Energiebereitstellung oder was heißt Ausdauer im Sport

Die Grunddefinition der Ausdauer könnte folgendermaßen lauten:

Ausdauer ist die Fähigkeit die Muskeln mit Energielieferanten für eine optimale Leistungserbringung zu versorgen

In dieser Definition sind alle Prozesse für die Leistungsentwicklung inkludiert. Bekommt die Muskulatur die Power die sie zum Bewegen braucht, ist sie Leistungsfähig. Alle Prozesse, alle Erklärungen und Vorgänge sind hiermit beschrieben, denn diese beschreiben die Qualität und die Quantität der Bereitstellung des Energielieferanten an die Muskulatur.

Wer ist oder sind diese Energieträger?
Diese Frage ist sehr leicht zu beantworten, denn es gibt nur eines, nämlich das berühmte ATP (Adenosin-Tri-Phosphat). ATP ist ein Powermolekül das auch in der Pflanzenwelt Energielieferant ist. Bei uns sorgt diese Energiequelle in jeder Zelle unseres Körpers für die Aufrechterhaltung des Lebens. Fällt der ATP Spiegel in den Zellen unter 40% des Normalwertes, sterben diese ab. ATP sorgt für die Körpertemperatur, für Bewegung und viele vitale Prozesse.

Wie funktioniert ein Energieträger?
Chemische Energie bedeutet, dass ein Molekül durch Energiezufuhr chemisch umgewandelt wurde und dadurch Energiereicher als zuvor ist. Diese Energie ist umkehrbar, eine erneute Umwandlung liefert genau die gleiche Energiemenge wieder zurück. Genau das passiert in den Zellen mit dem ATP. Es wird chemisch umgewandelt und die freigesetzte Energie wird in Wärme, bei Muskeln in Wärme und Bewegung transformiert.

Woher kommt das ATP?
Grundsätzlich aus der Nahrung. Jetzt setzt der gesamte, sehr komplexe, Vorgang des Stoffwechsels ein. Jeder hat schon mal was von Energiespeicher gehört. Fett, Kohlehydrate und sogar Eiweiß können zu ATP synthetisiert werden.

Wie geschieht das?
Im Prinzip ist das die wesentliche Frage für das Verständnis der Ausdauer. Je effektiver und anpassungsfähiger der Organismus in der Lage ist ATP zu synthetisieren, desto besser wird er mit Belastungen fertig und somit auch Leistungsfähiger. Ich behaupte, dass Training nichts anderes bedeutet, als Reize zu setzten, die bei Belastung die Muskulatur mit ATP optimal versorgen. Alles was mit Sauerstoff und Laktat und sonst was zu tun hat ist in dieser Behauptung mitenthalten.

Energiequellen im Muskelstoffwechsel
Jetzt geht es ins Eingemachte. Die Energiebereitstellung der Muskulatur ist äußerst vielseitig und Anpassungsfähig. Je nach der Belastungsart greifen unterschiedliche Mechanismen gleichzeitig oder nacheinander ein. Eine ausführliche Beschreibung würde hier den Rahmen sprengen. Trotzdem werde ich die wichtigsten Zusammenhänge erläutern, damit die Wirkungsweise der Leistungsumsetzung verstanden werden kann. Die Mühe lohnt sich! Bevor es losgeht, bitte immer daran denken – Energiebereitstellung heißt: ATP muss her!

ATP Quelle, das Kreatinphosphat (anaerob-alaktazide Energiebereitstellung)
Diese schnellste Energiebereitschaft wird als anaerob-alaktazide Energiebereitstellung bezeichnet. Das bedeutet, dass die ATP-Bildung ohne jegliche Sauerstoffzufuhr oder Nutzung von Statten geht und auch keine Milchsäure (Laktat) dabei abgespalten wird.
Kreatinphosphat
steht sofort für eine Umwandlung in ATP innerhalb der Zellen zur Verfügung. Die Energieausbeuten ist sehr hoch (bis zu 12W/Kg), dafür aber sehr kurzlebig (nur max. 25 Sekunden).

