Wissenschaftlicher HIntergrund

Entstehung von Lactat


Die Energiegewinnung im Körper ist ein komplexer und vielschichtiger Prozess. Glucose, die der Körper zum Beispiel in Form von Fetten oder Kohlenhydraten speichert, wird über mehrere Stufen verbrannt. Dabei entsteht der Energiespeicher ATP, der anschließend in die Muskeln transportiert wird und dort die notwendige Energie zur chemischen oder physikalischen Arbeit zur Verfügung stellt. ATP kann allerdings nur in sehr geringem Umfang gespeichert werden, muss also bei Belastung immer neu produziert werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ATP zu produzieren. Diese unterscheiden sich vor allem in der Ausbeute und dem zeitlichen Aufwand.


Verschieden Substrate und ihre ATP Ausbeute unter Berücksichtigung der Zeit *1
Verschieden Substrate und ihre ATP Ausbeute unter Berücksichtigung der Zeit *1


Das Substrat KP (Kreatinphosphat) ist das am schnellsten verfügbare Substrat und kann für etwa 20 Sekunden Energie liefern. In dieser Zeit kann die Glucoseverbrennung anlaufen, die anaerob oder aerob stattfinden kann. Es wird hierbei - mit oder ohne Sauerstoff - Glucose zu Pyruvat umgewandelt. Im Anaeroben wird das Pyruvat dann über Zwischenschritte wie den Zitronensäurezyklus und die Atmungskette zu CO2 und H2O abgebaut. Die verbrauchten Coenzyme NADH/H+ werden zu NAD+ reoxidiert und der Prozess kann von neuem beginnen. Zusätzlich entstehen bei diesen Prozessen weitere 36 ATP pro Glucosemolekül, also weitere Energie. Dieser Vorgang ist äußerst effektiv und stellt extrem viel Energie zur Verfügung, aber er ist zeitaufwendig und er benötigt Sauerstoff.


Die zweite Möglichkeit ist der anaerobe Abbau von Pyruvat. Hierbei wird Pyruvat, unter Verbrauch von NADH/H+ zu NAD+, zu Milchsäure reduziert (deren Zucker wird Lactat genannt; deswegen spricht man oft vereinfachend nur von Lactat). Dies findet vor allem dann statt, wenn schnell Energie benötigt wird, also wenn keine Zeit für den aeroben Abbau bleibt. Allerdings ist die ATP-Ausbeute bei weitem nicht so hoch und das Lactat kann nicht weiter verstoffwechselt werden. Es wird entweder später in der Zelle reoxidiert oder muss weiter in weniger belastete Körperregionen wie den Magen transportiert werden, um dort wieder umgewandelt zu werden.


Je nach körperlicher Belastung unterscheiden sich die prozentualen Anteile der anaeroben und aeroben Verbrennung. Normalerweise dominiert in den ersten 30 Sekunden der anaerobe Abbau. Die anschließende Veränderung hängt von der Betätigung ab. Bei schwerer körperlicher Betätigung liefert der anaerobe Abbau weiterhin den Großteil der Energie. Dagegen liegt bei Ausdauersport, wie z.B. Marathonlaufen, der prozentuale Anteil der aeroben Verbrennung bei etwa 99%. *2


Durch die Anhäufung von Milchsäure in den Zellen wird das Zellmilieu sehr sauer. Dies wiederum hemmt die Glycolyse stark und kann sogar zum Erliegen der Glycolyse führen. Vom Muskel wird das Lactat weiter ins Blut gegeben, deswegen steigt dort der Lactatspiegel ebenfalls. Aber dieser Spiegel ist messbar und darauf basiert der Lactattest. Jeder Mensch hat eine individuelle Schwelle, oberhalb der sein Körper von aerober Verbrennung auf anaerobe umsteigt. Im Mittel liegt diese Schwelle bei 4mmol/l. Studien haben bewiesen, dass ein Training im Bereich der Schwelle aerob-anaerob sehr effektiv ist und eine schnelle Leistungssteigerung verspricht. Bei Überschreiten der Schwelle nimmt der Lactatwert extrem zu, die Muskeln versauern und der Sportler muss das Training unterbrechen.


