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Aktualisiert: 3. Dez. 2020

In diesem Sportscience Blog wird das Thema Nüchterntraining (fasted training) und einige der wichtigsten Anpassungen näher betrachtet. Hinter dem Training im nüchternen Zustand steht die Überlegung, den Fettstoffwechsel und die Fettverbrennung zu verbessern.

Das Nüchterntraining ist gekennzeichnet durch eine zuvor stattfindende Fastenperiode. Fasten ist wiederum gekennzeichnet durch die fehlende Aufnahme von Nahrung bzw. energiehaltigen Getränken, über einen Zeitraum von wenigen Stunden bis hin zu ein paar Wochen (Longo und Mattson 2014). Der Großteil der Menschen fastet üblicherweise zwischen acht und zwölf Stunden täglich, hauptsächlich während der Nachtstunden. Während des Fastens treten im Körper metabolische Veränderungen auf, um Kohlenhydrate zu sparen. Es wird vermehrt auf Fette zurückgegriffen, welche in dieser Zeit als Energielieferanten dienen. Weiteres steigt die Rate der Glukoneogenese aus Aminosäuren, Glycerol und Ketonkörpern (Glukoneogenese bezeichnet die Glucose Resynthese aus Nicht-Kohlenhydraten) (Maughan et al. 2010). Nüchterntraining wird also üblicherweise und aus praktischen Gründen in den Morgenstunden bzw. vor dem Frühstück durchgeführt.


Glykogen

Regelmäßiges Training im nüchternen Zustand steigert die Größe der Glykogenspeicher in der Muskulatur (van Proeyen et al. 2011; Stannard et al. 2010). Ein weiterer wesentlicher Punkt ist die Steigerung der Insulinreaktion nach dem Training. Dies trägt zu einer schnelleren Glyokogenresynthese in der Muskulatur bei (Bock et al. 2008).

Folgende Abbildung zeigt die Auswirkungen des Trainings im normalen vs. nüchternen Zustand. Bei jener Gruppe, die im Zuge einer Trainingsintervention mehrere Trainingseinheiten im nüchternen Zustand absolviert hat, sinkt der Glukosepiegel bei der selben Belastung im Vergleich zur normalen Trainingsgruppe in einem signifikant niedrigeren Ausmaß (getestet wurde dies bei konstanter zweistündiger Ausdauerbelastung).

Abbildung 1: van Proeyen et al. 2011

Oxidative Enzyme and Kapillardichte

Training im nüchternen Zustand steigert im Vergleich zu normalem Training die Citrat-Synthase Aktivität (Enzym, welches bei der aeroben Energiebereitstellung benötigt wird) in einem größeren Ausmaß. Weiters steigt durch die beschriebene Trainingsform die Beta Oxidation (dies ist der biochemische Abbauprozess von Fettsäuren) in einem größeren Ausmaß als durch normales Training. Die Kapillardichte verbesserte sich laut der Studien von (van Proeyen et al. 2011) in beiden Trainingsgruppen um etwa 10%. Dies war in den beiden Muskelfasertypen I und IIa nachzuweisen, jedoch zeigte sich hierbei kein Unterschied zwischen der Trainingsgruppe, die im nüchternen Zustand trainierte und jener Gruppe, die vor und während dem Training Kohlenhydrate zugeführt hat.


IMTG

Vergleicht man die IMTG (intramuskuläre Triglyceride) Konzentration in den Muskelfasern bei normalem Training und Nüchterntraining zeigt sich, dass nach der nächtlichen Fastenperiode das IMTG in den Typ I Fasern nach einer Trainingseinheit (im niedrig intensiven Bereich) um etwa 60% abnimmt. Im Gegensatz dazu, sinkt die IMTG Konzentration nicht, wenn vor und während dem Training Kohlenhydrate zugeführt werden. Dies führt zu der Annahme, dass die Energiebereitstellung mittels intramuskulärer Triglyceriden bei Ausdauerbelastungen, durch eine Kohlenhydrataufnahme vor und während des Trainings womöglich verhindert bzw. vermindert wird. Im Gegensatz dazu, scheint es möglich, intramuskuläre Triglyceride beim Nüchterntraining zur Energiebereitstellung zu verwenden. Betrachtet man die IMTG Konzentrationen in den Typ IIa Fibern, zeigt sich, dass sich diese bei beiden Trainingsmethoden nicht signifikant verändert (Bock et al. 2008).

