Kitabı oku: «Optimales Sportwissen», sayfa 10

Yazı tipi:

3.7.3 Anpassungserscheinungen des Herz-Kreislauf-Systems an Ausdauerbelastungen

Anpassungserscheinungen an Ausdauerbelastungen

Ausdauertraining kann zu folgenden Anpassungserscheinungen führen:

• Die Herzfrequenz in Ruhe nimmt ab (= Trainingsbradykardie).

• Schlagvolumenzunahme; Zunahme des Herzminutenvolumens

• Verbesserung der Erholungsherzfrequenz: Besteht eine sehr gute Ausdauerleistungsfähigkeit, so erholt sich das Herz schneller von der vorausgegangenen Belastung.

• Verringerung der Herzschlagzahl auf submaximalen Belastungsstufen

Regulative Dilatation

• Harmonische Erweiterung aller 4 Herzhohlräume (= regulative Dilatation)

• Anstieg des maximalen Sauerstoffaufnahmevermögens (VO₂max)

• Verringerung des systolischen Blutdruckes bei einer Hypertonie um bis zu 15 mmHg

• Die Fließeigenschaften des Blutes verbessern sich, es wird dünnflüssiger (Viskosität sinkt).

Ansteigende Blutmenge

• Bei ausgeprägtem Ausdauertraining kann die Blutmenge um ca. 1–2 l zunehmen.

• Skelettmuskulatur: Zahl und Größe der Mitochondrien nimmt zu, Steigerung der Aktivität der aeroben Enzyme, Zunahme des Myoglobins und des intramuskulären Glykogendepots, verbesserte Kapillarisierung und Arterialisierung

• Verbesserte Muskeldurchblutung

• Lipidstoffwechsel: Der Triglyceridgehalt sowie LDL (low density lipoprotein) werden vermindert; HDL (high density lipoprotein) nimmt zu. HDL (high density lipoprotein) und LDL (low density lipoprotein) transportieren Lipide (Fette) im Blut. Ein hoher HDL-Gehalt im Blut gilt als gesundheitsförderlich, ein hoher LDL-Gehalt als gesundheitsschädlich.

• Hormonelle Regulation: Verminderung des Sympathikuseinflusses (Reduzierung des Adrenalin- und Noradrenalinspiegels = Stresshormone)

• Steigerung der Insulinsensitivität der Zellen (Diabetesprophylaxe)

• Verbesserung des Immunsystems (geringeres Infektrisiko)

• Neben den positiven physischen Auswirkungen kann regelmäßiges Ausdauertraining auch positive Auswirkungen auf die Psyche, das Wohlbefinden und die Lebensqualität haben.

Merke

Ausdauertrainierte Sportler bewältigen die gleiche Leistung wie untrainierte Menschen mit einer wesentlich geringeren Herzfrequenz. Nach Belastungen erholen sich ausdauertrainierte Sportler schneller als nicht ausdauertrainierte. Außerdem sind ausdauertrainierte Sportler im Training besser belastbar.

3.7.4 Bedeutung der Pulsfrequenzkontrolle

Pulsfrequenzkontrolle: praktische Durchführung

Ein unverzichtbares Instrumentarium für den Übungsleiter/Trainer stellt die Pulsfrequenzkontrolle dar. Dadurch kann der Trainer die individuelle Belastung des Sportlers überprüfen. Man tastet den Puls an der Handschlagader oder an der Halsschlagader und zählt die Schläge 15 Sekunden lang. Diesen Wert multipliziert man mit 4 und erhält als Produkt die Herzfrequenz pro Minute. Wichtig dabei ist, dass man den Puls unmittelbar nach der Belastung misst. Jede zeitliche Verzögerung verfälscht das Ergebnis. Das hängt damit zusammen, dass die Pulsfrequenz sofort nach Belastungsende sehr stark abfällt und sich danach eher langsam dem Ruhewert annähert. Das Messen der Pulsfrequenz im Training muss mit den Trainingsteilnehmern geübt werden, damit sie auch zuverlässig eingesetzt werden kann. Die Pulsfrequenzkontrolle dient dazu

• die Höhe der individuelle Belastung festzustellen,

• den Erholungsgrad der Sportler zu überprüfen und

• die exakte Einhaltung von Belastungs- und Pausengestaltung bei der Wiederholungsmethode und der Intervallmethode (z.B. bei einem Circuittraining zu gewährleisten).

