Sport und Gesundheit
Inwiefern eine sportliche Aktivität sich mit der Gesunderhaltung unseres Körpers vereinbaren lässt, war lange Zeit eine heiße Diskussion. Verfechter der absoluten Sesshaftigkeit wussten den berühmten englischen Staatsmann Winston Churchill zu zitieren, wenn es darum ging ihre Inaktivität zu rechtfertigen, lebte Churchill doch bis ins hohe Alter, obwohl er nie Sport getrieben hatte und zudem auch noch rauchte.
Moderate physische Aktivität
Heute ist bekannt, dass eine moderate physische Aktivität nicht nur gesund ist, sondern zudem auch noch vor verschiedenen Krankheiten schützt, wie beispielsweise Erkrankungen der oberen Atemwege. Obwohl eine lebensverlängernde Wirkung noch nicht bewiesen ist, so scheint es jedoch, dass durch eine regelmäßige Aktivität die Lebensqualität bis ins hohe Alter besser erhalten bleibt, als wenn zeitlebens nichts getan wird.
Verletzungsrisiko
Selbstverständlich erhöht sich das Unfall- beziehungsweise Verletzungsrisiko, wenn einer sportlichen Aktivität nachgegangen wird. Aber auch das absolute Nichtstun ist nicht ungefährlich. Sportunfälle verursachen Kosten in Milliardenhöhe, während Nichtstuer an verschiedenen Krankheiten leiden, die mit der Inaktivität direkt oder indirekt in Verbindung stehen (Fettsucht, Herz-Kreislauf-Leiden, Diabetes, Arthrose, Osteoporose usw.). Die Krankheiten, die mit der Inaktivität in Zusammenhang stehen, verursachen in der Tat höhere Kosten als diejenigen, die auf Sportverletzungen beruhen. Gemäß einer Schweizer Statistik (BAG 2001) sind das immerhin 20 Prozent finanzielle Mehrbelastungen, die aus den Krankheiten der Inaktivität resultieren.
Kreislauf und Muskeln in Schwung halten
Neben den volkswirtschaftlichen Vorteilen einer regelmäßigen sportlichen Aktivität spielen die positiven physischen und psychischen Folgen der Aktivität eine entscheidende Rolle. Durch eine aerobe Aktivität, also eine Aktivität, bei der hauptsächlich das Herz-Kreislauf-System gefordert wird, verbessern sich die Herz-Kreislauf-Funktionen.
Die Herzfrequenz in Ruhe nimmt mit der Zeit leicht ab, der Blutdruck fällt ebenfalls, die Sauerstoffaufnahmekapazität in der Lunge verbessert sich und dadurch auch die Versorgung der inneren Organe mit Sauerstoff. Die Ausdauerleistung und die muskuläre Leistungsfähigkeit verbessern sich ebenfalls durch regelmäßige Aktivität. Das allgemeine Wohlbefinden und auch das Selbstvertrauen werden dadurch erhöht. Einer regelmäßigen sportlichen Aktivität wird sogar eine gewisse antidepressive Wirkung nachgesagt.
Durch die regelmäßige Belastung des muskuloskelettalen Apparats werden Muskeln, Bänder und Sehnen widerstandsfähiger, sodass auch die Verletzungsgefahr sinkt. Damit das konkret umgesetzt werden kann, sollte vor dem (Wieder-)Beginn einer sportlichen Aktivität grob ein Ziel formuliert und ein dafür geeignetes Trainingsprogramm erarbeitet werden.
Einblicke
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Energie und Sauerstoff im Muskel
Der menschliche Körper ist grundsätzlich auf Leistung ausgerichtet. Die Leistung (Watt) wird physikalisch als Arbeit (Joule) definiert, die pro Zeiteinheit (Sekunden) verrichtet werden kann (W = J/s). Die Arbeit wird indessen physikalisch als Kraft (Newton) x Weg (Meter) definiert und mit der Einheit Joule angegeben. Trainiert man gezielt, erhöht sich entsprechend die Leistung der trainierten Organe (Muskeln). Grundsätzlich können Kraft oder Ausdauer trainiert werden.
