufig weitere Trai-ningsbereiche kombiniert. Ferner gehört auch ein begleitendes Krafttraining (z. B. plyometri-sches Training und Rumpfstabilisationstrai-ning) zum festen Trainingsprogramm eines leistungsorientierten Läufers (Ferrauti et  al. 2010). Nachfolgend werden die vier wichtigsten Trainingsbereiche kompakt beschrieben:

z Regeneration/Kompensation (ReKom)Synonym: Kompensation (Ko)

5 Reizintensität: niedrig 5 Reizdauer: gering 5 Trainingsziel: Regeneration nach intensi-

ven Ausdauertrainingseinheiten, Wett-kämpfen oder zur aktiven Erholung innerhalb einer Trainingseinheit zwischen zwei Intervallen.

Praxistipp: ReKom

Wird eine ReKom-Einheit an den Folgetagen nach einem intensiven Wettkampf (z. B. nach einer High-Impact-Sportart wie Fußball oder Langstreckanlauf) durchgeführt, so bietet sich ein Training in einer alternativen, weniger reaktiven Sportart wie Schwimmen oder Radfahren an. Würde in der ReKom-Einheit erneut viel gelaufen, könnte eine weitere Muskeldes-truktion den Regenerationsprozess verlängern. Im Langstreckenlauf wird in diesem Zusammenhang von Junk-Miles gesprochen, wenn Trainingskilometer gesammelt werden, die hinsichtlich des Trainingsziels keinen Nutzen bringen.

In allen weniger reaktiven Low-Impact-Sportarten, wie Schwimmen, Skilanglauf, Inlineskaten und Radfahren, kann die ReKom-Einheit problemlos auch in der eigentlichen Sportart durchgeführt werden.

F. Hanakam und A. Ferrauti

377 7

z Grundlagenausdauertraining 1 (GA 1)Synonym: GLA 1

5 Reizintensität: niedrig bis mittel 5 Reizdauer: mittel bis hoch 5 Trainingsziel: Verbesserung des aeroben

Ausdauerleistungsfähigkeit

Der Grundlagenausdauerbereich 1 ist in der Regel der Trainingsbereich, in dem die höchsten Gesamt-Trainingsumfänge im Ausdauersport absolviert werden. In einigen Ausdauersportar-ten wird in diesem Trainingsbereich bis zu 90 % der gesamten Trainingszeit verbracht.

z Grundlagenausdauertraining 2 (GA 2)Synonyme: Entwicklungsbereich (EB); GLA 2

5 Reizintensität: mittel bis hoch 5 Reizdauer: mittel 5 Trainingsziel: Verbesserung des aerob-an-

aeroben Mischstoffwechsels

z Wettkampfspezifisches Ausdauertrai-ning (WSA)

Synonym: Wettkampfausdauer (WA) 5 Reizintensität: hoch 5 Reizdauer: gering bis mittel 5 Trainingsziel: Verbesserung der anaeroben

Ausdauerleistungsfähigkeit

Neben den vier vorgestellten Belastungszonen (ReKom, GA 1, GA 2, WSA sowie GA1/2) exis-tieren eine Vielzahl weiterer Belastungszonen und Subkategorien, welche sportartspezifisch divergieren. Beispiele hierfür sind GA 1 extensiv und GA 1 intensiv (z.  B. im Schwimmsport) sowie GA 1 kurz, mittel und lang (z. B. in der Leichtathletik). Auch international besteht keine Einigung bezüglich einer einheitlichen Taxono-mie. Das sogenannte Norwegische Modell, bestehend aus fünf Trainingszonen (Seiler und Tönnessen 2009), wird häufig verwendet und deshalb an dieser Stelle vorgestellt (. Tab. 7.4).

Die einzelnen Trainingsbereiche bieten eine Orientierung, charakterisieren das eigentliche Training aber noch nicht in ausreichendem Maße. Dafür eignen sich besser die Trainings-methoden. Als klassische Trainingsmethoden werden die Dauermethode (DM) und die Inter-vallmethode (IM) unterschieden, der auch die Wiederholungsmethode im erweiterten Sinne zugeordnet werden kann (. Abb. 2.3). . Tab. 7.5 bietet eine Übersicht über alle gebräuchlichen Trainingsmethoden und deren Unterkategorien. Diese werden nachfolgend detailliert vorgestellt:

7.4.1 Dauermethode

Wie der Name schon treffend beschreibt, ist das Kennzeichen der Dauermethode eine Belastung ohne Pause bei weitestgehend aero-ber Energiebereitstellung. Als Dauermethode werden Trainingseinheiten auch dann noch bezeichnet, wenn sich kurze Pausen beispiels-weise beim Radfahren an einer Ampel oder bei der Wende im Rudern ergeben. Es wird die kontinuierliche Dauermethode (extensive und intensive DM) von der variablen Dauer-methode (Fahrtspiel, Tempowechselmethode) unterschieden (. Abb. 7.23, 7.24 und  7.25).

z Extensive DauermethodeCharakteristika:

5 Mindestintensität 50 % der maximalen Herzfrequenz (HFmax)

5 Höchstintensität 70 % (80 % bei Hochleis-tungssportlern) der HFmax

Exkurs: Sweet Spot schlechter als Polarized

Ein weiterer Trainingsbereich, der im Trainingsall-tag Anwendung und in der Literatur Erwähnung findet, ist der Bereich zwischen GA 1 und GA 2. Dieser wird häufig als GA 1/2 bezeichnet. Im englischsprachigen Bereich wird vom sog. Sweet Spot gesprochen. Ein Training in diesem Intensitätsbereich soll besonders wirksam sein, was aus unserer Sicht kritisch zu sehen ist.

Fälschlicherweise trainieren besonders Freizeitsportler anteilig zu viel in diesem Trainingsbereich und optimieren dadurch weder die Grundlagenausdauer 1 noch die Grundlagen-ausdauer 2. Dieser häufig begangene Trainings-fehler wird durch den Satz: „Das Schnelle zu langsam und das Langsame zu schnell“ gut beschrieben. Anstelle dessen fokussiert der von Seiler und Kjerland (2006) favorisierte „Polarized Training“ Ansatz auf eine stärkere Kontrastierung der Trainingsintensitäten mit einem hohen Anteil an GA1.

Ausdauertraining

378

7

5 Belastungsdauer: kurz (ReKom) bis mehrstündig (Fettstoffwechseltraining)

5 Blutlaktatkonzentration < 2 mmol/l

Trainingswirkung: 5 Kapillarisierung 5 Vergrößerung des Mitochondrienvolu-

mens 5 Verbesserung der Fettstoffwechselaktivität 5 Entwicklung und Erhalt der Grundlagen-

ausdauer (GA 1)

z Intensive DauermethodeCharakteristika:

5 Die intensive Dauermethode ähnelt der extensiven Dauermethode sehr. Der Unterschied besteht in einer höheren Belastungsintensität bei zumeist geringerem Trainingsumfang (. Abb. 7.24).

5 Mindestintensität ca. 70 % der HFmax 5 Höchstintensität 85 % (90 % bei Hochleis-

tungssportlern) der HFmax 5 Blutlaktatkonzentration ≈ 2,5 mmol/l bis

4 mmol/l

Trainingswirkung: 5 Kapillarisierung und Vergrößerung des

Mitochondrienvolumens 5 Verbesserung der maximalen Sauerstoff-

aufnahme 5 Verbesserung des aerob-anaeroben

Mischstoffwechsels 5 Entwicklung der Grundlagenausdauer 2

(GA 2)

z Fahrtspiel (Synonym: Fartlek) und Tempowechselmethode

Der ursprüngliche schwedische Name Fartlek wurde zunächst nur in Schweden und für das Laufen verwendet. Später wurde der Name auch auf andere Sportarten übertragen. Bei der Tempowechselmethode wird ähnlich wie beim

Zone VO2 [ % max] Laktat [mmol/l] % der Hfmax Trainingsbereiche

1 45 – 65 0,8 – 1,5

1,5 – 2,5

2,5 – 4,0

6,0 – 10,0

4,0 – 6,0

66 – 80

81 – 87

88 – 93

94 – 100

55 – 75

75 – 85

85 – 90

90 – 95

95 – 100

Rekom & GA 1

GA 1 & GA 1/2

GA 1/2 & GA2

WSA

WSA

2

3

4

5

.

