Anpassung an Ausdauertraining
Eine Ausdauerleistung beansprucht bestimmte molekulare und in weiterer Folge auch physiologische Systeme. In diesem Kapitel soll geklärt werden, welche Anpassungsmechanismen bei einer Ausdauerleistung in Gang gesetzt werden. Dabei sind die Mitochondrien d
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Anpassung an Ausdauertraining Hans Hoppeler
11.1
Einleitung – systemphysiologischer Überblick – 292
11.2
Mitochondrien in Muskelzellen – 294
11.2.1 11.2.2
Strukturelle und funktionelle Anpassung – 294 Molekulare Mechanismen der mitochondrialen Anpassungsfähigkeit – 295
11.3
Mikrozirkulation und Makrozirkulation – 298
11.3.1 11.3.2
Mikrozirkulation – 298 Makrozirkulation – 299
11.4
Hämoglobingehalt – 300
11.4.1 11.4.2
Akute Veränderungen des Hämoglobingehaltes – 300 Chronische Veränderungen des Hämoglobingehaltes bei Ausdauerleistungen in der Höhe – 300
11.5
Herz – 301
11.6
Lunge – 302
Literatur – 303
© Springer-Verlag Wien 2018 N. Bachl, H. Löllgen, H. Tschan, H. Wackerhage, B. Wessner (Hrsg.), Molekulare Sport- und Leistungsphysiologie, https://doi.org/10.1007/978-3-7091-1591-6_11
11
292
Kapitel 11 · Anpassung an Ausdauertraining
Eine Ausdauerleistung beansprucht bestimmte molekulare und in weiterer Folge auch physiologische Systeme. In diesem Kapitel soll geklärt werden, welche Anpassungsmechanismen bei einer Ausdauerleistung in Gang gesetzt werden. Dabei sind die Mitochondrien die Hauptakteure in diesem speziellen Leistungsbereich. Welche molekularen Kapazitäten diese aufweisen, welche Anpassungsmechanismen stattfinden, sowie die Auswirkungen auf physiologische Systeme wie Blutkreislauf, Herz und Lunge werden in diesem Kapitel behandelt. Darüber hinaus wird auf die spezielle Beanspruchung in extremer Höhe und deren leistungsphysiologische Anpassung genauer eingegangen. 11.1
11
Einleitung – systemphysiologischer Überblick
Als Ausdauerleistungen werden Leistungen bezeichnet, welche über eine längere Zeit, mindestens Minuten, erbracht werden. Die dabei erbrachten mechanischen Leistungen sind relativ niedrig, typischerweise weniger als ein Fünftel der Leistung, welche für Sprints im Sekundenbereich zur Verfügung stehen. Ein untrainierter 30-jähriger Mann von 75 kg Gewicht sollte eine maximale Leistung
von etwa 200 Watt auf einem Fahrradergometer über 30 Minuten erbringen können. Seine Sprintfähigkeit über 10 Sekunden beträgt aber über 1000 Watt. Damit steht für die Dauerleistung nicht das maximale Drehmoment, das die Muskeln kurzfristig entwickeln können, im Vordergrund, sondern die Versorgung mit Energie, welche über den aeroben Metabolismus bereitgestellt werden kann. Aerober Metabolismus für Dauerleistung findet in den Mitochondrien der aktivierten Skelettmuskulatur statt (. Abb. 11.1). Dabei werden Kohlenhydrate und Fette als hauptsächliche Substrate verwendet. Unter Verbrauch von Sauerstoff werden diese via Krebszyklus und oxidativer Phosphorylierung vollständig zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) metabolisiert. Das entstehende Wasser findet Eingang in den interstitiellen Raum und letztlich in die Zirkulation. Dieses Wasser kann vor allem für die Wärmeregulation verwendet werden. Die Bereitstellung von mechanischer Leistung in der Muskulatur hat eine Effizienz von lediglich etwa 20%. Dies bedeutet, dass für die in der Muskelzelle bereitgestellte mechanische Energie,
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