Energie in Form von ATP
Um Leistung zu erbringen, brauchen Muskeln Energie, die mit der Nahrungsaufnahme und durch die biologische Transformation im Körper den Muskeln bereitgestellt wird. Muskeln brauchen Kohlenhydrate (Glucose), die im Körper in einer speziellen Form als Reserve gespeichert werden (Glykogen). Damit die gespeicherte Energie in Muskeln und Leber in Arbeit umgesetzt werden kann, braucht es Sauerstoff.
Der Sauerstoff in den Zellen wird „verbrannt“, und es werden phosphathaltige energiereiche Verbindungen (ATP, Creatinphosphat) gebildet, die unmittelbar danach für die muskuläre Kontraktion, also die Erzeugung von Arbeit, verwendet werden. Insofern funktioniert unser Körper auch nur wie ein mechanischer Motor, der zur Erzeugung von Arbeit energiereiche Substrate und Sauerstoff benötigt.
Anaerobe und aerobe Energiegewinnung
Nur kurzfristig kann Arbeit auch ohne direkten Sauerstoffverbrauch verrichtet werden, indem in erster Linie die letztgenannten energiereichen Verbindungen (ATP, Creatinphosphat) verwertet werden oder die Glykogenreserven ohne Sauerstoffverbrauch zur Erzeugung dieser phosphathaltigen energiereichen Verbindungen (ATP) abgebaut werden (anaerobe Energiebereitstellung). Diese anaerobe Arbeitsleistung ist höchst ineffizient, da aus sehr viel Glucose relativ wenig ATP entsteht. Zudem braucht es letztendlich auch wieder Sauerstoff, um die vorher anaerob verbrauchte Energie in Form von phosphat- und energiereichen Verbindungen (ATP) wieder herzustellen. Bei lange dauernder Arbeit ist die Umsetzung von Energie unter Verbrauch von Sauerstoff (aerobe Leistung) ohnehin die einzige Möglichkeit, die unser Körper hat, um eine Leistung zu erbringen.
Sauerstoff wird über die eingeatmete Luft von der Lunge in die Blutbahn transportiert; von dort aus wird er in den inneren Organen verteilt wird. Sauerstoff ist giftig und wird deshalb im Körper immer in gebundener Form transportiert. Im Blut wird der Sauerstoff an das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen gebunden transportiert. Einmal vom Blut in die einzelnen Zellen der Organe gelangt, kann der Sauerstoff verwertet und Energie in Form von ATP produziert werden.
Muskelkontraktion
So selbstverständlich wie wir uns jeden Tag in unsere täglichen Aktivitäten begeben, so sollte man doch nicht vergessen, dass jede Bewegung die wir machen, das Ergebnis von unzähligen muskulären Kontraktionen in unserem Körper ist. Durch die Kontraktion der Muskeln, die über Sehnen an bestimmten Ansatzpunkten an den Knochen befestigt sind, kann so das ganze Skelett in Bewegung gebracht werden.
Myofibrillen
Jeder Muskel in unserem Körper besteht aus Zellen in denen kontraktile Elemente zu finden sind, die Muskelfasern. Die Muskelfasern, die aus so genannten Myofibrillen bestehen, sind in der Lage sich zu verkürzen, in dem die Myofibrillen (Actin und Myosin) ineinander gleiten.
Durch die Verkürzung der Myofibrillen, die nur durch Energieverbrauch in Form von phosphatreichen Verbindungen (ATP) möglich ist, ermöglicht die muskuläre Kontraktion so die bewusste Bewegung.
Myosin und Actin: kontraktile Elemente
Die kontraktilen Elemente (Myofibrillen) werden von Actin und Myosinfilamenten gebildet und sind in den Muskelzellen in Serie (hintereinander) und parallel (nebeneinander) angeordnet. Die einzelnen Actin-Myosin Filamente sind in Einheiten organisiert, die auch Sarkomere genannt werden.
Durch die aufeinander folgenden Anordnung dieser Sarkomere im Muskel entsteht die typische Querstreifung der bewusst bewegten Muskulatur, die von der glatten Muskulatur unterschieden wird, die diese Querstreifung nicht besitzt und die auch nicht bewusst bewegt werden kann. Alle bewusst bewegten Muskeln in unserem Körper werden über die Aktivität von Nervenimpulsen aktiviert, die zentral im Zentralnervensystem (ZNS) koordiniert sind.