. Tab. 7.4 Fünfstufiges Modell zur Festlegung von Trainingszonen mit den im deutschsprachigen Raum gebräuchlichen Trainingsbereichen (mod. nach Seiler und Tönnessen 2009)

. Tab. 7.5 Ausdauertrainingsmethoden und deren Varianten in der Übersicht

Methoden Varianten

Dauermethoden extensive Dauermethodeintensive DauermethodeFahrtspielTempowechselmethode

Intervallmethoden extensive Intervallme-thodeintensive Intervallme-thodehochintensives Intervalltraining (HIIT)WiederholungsmethodeKleinfeldspiele (Small Sided Games)

F. Hanakam und A. Ferrauti

379 7

Fahrtspiel ein Wechsel zwischen unterschied-lichen Intensitäten durchgeführt. Diese wer-den jedoch vor dem Training geplant. Deshalb wird zum Teil auch der Begriff planmäßiges Fahrtspiel verwendet.

Charakteristika:Das Fahrtspiel ist durch einen unplanmäßi-

gen Wechsel von Belastungsintensitäten gekennzeichnet (. Abb. 7.25). In einigen Aus-dauersportarten ergibt sich der Intensitäts-wechsel bereits durch die Topografie, wechselnde Bodenbeläge und Wind, wenn die Geschwindigkeit relativ konstant gehalten wird.

5 Mindestintensität im Durchschnitt ca. 60 % der HFmax

5 Höchstintensität 85 % (90 % bei Hochleis-tungssportlern) der HFmax

5 stark ondulierende Blutlaktatkonzentratio-nen zwischen 3 und 6 mmol/l

Trainingswirkung: 5 Verbesserung der maximalen Sauerstoff-

aufnahme 5 Verbesserung des aerob-anaeroben

Mischstoffwechsels 5 Umstellungsfähigkeit der Energiebereit-

stellung 5 Entwicklung der Grundlagenausdauer 1

und 2 (GA 1 und GA 2)

7.4.2 Intervallmethode

Die Intervallmethode beschreibt eine Trainings-form mit einem festgelegten Wechsel aus Bela-stungs- und Erholungsphasen. Kennzeichen der Intervallmethode ist die nicht vollständige Pause, die auch als „lohnende“ Pause bezeichnet wird und den ersten raschen Abfall der Herzfrequenz umfasst (De Marées 2002). Die wiederkehrende

Kurve EinstellungenZoom

zurücksetzen Vollbild

HF (S/min)200

180

160

140

120

100

80

6000:00:00 00:20:00 00:40:00 01:00:00

00:00:00

00:00:00

02:09:03

00:04:19

00:00:07

01:20:00 01:40:00 02:00:00 02:13:45

SportZonen

Herzfrequenz (S/min)

182

1640%

0%

0%

97%

3%

146

127

109

91

. Abb. 7.23 Herzfrequenzverlauf während eines langen Dauerlaufs nach der extensiven Dauermethode im GA-1-Bereich

Kurve EinstellungenZoom

zurücksetzen Vollbild SportZonen

Herzfrequenz (S/min)HF (S/min)

200

180

160

140

120

100

80

6000:00:00 00:29:24 00:58:48 01:28:12 01:57:36 02:27:00 02:56:24 03:25:48 03:55:12 04:24:36 04:54:00 05:23:24 05:52:55

00:00:00

00:43:35

02:05:32

02:45:44

00:10:23

181

1630%

3%

12%

36%

47%

145

127

109

91

. Abb. 7.24 Herzfrequenzverlauf während einer kombinierten Trainingseinheit (Koppelraining): zunächst extensive Dauermethode auf dem Rad, dann intensive Dauermethode beim Laufen

Ausdauertraining

380

7Belastung verursacht eine sukzessive Aufsto-ckung der Ermüdung und soll somit die Ermü-dungswiderstandsfähigkeit erhöhen.

Die Historie des Intervalltrainings reicht mindestens 100 Jahre zurück. Namhafte Mittel- und Langstreckenläufer wie Hannes Kohlemai-nen, Paavo Nurmi und Rudolf Harbig trainierten nach einem intervallartigen Prinzip. Dabei wechselten sich Strecken mit hoher Geschwindigkeit und relativ langen Pausen ab. Der tschechische Ausnahmeläufer Emil Záto-pek optimierte die bestehenden Methoden. Er veränderte den Trainingsumfang (höherer Gesamtumfang), die Intensität (geringere Intensität) und insbesondere die Pause (kürzer und aktiv) gegenüber seinen Vorgängern. In der Folgezeit wurde die Methode von vielen erfolgreichen Sportlern anderer Sportarten übernommen, wie zum Beispiel dem Skilang-lauf, Rudern und Schwimmen (Laursen und Buchheit 2019).

Eine Unterteilung von Intervalltraining kann nach Belastungsintensität oder nach Belastungsdauer erfolgen. Bezüglich der Belas-tungsintensität wird in extensive und inten-sive Intervalle unterschieden (. Abb.  7.26 und 7.27). Eine einheitliche und sportartüber-greifende Abgrenzung zwischen extensiv und intensiv existiert nicht. In der Trainingspraxis erfolgt die Abgrenzung beispielsweise über die Zielgeschwindigkeit oder Leistung, die im Wettkampf realisiert werden soll. In dem Fall

werden alle Intervalle, die schneller als im Renntempo absolviert werden (bzw. schneller als die Dauerleistungsgrenze sind), als inten-

sive Intervalle bezeichnet und alle langsame-ren Geschwindigkeiten als extensive Intervalle. Ebenfalls uneinig ist die Literatur bei der Ein-teilung von Intervalltraining nach Belastungs-dauer. Gebräuchliche Bezeichnungen sind Kurz-, Mittel- und Langzeitintervalle. Sehr kurze Sprint-Intervalle werden als Sprint-Wie-derholungs-Intervalle und ein entsprechendes Training als Intervallsprint- Training bezeich-net (Laursen und Buchheit 2019).

z Extensive IntervallmethodeCharakteristika:

5 mittlere Intensität 60–80 % der HFmax 5 Blutlaktatkonzentration < 6 mmol/l 5 relativ hoher Umfang

Exkurs: Intervallmethode

Ein 10.000-m-Läufer mit aktueller Bestleistung von 30:00 min wird diese Leistung niemals im Training realisieren können. In Form von 10 × 1000 m in 3:00 min bewältigt er die Gesamtstrecke von 10 km in 30 min durchaus. Somit lassen sich in Intervallform weitaus höhere Trainingsumfänge mit hoher Intensität realisieren als mit der Dauermethode. Dies gilt für alle Ausdauersportarten.

HF (S/min)200

175

150

125

100

50

75

00:00:00 00:15:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:29:25

. Abb. 7.25 Herzfrequenzverlauf während eines Fahrtspiels

F. Hanakam und A. Ferrauti

381 7

Trainingswirkung: 5 Verbesserung der maximalen Sauerstoff-

aufnahme 5 Verbesserung des aerob-anaeroben

Mischstoffwechsels 5 Umstellungsfähigkeit der Energiebereit-

stellung 5 Entwicklung der Grundlagenausdauer 2

(GA 2)

Praxistipp: extensives Intervalltraining

Aller Anfang ist schwer. Gute Vorsätze scheitern oftmals nicht am inneren Schweinehund, sondern an der falschen Trainingsmethode. Die extensive Intervallmethode eignet sich nämlich ideal, um zum Beispiel den „Dauerlauf“ vorzubereiten oder im Schwimmen dauerhaft eine längere Strecke am Stück

Kurve Vollbild

HF (S/min)200

180

160

140

120

100

80

00:00:00 00:10:00 00:20:00 00:30:00 00:40:00 00:47:20

00:07:06

00:16:29

00:18:51

00:04:25

00:00:13

SportZonen

Herzfrequenz (S/min)

182

16415%

0%

35%

40%

9%

146

127

109

91

EinstellungenZoom

zurücksetzen

. Abb. 7.27 Herzfrequenzverlauf während eines intensiven Intervalltrainings

Kurve EinstellungenZoom

zurücksetzen Vollbild

HF (S/min)200

180

160

140

120

100

80

6000:00:00 00:15:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:14:10

00:00:00

00:36:53

00:29:51

00:06:52

00:00:09

SportZonen

Herzfrequenz (S/min)182

1640%

0%

50%

40%

9%

146

127

109

91

. Abb. 7.26 Herzfrequenzverlauf während eines extensiven Intervalltrainings

schwimmen zu können. Doch gerade bei Jogging-Anfängern wird Pausieren oder Gehen als Schwäche angesehen. Dabei ist die extensive Intervallmethode der ideale Ausgangspunkt für viele weitere darauf aufbauende Trainingsmethoden.

z Intensive IntervallmethodeCharakteristika:

5 mittlere Intensität 80–90 % der HFmax 5 Blutlaktatkonzentration > 4–6 mmol/l 5 geringer bis mittlerer Umfang