Abbildung 2: Bock et al. 2008

Diese Abbildung zeigt die IMTG Konzentration in Typ I Muskelfasern vor dem Training, direkt nach einer Trainingseinheit und weitere vier Stunden danach. Dabei ist die signifikante Verringerung der IMGT Konzentration, nach der Trainingseinheit, bei der nüchtern-Gruppe deutlich zu erkennen.


Schlussfolgerung

Nüchterntraining kann im Vergleich zum selben Training in nicht nüchternem Zustand (=bei selber Intensität/Dauer) höhere biochemische Anpassungsprozesse hervorrufen (Stannard et al. 2010). Vor Allem die oxidative Kapazität kann in einem größeren Ausmaß gesteigert werden, als wenn vor- und während der Trainingseinheit Kohlenhydrate zugeführt werden. Somit kann Nüchterntraining ein sinnvolles Instrument zur Leistungssteigerung im Trainingsprozess sein (van Proeyen et al. 2011). Insbesondere bei zeitlicher Limitierung kann Nüchterntraining daher ein sinnvoller Bestandteil des Trainingsplanes sein.

Nichtsdestotrotz sollte im Auge behalten werden, dass im nüchternen Zustand bei eher niedrigen Intensitäten/Umfängen trainiert werden sollte. Laut van Proeyen et al. (2011) ist zu beachten, dass die Kohlenhydratzufuhr vor- und während dem Training höhere Trainingsintensitäten und Umfänge ermöglicht und dadurch auch größere Trainingsreize ausgelöst werden können.

Nüchterntraining sollte sorgfältig in den Trainingsplan implementiert werden. Die Sinnhaftigkeit dieser Trainingsmethode ist abhängig von der Sportart, deren Anforderungen, der Trainingsperiode und vielen weiteren Aspekten. Sinnvoll ist dieses Training vor allem bei Ausdauersportarten, bei welchen der Fettstoffwechsel eine signifikante Rolle spielt. Ein weiterer Faktor, der in Beachtung gezogen werden sollte ist unteranderem die VLamax (maximale Laktatbildungsrate). Bei Sportarten, in denen eine möglichst niedrige VLamax von Bedeutung ist, kann Nüchterntraining eventuell dabei helfen diese zu senken. Generell sollte nicht nur das reine Nüchterntraining in Betracht gezogen werden, denn auch eine angepasste und periodisierte Kohlenhydratzufuhr kann, wenn diese richtig eingesetzt wird, ein wichtiger Bestandteil des Trainingsprozessess sein.


Verwendete Literatur

Bock, K. de; Derave, W.; Eijnde, B. O.; Hesselink, M. K.; Koninckx, E.; Rose, A. J. et al. (2008): Effect of training in the fasted state on metabolic responses during exercise with carbohydrate intake. In: Journal of applied physiology (Bethesda, Md. : 1985) 104 (4), S. 1045–1055. DOI: 10.1152/japplphysiol.01195.2007.


Longo, Valter D.; Mattson, Mark P. (2014): Fasting: molecular mechanisms and clinical applications. In: Cell metabolism 19 (2), S. 181–192.


Maughan, R. J.; Fallah, J.; Coyle, Edward F. (2010): The effects of fasting on metabolism and performance. In: British journal of sports medicine 44 (7), S. 490–494.


Stannard, Stephen R.; Buckley, Alex J.; Edge, Johann A.; Thompson, Martin W. (2010): Adaptations to skeletal muscle with endurance exercise training in the acutely fed versus overnight-fasted state. In: Journal of science and medicine in sport 13 (4), S. 465–469.


van Proeyen, Karen; Szlufcik, Karolina; Nielens, Henri; Ramaekers, Monique; Hespel, Peter (2011): Beneficial metabolic adaptations due to endurance exercise training in the fasted state. In: Journal of applied physiology (Bethesda, Md. : 1985) 110 (1), S. 236–245. DOI: 10.1152/japplphysiol.00907.2010.

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Der Hintergrund der/des Critical Power/Critical Speeds ist, dass es einen hyperbolischen Zusammenhang zwischen Leistung/Geschwindigkeit und der Zeit, über welche diese gehalten werden kann, gibt. In der Theorie kann die/der Critical Power/Speed ohne eintretende Erschöpfung toleriert werden. In der Realität kann die Intensität an der CP/CS etwa 30-60 Minuten aufrechterhalten werden, bevor die Leistung abfällt (Hill 1993). Anwendung findet die Critical Power (angegeben in einer bestimmten Wattleistung) vor allem im Radsport, der Critical Speed wird häufig im Laufsport verwendet und beschreibt eine bestimmte Laufgeschwindigkeit.