Trainingsprinzipien
Krafttraining
Grundsätzlich können Muskeln auf zwei Arten trainiert werden: Kraft und Ausdauer. Es handelt sich um zwei Extreme und die meisten Sportarten beinhalten immer Mischformen dieser Trainingsprinzipien. Beim Krafttraining ist das Ziel, die maximale Kraft eines oder eher mehrerer Muskeln zu entwickeln. Um das zu erreichen muss die angepeilte Muskelgruppe gezielt mit Kraftübungen gestärkt werden. Üblicherweise werden solche Kraftübungen mit langsamen oder schnellen Bewegungen und submaximalen Gewichten ausgeführt, das heißt 60 bis 70 Prozent des maximalen Gewichtes, das noch gedrückt oder gestoßen werden kann. Durch ein gezieltes Krafttraining wird nur die trainierte Muskelgruppe gestärkt. Ein Krafttraining sollte demnach in acht bis zwölf Wiederholungen der Bewegung bestehen, die mit Pausen dazwischen zwei bis dreimal wiederholt werden.
Ausdauertraining
Beim Ausdauertraining geht es nicht primär um die Erhöhung der absoluten Kraft der Muskeln, sondern um die Ausdauerleistung der involvierten Muskelgruppen. Da Ausdauerleistungen von Muskeln nur mit genügender Zufuhr von Sauerstoff erreicht werden können, geht es beim Ausdauertraining also auch und primär um die Verbesserung der Verfügbarkeit von Sauerstoff im Muskel. Damit das geschieht müssen neben den betroffenen Muskelgruppen also auch die Sauerstoffaufnahme durch die Lunge und der Sauerstofftransport durch das Herz-Kreislauf-System verbessert werden. Herz, -Kreislauf und Lunge werden beim Ausdauertraining gemeinsam trainiert. Das Ausdauertraining besteht in der Vollbringung einer so genannten aeroben Leistung, das heißt einer Leistung, bei der unser Körper zur Energiegewinnung hauptsächlich auf die Sauerstoffzufuhr zurückgreifen muss.
Sauerstofftransport: begrenzende Faktoren
Da die Sauerstoffzufuhr primär durch die Sauerstoffaufnahme in der Lunge und den Sauerstofftransport im Blut abhängig ist, werden durch die aerobe Herausforderung in erster Linie das Herz und die Lunge unter Leistungsdruck gesetzt und somit trainiert. Das Herz ist auch ein Muskel und kann bei entsprechendem Training seine Leistung verbessern. Die Lunge selbst ist im Brustkasten eingesperrt und kann vom Volumen her nicht expandieren. Was jedoch im Zusammenhang mit der Atmung trainiert werden kann, ist das Zwerchfell (Diaphragma), das auch ein Muskel ist.
Durch aerobes Training wird tatsächlich das Zwerchfell so trainiert, dass eine effizientere Atmung resultiert, da durch eine höherfrequente Atmung das Zwerchfell weniger schnell ermüdet. Aerobe Sportarten wie Joggen, Biken und Schwimmen sind die besten Mittel, um die Ausdauerleistung zu verbessern. Um eine dauerhafte Verbesserung der aeroben beziehungsweise der Ausdauerleistung zu erzielen, sollte man drei- bis fünfmal 30 bis 60 Minuten pro Woche so intensiv aerob trainieren, dass man ins Schwitzen kommt. Ob Kraft oder Ausdauer: Das Prinzip der Belastung der Muskeln ist der Grundsatz für jede Leistungsverbesserung.
Kraft und Ausdauer
Jeder, der leidenschaftlich oder aus gesundheitlichen Gründen trainiert, wird sich früher oder später fragen, wie es um seine persönliche sportliche Leistung steht. Der eine, weil er versuchen wird, seine Leistung zu verbessern, der andere vielleicht, weil er sich über den Kalorienverbrauch wundern wird.