Trainingswirkung: 5 Verbesserung der maximalen Sauerstoff-

aufnahme 5 Verbesserung des aeroben und insbeson-

dere des anaeroben Stoffwechsels 5 Umstellungsfähigkeit der Energiebereit-

stellung

Ausdauertraining

382

7

5 Laktatkompensation (schneller Abbau) 5 Laktattoleranz (Leistung aufrechterhalten

trotz hoher Laktatkonzentrationen)

z Hochintensives Intervalltraining (HIIT)In jüngerer Zeit wird in der Trainingspraxis speziell in den Sportspielen zunehmend der Begriff des hochintensiven Intervalltrainings (HIIT) verwendet. Inhaltlich ähnelt das HIIT der extensiven und intensiven Intervallme-thode. Die vorgeschlagenen Trainingsproto-kolle beinhalten demnach in gleicher Weise verschiedene Mischformen aus überwiegend aeroben oder vermehrt anaeroben Belastungs-intervallen. Dabei soll ein möglichst hoher prozentualer Anteil der maximalen Sauerstoff-aufnahme intervallartig über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden, wobei die Belas-tungsphasen zwischen 15 und 300 s andau-ern. Während die klassische Intervallmethode jedoch primär auf zyklische Belastungsformen (z.  B.  Schwimmen und Laufen) bezogen war, werden beim HIIT neben linearen Laufaktivi-täten auch variable Parcours unter Einbau von sportspielspezifischen Bewegungsmustern oder (Kleinfeld-) Spielen absolviert. Nachweis-lich können in den Sportspielen durch HIIT- Protokolle in kürzerer Zeit ähnliche Effekte erzielt werden wie nach der zeitaufwendigeren extensiven Dauermethode (Laursen und Buch-heit 2019).

Das Intervallsprint-Training (IST) oder Repeated-Sprint-Ability-Training (RST) kann vom HIIT abgegrenzt werden. Mit sehr kurzen „All-out“-Belastungen über beispielsweise 5  s kann dieses trotzdem im erweiterten Sinne dem Ausdauertraining zugeordnet werden und geht mit ganz spezifischen metabolischen und muskelmechanischen Belastungen einher (7 Kap. 2, . Abb. 2.5) (Wiewelhove et al. 2016). Den umfassendsten Überblick über sportspiel-spezifische HIIT Trainingsprotokolle lieferten aktuell Laursen und Buchheit (2019).

Charakteristika (je nach Protokoll sehr unter-schiedlich):

5 mittlere Intensität 80–90 % der HFmax

5 Blutlaktatkonzentration 4–10 mmol/l 5 mittlerer Umfang (30–45 min)

Trainingswirkung: 5 Verbesserung der maximalen Sauerstoff-

aufnahme 5 Verbesserung des aeroben und anaeroben

Stoffwechsels 5 Umstellungsfähigkeit der Energiebereit-

stellung 5 Laktatkompensation und -toleranz 5 Ausdauerverbesserung der sportspielspe-

zifischen Arbeitsmuskulatur

Praxistipp: Intervalltraining oder Dauerme-thode?

Das Intervalltraining entwickelte sich aus der Trainingspraxis heraus und wurde erst anschließend als HIIT zum Forschungsfeld für die Sportwissenschaft. Als Forschungsfrage wird dabei häufig untersucht, ob die Dauermethode oder die Intervallmethode effektiver ist. Weiterhin ist die Praxis der Wissenschaft voraus: Erfolgreiche Sportler im Ausdauersport trainieren sowohl mit der Intervallmethode als auch mit der Dauermethode.

Intervalltraining oder Dauermethode? Diese Frage dürfen weiterhin (dumme?) Sportwissenschaftler stellen. Für erfolgreiche Praktiker gibt es kein entweder oder, sondern nur ein Für und Wider, das je nach Sportart, Saisonzeitpunkt und Trainingsziel abgewogen werden muss.

7.4.3 Wiederholungsmethode

Bei der Wiederholungsmethode werden höchste Belastungsintensitäten bei geringer Wiederholungszahl und vollständiger Pause erreicht. Wie lang die Pause bei einer „voll-ständigen Pause“ sein muss, bietet jedoch

F. Hanakam und A. Ferrauti

383 7

häufig Anlass zur Diskussion. Richtet man die Pause nach der Herzfrequenz, so kommt es oft zu einer Akkumulation der Blutlaktat-konzentration, und die Leistung muss redu-ziert oder sogar abgebrochen werden. Somit richten sich viele Trainer nach der Formel: So kurz wie möglich und so lang wie nötig, um die angestrebte Anzahl von Wiederho-lungen ohne nennenswerten Leistungsver-lust realisieren zu können. Das führt in der Praxis innerhalb einer Trainingsgruppe zu individuell unterschiedlich langen vollstän-digen Pausen trotz gleicher Belastungsdauer. Athleten mit gutem Körpergefühl können die Pausendauer über das subjektive Belastungs-empfinden steuern.

Charakteristika: 5 höchste Belastungsintensitäten (90–100 %

der maximalen Leistungsfähigkeit) 5 Blutlaktatkonzentration > 6 mmol/l 5 vollständige Pausen zwischen den einzel-

nen Belastungen 5 geringer Trainingsumfang pro Trainings-

einheit

Trainingswirkung: 5 Verbesserung des aeroben und insbeson-

dere des anaeroben Stoffwechsels 5 Laktatkompensation (schneller Abbau) 5 Laktattoleranz (Leistung aufrechterhalten,

trotz hoher Laktatwerte)

7.4.4 Kleinfeldspiele

Die Methode der Kleinfeldspiele (engl. Small- Sided Games) ist besonders in den Spielsport-arten weit verbreitet und erfreut sich hier großer Begeisterung. Sie basiert auf dem Trai-ningsprinzip der (wettkampf-)spezifischen Belastung, wobei technisch-taktische Elemente der Sportart mit den speziellen konditionellen Anforderungen kombiniert werden. Der inhaltliche Schwerpunkt kann jederzeit flexi-bel zwischen spielerischen und konditionellen

Zielstellungen wechseln. Die Methode zeich-net sich vor allem durch ihre Effizienz aus, da die Verknüpfung von unterschiedlichen Trai-ningsinhalten naturgemäß eine erhebliche Zeitersparnis darstellt. Die allgemein hohe Spezifität wird jedoch durch die oft deutlichen Unterschiede zu den Rahmenbedingungen von Meisterschaftsspielen limitiert, u. a. unter-schiedliche Aufgaben, Positionen, Laufwege, Laufstrecken und Geschwindigkeiten. Zusätz-lich ist die konkrete Belastungs- und Bean-spruchungsstruktur von Spielformen kaum im Detail vorherzusagen, und die Quantifizierung der (individuellen) Anforderungen stellt trotz jüngerer technologischer Entwicklungen selbst im Profisport noch eine große Herausforde-rung dar. Demnach ist eine individuelle Inten-sitätssteuerung ausgeschlossen (Laursen und Buchheit 2019).

Charakteristika: 5 Belastungsmanipulation durch Aufgaben-

und Regeländerungen, Spieleranzahl und Feldgröße

5 spezifische, aber quasi-chaotische Belas-tungsstruktur

5 zahlreiche Be- und Entschleunigungen 5 Belastung kaum standardisierbar; sehr

hohe individuelle Variabilität 5 Belastungsdauer üblicherweise zwischen

2–4 min pro Spielform 5 Pausen zwischen den Spielformen oft

zwischen 90 s und 4 min (Laursen und Buchheit 2019)

Trainingswirkung: 5 abhängig von organisatorischen und

technisch-taktischen Rahmenbedin-gungen

5 geringere Beanspruchung (relative Herzfrequenz, Blutlaktatkonzentration und Anstrengungsempfinden) bei zunehmender Spielerzahl, bei Reduzie-rung der Spielfeldgröße und bei Abwe-senheit von Traineranweisungen (Laursen und Buchheit 2019)

Ausdauertraining

384

7

Anpassungseffekte verschiedener TrainingsmethodenBei der Vielzahl unterschiedlicher Ausdau-ertrainingsmethoden und Unterformen darf die entscheidende Frage nicht aus den Augen verloren werden: Welche Trainings-methode führt zu welchen Adaptionen? Dabei sind Anpassungseffekte von eher zen-tralen Komponenten des Herz-Kreis-lauf-Systems (z.  B.  Herz und Lunge), die speziell mit einer Verbesserung der maxi-malen Sauerstoffaufnahme einhergehen (V̇O2max), von Anpassungen in der Periphe-rie (z. B. Muskulatur und neuromuskuläres System) sowie von vorrangig psychischen Anpassungen (z.  B.  Belastungsverträglich-keit) zu unterscheiden (. Tab. 7.6).