Das Konzept der/der CP/CS ist neben der V02Max, der Bewegungsökonomie und der anaeroben Schwelle ein weiterer wichtiger Parameter der aeroben Leistungsfähigkeit (Jones et al. 2010).


Abb1: Jones et al. 2010


W’ ist die maximale Arbeit (in kJ), die über der Critical Power geleistet werden kann (Fukuba et al. 2003). Während Aktivitäten die über der CP absolviert werden, wird die Kapazität W’ aufgebraucht und füllt sich erst dann wieder, wenn die Intensität unter die CP fällt. Wenn W’ null annimmt ist die höchste Intensität, die erreicht werden kann, die/der CP/CS (wenn W‘=0, P=CP) (Morton 2006).


Abb 2: Jones et al. 2010


Abbildung 2 veranschaulicht das Modell der/des CP/CS Dabei sieht man, dass die/der CP/CS um einiges höher angesetzt ist, als die LT (lactate threshold -> „anaerobe“ Schwelle). Die 4 Punkte kennzeichnen Leistungen aus den Trials. Sie zeigen die maximal mögliche Leistung, die über einen bestimmten Zeitraum aufrecht erhalten werden kann.


Testverfahren

Um die/den CP/CS zu bestimmen werden meist 3-5 Tests gemacht, welche eine Dauer von 2-15Minuten aufweisen (z.B. 3-7-12min). Hierbei ist das Ziel, die maximal mögliche Leistung über den gesamten Zeitraum aufrecht zu erhalten. Im Labor bestimmt man ausgehend von einem Rampenprotokoll die Pmax und anhand dessen Leistungsvorgaben vor, die anschließend solange wie möglich zu halten sind.

Früher wurden solche Tests an unterschiedlichen Tagen durchgeführt. Es stellte sich jedoch heraus, dass keine signifikanten Unterschiede auftreten, wenn die Tests innerhalb einer Einheit durchführt werden und dazwischen Pausen von jeweils 30 Minuten eingehalten werden (Galbraith et al. 2014).

Praktische Implikationen

Die/der CP/CS bietet verschiedene praktische Anwendungsmöglichkeiten, die in der Praxis häufig unterschätzt werden. Die Einschätzung der physischen Leistungsfähigkeit, die Prognose der maximalen Leistungsfähigkeit über eine bestimmte Dauer und die Planung von Trainingseinheiten gelten als wichtigste Anwendungsmöglichkeiten (Jones et al. 2010).

Die/der Critical Power/Speed durch kontinuierliches Ausdauertraining sowie Intervalltraining verbessern (Gaesser und La Wilson 1988). Die W‘ verbessert sich hauptsächlich durch Kraft- oder Sprinttrainingseinheiten (Jenkins und Quigley 1993).

CP/CS bieten dem Trainer und auch dem Athleten die Möglichkeit Pacing- sowie Taktikstrategien zu entwickeln und dadurch die Wettkampfperformance zu optimieren. Des Weiteren bietet das Modell den Vorteil, dass Stärken und Schwächen der Athleten erkannt werden und auf diese reagiert werden kann (Jones et al. 2010).

Das Konzept der/des CP/CS vereint unterschiedliche physiologische Parameter. Nämlich respiratorische, metabolische und muskuläre Parameter, daher bietet es für die Praxis einen großen Nutzen. Im Vergleich zu anderen leistungsdiagnostischen Methoden werden Intensitätszonen nicht anhand von metabolischen Parametern wie anaerober Schwelle oder V02max festgemacht. Das Modell der/des CP/CS vereinheitlicht die systematischen und intramuskulären Reaktionen in einem (Poole et al. 2016). Des Weiteren sind dabei keine invasiven Methoden oder spezielle leistungsdiagnostische Ausrüstung (wie Spirometrie, Laktat, etc.) notwendig (Hill 1993). Ein weiterer Vorteil ist, dass sich dieser Test sehr einfach in die Trainingsroutine einbauen lässt und deshalb weniger aufwendig ist, als Tests, welche im Labor durchgeführt werden (Triska et al. 2015).

Da im Zuge der Periodisierung und der unterschiedlichen Trainingszyklen, Unterschiede in der Leistungsfähigkeit auftreten, ist die CP ein sinnvoller Indikator um den aktuellen Leistungsstatus zu ermitteln und zu vergleichen (Poole et al. 1990).