Beschreibung des Lactattests


Der Test dient dazu, die individuelle Schwelle des Sportlers abzuschätzen und ihm somit zu helfen, effizienter zu trainieren. Er findet üblicherweise unter Laborbedingungen statt, also auf einem Laufband oder auf einem Ergometer. Des Weiteren ist er Sportart-spezifisch, da bei verschiedenen Belastungen der Muskel verschiedene Lactatkonzentrationen entstehen. Also sollte ein Läufer einen Test auf dem Laufband machen und nicht auf dem Ergometer, um möglichst nah an den realen Bedingungen zu sein. Bei dem Test wird die Herzfrequenz, teilweise auch die Atmungsaktivität, aufgezeichnet. Hierbei kann zum Beispiel die Sauerstoffaufnahme aufgezeichnet werden, oder auch die CO2-Menge in der ausgeatmeten Luft.


Der Test findet stufenweise statt. Zuerst werden Daten des Probanden erhoben, um die Ergebnisse besser einordnen zu können. Dazu gehören vor allem der gesundheitliche Zustand und die Ernährungsgewohnheiten. Nach einer Aufwärmphase wird der Lactatruhewert bestimmt. Anschließend wird der Proband auf das Trainingsgerät geschickt und fängt dort auf einer relativ niedrigen Belastungsstufe an. Anschließend wird alle drei bis sechs Minuten die Belastungsstufe erhöht. Am Ende jeder Belastungsstufe wird der Lactatwert im Blut ermittelt. Dies wird durch eine Blutentnahme am Ohrläppchen durchgeführt. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Ohrläppchen gereinigt wird, um eine Vermischung von Blut und Schweiß zu verhindern, da sonst das Ergebnis stark verfälscht wird.


Stufentest: Blutlaktatwerte wurden in Abhängigkeit von Leistungsstufen (Laufgeschwindig - keit) für einen wenig trainierten Probanden (1), einen trainierten Probanden (2) und einen Leistungssportler (3) aufgenommen, AS: aerobe Schwelle, ANS: anaerobe Schwelle, Vas : Laufgeschwindigkeit für die AS von Proband(2), Vans: Laufgeschwindigkeit für die ANS von Proband (2) *4
Stufentest: Blutlaktatwerte wurden in Abhängigkeit von Leistungsstufen (Laufgeschwindig - keit) für einen wenig trainierten Probanden (1), einen trainierten Probanden (2) und einen Leistungssportler (3) aufgenommen, AS: aerobe Schwelle, ANS: anaerobe Schwelle, Vas : Laufgeschwindigkeit für die AS von Proband(2), Vans: Laufgeschwindigkeit für die ANS von Proband (2) *4


Anschließend werden die Ergebnisse analysiert und es wird geprüft, wann der Schwellenwert 4mmol/l überschritten wird. In Abb. 3 sieht man, wie sich die Lactatkonzentration bei untrainierten und trainierten Personen unterscheidet. Mit dem Test kann auch der Trainingsfortschritt gemessen werden. Wenn der Test in regelmäßigen Abständen durchgeführt wird, hat der Sportler die Chance, zu sehen, wie er sich entwickelt. Aufgrund der Ergebnisse des Tests können dann anschließend Trainingsempfehlungen angegeben werden. Zum Beispiel bei welcher Laufgeschwindigkeit der Proband trainieren sollte, oder bei welcher Herzfrequenz er in welcher Phase seines Sports sein sollte.


Trainingshinweise nach Lactattest (HF= Herzfrequenz) *5
Trainingshinweise nach Lactattest (HF= Herzfrequenz) *5



Quellen:


  • Angewandte Physiologie: Organsysteme verstehen und beeinflussen (Autor: Frans van der Berg) Kapitel 12: Leistungsphysiologie
  • Ingo Frohböse: Training in der Therapie und Praxis, S.281
  • Peter G. J. M. Jannsen: Ausdauertraining, S.140+S.141
  • http://www.mesics.de/literatur/ 1003 Laktatmessung (Gründig)


*1 Frans van de Berg: Angewandte Physiologie S:549
*2 vgl Frans van der Berg: Angewandte Physiologie S.550 + 551
*3 Peter G. J. M. Jannsen: Ausdauertraining, S.140+S.141
*4 http://www.mesics.de/literatur/ 1003 Laktatmessung (Gründig)
*5 Peter G. J. M. Jannsen: Ausdauertraining, S.140+S.141