3.8 Blut

Wenn ein Mensch Sport treibt, so steigt die Förderleistung der „Muskelpumpe“ Herz mit steigender Intensität und Dauer der Belastung an. Der Grund ist darin zu sehen, dass die Organe (vor allem die Muskulatur) unter anderem Sauerstoff und Nährstoffe zur Energieproduktion benötigen, welche über das menschliche Blut dorthin transportiert und danach in veränderter Form wieder abtransportiert werden.

3.8.1 Funktionen

Funktion des Blutes

• Transport von Nährstoffen (Monosacchariden, Aminosäuren, Fettsäuren), Stoffwechselprodukten (Harnstoff, Laktat), Gasen (O₂, CO₂, N₂), Wirkstoffen (Vitamine, Hormone, Enzyme), Abwehrstoffen (in den weißen Blutkörperchen), Wasser, Elektrolyten (Mg, Ca, Na, Cl), Wärme

• Abwehrfunktion

• Schutz vor Blutverlust (Blutstillung)

• Pufferfunktion (z.B. Konstanthaltung des pH-Wertes des Blutes)

3.8.2 Zusammensetzung

Zusammensetzung des Blutes

Die Blutmenge beträgt beim Erwachsenen ca. 7–8 % des Körpergewichts, was bei einem 70 kg schweren Erwachsenen einer Menge von 4,9 l Blut entspricht. Jüngere Kinder (8–9 %), aber auch Hochgebirgsbewohner weisen ein physiologisch erhöhtes Blutvolumen, eine sog. physiologische Hypervolämie auf. Dies kann beispielsweise ein Grund dafür sein, dass viele Kenianer im Langstreckenbereich der Leichathletik so überaus erfolgreich sind. Eine Hypovolämie, also ein gegenüber dem Normalwert verringertes Blutvolumen, liegt z.B. vor, wenn ein Sportler sehr viel schwitzt, da das Wasser des Schweißes letztendlich aus dem Blutplasma stammt. Bereits ab ca. 2 % Wasserverlust durch Schwitzen lassen sich Beeinträchtigungen der körperlichen Leistungsfähigkeit feststellen.

3.8.3 Blutzellen

Das Blut besteht aus einer gelblichen Flüssigkeit, dem Plasma, in dem folgende Blutzellen zu finden sind:

• ca. 55 % des Blutvolumens sind Blutplasma,

• ca. 45 % des Blutvolumens sind Blutzellen.

Hämatokrit

Als Hämatokrit wird der Anteil der Blutzellen am Blutvolumen bezeichnet. Der Hämatokrit liegt bei der Frau mit ca. 41 % und beim Kind mit ca. 37 % niedriger als beim Mann mit ca. 45 % und wird zu 99 % von den roten Blutzellen bestimmt. Mit steigender Anzahl der Teilchen im Blut wird dieses dickflüssiger, d.h., seine Viskosität (innere Reibung) nimmt zu.

Bei den Blutzellen werden unterschieden:

• Erythrozyten (rote Blutzellen)

• weiße Blutzellen (Leukozyten)

• Blutplättchen (Thrombozyten)

Erythrozythen

Erythrozythen sind kernlose flache Scheibchen, in deren Zellinneren sich der rote Blutfarbstoff, das Hämoglobin, befindet, welches dem Blut die unverwechselbare Farbe verleiht. Die Gesamtoberfläche aller Erythrozyten eines Menschen entspricht etwa der Größe eines halben Fußballfeldes. Der Bildungsort der Erythrozyten ist das rote Knochenmark, z.B. von Röhrenknochen, Brustbein oder Wirbeln. Der wirksamste Reiz für die Erythrozytenneubildung ist der Sauerstoffmangel im Gewebe, Hypoxie genannt, welcher die Freisetzung des Hormons Erythropoetin (EPO, siehe auch Dopingkapitel) aus dem Nierengewebe steigert, wodurch das Knochenmark zur Neubildung von roten Blutzellen angeregt wird.