Glykolyse (anaerob-laktazide Energiebereitstellung)
Im Wort steckt der Begriff Glukose, also eine Zuckerart. Glykolyse ist demnach der Abbau der Glukose und somit für die Energiegewinnung verantwortlich, d.h., dabei muss ATP entstehen. Direkt in den Muskelzellen ist im Ruhezustand eine geringe Menge an Glukose gespeichert. Diese steht sofort zur Verfügung. Diese zweitschnellste Energiebereitschaft wird als anaerob-laktazide Energiebereitstellung bezeichnet. Das bedeutet, dass die ATP-Bildung ohne jegliche Sauerstoffzufuhr oder Nutzung von Statten geht, jedoch Milchsäure (Laktat) dabei abgespalten wird. Bei Vollbelastung steht diese Energiegewinnung für ca. 1 Minute zur Verfügung und bringt immerhin noch 6W/kg Leistung.

Achtung! Das sind bereits ALLE anaeroben (ohne Sauerstoff beteiligten) Prozesse in der Energiebereitstellung für die Leistungserbringung. Nach 1-3 Minuten Belastung ist die anaerobe Energiebereitstellung, je nach Belastungsstärke, vorbei! Daher ist diese für den Ausdauersport nicht von so großer Bedeutung wie für den Kurzstrecken- oder Kraftsport, bei denen eine Explosivkraft notwendig ist. Für den Ausdauersport hat daher aus meiner Sicht, das Wort anaerob, also ohne Sauerstoff, nichts verloren.

Die ATP Bereitstellung muss demnach für eine längere Belastungsdauer anders aufrechterhalten werden. Das geht nur unter Verwendung von Sauerstoff. Dabei werden zwei weitere Systeme aktiviert.

Kohlehydratspeicher werden angezapft (intensive aerobe Energiebereitstellung)
Jetzt befinden wir uns in der Domäne des Ausdauerathleten. Alles was mit VO2max, Laktatschwelle (IANS) usw. spielt sich in diesem Kapitel ab. Dabei wird der notwendige Sauerstoff für die Energiebereitstellung über die Atmung in das Blut hineindiffundiert.
Achtung: Sauerstoff haben wir in Hülle und Fülle zur Verfügung! Daher gibt es niemals einen Sauerstoffmangel für die Verstoffwechslung. Die Sauerstoffverwertung hängt von der Qualität der beteiligten Organe und von der Steuerung der Biochemischen Prozesse ab. Diese sind durch Veranlagung gegeben und können durch gezieltes Training um das Doppelte verbessert werden. Hier verweise ich auf meine Artikel:

http://www.horstvonbohlen.com/die-anaerobe-schwelle-ans-die-eigentliche-laktatschwelle/

http://www.horstvonbohlen.com/was-ausdauersportler-uber-vo2maxr-wissen-sollten/

Bei dieser Belastung im MLSS (Laktat-steady-state) ist für austrainierte Athleten eine Dauer bis zu 90 Minuten mit 4 Watt/Kg möglich. Das ist gewaltig. Nach dieser Zeit sind die Kohlehydratspeicher leer. Parallel dazu arbeitet unser Superenergie-Depot mit Fettverbrennung und wenn alles zu spät ist wird auch noch Eiweiß verstoffwechselt.