Resümee

Die/der CP/CS hat einen großen praktischen Nutzen und kann relativ unkompliziert getestet werden. Trotzdem können rein durch dieses Modell keine direkten Rückschlüsse auf physiologische Parameter wie die V02Max, die Energiebereitstellung und ähnliches getroffen werden.

Da die Athleten diese Tests prinzipiell auch ohne Betreuung durchführen können, bilden diese ein sehr nützliches Tool im Trainingsalltag, um das aktuelle Leistungsniveau und den Trainingszustand zu überprüfen.


Verwendete Literatur:

Fukuba, YOSHIYUKI; Miura, AKIRA; Endo, MASAKO; Kan, AKIRA; Yanagawa, KAZUMASA; Whipp, Brian J. (2003): The curvature constant parameter of the power-duration curve for varied-power exercise. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 35 (8), S. 1413–1418.

Gaesser, G. A.; La Wilson (1988): Effects of continuous and interval training on the parameters of the power-endurance time relationship for high-intensity exercise. In: International journal of sports medicine 9 (06), S. 417–421.

Galbraith, Andy; Hopker, James; Lelliott, Stephen; Diddams, Louise; Passfield, Louis (2014): A single-visit field test of critical speed. In: International Journal of Sports Physiology and Performance 9 (6), S. 931–935.

Hill, D. W. (1993): The critical power concept. A review. In: Sports medicine 16 (4), S. 237–254. DOI: 10.2165/00007256-199316040-00003.

Jenkins, DAVID G.; Quigley, BRIAN M. (1993): The influence of high-intensity exercise training on the Wlim-Tlim relationship. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 25 (2), S. 275–282.

Jones, Andrew M.; Vanhatalo, Anni; Burnley, Mark; Morton, R. Hugh; Poole, David C. (2010): Critical power: implications for determination of VO2max and exercise tolerance. In: Med Sci Sports Exerc 42 (10), S. 1876–1890.

Morton, R. Hugh (2006): The critical power and related whole-body bioenergetic models. In: European journal of applied physiology 96 (4), S. 339–354.

Poole, David C.; Burnley, Mark; Vanhatalo, Anni; Rossiter, Harry B.; Jones, Andrew M. (2016): Critical Power: An Important Fatigue Threshold in Exercise Physiology. In: Medicine and science in sports and exercise 48 (11), S. 2320–2334. DOI: 10.1249/MSS.0000000000000939.

Poole, David C.; Ward, Susan A.; Whipp, Brian J. (1990): The effects of training on the metabolic and respiratory profile of high-intensity cycle ergometer exercise. In: European journal of applied physiology and occupational physiology 59 (6), S. 421–429.

Triska, C.; Tschan, H.; Tazreiter, G.; Nimmerichter, A. (2015): Critical Power in Laboratory and Field Conditions Using Single-visit Maximal Effort Trials. In: International journal of sports medicine 36 (13), S. 1063–1068. DOI: 10.1055/s-0035-1549958.

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Dieser Blog gibt einen groben Überblick über die wichtigsten physiologischen Faktoren, welche die Ausdauerleistungsfähigkeit beeinflussen.

Andere Aspekte wie beispielsweise mentale und taktische Fähigkeiten, Tagesverfassung und Form, Regenerationszustand etc. beeinflussen die Leistung am Tag X natürlich auch, diese werden in diesem Blogeintrag jedoch nicht berücksichtigt. Zusätzlich ist zu erwähnen, dass je nach Sportart und Disziplin die leistungsbestimmenden Faktoren stark in ihrer Gewichtung variieren.

Dieser Blogeintrag basiert zu einem großen Teil auf dem Artikel von Bassett and Edward: “Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance”.



V02max (+Einflussfaktoren)

Die V02Max wird als die maximale Sauerstoffmenge, die der Körper aufnehmen und verwenden kann definiert. In der Praxis wird die V02Max meistens in Milliliter pro Kilogramm Körpergewicht pro Minute angegeben (ml/kg/min).

Die V02Max setzt die obere Grenze der maximalen Ausdauerleistungsfähigkeit fest (Bassett und Howley 1997). Die Leistung, die über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann, steht in Verbindung zu der V02Max.


Um das zu veranschaulichen betrachten wir einen Marathonlauf:

Um einen Marathon in ca. 02:15h absolvieren zu können, ist es notwendig eine Sauerstoffaufnahme von etwa 60ml/kg/min über den kompletten Lauf zu halten. Der Marathon kann aber natürlich nicht bei 100% der V02Max gelaufen werden, sondern liegt bei Spitzenathleten bei etwa 80-85%. Daher ist es eine notwendige Voraussetzung, mindestens eine V02Max von 70,5-75ml/kg/min zu haben (Bassett und Howley 2000).