Die Hauptaufgabe der roten Blutkörperchen ist der Gastransport. Das im Hämoglobin enthaltene Eisen kann Sauerstoff anlagern. In der Lunge wird der Sauerstoff locker an das Hämoglobin in den Erythrozyten, welche sich in den Lungenkapillaren befinden, gebunden. Im Gewebe wird der Sauerstoff abgegeben, und das Kohlendioxid wird zur Lunge zurücktransportiert. In den Lungenkapillaren wird dann das Kohlendioxid in die Alveolen abgegeben (Atmung siehe Kap. 3.10).

Leukozyten

Die Leukozyten sind farblose Blutzellen. Man unterteilt die Leukozyten in Granulozyten, Lymphozyten und Monozyten. Die Funktion der Leukozyten besteht im Schutz gegen eingedrungene Krankheitserreger und andere Fremdstoffe. Die Leukozyten sind Funktionsträger des spezifischen Immunsystems, in dem sie auf eingedrungene Fremdstoffe hin spezifische Abwehrstoffe bilden. Granulozyten und Monozyten sind Funktionsträger des sog. unspezifischen Abwehrsystems des Blutes, indem sie im Gewebe fast jede Art eingedrungener Bakterien (daher unspezifisch) „auffressen“.

Thrombozyten

Thrombozyten sind kleine kernlose Scheiben, die im Knochenmark gebildet werden. Ihre Hauptfunktion liegt in der Blutgerinnung.

3.8.4 Plasma

Plasmabestandteile

Als Plasma wird das Blut ohne Zellen bezeichnet. 55 % des Totalblutvolumens sind Plasma; damit machen die festen Blutbestandteile 45 % des Blutes aus (Tab. 3.9). Das Plasma wiederum setzt sich aus ca. 91 % Wasser und 9 % festen Bestanteilen wie Elektrolyten, Proteinen oder Glukose zusammen. Die Plasmaproteine sind Albumine, Globuline und Fibrinogen. Neben dem Wasserbindungsvermögen, der Transport- sowie der Abwehrfunktion stellen die Proteine im Blut ein für den Bau- und Energiestoffwechsel bedeutsames Aminosäurereservoir dar. Fibrinogen ist für die Blutgerinnung von Bedeutung.

	Feste Bestandteile (45%)			Plasma (55%)
Bestandteile	Erythrozyten	Leukozyten	Thrombozyten	Fibrinogen	Serum
Funktion	Atmung	Abwehr	Gerinnung	Gerinnung	Transport

Tab. 3.9: Blutbestandteile und ihre Funktion

3.8.5 Anpassungserscheinungen an körperliche Belastungen

Anpassungserscheinungen des Blutes

Eine einmalige körperliche Arbeit führt zu einer Blutabnahme von ca. 5–10 %. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um einen 100-m-Sprint oder eine Ausdauerbelastung von 2 Stunden Dauer handelt. Es kommt zu einer Abnahme des Plasmavolumens, wodurch insgesamt das Gesamtblutvolumen abnimmt. Da sich die Anzahl der Erythrozyten nicht verändert, dickt das Blut quasi ein. Der Hämatokritwert steigt von rund 45 % auf etwa 48 % an. Durch das gestiegene Hämatokrit steigt die Konzentration Sauerstoff bindender Erythrozyten in den Gefäßen, was zu einer Verbesserung aller Diffusionsvorgänge im Zwischenzellraum über die interstitielle Wasserzunahme führt. Diese Veränderungen sind nach Sprintbelastungen größer als nach Ausdauerbelastungen. Nach Belastungsende strömt das Flüssigkeitsvolumen wieder in die Blutbahn zurück. Es dauert ungefähr 1–2 Stunden, bis sich das Plasmavolumen und das Gesamtblutvolumen wieder normalisiert haben, von stärkeren Wasserverlusten durch das Schwitzen einmal abgesehen.

