Handbike · Muskelaufbau
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Muskelaufbau
Autor: Stefan Lange
Nach vielen Anfragen „was macht mich schneller…“
oder“ welche Zusätze sind nötig um schneller zu werden“
hier noch einmal eine kleine Lektüre, die erklären soll
welche Chemischen Prozesse in unserem Körper ablaufen, und
das dieses Zusammenspiel auf der Ebene Hochleistungssport
ein schmaler Grat ist. Und auch das ist richtig, nicht jeder
Körper ist für Hochleistungssport gemacht. Aber wenn wir
uns dort bewegen, ist es nur ein kleiner Teil von Personen
bei denen es wirklich alles zusammen passt.
Für uns alle gilt: machen wir doch Sport und finden unsere
Grenzen auf natürliche Art und Weise. Lasst uns Spaß haben
an der Bewegung und dem miteinander.
1. Begriffe
Leistung
In der Physik ist die Leistungen P vereinfacht definiert
als: P = W / t , also als Arbeit W pro Zeiteinheit
t.
Die oben eingehende Arbeit wird wiederum erbracht durch
die wirkende Kraft entlang einer
Wegstrecke:
W = F* t
Leistungstyp
Zwei im Sinne der Leistungsdefinition gegenläufige Leistungstypen
können unterschieden werden:
- Maximalkraft-Typ: Erbringung eines
Leistungsbetrags durch Minimierung des Zeitintervalls (bei
Maximierung der aufzuwendenden Arbeit).
- Ausdauer-Typ: Erbringung desselben
Leistungsbetrages durch Minimierung der aufgewendeten Arbeit
in einem Maximalen Zeitintervall.
Leistungsbereitschaft
Die subjektive Leistungsbereitschaft ist Ausdruck des Füllzustandes
der Speicher der für den jeweiligen Leistungstyp relevanten
Schlüsselstoffe. Sie ist am Anfang der Regenerationsphase am
Tiefpunkt. Die Dauer der Regeneration hängt ab von der Anwendung
regenerationsfördernder Maßnahmen (Ernährungsverhalten, Bewegung,
Ruhe, …). Die Regenerationsphase endet mit der Superkompensation,
d. h. in dem Zeitraum, in dem die Stoffspeicher über das ursprüngliche
Maß aufgefüllt sind.
Leistungssteigerung
Leistungssteigerung erfolgt dann, wenn die Speicherkapazität
an Schlüsselstoffen bezogen auf einem Ausgangswert zugenommen
hat. Im Zuge dessen vergrößert sich ebenfalls die Leistungsfähigkeit
der „verarbeitenden Organe“ (Herz, Muskeln, Leber, …), wobei
bei entsprechender Skalierung „Personalunion“ besteht.
2. Faktoren
Die muskuläre Leistungsfähigkeit hängt von verschiedenen
Faktoren ab:
- von der Speicherkapazität des Organismus an Nährstoffen
- vom Versorgungsstatus der Speicher, insbesondere an
Brennstoffen und im Katabolismus wirksamen Mineralstoffen
- von der Stoffaustausch-Kapazität des Stoffwechsels (in
der Regel abhängig von der Größe der zuständigen Organe,
z. B. Lunge, Haut (Schwitzen), Herz, Darm (Falten, Zotten),
…)
- von Qualität und Quantität der nachgelieferten Stoffe
während der Belastung
Aktueller Zustand
- Speicherkapazität
- Versorgungsstatus
pH-Wert
einige Kationen werden in Verbindungen aufgenommen, die im
Stoffwechsel basische Wirkung entfalten
- Menge verfügbarer, für die Muskelfunktion relevanter
Mineral-Ionen
- verfügbare (hauptsächlich im Blutpuffer gespeicherte)
Pufferkapazität, zum Erhalt des physiologischen pH-Optimums
während der Muskelarbeit
- Atem-Volumen: verantwortlich für die Abfuhr von Säure-relevantem
CO2
pH-Puffer:
- durch CO2 bedingte pH-Senkung kann nur durch Nicht-Bikarbonatpuffer
abgepuffert werden
- dagegen kann die durch Laktat (und dessen Bildung) hervorgerufene
pH-Senkung durch den Bikarbonat-Puffer abgefangen werden
*(Hier ist die Wissenschaft sich auch noch nicht einig)
3. Stoffaustausch
Gasaustausch:
- die Transportkapazität für O2 hängt ab von Konzentration
und Zustand von Hämoglobin (Hb)
- die Konzentration von Hb hängt u. a. von der Nachlieferung
von Fe2+ ab
- die Funktionsfähigkeit von Hb hängt vom Oxidationszustand
des Fe2+ ab
- die Bindung (Transport) von CO2 an Hb konkurriert mit
O2 und steigt mit sinkendem pH-Wert
CO2-Lösung:
- die chemische ‚Löslichkeit‘ von CO2 (als
Bikarbonat) sinkt mit dem pH-Wert
4. Stoffumsatz
Katabolismus:
- bei zu starker Muskeltätigkeit (Übergang aerob → anaerob)
reichert sich CO2 als Endprodukt der Glycolyse
an
- der vollständige Abbau von Glucose/Glycogen ist gehemmt,
es wird Laktat gebildet
- der pH-Wert sinkt auch bei der Laktat-Bildung (Milchsäure)
5. Beobachtungen
niedriger pH-Wert
- infolge geringer Aktivität (Blutfluss) des Nährstoff-Nachlieferungs-Apparats
(Verdauungs-Trakt): keine Regeneration der körpereigenen
Puffersysteme, der pH-Wert sinkt sukzessive immer weiter
ab
- Gewebe (z. B. Knorpel) weich, Muskel belastbar, großer
Bewegungsradius
- Verletzungsrisiko gering, solange pH im Pufferbereich
(d. h. Pufferfähige Kationen nicht erschöpft)
hoher pH-Wert (Nachlieferung von Kationen, z. B.
