Ausdauer definiert sich als die Fähigkeit des Körpers, einer Belastung über einen möglichst langen Zeitraum standzuhalten, ohne dabei Ermüdungserscheinungen zu zeigen. Zu den typischen Ausdauersportarten gehören Laufen auf Langstrecken, Radsport, Schwimmen, Triathlon und Rudern.
Training auf Ausdauer
Ausdauertraining umfasst alle Trainingsformen, die auf die Verbesserung der Ausdauerleistungsfähigkeit ausgerichtet sind. Dazu zählen insbesondere das Dauermethode, das Intervalltraining, Fartlek sowie das Wiederholungstraining. Auch Formen des Zirkeltrainings können der Ausdauerförderung dienen. Beim Ausdauertraining werden bevorzugt Übungen eingesetzt, bei denen viele Muskelgruppen dynamisch belastet werden, was eine hohe Beanspruchung des Herz-Kreislauf-Systems zur Folge hat. Beim Training der lokalen Muskelausdauer steht weniger die Intensität als vielmehr der Umfang im Vordergrund.
Muskelanpassung an Ausdauertraining
Skelettmuskeln besitzen ein enormes Anpassungsvermögen an Ausdauerbelastungen. So unterliegt die Struktur vollständig differenzierter Muskelfasern nicht einem statischen, sondern einem hochdynamischen Zustand. Je nach Art des Trainings resultieren vielfältige funktionelle und strukturelle Anpassungen der Skelettmuskulatur, die neben kardiovaskulären Adaptationen zu einer deutlichen Leistungssteigerung führen.
Proteinstruktur und ATPase-Aktivität
Die Ausdauerleistung der Muskeln hängt maßgeblich von deren Kontraktionseigenschaften ab. Regelmäßiges Ausdauertraining führt zu Veränderungen im Expressionsmuster der Muskelproteine. So steigt beispielsweise die Expression der langsamen schweren Myosinketten (Myosin heavy chain Typ I, MHC-I) an. Diese Proteinmodifikationen gehen mit einer Verlangsamung der Kontraktionsgeschwindigkeit und einer erhöhten Ermüdungsresistenz einher. Trainingsstudien zeigen, dass Hochleistungssportler in Ausdauersportarten einen höheren Anteil an Typ-I-Fasern aufweisen. Immobilisationsexperimente belegen, dass Ruhigstellung die Typ-II-Fasern begünstigt, wohingegen Ausdauertraining die Entwicklung von Typ-I-Fasern fördert.
Die veränderte Proteinzusammensetzung geht auch mit Änderungen der ATPase-Aktivität einher. Durch Ausdauertraining nimmt die ATPase-Aktivität ab, was zu einer Verringerung des Energieflusses pro Zeiteinheit führt.
Mitochondrien und oxidative Enzyme
Ein Kennzeichen der Anpassung an Ausdauertraining ist die Zunahme von Anzahl und Größe der Mitochondrien. Als Zentren der oxidativen Energiegewinnung ermöglichen sie durch effiziente Verstoffwechselung von Fetten und Kohlenhydraten eine ermüdungsarme Energiebereitstellung. Der Mechanismus der Mitochondrienvermehrung basiert auf einer Erhöhung der Membranfläche zur Zytoplasmaräume. Damit einher geht eine Steigerung der Konzentration spezifischer Enzyme des Zitratzyklus und der Atmungskette, wie Citratsynthase und Succinatdehydrogenase. Hochtrainierte Athleten weisen bis zu 20% höhere Aktivitäten dieser oxidativen Enzyme auf. Auch die β-Oxidation der Fettsäuren ist durch erhöhte Aktivitäten von β-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase und Carnitin-Acetyltransferase I an die Ausdauerbelastung angepasst. Diese enzymatischen Anpassungen optimieren den Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel und tragen damit zur Steigerung der aeroben Leistungsfähigkeit bei.
Substratdepots und Transportproteine
Neben der Sauerstoffbereitstellung erfordern Ausdauerbelastungen ein adäquates Angebot an energetischen Substraten. So zeigt sich bei Ausdauersportlern ein um 25% erhöhter Glykogengehalt in der Muskulatur. Ursächlich hierfür sind eine vermehrte Expression von Transportproteinen wie GLUT-4 sowie eine gesteigerte Aktivität der Glykogensynthase. Auch die intramuskulären Lipiddepots werden durch Ausdauertraining vergrößert. Auffällig ist dabei die enge räumliche Assoziation der Fetttröpfchen mit den Mitochondrien, was den raschen Zugriff auf die Fettsäuren bei Belastung ermöglicht. Zusätzlich steigt die Menge an Transportproteinen für Fettsäuren, wie dem Fettsäurebindungsprotein FABP4, wodurch der Fetttransport in die Muskelzelle erleichtert wird.
Antioxidative Eigenschaften der Muskulatur
Intensive muskuläre Aktivität führt zu einer verstärkten Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, was einen Ungleichgewicht zwischen oxidativer Belastung und antioxidativer Kapazität – den oxidativen Stress – zur Folge haben kann. Mit diesem werden Ermüdungserscheinungen und belastungsinduzierte Muskelschäden in Verbindung gebracht. Ausdauertraining kann die antioxidativen Eigenschaften der Muskulatur verbessern, indem es die Aktivität von Enzymen wie Superoxiddismutase, Katalase und Glutathionperoxidase steigert. Dadurch wird die Elimination schädlicher Sauerstoffradikale erleichtert.
Häufig gestellte Fragen
Wie verändert sich die Proteinzusammensetzung der Muskeln durch Ausdauertraining?
Regelmäßiges Ausdauertraining führt zu einer erhöhten Expression langsamer Myosinisoformen (MHC-I). Dies geht mit einer Verlangsamung der Kontraktionsgeschwindigkeit und einer verbesserten Ermüdungsresistenz einher.
Wie beeinflusst Ausdauertraining die Aktivität der ATPase?
Durch Ausdauertraining nimmt die ATPase-Aktivität in den Muskeln ab, was zu einer Verringerung des Energieflusses pro Zeiteinheit führt.
Wie passen sich die Mitochondrien an Ausdauertraining an?
Ausdauertraining führt zu einer Zunahme von Anzahl und Größe der Mitochondrien. Damit einhergehend steigt die Konzentration an Enzymen des Zitratzyklus und der Atmungskette, was die Energiegewinnung aus Fetten und Kohlenhydraten optimiert.
Wie verändert sich der Substrathaushalt durch Ausdauertraining?
Ausdauertraining erhöht den Glykogengehalt in der Muskulatur und steigert auch die Menge an intramuskulären Lipidreserven. Zudem wird der Transport von Substraten in die Muskelzelle durch vermehrte Expression entsprechender Transportproteine erleichtert.
Wie beeinflusst Ausdauertraining die antioxidativen Eigenschaften der Muskulatur?
Ausdauertraining kann die antioxidative Kapazität der Muskeln verbessern, indem es die Aktivität entgiftender Enzyme wie Superoxiddismutase, Katalase und Glutathionperoxidase steigert. Dadurch wird die Beseitigung schädlicher Sauerstoffradikale erleichtert.