Die maximale Sauerstoffaufnahme ist von diversen Aspekten abhängig(Bassett und Howley 2000):

· Lungendiffusionskapazität

· Maximales Herzzeitvolumen

· Sauerstofftransportkapazität des Blutes

· Muskulatur (Kapillardichte, Sauerstofftransportfähigkeit, peripherer Diffusionsgradient, mitochondrialer Enzymspiegel)

Auf diese unterschiedlichen Faktoren wird in diesem Blogeintrag jedoch nicht genauer eingegangen.


Leistung an der anaeroben Schwelle

Studien zeigen, dass es einen signifikanten Zusammenhang zwischen der anaeroben Schwellenleistung und der Leistung im Ausdauersport gibt (Bassett und Howley 2000). “Above this intensity, the appearance rate of lactate from the muscle to the blood exceeds the disappearance rate of lactate from the blood to the muscle“ (Bassett und Howley 2000). Die individuelle anaerobe Schwelle wird als Punkt definiert, ab dem es zu einem abrupten Anstieg des Laktatlevels im Blut kommt, die Laktatbildungsrate übersteigt die Laktatabbaurate.

Abbildung 1 vergleicht den unterschiedlichen Zusammenhang von Trainierten und Untrainierten zwischen der Belastungsdauer und der Leistung (in Prozent der V02Max). Hierbei zeigt sich deutlich, dass gut trainierte Personen, höhere Leistungen (in Prozent ihrer eigenen V02Max), über einen längeren Zeitraum abrufen können als Untrainierte Personen. Zudem darf nicht vernachlässigt werden, dass Trainierte auch eine höhere V02Max aufweisen und die Leistungsunterschiede dadurch noch viel höher sind.


Abb.1: (Astrand und Rodahl 1986)


Bewegungsökonomie

Die Bewegungsökonomie (z.B. Laufökonomie oder Trittökonomie im Radsport) ist ein weiterer wichtiger Faktor, welcher die Ausdauerleistungsfähigkeit beeinflusst.

Sie ist definiert als Verhältnis der verrichteten Arbeit und der benötigten Energie.

Im Laufsport wird von der sogenannten Laufökonomie gesprochen, welche die notwendige Sauerstoffaufnahme bei einer bestimmten Laufgeschwindigkeit beschreibt. Athleten, die eine hohe Laufökonomie vorweisen, benötigen also bei einer vorgegeben Geschwindigkeit weniger Sauerstoff, als Athleten, deren Laufökonomie schlechter ist. Generell ist die Laufökonomie ein komplexes Konzept, welches von vielen unterschiedlichen metabolischen, biomechanischen und andern Faktoren abhängig ist. (Barnes und Kilding 2015).

Abbildung 2 zeigt die unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten zweier Athleten bei derselben Sauerstoffaufnahme.


Abb.2: (Barnes und Kilding 2015)


Abb.3: (Bassett und Howley 1997)

Abbildung 3 illustriert die unterschiedlichen Aspekte, die die Wettkampfleistung bei Langdistanz-Laufwettkämpfen beeinflussen.



Abschließende Worte

Auch wenn die unterschiedlichen leistungsbestimmenden Faktoren der Ausdauerleistungsfähigkeit bekannt sind, gibt es viele weitere, welche die Leistung in einem Wettkampf beeinflussen. Weitere Beispiele sind mentale Stärke, taktische Fähigkeiten, Tagesverfassung, Regenerationszustand etc.

Es ist natürlich nicht möglich, alle Faktoren in ein Modell einfließen zu lassen.

Wäre dies möglich, könnten Ergebnislisten aufgrund von verschiedenen Laborwerten erstellt werden, ohne überhaupt Wettkämpfe durchführen zu müssen.



Verwendete Literatur:

Astrand, Per-Olof; Rodahl, Kaare (1986): Textbook of work physiology New York. In: NY: McGraw-Hill.

Barnes, Kyle R.; Kilding, Andrew E. (2015): Running economy: measurement, norms, and determining factors. In: Sports Medicine-Open 1 (1), S. 1–15.

Bassett, David R.; Howley, Edward T. (1997): Maximal oxygen uptake:" classical" versus" contemporary" viewpoints. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 29 (5), S. 591–603.

Bassett, David R.; Howley, Edward T. (2000): Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 32 (1), S. 70–84.

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