nach Nahrungsaufnahme, in Ruhe- / Regenerationsphase)
- Nährstoff-Nachlieferungs-Apparat (Verdauungs-Trakt)
- Puffersysteme werden regeneriert
- Gewebe (Muskel, Knorpel) hart, steif
- Mobilisierung negativ geladener Metaboliten (hauptsächlich
Milchsäure: „Schlacken“) aus den Körperzellen (Entgiftung)
Zusammenhänge
- Muskelarbeit – pH-Senkung – Carbonatpuffer – Protonierung
– CO2-Ausgasung – Ca2+-Freisetzung
(Ausscheidung?)
pH-Senkung durch Stoffwechselarbeit
Liegt der pH-Wert über 6,4, läuft die Reaktion nach links
ab:
Es spaltet sich ein Proton ab, der pH-Wert sinkt.
Ist CaCO3 verfügbar (Knochen, Nahrung) und der
pH-Wert sinkt unter 6,4, wird dieses gelöst. Der pH-Wert steigt
dadurch wieder, indem zwei Protonen und ein CO2 aufgenommen
werden. Es entsteht Calciumbikarbonat:
Calcium wirkt hier als Puffer, indem bei pH-Senkung durch
CO2-Eingasung unterhalb pH 6,4 gelöst wird, bei Erhöhung des
pH-Werts über 10,4 dagegen CaCO3 ausfällt.
Bedeutung von Calcium
Aus o.g. Reaktionen folgt, dass die Menge an verfügbarem
CaCO3 (oder Calcium in anderer löslicher Form) verantwortlich
ist für die Menge CO2, die ins Blut aufgenommen werden
kann.
Da im Blut die ~17-fache Menge Na+, wie Ca2+ (Ladungsäquivalente)
gelöst ist, kann Na+ wie folgt an der CO2-Regulation
beteiligt sein:
Beschreibung:
CO2-Zufuhr führt zur Freisetzung von Calcium (Knochen)
- Hämoglobin – O2-Aufnahme – H+-Abgabe
6. Muskuläre Leistungsbereitschaft
Steigerung
pH-Senkung durch Muskelarbeit (bei ausreichendem Nährstoffvorrat)
- Ausdauerbelastung: Glucose bzw. Glycogen wird zu CO2
verbrannt, welches den Stoffwechsel-pH-Wert im Bereich des
Blut-Puffers senkt
- Maximalkraftbelastung: Glucose bzw. Glycogen wird zu
Milchsäure abgebaut und dieses während der Regenerationsphase
vollständig zu CO2 verbrannt. Beide Abbauprodukte
haben pH-Senkende Wirkung, der vollständige Abbau erfolgt
verspätet.
pH-Senkung durch Nahrungsaufnahme
- kurzfristig: Säuren (Essig, Vitamin C : 4,2; 11,6),
saure Säfte, Kaffee (pH 4,9–5,2), Rauchen, etc.), saure
oder angesäuerte Lebensmittel erhöhen die Leistungsbereitschaft
kurzfristig. Der pH-Effekt wird jedoch sehr rasch durch
Puffermechanismen des Stoffwechsels ausgeglichen.
- langfristig: Basen bzw. positiv geladene Ionen stimulieren
den Stoffwechsel zur Produktion körpereigener Säuren. Ein
verstärkter Bewegungsdrang kann entstehen, Folge ist die
Bildung von Milchsäure, Kohlensäure. Dieser Effekt hält
so lange vor, wie die Bewegung selbst.
Abnahme
pH-Erhöhung durch Nahrungsaufnahme (vorausgesetzt, es liegt
kein Mangel an Nahrungsbestandteilen vor)
- kurzfristig: Nahrungsmittel mit hohem Gehalt an positiv
geladenen Ionen (Mineralien, Elektrolyte, z. B. Calcium,
Magnesium). Ein Ausgleich erfolgt gleichfalls schnell, sofern
die Stoffwechsel-Puffer „aufgefüllt“ sind und die Menge
der aufgenommenen Kationen die Kapazität der Ausgleichsmechanismen
nicht übersteigt
- langfristig: Saure Nahrungsmittel werden vom Stoffwechsel
unter Verbrauch von Kationen neutralisiert und damit einer
Verwendung bei der Muskelarbeit entzogen. Gleichzeitig wird
dem Körper signalisiert, dass Säuren im Übermaß vorhanden
sind und deren körpereigene Produktion gedrosselt.
Reduzierte Hämoglobinwerte, mit oder ohne Reduktion der Zahl
von, roten Blutkörperchen führen zu den Symptomen einer Anämie(Sauerstoff-Transportkapazität
des Blutes vermindert). Es gibt viele Ursachen für eine Anämie,
wobei Eisenmangel der häufigste Grund in der westlichen Welt
sein dürfte. Durch Eisenmangel wird die Häm-Synthese gehemmt.
Als Folge sind die roten Blutkörperchen ohne die rote Farbe
und kleiner als normal.