7.4.5 Belastungsdosierung

Die Belastungssteuerung ist ein Teil der Trai-ningssteuerung und beschäftigt sich in besonde-rem Maße mit der individuellen Regulation während des Trainingsprozesses. Dazu stehen die Steuerungsgrößen Umfang, Dauer, Intensität, Häufigkeit, Dichte und Bewegungsfrequenz zur Verfügung. Im Ausdauersport erfolgt die prakti-sche Umsetzung der Belastungsdosierung häufig mithilfe biologischer Messgrößen wie Herzfre-quenz und Laktat, aber auch mittels Kadenz, Schritt- oder Schritt-Atemrhythmus (Buskies et al. 1993), Fortbewegungsgeschwindigkeit und Leistung (Watt) sowie mittels des subjektiven Belastungsempfindens (z. B. nach der RPE-Skala; Hanakam 2011, 2015). Nachfolgend werden

ParameterExtensiveDauer-

methode

VariableDauer-

methode(Fahrtspiel)

Kleinfeld-Spiele Laufparkur Laufbahn

Herz-Kreislauf

VO2max + + + + + ±

Muskel

Kapillarisierung + + + + + + ±

Mitochondrien + + + + + + ±

Glykol. Flußrate - + ± ± ± +

Kreatinphosphat& KPreg - + ± ± - +

Schnellkraft - + ± + - +

IntramuskuläreKoord. - + ± ± - +

Koordination& Schnellig-

keit

IntermuskuläreKoord. - + + ± ± +

Sportartspez.Technik - ± + ± - -

Psyche Belastungsverträg-lichkeit ± + + + + +

Intervallsprint-Training

.

High-Intensity-Interval-Training

. Tab. 7.6 Eigene Darstellung mit den angenommenen Anpassungseffekten von verschiedenen Trainingsmethoden im Ausdauertraining auf unterschiedlichen Funktionsebenen des Organismus (– = geringe, ± = mittlere, + = gute ++ = sehr gute Trainingswirkung)

F. Hanakam und A. Ferrauti

385 7

häufig eingesetzte Methoden der Belastungsdo-sierung vertieft betrachtet. Die Vielzahl von Aus-dauersportarten und deren individuelle Belastungsdosierung machen eine vollständige Auflistung an dieser Stelle unmöglich.

z Belastungsdosierung mittels Herzfre-quenz

Belastungsdosierung mittels Herzfrequenzkont-rolle ist weltweit die wahrscheinlich am häufigs-

ten genutzte Methode (Hanakam 2015). Moderne Sportuhren unterstützen durch eine Vielzahl an Features das Training nach der Herz-frequenz. Trotzdem kommt es aufgrund interin-dividueller Besonderheiten und Unkenntnissen zu Missverständnissen und fehlerhafter Anwen-dung dieser Methode.

Die Herzfrequenz eines Erwachsenen kann sich unter Belastung gegenüber dem Ruhewert mehr als verdreifachen. Die maximale Herz-

Exkurs: Herzfrequenzformeln zur Belastungsdosierung

Sollwerte für die Steuerung des Grundlagenaus-dauertrainings nach Herzfrequenz basieren auf verschiedenen Formeln, in denen unterschied-liche Faktoren wie das Lebensalter, die Ruheherz-frequenz, die maximale Herzfrequenz, das Geschlecht und der Trainingszustand berücksich-tigt werden. Die Formelvielfalt führt zu erheb-lichen Unterschieden in der Trainingssteuerung, sodass in der Praxis Verunsicherung über die angemessenen Richtwerte existiert. Problema-tisch ist, dass der Einfluss der Trainingsdauer in den gängigen Formeln nicht berücksichtigt wird.

Allgemeine Trainingsempfehlungen (in Abhängigkeit vom Lebensalter)

5 170 – 1/2 Lebensalter ± 10 S/min 5 180 – Lebensalter 5 180 – Lebensalter ± 5 S/min 5 200 – (Lebensalter × 0,7)

Variable Trainingsempfehlung (in Abhän-gigkeit von Ruhe- und Maximalfrequenz)HFRuhe + Intensität (%) × (HFmax – HFRuhe) (Karvonen et al. 1957)

Empfehlungen zur Berechnung der Maximalfrequenz

5 Männer und Frauen: 220 – Lebensalter 5 Frauen: 220 oder 226 – Lebensalter 5 Männer trainiert: 205 – (0,5 × Lebensalter);

Männer untrainiert: 214 – (0,8 × Lebensalter) 5 Frauen trainiert: 211 – (0,5 × Lebensalter);

Frauen untrainiert: 209 – (0,7 × Lebensalter)

Beispiel: 50 Jahre, HFRuhe 60 S/min, HFmax 170 S/min

5 170 – Lebensalter (Baum 1971) = 120 S/min 5 180 – Lebensalter (Hollmann 1993) = 130 S/min 5 HfRuhe+ 80 % (Hfmax-HfRuhe) (Karvonen et al.

1957) = 148 S/min 5 Hfmax-(0,45∗HfRuhe) (Zintl und Eisenhut 2009)

= 138 S/min 5 Trimming 130 (Palm 1984) = 130 S/min

frequenz sinkt mit zunehmendem Alter und ist individuell sehr unterschiedlich. Dafür werden unterschiedliche Gründe angeführt, die von Pollock et al. (1993) gut in einer Multifaktoren-theorie beschrieben werden. Hierin liegt eine der Ursachen für die Vielzahl formelgeleiteter Empfehlungen begründet (Exkurs: Herzfre-quenzformeln zur Belastungsdosierung).

Individuelle Sollwerte zur Trainingsherz-frequenz orientieren sich entweder an der maximalen Herzfrequenz (Spanaus 2002) oder an der Herzfrequenzreserve (HFR; Karvonen et  al. 1957). Die daraus resultierenden Trai-ningsbereiche können prozentual berechnet werden.

Ausdauertraining

386

7

Exemplarisch ergeben sich für eine Person mit einer maximalen Herzfrequenz von 200  S/min, einer Ruheherzfrequenz von 50 S/min und einer entsprechenden HFR von 150  S/min fol-gende Vorgaben für definierte Trainingsbereiche:

ReKom 50–60 % von HFmax bzw. 35–50 % HFR

100–120 S/min

GA 1 60–80 % von HFmax bzw. 50–70 % HFR

120–160 S/min

GA 2 80–90 % von HFmax bzw. 70–85 % HFR

160–180 S/min

WSA 90–100 % von HFmax bzw. 85–100 % HFR

180–200 S/min

Zusätzliche Unsicherheit bereitet vielen Aus-dauersportlern das seit vielen Jahren bekannte Phänomen der ansteigenden Herzfrequenz bei längerer Belastung, der sogenannte Cardiac Drift oder Cardio Drift. Beide Begriffe meinen das Gleiche, nämlich den Anstieg der Herzfre-quenz bei Dauerbelastungen trotz konstanter Intensität. Die Begrifflichkeit geht auf Ekelund (1967) zurück, der bereits 1967 das Phänomen beschrieb.

Die Ursache von Cardio Drift beruht wei-testgehend auf zwei Phänomenen:

5 Dehydration (Wasserverlust durch Schweiß führt zur Eindickung des Blutes) und

5 Hyperthermie (um den Körper zu kühlen wird der Blutfluss vermehrt in die Periphe-rie geleitet).

Beide Phänomene verursachen eine Reduktion des Schlagvolumens. Um während einer längeren Ausdauerbelastung ein konstantes Herzminuten-volumen über den gesamten Zeitraum aufrecht erhalten zu können, muss das zunehmend ver-ringerte Schlagvolumen kompensiert werden. Dementsprechend reagiert der Körper auf das verringerte Schlagvolumen mit einer Erhöhung der Herzfrequenz. Ferner mag auch die redu-zierte Sauerstoffverfügbarkeit bei ggf. höherem Bedarf (bei zunehmender Aktivierung der Fett-oxidation) eine Rolle spielen (Hanakam 2015).

Um das Phänomen zu erforschen und insbe-sondere zu quantifizieren, wurde eine breit ange-legte Studie mit 135 Freizeitläufern beiderlei Geschlechts durchgeführt. Diese mussten an drei Untersuchungstagen einen Dauerlauf mit 85 %, 90 % und 95 % der Dauerleistungsgrenze über 45  min durchführen. Im Abstand von jeweils 9  min wurde die Herzfrequenz notiert. Das Ergebnis der Studie verdeutlicht anschaulich den Cardio Drift (. Abb. 7.28). Ferner wird deutlich, dass gleichaltrige weibliche Läuferinnen mit glei-chem relativem Leistungsvermögen und eben-falls gleicher relativer Ausbelastung über deutlich höhere Trainingsherzfrequenzen verfügen. Auch als sehr gering belastend empfundene Trainings-einheiten führen nach 45 min Dauer bei Män-nern (ca. 150 S/min) und Frauen (ca. 160 S/min) im mittleren Lebensalter zu erstaunlich hohen Herzfrequenzen (. Abb. 7.28).

Welche Konsequenzen ergeben sich aus dem Cardio Drift für die Sportpraxis?