Wird Ausdauertraining über einen längeren Zeitraum durchgeführt, vergrößert sich das Blutvolumen, was durch eine Zunahme des Plasmavolumens eingeleitet wird. Ausdauersportler besitzen eine größere Eiweißmenge im Blut, wodurch sich das Wasserbindungsvermögen erhöht und dadurch zu einem Anstieg des Plasmavolumens führt. Im Lauf der Zeit steigt auch das Gesamtvolumen der roten Blutkörperchen an, allerdings nicht so stark wie das Plasmavolumen. Einen Überblick über die Anpassungserscheinungen durch Ausdauertraining zeigt Tab. 3.10.

Betroffener Faktor	Untrainierte	Ausdauertrainierte
Blutvolumen [ml/kg]	≈ 76	≈ 95 (+ 25 %)
Plasmavolumen [ml/kg]	≈ 42	≈ 55 (+ 31 %)
Zellvolumen [ml/kg]	≈ 34	≈ 40 (+ 18 %)
Hämatokrit [%]	45	42

Tab. 3.10: Anpassungserscheinungen des Blutes an Ausdauerbelastungen bei Untrainierten und Ausdauertrainierten

Sauerstofftransportkapazität

An der etwa 25%igen Zunahme des Blutvolumens durch Ausdauertraining ist das Plasmavolumen zu ca. zwei Dritteln und das Erythrozytenvolumen zu etwa einem Drittel beteiligt, was in der Gesamtbilanz zu einem geringeren Hämatokrit führt. Durch diese Anpassungserscheinungen hat ein ausdauertrainierter Sportler mehrere Vorteile. Die Sauerstofftransportkapazität des Blutes steigt an. Absolut gesehen, befinden sich mehr Erythrozyten im Blut und damit eine größere Menge an Hämoglobin, welches für den Sauerstofftransport verantwortlich ist.

Wasserreserve

Das angestiegene Plasmavolumen stellt für die Thermoregulation durch das Schwitzen eine „Wasserreserve“ dar. Ein ausdauertrainierter Sportler kann rund 250 ml Plasmawasser verlieren, bevor sein Hämatokrit auf den Wert eines Untrainierten angestiegen ist. Da sich im Blut relativ weniger Erythrozyten befinden, sinkt die Viskosität des Blutes, wodurch die Herzarbeit erleichtert wird. Gleichzeitig wird durch Ausdauertraining die Pufferkapazität des Blutes erhöht (vgl. de Marées 2003).

3.9 Blutdruck

Systolischer/diastolischer Druck

Unter Blutdruck versteht man den in den Gefäßen herrschenden Druck, im engeren Sinn den arteriellen Blutdruck im Körperkreislauf. Die „Pumpe“ Herz wirft das Blut stoßweise während der Systole in die Aorta aus, der arterielle Blutdruck (systolischer Druck) steigt. Während der Diastole, wenn der Abfluss überwiegt, fällt der Blutdruck (diastolischer Druck). In den Arteriolen und Kapillaren verwandelt sich dieser Blutauswurf in eine kontinuierliche Strömung, welche in der Peripherie die gleichmäßige Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff ermöglicht. Der Blutdruck in der Aorta und den großen Arterien schwankt zwischen einem maximalen Wert in der Systole und einem minimalen Wert in der Diastole. In Ruhe gelten im Sitzen folgende Normwerte:

• systolischer Druck: 120 mmHg

• diastolischer Druck: 80 mmHg

• Blutdruckamplitude: 40 mmHg

Korrekterweise wird der Blutdruck in Pascal (Pa) gemessen. Aus Gewohnheitsgründen werden die Werte hier noch in mm Hg angegeben.