Leistungssteigerung
Das A und O einer Leistungsverbesserung geht unweigerlich über eine objektive Leistungsmessung. In der Sportphysiologie wird zur Leistungsmessung die absolute Kraft gemessen, wenn es darum geht, die pure Muskelkraft zu bestimmen, während bei der Ausdauerleistung grundsätzlich metabolische Faktoren gemessen werden müssen.
Ein Grundbegriff der Ausdauerleistung ist die Leistungsmessung unter aeroben Bedingungen, der mit der beginnenden Bildung von Laktat (Milchsäure) im Muskel eine Grenze gesetzt ist. Das Laktat entsteht im Muskel, wenn bei einer Ausdauerleistung die Energiebereitstellung nicht mehr nur aerob, also unter Verwendung von Sauerstoff, bereitgestellt wird, sondern zusätzlich anaerob ohne Sauerstoffverbrauch stattfindet.
Die anaerobe (sauerstofffreie) Herstellung von phosphathaltigen energiereichen Verbindungen (ATP) führt zur Bildung von Laktat, das in der Muskelzelle akkumuliert. Da das Laktat eine schwache Säure ist, führt sie zu einer Ansäuerung des Zellinneren in der Muskelzelle. Die Ansäuerung im Zellinneren der Muskelzelle ist einer der Faktoren, der zur Ermüdung des Muskels führt.
Ausdauertraining und Laktatschwelle
Durch den Laktatanstieg in der Muskelzelle steigt mit einer gewissen Verzögerung auch der Laktatwert im Blut, der als Messparameter verwendet wird. Der Laktatanstieg im Blut zeigt somit an, ab welchem Leistungsgrad unser Körper vom aeroben zum anaeroben Stoffwechsel wechselt.
Da die anaerobe laktatbildende Energiebereitstellung nicht effizient ist und zudem die Ansäuerung des Zellmilieus eine schlagartige Verlangsamung der Energiebereitstellung verursacht, kann sie nicht lange ausgehalten werden.
Diese Laktatschwelle oder aerobe-anaerobe Schwelle wird in der Sportmedizin seit mehr als 40 Jahren als Parameter für die Bestimmung des Trainingszustands und der Trainingsfortschritte von Elite-Athleten verwendet.
Je besser man trainiert ist, desto länger dauert es bei ansteigender Leistung, bis diese aerobe-anaerobe Schwelle erreicht ist. Die Hinauszögerung der Laktatschwelle lässt sich nur durch aerobes Training erzielen. Dabei muss gezielt während der Trainingseinheiten so viel Leistung erbracht werden, dass während einer bestimmten Zeit die Laktatschwelle übertroffen wird.
Die so abverlangte Mehrleistung induziert im Körper die erwünschte Adaptation aller beteiligten Organe: Die Muskeln erreichen durch Eigensynthese von Zellorganellen (Mitochondrien) eine höhere Fähigkeit, Sauerstoff zu verwerten und ATP zu produzieren (Superkompensation).
Herz und Zwerchfell leistungsfähiger
Das Zwerchfell sowie das Herz, die auch Muskeln sind, verbessern ebenfalls durch ähnliche Prozesse ihre Leistungen, sodass die Sauerstoffaufnahme in der Lunge und der Sauerstofftransport im Blut erhöht werden. Durch die höhere Sauerstoff-Transportkapazität des Herz-Kreislauf-Systems wird das Sauerstoffangebot am Muskel erhöht, sodass eine bestimmte Leistung länger unter dem energetisch günstigeren aeroben Zustand erbracht werden kann. Das ist das Resultat des aeroben Trainings.
Laktatwerte und Pulsfrequenz
Es ist nicht jedermanns Sache, das Training mithilfe von Laktatwerten zu überwachen, denn Blutentnahmen, Labor und ärztliche Überwachung sind dazu unabdingbar. Einfachere, weniger invasive Methoden haben sich in den letzten 25 Jahren vor allem bei den Hobbysportlern durchgesetzt.
Herzfrequenzbasiertes Training
Die Überwachungsmethoden des Trainings beruhen in diesem Fall nicht mehr auf der invasiven Messung der Laktatwerte, sondern auf den Herzfrequenzwerten. Sobald die Laktatwerte bei großer Anstrengung rasant ansteigen, so steigt parallel dazu auch die Herzfrequenz an, die deshalb als indirekter Gradmesser der Leistungsfähigkeit anstelle der Laktatwerte herangezogen werden kann.