5 Bei konstanter Belastungsintensität steigt die Herzfrequenz.

5 Bei konstanter Herzfrequenz kommt es zu einer Geschwindigkeitsreduktion.

Soll der metabolische und koordinative Trai-ningsreiz während der gesamten Trainings-dauer erhalten werden, resultiert aus den Befunden die Empfehlung, dass spätestens nach 30  min Dauerlauf die angestrebte Zielherzfre-quenz um ca. 5  S/min erhöht werden muss, nach weiteren 30  min noch einmal 4  S/min, anschließend 3, 2 und 1 S/min pro 30 min (5, 4, 3, 2, 1-Regel). Weil der Cardio Drift immer einen exponentiellen Verlauf aufweist und sich bei längeren Belastungen als Parallele zur x-Achse beschreiben lässt, kann das Grundprin-zip der 5, 4, 3, 2, 1-Regel auch auf andere Aus-dauersportarten übertragen werden.

In den Sportspielen nimmt die Belastungs-steuerung mithilfe von Herzfrequenzmonito-ren erheblich zu, seit nicht mehr zwingend eine Armbanduhr getragen werden muss. Das war aus Gründen der Verletzungsgefahr (z. B. im Basketball oder Handball) nicht in allen Spielformen möglich. Moderne Herzfrequenz-messung im Sportspiel erfolgt inzwischen über

i

F. Hanakam und A. Ferrauti

387 7

Herzfrequenzgurte, die ihre Daten online über eine Team-Software z. B. auf das Smartphone des Trainers senden. Somit kann kontrolliert werden, ob der angedachte Trainingsbereich von den Spielern realisiert wird, und über Änderung der Spielform interveniert werden.

Zusammenfassend weist die Herzfrequenz verschiedene Vor- und Nachteile für die Belastungsdosierung im Ausdauertraining auf. Die meisten Vorteile ergeben sich für ein Training nach der extensiven und intensiven Dauermethode, sofern die Referenzwerte individuell anhand von Grenzwerten (Ruhe-herzfrequenz und maximale Herzfrequenz) und submaximalen Erfahrungswerten evalu-iert worden sind. Feste formelgeleitete Vorga-ben sind hingegen extrem fehlerbehaftet. Schließlich sind die Belastungsdauer (Cardio Drift) und auch die Umgebungstemperatur (bei über 25  °C erfolgt ein weiterer Anstieg um ca. 5  S/min) zu berücksichtigen (Hana-kam 2015). Im Gegensatz zur reinen Steue-rung nach Laufgeschwindigkeit besitzt die Herzfrequenz den Vorteil, dass sie wind-, bodenbelag- und topografieunabhängig die momentane kardiozirkulatorische Bean-spruchung quantifiziert. Problematisch ist hingegen der Einsatz bei allen Intervallme-thoden und auch bei der variablen Dauerme-thode. Speziell kurze Belastungsspitzen, wie beispielsweise beim Intervallsprint-Training, sind hinsichtlich der aktuellen Beanspru-chung im jeweiligen Erfassungsmoment aus der Herzfrequenz nur schwer zu interpretie-

ren, weil die Herzfrequenzkinetik zeitlich ver-zögert erfolgt. Die nachträgliche Messung der Trainings- und Wettspielbeanspruchung über ein definiertes Zeitfenster ist jedoch möglich und kann rückblickend wertvolle Informatio-nen auch für die Sportspiele liefern.

Praxistipp: Herzfrequenzmessung am Hand-gelenk

In der täglichen Praxis mit Athleten erweist sich die Bestimmung der Herzfrequenz über Uhren, die unmittelbar am Handgelenk messen, als häufig etwas unzuverlässig. Dies ist konträr zur Erwartungshaltung, die durch unterschiedliche Hersteller geweckt wird. Daher raten wir bislang noch, einen Brustgurt zu verwenden, auch wenn sich dadurch mögliche Nachteile wie Wundscheuern oder das Gefühl, eingeengt zu sein, ergeben.

z Belastungsdosierung mittels Geschwindigkeit

Ein probates Mittel zur Steuerung der Belas-tungsintensität ist die Geschwindigkeit. Mit-hilfe von Wegstreckenmarkierungen und der Stoppuhr, Tachos oder zunehmend genau mit-tels GPS kann die Geschwindigkeit sehr exakt gesteuert werden. Als Referenz wird dabei je nach Trainingsziel ein Trainingsbereich defi-niert. Dies erfolgt beim Laufen beispielsweise über eine prozentuale Berechnung anhand der

. Abb. 7.28 Herzfrequenzverhalten (Hf ) von insgesamt 135 Freizeitläufern beiderlei Geschlechts während einer Dauerbelastung mit 85 %, 90 % und

95 % der Dauerleistungsgrenze (Geschwindigkeit bei einer Blutlaktatkonzentration von 4 mmol/l; Hanakam 2015)

130

140

150

160

170

180

190

9 18 27 36 45 9 18 27 36 45 9 18 27 36 45

85 % 90 % 95 %

(min)

Hf (

S/m

in)

weiblich

männlich

Ausdauertraining

388

7

10-km- Bestleistung (Hottenrott und Zülch 1998; Joch 2004) oder der Angabe von Trai-ningsbereichen je nach angestrebter Leistung (Steffny 2004; . Tab. 7.7).

Im Radsport werden mit Tachos die aktuelle Geschwindigkeit und die durchschnittliche Geschwindigkeit angezeigt. So kann beispiels-weise eine GA-1-Einheit mit einem vorgegebe-nen Durchschnittswert gefahren werden.

Eine Belastungsdosierung im Schwim-men wird von den meisten Sportschwimmern ebenfalls über die Zeiten und somit indirekt über die Geschwindigkeit gesteuert. Die Belas-tungszonen (BZ) werden über die Zielge-schwindigkeit angegeben, oder es werden Tests über verschiedene Distanzen geschwommen und die Belastungsintensität für die einzel-

nen Trainingsbereiche prozentual bestimmt (7 Abschn. 12.1).

Im Rudern und im Kanu- und Kajak-Sport kann die Intensität ebenfalls über die Geschwindigkeit gesteuert werden, indem die aktuelle Geschwindigkeit auf 500  m hochge-rechnet wird. Zudem wird die Zugfrequenz in Anzahl der Schläge pro Minute angezeigt.

Technische Geräte ermöglichen eine sehr exakte Bestimmung der Geschwindig-keit. Äußere Einflussfaktoren wie Hitze, Wind, kupiertes Gelände, aufgeweichter oder schneebedeckter Untergrund, schlechte Sichtverhältnisse oder Strömungsgeschwin-digkeit erschweren allerdings die Intensi-tätssteuerung mithilfe der Geschwindigkeit erheblich.

Trainingsbereich Trainingsmethode Streckenlänge[m]

Zeit[min pro km]

ReKom Dauermethode

DauermethodeDauermethode

Dauermethode

Unter 10.000 m 07:09 -

--

---

-

---

06:40

06:40GA 1GA 1

GA 1

GA 2GA 2

GA 2

GA 2

3000 m - 10.000 müber 10,000 m

über 3000 m

06:1507:09

05:53

IntervallmethodeIntervallmethode

1000m - 3000 m

1000m - 3000 m

100m - 400 m

100m - 400 m

400 m - 1000 m

400 m - 1000 m

05:33 05:1605:16

05:16

05:33 05:5305:00

05:00

05:00 04:46

SA

SA

WSA

WSA

WSA

WSA

Wiederholungsmethode

Wiederholungsmethode

Wiederholungsmethode

WiederholungsmethodeIntervallmethode

04:21

04:2104:33

04:10

S

S

bis 100 m maximal

ReKom (Regenerations- und Kompensationbereich)(Grundlagenausdauerbereich 1)

(Grundlagenausdauerbereich 2)(Schnelligkeitsausdauer)(Wettkampfspezifische Ausdauer)

(Schnelligkeit)

. Tab. 7.7 Trainingsbereiche und -methoden für eine exemplarische Zielzeit von 50 min für einen 10-km-Lauf, modifiziert nach Joch (2004)

F. Hanakam und A. Ferrauti

389 7

z Belastungsdosierung mittels LeistungIm Radsport und bei Ruder-Ergometern kann die leistungsbezogene Belastungssteuerung auf eine lange Tradition zurückblicken. Seit eini-gen Jahren bietet die Industrie auch für den Laufsport Wattmess-Systeme an, und die Trai-ningswissenschaft widmet sich diesem Thema (Vance 2016). Ein erheblicher Vorteil gegen-über anderen Verfahren ist die unmittelbare Rückkopplung des Systems. Das ist besonders bei Intensitätsänderungen und allen kurzen Strecken sehr hilfreich.

