Samstag, 4. Februar 2012

(2) Basiswissen über muskuläre Systeme

An jeder Bewegung unseres Körpers sind Muskeln beteiligt. Muskeln verrichten die mechanische Arbeit, die geleistet werden muss, um Bewegung zu ermöglichen. Physikalisch bedeutet Arbeit 'mechanisch übertragene Energie'. Daher spricht man auch von Energie als 'gespeicherter Arbeit'. Die Arbeit, die ein System in einer bestimmten Zeitspanne verrichtet, heißt 'mechanische Leistung'. Diese physikalische Betrachtung gilt auch für biologische Systeme. Daher ist ein Grundwissen über Arbeit, Energie und Leistung unserer Körperorgane für die Gestaltung eines leistungsorientierten Ausdauertrainings hilfreich. Dieser Artikel befasst sich mit den „Arbeitern“ unseres Körpers, der Muskulatur.

Einige Fakten zum Thema Körpermuskulatur

Die Gesamtmuskelmasse eines erwachsenen jungen Mannes beträgt durchschnittlich etwa 40 % der Gesamtkörpermasse und bei einer erwachsenen jungen Frau durchschnittlich etwa 23 %. Bei dieser Aussage handelt es sich nur um einen Mittelwert, denn tatsächlich ist der Anteil der Muskelmasse von der Lebensweise abhängig.

Bei einem Neugeborenen beträgt der Muskelanteil etwa 21 % der Körpermasse. Während des Wachstums nimmt die Muskelmasse beim Mann durchschnittlich um das 32,8-fache zu, die Gesamtkörpermasse jedoch durchschnittlich nur um das 19,4-fache. Bei Männern schließt sich die Entwicklung der Muskulatur im Zeitraum zwischen dem 23. und dem 27. Lebensjahr ab, bei Frauen zwischen dem 19. und 23. Lebensjahr.

Im höheren Alter geht die Entwicklung der Muskeln zurück zu einem Zustand ähnlich dem vor der vollständigen Ausbildung. Dies betrifft vor allem den Abbau der Muskeln in den Beinen. Ohne Training nimmt ab einem Alter von etwa 50 Jahren die Muskelmasse jährlich um etwa 1-2 % ab. Diese Abnahme beschleunigt sich ab einem Alter von 70 Jahren auf etwa 3 % pro Jahr.


Muskeltypen

Jeder gesunde Mensch besitzt 656 Muskeln, die grob drei unterschiedlichen Muskeltypen zugeordnet werden können:
  1. Glatte Muskulatur unterliegt nicht der bewussten Kontrolle (z.B. Darmmuskulatur).
  2. Herzmuskulatur hat einen ähnlichen Aufbau wie Skelettmuskulatur, lässt sich aber ebenfalls nicht willkürlich steuern.
  3. Nur Skelettmuskulatur ist willkürlich steuerbar und dient unserer Bewegung. Auf diesen Muskeltyp beschränkt sich die weitere Betrachtung.

Muskelfasertypen der Skelettmuskulatur

Skelettmuskulatur setzt sich aus unterschiedlichen Muskelfasertypen zusammen:
  • ST-Fasern 
sind langsam kontrahierende Muskelfasern. Sie werden auch dunkle oder rote Fasern genannt, da sie durch die hohe Myoglobinkonzentration eine dunkelrote Färbung besitzen. Sie sind auf Dauerleistung und langsame Bewegungen ausgelegt. Sie ermüden nur sehr langsam und erholen sich schnell. Die ST-Faser wird von feinen Kapillaren versorgt und gewinnt ihre Energie aerob, wobei der dazu benötigte Sauerstoff dem Blut entnommen wird. Sie werden auch Typ-1-Fasern und oxidative Fasern genannt.
  • FT-Fasern 
oder auch helle bzw. weiße Fasern sind schnell kontrahierende Muskelfasern. Sie sind auf die anaerobe Energiebereitstellung, also Kraft und Schnelligkeit spezialisiert. Sie verbrauchen mehr Energie als ST-Fasern und ermüden schneller. Sie werden auch Typ-2-Fasern und glykolytische Fasern genannt.