Obwohl der Herzfrequenzanstieg nicht ganz genau mit dem Laktatanstieg im Blut übereinstimmt, ist die Methode ein guter Indikator für die momentanen Trainingskontrollen. Die Herzfrequenzmethode ist nicht invasiv, bedarf jedoch auch einer ärztlichen Überwachung.
In einem Testverfahren, bei dem graduell immer mehr Leistung abverlangt wird, wird die maximale Herzfrequenz bestimmt. Alternativ wird sie auf der Basis eines submaximalen Belastungstests hochgerechnet.
Maximale Herzfrequenz
Die maximale Herzfrequenz ist altersabhängig. Erfahrungswerte haben eine einfache Formel (maximale Herzfrequenz = 220 – Alter) hervorgebracht, mit der die altersabhängige maximale Herzfrequenz bestimmt werden kann. Mit der so ermittelten (theoretischen) maximalen Herzfrequenz kann man verschiedene Belastungsgrade für das praktische Training festlegen. Falls eine Leistungssteigerung gewünscht wird, sollte man zeitweise während des Trainings eine Intensität erreichen, bei der die Herzfrequenz 70 Prozent der maximalen Herzfrequenz übersteigt.
Ab etwa 70 Prozent der maximalen Herzfrequenz ist davon auszugehen, dass ein Teil der benötigten Energie sauerstofffrei produziert wird und so die Laktatproduktion beginnt. Das ist die Grenze, ab der in der Regel eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit erzielt wird beziehungsweise ab der ein Trainingseffekt eintritt.
Elite-Athleten erreichen zur Leistungsverbesserung während des Trainings punktuell auch höhere Herzfrequenzen als die maximal errechnete Herzfrequenz (bis zu 105 Prozent). Es handelt sich jedoch immer um junge, gesunde und kontrollierte Sportler. Hobbysportler sollten sich diesbezüglich etwas zurückhalten und sich, bevor sie nach langer Inaktivität wieder beginnen, ärztlich untersuchen lassen.
Übertraining
Die Formulierung von ehrgeizigen Trainingszielen bei Hobbysportlern – und in einem gewissen Maß auch bei Profisportlern – kann hin und wieder zu Situationen führen, bei denen die Leistungsfähigkeit trotz intensivem Training nicht mehr ansteigt, sondern sich sogar verschlechtert. Diese Zustände des Übertrainings müssen so schnell wie möglich erkannt werden.
Das Übertrainingssyndrom
Beim Übertrainingssyndrom, wie es auch genannt wird, kann es zu physischen Folgen wie Abfall der Leistungsfähigkeit, chronische Müdigkeit und höhere Krankheitsanfälligkeit sowie zu psychischen Symptomen wie Lustlosigkeit und fehlende Motivation oder sogar zu depressiven Zuständen kommen. Fortgesetzte intensive Trainingseinheiten trotz solcher Symptome können nicht selten auch zu einem erhöhten Unfall- und Verletzungsrisiko bei den Athleten führen.
Ruhe und gute Ernährung als Therapie
Falls man solche Symptome verspürt, sollte man entsprechende Gegenmaßnahmen treffen, also eine genügend lange Pause einlegen beziehungsweise Intensität und Dauer der Trainingseinheiten deutlich reduzieren. Das Einführen von Ausgleichssportarten im Trainingsprogramm sowie die Überprüfung der Diät sind ebenfalls Faktoren, die berücksichtigt werden sollten. Zu betont einseitige Ernährungsformen oder mangelnde Vitamin-, Mengen- und Spurenelementzufuhr müssten in der Nahrungszufuhr besonders überprüft werden, weil bei hoher Leistung unbemerkt solche Elemente vermehrt verbraucht werden. Eisen sowie die ganze Reihe der B-Klasse-Vitamine, aber auch Folsäure und einige Spurenelemente wie Zink oder Selen sind sehr wichtig, da ohne diese Elemente Blutarmut entstehen kann, die die Sauerstofftransportkapazität im Blut reduziert.