Als ein Maß zur Belastungsdosierung im Radsport hat sich die Orientierung an der Functional Threshold Power (FTP) etabliert (. Tab. 7.8). Hiermit ist die Leistung gemeint, die durchschnittlich über einen Zeitraum von einer Stunde erbracht werden kann. In der Pra-xis werden häufig kürzere Tests durchgeführt und darüber die Stundenleistung berechnet (Hunter und Coggan 2015).

In der Trainingspraxis ergeben sich Probleme mit der Wattmessung im Radsport aufgrund von Messungenauigkeiten. Im Laufen findet eine

Wattmessung im eigentlichen Sinne nicht statt, sondern es wird ein Watt-Wert berechnet (Vance 2016). Das führt zu erheblichen Problemen in der Belastungssteuerung. Zudem sollte bei der Trainingssteuerung über die Leistung immer das Körpergewicht berücksichtigt werden. Gewichts-veränderungen können die Trainingssteuerung erheblich beeinflussen  – die relative Leistung (Watt pro Kilogramm) ist deutlich aussagekräfti-ger als die absolute Wattleistung.

Während die Wattmessung im Rahmen der Trainingssteuerung und Belastungsdosierung im Radsport bereits etabliert ist, steht dieser Ansatz im Laufsport noch in den Anfängen. Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens lie-gen in der unmittelbaren Anzeige der Leistung, sodass es für alle kurzzeitigen Belastungen gut geeignet ist. Ferner ist eine Differenzierung der absoluten und relativen Leistung sehr präzise möglich. Nachteilig wirken sich die unzurei-chende Messgenauigkeit beim Laufen und die kostenintensive Ausstattung im Radsport aus (z. B. SRM-System).

FTP 300(Functional Threshold Power)

klassische Einteilung nach Hunter Allen

% von FTPtypische Fahrt-/Intervalldauer

Belastungsdauergesamt

ReKom < 165 1 Aktive Regeneration <55 bis 90 min

GA 1 Lang 168-198 2 Ausdauer 56-75 60-300 min

60-180 minGA 1 Kurz 201-225 3 Tempo 76-90

GA 1/2 4 Laktatschwelle 91-105 273 - 315 20-60 min

15-40 min

5-15 min

2-5 min

GA 2 273-315 5.VO2max 106-120 318 - 360

363 - 450

3-8 min

30 s - 3 min

< 30 s

WSA 318-360 6 Anaerobe Kapazität 121-150

7 Neuromuskuläre Leistung Maximal

errechnete Werte

228-270

Bereich Ziel

< 165

> 450

30-90 min

168 - 225

228 - 270

60-300 min

60-180 min

8-30 min

. Tab. 7.8 Ableitung von Trainingsleistungen in Watt für definierte Trainingsbereiche anhand der Functional Threshold Power (FTP)

Ausdauertraining

390

7

z Belastungsdosierung mittels des subjektiven Belastungsempfindens

Löllgen (2004) beschreibt das subjektive Belas-tungsempfinden treffend mit der empfundenen Anstrengung, die eine Versuchsperson, ein Sportler oder ein Patient während einer Belas-tung wahrnimmt. Lange bevor Messmethoden und Apparaturen wie Pulsuhren, Spiroergomet-rie, Blutlaktatanalytik etc. zur Verfügung stan-den, beschränkte sich die Intensitätssteuerung einzig auf Geschwindigkeitsmessung und das subjektive Belastungsempfinden. Trainingsemp-fehlungen wie „locker“ oder „ruhig“ (Lydiard 1999) mussten genügen, um die Belastungssteu-erung vorzunehmen. Interessanterweise reichen diese beiden Steuerungsgrößen – Zwischenzei-ten und Belastungsempfinden  – im Hochleis-tungssport anscheinend bis heute aus, um Weltbestleistungen zu erzielen. Von vielen Spit-zenläufern aus Äthiopien und Kenia ist bekannt, dass sie gänzlich ohne moderne Apparaturen auskommen (Lamberts et al. 2004). Ausgehend von diesem „Trainieren nach Gefühl“ entwickel-ten verschiedene Wissenschaftler normierte Skalen.

Konzipiert wurden die heute eingesetzten Skalen zunächst im Bereich der Psychophysik. Diese wissenschaftliche Disziplin wird auch als Psychophysiologie bezeichnet und untersucht gesetzmäßige Wechselbeziehungen zwischen physikalischen Reizen und dem psychischen Empfinden. Unterschiedliche Formeln zur Bestimmung des Anstrengungsempfindens des Psychophysikers Stevens setzte der schwedi-sche Forscher Gunnar Borg in der Ergometrie ein. Sein Ziel bestand darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem im klinischen Alltag die maximale Intensität ohne Ausbelastung des Patienten abgeschätzt werden konnte. Es wurde eine Skala benötigt, die linear mit der Leistung auf dem Fahrradergometer ansteigt und somit eine ebenfalls lineare Beziehung zur Herzfre-quenz und Sauerstoffaufnahme aufweist. Die von Borg daraufhin entwickelte RPE-Skala (Ratings of Perceived Exertion; Borg 1970; Borg und Noble 1974) ist eine numerische Skala zur Abschätzung des subjektiven Belas-tungsempfindens. Die Skala bündelt mehrere

subjektive Empfindungen, Wahrnehmungen und Gefühle während einer Belastung.

Die klassische lineare RPE-Skala besteht aus 15 Einzelstufen mit einem numerischen Bereich von 6 bis 20. Jedem Skalenwert kann – mit zehn multipliziert – die Herzfrequenz eines jungen Menschen zugeordnet werden (Borg 1970). Den Vorteil gegenüber einer isolierten Betrachtungsweise der Herzfrequenz sieht Borg in folgendem Aspekt: Das Anstrengungs-empfinden ist eine individuelle Messgröße und hat einen deutlich geringeren Streubereich als die Herzfrequenz. In Situationen, in denen die maximale Herzfrequenz nicht bestimmt wer-den kann, ermöglicht das Anstrengungsemp-finden zusammen mit der Herzfrequenz eine Abschätzung der maximalen Herzfrequenz durch Extrapolieren (Borg 2004).

In der Praxis funktioniert die Belastungsdo-sierung mithilfe des subjektiven Belastungsemp-findens unter der Voraussetzung, dass der Sportler über die Skala aufgeklärt wurde und mehrfach darüber sein Training gesteuert hat, weitestgehend gut (. Tab. 7.9). Für Kinder und Jugendliche empfehlen sich vereinfachte Skalen, die sich am Notensystem mit Zahlen von 1–5 orientieren oder mit Symbolen/Emojis arbeiten. Ein mögliches Problem besteht hingegen im Phänomen der „sozialen Erwünschtheit“, d. h. es kann vorkommen, dass ein Sportler mit höherer Intensität arbeitet als der Trainer vorgibt, um auf diese Weise eine besondere Leistungsfähigkeit zu demonstrieren. Vorteilhaft sind wiederum die kostengünstige Realisierung und die Schu-lung von Körpergefühl und Belastungsempfin-den bereits im Kindes- und Jugendalter.

z Ausdauertraining mit MusikTechnische Innovationen erlauben die ungestörte Kombination von Ausdauertraining und Musik-konsum. Auf der anderen Seite mehren sich im Zusammenhang mit erschöpfungsbedingten Unfällen beim Marathon kritische Stimmen, die vor der Gefahr einer motivational bedingten Überbeanspruchung durch Musik warnen. Wir untersuchten demnach den Einfluss von Musik im Training von Ausdauersportlern und Spiel-sportlern, letztere mit deutlich geringerer Aus-

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391 7

dauerleistung. Die Probanden absolvierten an zwei Versuchstagen eine Dauerbelastung auf dem Laufband mit einer Geschwindigkeit von jeweils 90 % ihrer aerob-anaeroben Schwelle (v4) bis zum erschöpfungsbedingten Abbruch. Im Cross-over-Design erfolgte die Belastung mit oder ohne Konsum einer selbst gewählten Musikauswahl und Lautstärke mittels Kopfhörer.

Mit Musik nahm die Laufzeit bis zum erschöpfungsbedingten Abbruch um ca. 10 % zu; die Laufzeit bis zum Erreichen eines submaxima-len Belastungsempfindens (RPE-Skala 15) war ebenfalls verlängert. Demgegenüber blieben die physiologischen Parameter (Herzfrequenz und Blutlaktatkonzentration) durch die Musik unver-ändert. Die Verbesserungen traten in beiden Stichproben gleichermaßen auf (. Abb.  7.29). Interessanterweise führte in einer anderen Studie eine minimale Musikmanipulation (Taktfre-quenz) nicht zu einer entsprechenden Verände-rung der Schrittfrequenz. Die Untersuchung wurde allerdings mit Sportstudierenden und nicht mit Tänzern durchgeführt.