    Unterhalb der Haupteinteilung in schnell und langsam kontrahierende Fasern sind innerhalb der FT-Fasern noch weitere Typen zu identifizieren:

    • Typ-2a-Fasern 
liegen in ihren Eigenschaften zwischen denen von hellen und dunklen Muskelfasern, weshalb sie auch als „Intermediärtyp“ bezeichnet werden. Typ-2a-Fasern werden bei länger ausgeführten Kontraktionen mit hoher Kraftentwicklung benötigt. Es scheint, als ob sich insbesondere dieser Muskelfastertyp durch Training gut in die Richtung von ST-Fasern oder FT-Fasern vom Typ-2b entwickeln lässt.
    • Typ-2b-Fasern
weisen einen hohen Glykogen- und einen niedrigen Mitochondiengehalt auf. Ihre Energiebereitstellung erfolgt sehr rasch, vor allem über die Glykoloyse. Sie sind sehr kräftig, kontrahieren sehr schnell, ermüden aber auch sehr schnell.
    • Typ-2c-Fasern 
zählen ebenfalls zu den schnellen FT-Fasern und weisen je nach Training eher Eigenschaften des Typs ST oder des Typs FT auf.
An komplexen Bewegungsabläufen sind immer mehrere Muskeln mit unterschiedlichen Fasertypen beteiligt. Abhängig von der Sportart sind jedoch bestimmte Fasertypen besonders gefordert. Ein Sprinter braucht gut ausgebildet FT-Fasern, weshalb Sprinter muskulöse und oft ausgesprochen kompakte Körper haben. Bei einem Langstreckenläufer sind vor allem die ST-Fasern von Bedeutung, während die FT-Fasern eines Sprinters nur behindern würden. Spitzenläufer im Langstreckenbereich haben darum weltweit niemals eine ausgeprägt muskuläre Gestalt, sondern besitzen im Gegenteil nur relativ wenig Muskelmasse und wenig Fettgewebe und sind darum dünn. 


Genetische Bedingungen und Plastizität der Skelettmuskulatur

In welchem Verhältnis sich die Skelettmuskulatur eines Menschen auf die unterschiedlichen Fasertypen verteilt, ist weitgehend genetisch festgelegt und variiert von Mensch zu Mensch. Das ist kein Grund zum Verzagen, denn obwohl Skelettmuskelzellen erwachsener Menschen sich als „enddifferenzierte Zellen“ nicht mehr teilen können, verfügen sie über eine ausgeprägte Fähigkeit, auf Belastungen zu reagieren und sind darum extrem anpassungsfähig.

Die aktuelle Fasercharakteristik ist ein Resultat der aktuellen Anforderungen und ist darum mit Training beeinflussbar. Die Muskulatur steht damit in direktem Verhältnis zum Training bzw. den jeweiligen Trainingsparametern und Trainingseffekten.

Lang andauerndes Training mit niedriger Belastungsintensität führt zu einer Vermehrung von langsamen, ermüdungsresistenten ST-Fasern, indem eine Umwandlung (Muskeltransformation) von schnell ermüdenden FT-Fasern in Richtung der langsam kontrahierenden, aber ausdauernden ST-Fasern stattfindet („Linkstransformation“). In umgekehrter Richtung ist eine Umwandlung langsamer ST-Fasern in schnelle ST-Fasern („Rechtstransformation“) nur eingeschränkt mit kurzen, harten Belastungen möglich. Bei Krafttraining beruht der Muskelzuwachs vor allem auf einem als „Hypertrophie“ bezeichneten Dickenwachstum) der schnell kontrahierenden, leicht ermüdbaren FT-Fasern.

Der Ausspruch “Kraftsportler werden geboren, Ausdauersportler gemacht“ hat daher durchaus seine Berechtigung. Wer von Geburt an eine geringe Zahl Anzahl an weißen Muskelfasern besitzt, wird beim Krafttraining niemals Spitzenleistungen vollbringen können. Das gleiche gilt für Schnelligkeit. Schnelligkeit ist angeboren und ist auch mit hohem Trainingsaufwand nur um ca. 20 % zu verbessern. Umgekehrt ist es jedoch möglich, selbst bei einem von Natur aus geringen Anteil an roten Muskelfasern, durch die Anpassung der weißen Muskelfasern dieses “genetische Manko“ auszugleichen und auch einen Sprinter oder einen Kraftsportler langsam zu einem guten Ausdauersportler zu entwickeln (jedoch nicht zu einem Spitzensportler). Mit entsprechendem Training gilt die Ausdauerleistungsfähigkeit um bis zu 100 % als verbesserbar. (Wobei die Frage ist, aus welchen Bezugsgrößen eine Leistungssteigerung in % errechnet werden kann).


Kraft oder Ausdauer?

Auch Ausdauerleistungen benötigen Kraft, jedoch nicht viel. Umfangreiches Krafttraining ist für Ausdauerleistungen regelrecht kontraproduktiv, weil Krafttraining die „Hypertrophie“ der FT-Fasern entwickelt, Ausdauer jedoch nur Muskeln mit ST-Fasern bereitstellen. Aus Sicht langer Ausdauerleistungen sind Muskelpakete unnützer „Ballast“, der über die Strecke getragen werden muss und dessen Gewicht die Leistung beeinträchtigt. (Im Artikel zur Frage des Köpergewichts wird dieser Aspekt etwas genauer betrachtet.)