Fettspeicher werden Verbrannt (extensive aerobe Energiebereitstellung)
An dieser Stelle möchte ich auf eine alte Lehrmeinung hinweisen, die mittlerweile widerlegt wurde. Auch ich habe damals gelernt, dass nur bei niedriger, ausreichend langer Belastung der Fettabbau einsetzt und zwar erst dann, wenn die Kohlehydratspeicher leer sind. Das stimmt nicht! Beide aeroben Systeme laufen gemeinsam. Im Ruhezustand verbrennen wir über 75% Fett, der Rest wird durch Glukose abgedeckt. Auch findet man in der Fachliteratur die Meinung, dass bei zunehmender Leistung die Fettoxidation blockiert wird. Auch das scheint nicht ganz korrekt zu sein. Fest steht aber, dass bei einem zu hohem Laktatwert (Belastung), die Fettverbrennung (ohne Nutzung der Kohlehydratspeicher in der intensiven aeroben Energiebereitstellung) abnimmt. Die Leistungserbringung aus der Fettverbrennung liegt in etwa bei 1,5Watt/kg. Gesichert ist auch, dass bei leeren Kohlehydratspeicher die Fettverbrennung nicht mehr stattfindet, denn sonst müssten wir Tagelang ohne Erholungsphasen rennen können. Daher ist die Dauer des Leistungsbeitrages mit dem des Kohlehydrates gekoppelt, d.h. 90 Minuten. Sind die Kohlehydratspeicher leer, wird als letzte Rettung Eiweiß abgebaut.

Energiebereitstellung aus Proteinen (Eiweiß)
Proteine sind nicht die erste Wahl für die Energiebereitstellung. Sie sind für die Zellerneuerung und Reparaturen, Bestandteile von Hormonen usw. absolut unerlässlich. Die Energiebereitstellung aus Proteinen ist mit 15% des Tagesumsatzes beschränkt. Hier handelt es sich um die Verwertung von Abfallprodukten aus der Zellreparatur. Im Notfall, bei absolutem Kohlehydratmangel, kann unter sehr viel Sauerstoffverwendung Eiweiß vollständig verbrannt werden, d.h., wir bauen Muskeln ab. Diese Energieausbeute ist in unserem Organismus sehr dürftig. Bei der Eiweißverbrennung werden vermehrt Ammonium-Ionen gebildet. Das wäre sicher ein sehr präziser Nachweis für Bestimmung von diesem Zustand und sicher sehr Aufschlussreich für die Trainingsgestaltung. Leider ist der Nachweis sehr Aufwendig und mit hohen Kosten verbunden.

Fazit: ATP ist alles was wir brauchen und um es zu bekommen müssen wir im Ausdauersport:

– die Sauerstoffzufuhr für die Verbrennung optimieren

– die Kohlehydratspeicher effektiv nutzen

– die Fettdepots lehren

– die Eiweißverbrennung verhindern

Unser Körper ist ein Wunderwerk, denn alle Punkte sind durch Verhalten und Training optimierbar. Zu verstehen wie wir funktionieren, ist für einen Trainer und den Sportler eine gute Voraussetzung um besser und effektiver zu trainieren.

Was bedeutet das für das Training?
Für den Ausdauerathleten ergeben sich klare Konsequenzen. Der Organismus muss lernen Sauerstoff optimal zu verwerten, da er sich praktisch nur in der aeroben Energiegewinnung Bewegt. Ich kann es nicht oft genug erwähnen, dass Problem liegt nicht daran, dass es im Körper zu Sauerstoffmangel kommt, da Sauerstoff in Hülle un Fülle vorhanden ist. Die Aufgabe ist, den vorhandenen Sauerstoff zu nutzen! Ein guter Anhaltspunkt für die die Qualität der Sauerstoffverwertung ist: ab welcher Leistungsstufe erreicht bzw. überschreitet der Organismus die anaerobe Schwelle ANS oder die Laktatschwelle (LSS) und was passiert vor und nach der Schwelle?

Die Laktatschwelle und die Leistungsentwicklung bei Belastung hängt von verschiedenen trainierbaren, bzw. beeinflußbaren Faktoren ab:

-Dichte und Lage der Mitochondrien in der Muskelzelle
-Dem Kapillarisierungsgrad des Muskels
-Dem Füllungszustand der Glykogenspeicher
-Der Diffusionskapazität für Sauerstoff durch die Zellmembranen
-Der Aktivität der Enzyme der Atmungskette und der Sauerstoffbindungs- und Sauerstofftransportkapazität
Eine seriöse Trainingsplanung berücksichtigt den Iststand des Athlethen und baut gezielt auf den gewünschten möglichen Sollstand auf.
Wie wird der Iststand ermittelt?
das im nächsten Beitrag

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.