Für die Sportpraxis ergeben sich hieraus interessante Optionen, aber auch Gefahren. Offenbar gelingt es durch Musik zumindest bis zu einer submaximalen Intensitätswahrneh-mung, den damit verbundenen Diskomfort durch Auslenkung auf den externen Fokus Musik zu verdrängen. Gleichzeitig werden kör-

6

7

8

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12

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sehr,sehr leicht

sehr leicht

recht leicht

etwas anstrengend

sehr anstrengend

sehr, sehr anstrengend

anstrengend

very, very light

very light

fairly light

somewhat hard

hard

very hard

very, very hard

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16

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20

. Tab. 7.9 Die RPE-Skala zur Schätzung des Anstrengungsempfindens nach Borg (2004) mit der Original-bezeichnung (Borg und Noble 1974)

. Abb. 7.29 Zeitdauer bis zum erschöpfungsbe-dingten Abbruch einer Laufbelastung bei 90 % der Geschwindigkeit an der aerob-anaeroben Schwelle (v4) mit und ohne Musikkonsum bei Ausdauerathleten (A) und Spielsportlern (S)

90 79 80

73

0

20

40

60

80

100

120

(min

)

A SA S

Ausdauertraining

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7

pereigene Ermüdungssignale (schwere Atmung) akustisch überlagert. Hierdurch können Trai-ningsumfang, -intensität und -motivation (z. B. bei der Wiederholungsmethode oder in den Pausen eines Intervalltrainings) gesteigert wer-den. Allerdings sind die damit verbundenen gesundheitlichen Gefahren (z. B. Ignoranz von Ermüdungssignalen, Gefahren im Straßenver-kehr) unbedingt ernst zu nehmen.

z Methoden der Belastungsdosierung im Vergleich

Die unterschiedlichen Methoden der Belas-tungsdosierung gehen mit Vor- und Nachtei-len einher. Aus der hohen Anzahl von verschiedenen Ausdauersportarten und Trai-ningsmethoden ergeben sich entsprechend viele unterschiedliche Möglichkeiten der Trainingssteuerung. Je nach Geländeprofil resultieren unterschiedliche Auslenkungen der jeweils gewählten Methode (Friel 201; . Abb. 7.30). Die Entscheidung für die jewei-lige Belastungsdosierung ist unter anderem abhängig von:

5 der Erfahrung des Athleten und dem jeweiligen Leistungsstand

5 der Umgebungstemperatur 5 den topografischen Gegebenheiten 5 den finanziellen Mitteln 5 der Belastungsdauer (z. B. beim Intervall-

training)

7.5 Ausgewählte Trainingsprogramme

Periodisierung bezeichnet „gedankliches Vorausbestimmen des Trainings mit seinen Zielen, Aufgaben, Inhalten und seiner Orga-nisation“ (Schnabel et al. 2003). Die Ursprünge der modernen Periodisierung beruhen auf retrospektiver Analyse des Trainings erfolg-reicher Athleten und sind stark mit dem

Namen Matwejew verbunden, der als Begrün-der der Periodisierung bezeichnet wird (7 Abschn. 2.3). Als Erster formulierte er die drei Phasen der Herausbildung, Stabilisierung und die Phase des zeitweiligen Verlustes (Mat-wejew 1972).

Bezüglich der Planung von Training wird die kurz-, mittel- und langfristige Periodisierung unterschieden. Die häufigste Planungseinheit

Anstieg Abfahrt in die Pedaletreten

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. Abb. 7.30 Herzfrequenz, subjektives Belastungs-empfinden (RPE), Geschwindigkeit und Wattleistung beim Radfahren während einer Ausfahrt mit Anstieg, Abfahrt und in der Ebene (Friel 2013)

F. Hanakam und A. Ferrauti

393 7

im Ausdauersport ist der Halbjahres- oder Jah-resplan. Innerhalb eines Jahres werden in der Regel ein oder zwei Leistungshöhepunkte for-muliert. Während in den Sportspielen die Struktur des Jahresplanes stark von der Anset-zung von Liga- und Pokalspielen geprägt ist, bestimmen in den Individualsportarten vielfach die Jahreszeiten den Wettkampfplan. Beispielhaft können die klimatisch guten Bedingungen bei einem Frühjahrs- oder Herbstmarathon, die Abhängigkeit vom Schnee im Skilanglauf und die optimalen Temperatu-ren für Triathlon- Wettkämpfe im Sommer genannt werden.

Praxistipp

Die Planung eines Wettkampfjahres erfolgt in aller Regel in umgekehrter Reihenfolge. Das bedeutet, dass vom Leistungshöhepunkt ausgehend (z. B. Frühjahrsmarathon) das Jahr rückwärts geplant wird.

Die einzelnen Phasen eines Wettkampfjahres bauen systematisch aufeinander auf und wer-den häufig wie folgt bezeichnet:

5 allgemeine Vorbereitungsphase 5 spezielle Vorbereitungsphase 5 unmittelbare Wettkampfvorbereitungs-

phase 5 Wettkampfphase und 5 Übergangsphase

Jeder Phase werden spezielle Ziele, Metho-den und Inhalte zugeordnet. Allgemeiner Konsens besteht in der zunehmenden Spezi-alisierung des Trainings mit Annäherung an den Hauptwettkampf. Ein Marathonläufer kann sein Herz-Kreislauf-System beispiels-

weise ein halbes Jahr vor dem Leistungshö-hepunkt auch unspezifisch durch Radfahren, Skilanglauf oder Inline-Skating trainieren. Im weiteren Verlauf sollte die Anzahl der Laufkilometer steigen und relativ nah vor dem Wettkampf sollte selbst der Lauf-Unter-grund und das Streckenprofil häufig im Trai-ning simuliert werden (z.  B. flache asphaltierte Strecke). Ähnliches gilt für die Entwicklung der Wettkampfgeschwindig-keit.

Unter Experten wird dabei stets auch die Gesamtverteilung der Intensitäten während der Vorbereitung diskutiert. Zahlreiche Ath-leten folgen dem Prinzip des Polarized Trai-ning, wonach der weit überwiegende Anteil an Trainingsvolumen im Grundlagenbe-reich (ca. 80 %) mit intensiven Anteilen (ca. 20 %) kombiniert wird, während der mittlere Intensitätsbereich (Threshold Model) nicht berücksichtigt wird (Seiler und Kjerland 2006).

In Spielsportarten fällt die Saisonvorberei-tung üblicherweise recht kurz aus, und es müssen stets konditionelle als auch tech-nisch-taktische Elemente zeitgleich trainiert werden. Häufig fehlt die Zeit für ein klassi-sches Grundlagentraining, sodass schon früh-zeitig Intervallmethoden (mit und ohne Ball) verwendet werden. Die Intensität der Inter-valleinheiten wird dabei üblicherweise pro-gressiv gesteigert und die Intervalldauer kontinuierlich verkürzt (z. B. von 3–4-min-In-tervallen bis hin zu 45–30-sekündigen) Belas-tungen mit Richtungswechsel kombiniert mit zusätzlichen Ausdauertrainingsreizen durch Kleinfeldspiele.

Exemplarisch werden nachfolgend Trai-ningspläne für leistungsorientierte Sportler aus dem Bereich Langstreckenlauf und Triathlon vorgestellt (. Tab. 7.10, 7.11, 7.12 und 7.13).

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F. Hanakam und A. Ferrauti

395 7

. Tab. 7.11 Marathon: Wochenübersicht eines leistungsorientierten Marathonläufers. Dargestellt ist je eine Woche aus der allgemeinen Vorbereitungsphase (oben), der unmittelbaren Wettkampfvorbereitung (Mitte) sowie der Wettkampfwoche

Allgemeine Vorbereitungsphase

Trainingseinheit 1 Trainingseinheit 2

Montag Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 60 min

Dienstag Einlaufen 15 min, 15 min Lauf ABC,3 Steigerungen über 150 m,4 5 × 2000 m in Halbmarathonrenntempo, 10 min Auslaufen

90 min Radfahren oder 60 min Aquajogging (ReKom)

Mittwoch extensiver Dauerlauf (GA 1) 80 min

Donnerstag extensiver Dauerlauf für 1:45 h:60 min (GA 1) und 45 min (GA 2 untere Grenze)

90 min Radfahren oder 60 min Aquajogging (ReKom)

Freitag extensiver Dauerlauf(GA 1) 80 min, 5 × 150 m Berganläufe (KA 2)

Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 60 min

Samstag 16 km Crescendolauf(4 km GA 1, 4 km GA 1–2, 4 km GA 2, 4 km GA 1)

Sonntag langer Dauerlauf 30 km (GA 1)

Unmittelbare Wettkampfvorbereitungsphase

Trainingseinheit 1 Trainingseinheit 2

Montag Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 60 min

Dienstag Einlaufen 15 min,15 min Lauf ABC,3 Steigerungen über 150 m,6–8 × 1200 m in 10-km-Renntempo,10 min Auslaufen

Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 45 min

Mittwoch extensiver Dauerlauf (GA 1) 80 min

Donnerstag extensiver Dauerlauf für 1:45 h:60 min (GA 1) und 45 min (GA 2 untere Grenze)

Freitag Regeneration (Massage) Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 60 min

Samstag Einlaufen 15 min,15 min Lauf ABC,3 Steigerungen über 150 m,3 × 5 km in Marathonrenntempo (GA 2),10 min Auslaufen

Sonntag extensiver Dauerlauf 80 min (GA 1)

(Fortsetzung)

Ausdauertraining

396

7

Wettkampfwoche Marathon

Trainingseinheit 1 Trainingseinheit 2

Montag Regeneration (Massage) Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 45 min

Dienstag extensiver Dauerlauf(GA 1) 45 min

Mittwoch Einlaufen 15 min,15 min Lauf ABC,3 Steigerungen über 150 m,5 km Tempodauerlauf in Marathonrenntempo (GA 1–2/GA 2),10 min Auslaufen

Regenerationslauf oder Aquajoggen (ReKom) 45 min

Donnerstag Regenerationstag (Massage)

Freitag extensiver Dauerlauf (GA 1) 40 min

Samstag Einlaufen 15 min,10 min Lauf ABC,3 × 150 m in Marathonrenntempo,5 min Auslaufen

Sonntag Marathonwettkampf

. Tab. 7.11 (Fortsetzung)

F. Hanakam und A. Ferrauti

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. Tab. 7.13 Triathlon: Wochenübersicht eines leistungsorientierten Triathleten mit einer durchschnitt-lichen Jahres-Trainingsdauer von ca. 15 h/Woche mit dem Saisonziel Triathlon-Langdistanz

KW 47– Allgemeine Vorbereitungsphase

Trainingseinheit 1 Trainingseinheit 2

Montag 15′ Erwärmung auf dem Ruder-Ergometer5′ Gelenksmobilisation4 Sätze Kraftausdauer als Zirkeltraining mit je 2 Übungen für die Arme, Beine und den Rumpf

Dienstag 400 m Einschwimmen10 × 100 m (25 m Technik, 75 m Kraul GA 1)4 × 400 m GA 1 mit wechselnden Lagen8× 100 m (25 m Aquajogging, 75 m Kraul GA 1) 200 m Ausschwimmen

90′ MTB (GA 1/KA)

Mittwoch Nüchternlauf 14 km GA 16× 50 m Steigerungslauf mit 2′ Trabpause

Donnerstag Spinning-Kurs 1

Freitag 400 m Einschwimmen8× 25 m Technik8× 50 m Technik4× 25 m gesteigertes Tempo8× 50 m Schnelligkeitsausdauer (SA)200 m locker mit beliebigen Lagen8× 100 m GA 1200 m Ausschwimmen

Samstag 200 m Einschwimmen4× 800 m GA 1 mit wechselnden Lagen6 × 50 m (15 m maximaler Sprint, 35 m ReKom)400 m Ausschwimmen

19 km Dauerlauf GA 1

Sonntag 2 h Skating als extensives Fahrtspiel

KW 14 – Unmittelbare Wettkampfvorbereitungsphase

Trainingseinheit 1 Trainingseinheit 2

Montag 15′ Einlaufen5′ Gelenksmobilisation4 Sätze Maximalkrafttraining mit je 2 Übungen für die Arme, Beine und den Rumpf

F. Hanakam und A. Ferrauti

399 7

. Tab. 7.13 (Fortsetzung)

Dienstag 400 m Einschwimmen10× 100 m (25 m Technik, 75 m Kraul GA 1)8× 100 m intensive Intervalle5 × 400 m GA 1200 m Ausschwimmen

15′ Einlaufen10′ Lauf ABC6× 1 km intensive Intervalle10′ Auslaufen

Mittwoch Nüchternlauf 18 km GA 1

Donnerstag 90′ Rad, intensive Intervalle

Freitag 200 m Einschwimmen3× 10 × 100 m GA 1200 m Rücken locker6× 50 m (15 m Sprint, 35 m ReKom)600 m Ausschwimmen

4 h Rad, Fettstoffwechseltraining

Samstag 400 m Einschwimmen8× 50 m Technik5 × 200 m GA 22× 800 m GA 1

30 km Fettstoffwechsellauf

Sonntag Koppeltraining GA 1: 3 h Rad + 12 km Lauf

KW 24 – Wettkampfphase

Trainingseinheit 1 Trainingseinheit 2

Montag Ruhetag

Dienstag 400 m Einschwimmen10 × 100 m (25 m Technik, 75 m Kraul GA 1)6 × 200 m GA 1/24 × 400 m GA 1200 m Ausschwimmen

2 km Einlaufen3 × 4 km GA 1/22 km Auslaufen

Mittwoch 1:30 h Rad ReKom

Donnerstag 4 x 20′ Rad im Langdistanz-Tempo

Freitag 400 m Einschwimmen8 × 50 m Technik5 × 200 m GA 22 × 800 m GA 1

Samstag Freiwasserschwimmen45′ Dauermethode als extensives Fahrtspiel2 × ca. 200 m Startsimulation (schnelles Anschwimmen und dann das WK-Tempo der Langdistanz)

24 km Lauf in der Wettkampfge-schwindigkeit der Langdistanz

Sonntag Koppeltraining GA 1: 4 h Rad + 10 km Lauf

Ausdauertraining

400

7

7.6 Aufgaben zur Nachbereitung des Kapitels

1. Absolvieren Sie einen 45-min-Lauf auf der Laufbahn oder im Gelände und steuern Sie Ihr Lauftempo so, dass Sie die Beanspru-chung auf der RPE-Skala (. Tab. 7.9) für jeweils 15 min als 9 („sehr leicht“), 13 („etwas anstrengend“) oder 17 („sehr anstrengend“) empfinden.

2. Kontrollieren Sie nach jedem Abschnitt Ihre Herzfrequenz und berechnen Sie die prozentuale Ausschöpfung ihrer maximalen Herzfrequenz und der Herzfrequenzreserve, nachdem Sie vorher Ruhe- und Maximal-frequenz bestimmt bzw. berechnet haben.

3. Reflektieren Sie die relevanten Stoffwech-selwege in den drei Abschnitten gemäß . Abb. 7.5 und schätzen Sie das metaboli-sche Äquivalent und den kalorischen Umsatz sowie die anteilige Verstoffwech-slung von Kohlenhydraten und Fetten in den jeweiligen Abschnitten.

4. Zeichnen Sie den typischen Ermüdungs-verlauf der verschiedenen Ausdauertrai-ningsmethoden in ein einfaches x/y-Diagramm.

5. Erläutern Sie differenziert die Ursachen für den Erfolg von Langstreckenläufern aus dem ostafrikanischen Hochland.

6. Richtig oder falsch? 5 Musik eignet sich gut zur Steuerung des

Trainings, weil die subjektiv empfun-dene Belastung geringer ist und Dauerbelastungen mit Musik länger toleriert werden.

5 Die von Karvonen entwickelte Formel zur Bestimmung der Trainingsherzfre-quenz berücksichtigt die Ruheherzfre-quenz, die Maximalfrequenz und die Herzfrequenzvariabilität.

5 Eine stetige Reduktion der Laufge-schwindigkeit beim Training mit konstanter Herzfrequenz kann durch das Phänomen „Cardiac Drift“ beschrieben werden.

5 Die RPE-Skala wurde an der Blutlaktat-konzentration validiert und gilt als praktikables Verfahren der Trainings-steuerung in vielfältigen Ausdauer-sportarten.

7. Welche Aussagen zum Fahrtspiel treffen zu?

5 Das Trainingsprinzip besteht in einer spielerischen Ausdauerbelastung, wobei der Läufer mit den meisten Punkten ermittelt wird.

5 Das Trainingsziel besteht unter anderem in einer verbesserten Anpas-sungsfähigkeit des Metabolismus auf wechselnde Intensitäten.

5 Die Leistungsfähigkeit bei einer Intervall-Sprintbelastung kann durch ein Fahrtspiel besser als durch die extensive Dauermethode gesteigert werden.

5 Die Trainingsanpassungen bestehen in der Verbesserung der glykolytischen Flussrate sowie der intra- und inter-muskulären Koordination.

F. Hanakam und A. Ferrauti

401 7

Literatur

ACSM. American College of Sports Medicine, Thompson, W. R., Gordon, N. F., & Pescatello, L. S. (2010). ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription (8th ed.). Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.

Åstrand, I., Åstrand, P. O., Christensen, E. H., & Hedman, R. (1960). Intermittent muscular work. Acta Physio-logica Scandinavica, 48, 448–453.

Badtke, G. (Hrsg.). (1995). Lehrbuch der Sportmedizin. Heidelberg: Hüthig.

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