Wenn Krafttraining nötig ist, um den altersbedingten Muskelabbau zu kompensieren oder bestimmte Defizite zu korrigieren, sollte die Krafteinheit niedrig dosiert werden (viele Wiederholungen mit niedriger Intensität). Mit zunehmendem Alter gewinnt jedoch Krafttraining wieder an Bedeutung. Kraft ist bis in ein hohes Alter trainierbar. Für ältere Menschen reicht das reine Ausdauertraining nicht mehr aus, um die persönliche Fitness zu erhalten. Ein zusätzliches moderates Krafttraining ist neben dem Training von Beweglichkeit und Bewegungskoordination für den Erhalt der Fitness notwendig.

Problematischer als Kraft sind für einen Einsteiger in den Ausdauersport eher Sehnen und Bänder, die sich nicht so schnell an neue Belastungsmuster anpassen und sich zudem bei einseitiger Belastung (= Training) verkürzen und dann Beschwerden bereiten können. Als Ausgleich ist darum eine regelmäßige Gymnastik anzuraten, die in statischer Form (als Stretching) und auch mit dynamischen Übungen praktiziert werden sollte. Ein wünschenswerter positiver Nebeneffekt ist das gleichzeitige Kräftigen von Muskulatur sowie eine Verbesserung oder der Erhalt von Beweglichkeit. Wenn die verfügbare Zeit es zulässt, sind regenerative Trainingseinheiten in kompensatorischen Sportarten sinnvoll. Radfahren, Schwimmen, Wandern oder Bergtouren sprechen zwar andere Bewegungsmuster und Muskelgruppen an, aber sie trainieren ebenfalls die Ausdauer.

Ein leistungsorientiertes Training findet überwiegend in der Sportart statt, in der ein höheres Leistungsniveau erreicht werden soll. Nur so werden die spezifischen Belastungsreize einer bestimmten Sportart in ihrem komplexen Zusammenwirken vollständig angesprochen. Leistungsfortschritte lassen sich natürlich auch mit Trainingsmix erzielen, sie kommen jedoch weniger effizient zustande und erreichen in der gleichen Zeit nicht die gleiche Leistungshöhe wie das spezialisierte Training in einer Sportart. Darum wird leistungsorientiertes ausdauerndes Laufen nur mit Ausdauerläufen erlernt und nicht etwa mit Schwimmen, Radfahrern, Rudern, Krafttraining etc. "Ausgleichssportarten", die neben einer Hauptsportart betrieben werden, sind damit keineswegs verboten, sondern im Gegenteil sehr sinnvoll, weil sich nicht nur die Risiken einseitiger Belastungen vermeiden oder reduzieren lassen, sondern auch die Gesamtleistungsfähigkeit verbessert werden kann. Von beiden Sachverhalten profitiert ein Sportler in seiner Hauptsportart.

Eine Verbesserung des Kraft-Last-Verhältnisses erreicht man wesentlich effektiver als durch Krafttraining, indem man sich von überflüssigem Körpergewicht trennt. Langstreckenläufer sollten einen Bodymaßindex von 20 anstreben (Gewicht in kg / Körpergröße in Metern zum Quadrat). Ein optimales „Kampfgewicht“ entlastet im Ergebnis den Energievorrat und optimiert den Stoffwechsel. Gewichtsreduzierung macht darum schnell und hat zusätzlich viele positive Nebeneffekte. (Das Thema „Körpergewicht“ behandelt der Artikel: Welches Körpergewicht ist gesund?)


Ein Schlusswort zu diesem Artikel

Die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Muskelzellen entwickelt sich nicht isoliert alleine in der Muskelzelle, sondern mit der Unterstützung einiger weiterer Organe. In nachfolgenden Artikeln werden wir auf diese Zusammenhänge schauen.

Die Plastizität, mit der die Natur unseren Körper ausstattet, ist für uns als Ausdauersportler eine gute Nachricht. Die schlechte Nachricht ist jedoch, dass sich diese Anpassungen relativ schnell wieder zurückbilden, wenn die Trainingsreize wegfallen. Fasertransformation ist nämlich, wie die weiteren Anpassungen, ebenfalls ein „reversibler“ (umkehrbarer) Prozess. Die Entscheidung für ein ausdauersportliches Training ist darum kein „Kurprogramm“ für einige Wochen, sondern eine Lebensentscheidung. Wenn erst einmal die Einstiegsprobleme überwunden sind, bedeutet die Entscheidung für ein lebenslanges Training jedoch keine Last, sondern einen dauerhaften Gewinn an Lebensqualität, den wir selbst in der Hand halten.

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