Der Blutdruck hängt mit der Dehnbarkeit der Gefäße zusammen. Da diese im Alter starrer werden, steigt der systolische Blutdruck dann an. Der diastolische Druck nimmt hingegen im Alter kaum zu. Der Bluthochdruck (Hypertonie) stellt einen Risikofaktor für Arteriosklerose dar. Als Arteriosklerose werden Veränderungen der Gefäßwände bezeichnet, welche unter anderem Herzinfarkt und Schlaganfall zur Folge haben können. Eine Hypertonie liegt vor, wenn der Blutdruck in Ruhe die Werte 140 mmHg systolisch und 90 mmHg diastolisch überschreitet. Folgende Maßnahmen wirken dem Bluthochdruck entgegen:

• Übergewicht abbauen

• Kochsalzkonsum auf ca. 4–6 g pro Tag senken

• Rauchen einstellen

• Alkoholkonsum stark verringern

• moderates Ausdauertraining betreiben

Der menschliche Blutdruck ist bestimmten Schwankungen unterworfen. Er fällt beispielsweise im Schlaf und während der Verdauung, steigt bei psychischen Belastungen und fällt beim Übergang vom Liegen zum Stehen. Auch während sportlicher Belastung steigt der Blutdruck an. Besonders stark ist dies bei isometrischer Muskelkontraktion (haltende Muskelarbeit) oder der Pressatmung ausgeprägt. Der Blutdruck kann beispielsweise bei einer Fahrradergometerleistung von 200 Watt einen systolischen Wert von 200–240 mmHg erreichen. Der diastolische Druck steigt dagegen nur um ca. 20 mmHg bis zur maximalen Belastung an. Beim Sport steigt also mit zunehmender Belastung vor allem der systolische Blutdruck deutlich an (vgl. de Marées 2003).

3.9.1 Gefäßsystem

Gefäßsystem

Im Blut des menschlichen Organismus werden über das Gefäßsystem Sauerstoff, Nährstoffe sowie Hormone zu den Organen hin und Kohlendioxid wieder abtransportiert. Für die Blutströmung in den Gefäßen sorgt die Pumpleistung des menschlichen Herzens. Zusammen mit dem Herz bilden die Arterien, Kapillaren und Venen das kardiovaskuläre System. Das Gefäßsystem besteht aus:

• Arterien (vom Herzen wegführende Gefäße)

• Kapillaren (von der arteriellen zur venösen Seite durchströmte Gefäße)

• Venen (zum Herzen hinführende Gefäße)

Arterien und Kapillaren

Arterien

Arterien und Arteriolen sind aus drei Schichten aufgebaut (Abb. 3.13):

• Intima (innere Schicht): Sie besteht aus dünnem Endothel und Bindegewebe.

• Media (dicke mittlere Schicht): Sie besteht bei den herznahen Gefäßen aus einer großen Anzahl elastischer Fasern; man spricht von Arterien vom elastischen Typ. In der Media der herzfernen und kleinen Arterien überwiegen glatte Muskelzellen; man spricht von Arterien des muskulösen Typs.

• Adventitia (äußere Schicht): Sie besteht aus kollagenen und elastischen Fasern (vgl. de Marées 2003).

Abb. 3.13: Aufbau verschiedener Blutgefäßtypen. Die Zahlenangaben beziehen sich auf Durchmesser (oben) und Wandstärke (unten) der jeweiligen Blutgefäße. AVA: arteriovenöse Anastomose (aus Weineck 2010)

Windkesselfunktion

Die herznahen großen Arterien werden als elastische Gefäße bezeichnet, da hier die sog. Windkesselfunktion stattfindet, d.h. die Umwandlung des phasischen systolischen Auswurfs in eine mehr kontinuierliche Strömung. Die kleineren Arterien bezeichnet man als Arteriolen. Sie haben nur noch einen Durchmesser von 60–100 μm und weisen eine ringförmig angeordnete Muskulatur auf.

Kapillaren

Kapillaren sind kleine, etwa 0,5 mm lange Röhren mit einem winzigen Durchmesser von 10–20 μm. Die Kapillarwand besteht aus Endothel und einer nur 50 nm dicken durchgängigen Basalmembran. Kapillaren und Arteriolen stellen sog. Widerstandsgefäße dar, da sie wesentlich an der Entstehung des Blutdruckes beteiligt sind.

Venen und Venolen

Venen

Die kleinen Venen im Anschluss an die Kapillaren bezeichnet man als Venolen. Im Vergleich zu den Arterien haben die Venen, die man auch als Kapazitätsgefäße bezeichnet, dünnere Wände. Auch die Venenwand weist drei Schichten auf. Die Innenwand der Venen ist mit Venenklappen ausgestattet, die den venösen Rückstrom des Blutes zum Herzen hin unterstützen. Unterstützt wird der Rückstrom zum Herzen durch die sog. Muskelpumpe bei Belastung, indem die Muskulatur das Blut quasi zum Herzen hinmassiert. Die Venenklappen verhindern zudem ein Absinken des Blutes (vgl. de Marées 2003).

Lymphgefäßsystem Das Lymphgefäßsystem stellt ein zusätzliches Abflusssystem dar, durch welches pro Tag ca. 2 l interstitielle, eiweißreiche Flüssigkeit aus allen Bereichen des Körpers und insbesondere aus dem Magen-Darm-Bereich in das Venensystem geführt werden (vgl. Dickhuth 2002).

3.9.2 Anpassungserscheinungen an sportliche Belastungen

Anpassungserscheinungen des Gefäßsystems

Durch gezieltes Ausdauertraining kommt es zu positiven Veränderungen in der Muskulatur. Dabei ist im Verlauf eines Ausdauertrainings eine verbesserte Kapillarisierung zu erkennen. Darunter versteht man eine Zunahme der Kapillaren im Muskel und eine größere Zahl bei der sportlichen Belastung von durchströmten Kapillaren, die in Ruhe nicht geöffnet sind. Die Austauschfläche zwischen Kapillare und Muskelfaser wird größer, und die Diffusionsstrecke zwischen Kapillarwand und den Mitochondrien in der Muskelzelle wird kürzer. Dadurch nimmt die Menge an Sauerstoff zu, die pro Zeiteinheit von den Kapillaren in die Muskelzelle diffundieren kann. Gleichzeitig wurde bei ausdauertrainierten Sportlern eine höhere Anzahl von Kapillaren gefunden. Durch die Vergrößerung des Kapillarquerschnitts fließt das Blut langsamer durch den Muskel, wodurch sich die Kontaktzeit zur Sauerstoffentnahme aus dem Blut vergrößert. Weiterhin nimmt die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz durch die Anpassungserscheinungen zu. Bei maximaler Belastung kann ein Ausdauertrainierter seine Muskeldurchblutung stärker erhöhen als der Untrainierte (vgl. de Marées 2003).

Weineck (2005) berichtet über eine zusätzliche Kollateralenbildung. Dabei handelt es sich um zusätzliche Querverbindungen im Bereich der Arteriolen, was zu einer weiteren Verbesserung des Versorgungsnetzes bzw. zu einer Optimierung der Blutumverteilung beiträgt. Dieser Kollateralenbildung kommt aus gesundheitlicher Sicht eine besondere Bedeutung zu. Sollte im Rahmen einer Arteriosklerose ein Verschluss auftreten, können die Kollateralen die Hauptströmung übernehmen. Das Ausdauertraining führt außerdem zu einer verbesserten intramuskulären Blutverteilung und einer beschleunigten allgemeinen Blutumverteilung zu Belastungsbeginn.

Ücretsiz ön izlemeyi tamamladınız.