Einzelfall-Zeitreihenanalysen im Langdistanz-Triathlon
Reaktion und Adaptation physiologischer Parameter in Folge sehr hoher Trainingsbelastungen
©2004
Doktorarbeit / Dissertation
234 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Die Kenntnis physiologischer Anpassungsreaktionen auf Trainingsreize stellt ein wichtiges Thema der Trainingslehre dar, da die Trainingsplanung und periodisierung in hohem Maße davon abhängt. Die Zeitdauer bis zum Einsetzen der gewünschten Adaptation ist derzeit vielfach unklar. War man vor ca. 30 Jahren noch von nur wenigen Tagen ausgegangen, weiß man heute, dass die Adaptationszeit je nach Gewebe unterschiedlich ist und zum Teil sehr lange dauern kann. So zeigen neueste Untersuchungen zu Trainingswirkungen auf das Muskelfaserspektrum, dass die Effekte sogar erst bis zu drei Monate nach Ende einer Trainingsphase einsetzen können (Andersen et al. 2001).
Um vor allem zeitversetzte Adaptationen als Reaktion auf hohe Trainingsbelastungen genau verfolgen zu können, wurden in der vorliegenden Studie zwei Einzelfall-Zeitreihenanalysen über einen Zeitraum von ca. 5 bzw. 6 Monaten durchgeführt. Eine weibliche Probandin (P1) und ein männlicher Proband (P2) wurden aus dem Spitzenbereich des Langdistanz-Triathlon (3,8 km Schwimmen, 180 km Radfahren, 42, 2 km Laufen) gewählt, da hier sehr hohe Trainingsumfänge mit entsprechend hohen Belastungen absolviert werden. Es wurde eine Vielzahl an Parametern mit unterschiedlichen Messzeitintervallen bestimmt. Täglich wurden der Energieumsatz als Trainingsbelastung in den drei Disziplinen des Triathlon (Schwimmen, Radfahren, Laufen) berechnet und physiologische Basisparameter (Ruheherzfrequenz, Ruhekörpertemperatur, Körpergewicht, Schlaf) gemessen. Blutabnahmen zur Bestimmung von Stoffwechsel- und Hormonparametern wurden dreimal wöchentlich durchgeführt. Um die Reaktionen dieser physiologischen Parameter im Zusammenhang mit der Leistungsentwicklung analysieren zu können, wurden wöchentliche Leistungsdiagnostiken alternierend im Radfahren und Laufen absolviert. Darüber hinaus gaben die Athleten anhand eines Fragebogens Auskunft über ihre erlebte körperliche Verfassung zur Einschätzung der psychischen Befindlichkeit. Exemplarisch wurden bei der weiblichen Probandin die Ernährung sowie hämatologische und immunologische Parameter analysiert. Vor Beginn der eigentlichen Zeitreihe erfolgte über einen Zeitraum von 2-3 Wochen mit täglichen Messungen die Bestimmung der Baseline. Beide Probanden absolvierten während der Zeitreihe ein Trainingslager mit sehr hohen Belastungen. P1 bewältigte am Ende der Zeitreihe einen Langdistanz-Triathlon.
Die Berechnungen des täglichen Energieumsatzes ergaben […]
Die Kenntnis physiologischer Anpassungsreaktionen auf Trainingsreize stellt ein wichtiges Thema der Trainingslehre dar, da die Trainingsplanung und periodisierung in hohem Maße davon abhängt. Die Zeitdauer bis zum Einsetzen der gewünschten Adaptation ist derzeit vielfach unklar. War man vor ca. 30 Jahren noch von nur wenigen Tagen ausgegangen, weiß man heute, dass die Adaptationszeit je nach Gewebe unterschiedlich ist und zum Teil sehr lange dauern kann. So zeigen neueste Untersuchungen zu Trainingswirkungen auf das Muskelfaserspektrum, dass die Effekte sogar erst bis zu drei Monate nach Ende einer Trainingsphase einsetzen können (Andersen et al. 2001).
Um vor allem zeitversetzte Adaptationen als Reaktion auf hohe Trainingsbelastungen genau verfolgen zu können, wurden in der vorliegenden Studie zwei Einzelfall-Zeitreihenanalysen über einen Zeitraum von ca. 5 bzw. 6 Monaten durchgeführt. Eine weibliche Probandin (P1) und ein männlicher Proband (P2) wurden aus dem Spitzenbereich des Langdistanz-Triathlon (3,8 km Schwimmen, 180 km Radfahren, 42, 2 km Laufen) gewählt, da hier sehr hohe Trainingsumfänge mit entsprechend hohen Belastungen absolviert werden. Es wurde eine Vielzahl an Parametern mit unterschiedlichen Messzeitintervallen bestimmt. Täglich wurden der Energieumsatz als Trainingsbelastung in den drei Disziplinen des Triathlon (Schwimmen, Radfahren, Laufen) berechnet und physiologische Basisparameter (Ruheherzfrequenz, Ruhekörpertemperatur, Körpergewicht, Schlaf) gemessen. Blutabnahmen zur Bestimmung von Stoffwechsel- und Hormonparametern wurden dreimal wöchentlich durchgeführt. Um die Reaktionen dieser physiologischen Parameter im Zusammenhang mit der Leistungsentwicklung analysieren zu können, wurden wöchentliche Leistungsdiagnostiken alternierend im Radfahren und Laufen absolviert. Darüber hinaus gaben die Athleten anhand eines Fragebogens Auskunft über ihre erlebte körperliche Verfassung zur Einschätzung der psychischen Befindlichkeit. Exemplarisch wurden bei der weiblichen Probandin die Ernährung sowie hämatologische und immunologische Parameter analysiert. Vor Beginn der eigentlichen Zeitreihe erfolgte über einen Zeitraum von 2-3 Wochen mit täglichen Messungen die Bestimmung der Baseline. Beide Probanden absolvierten während der Zeitreihe ein Trainingslager mit sehr hohen Belastungen. P1 bewältigte am Ende der Zeitreihe einen Langdistanz-Triathlon.
Die Berechnungen des täglichen Energieumsatzes ergaben […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
ID 8218
Osterburg, Astrid: Einzelfall-Zeitreihenanalysen im Langdistanz-Triathlon - Reaktion und
Adaptation physiologischer Parameter in Folge sehr hoher Trainingsbelastungen
Hamburg: Diplomica GmbH, 2004
Zugl.: Deutsche Sporthochschule Köln, Dissertation / Doktorarbeit, 2004
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http://www.diplom.de, Hamburg 2004
Printed in Germany
Inhaltsverzeichnis
I
Inhaltsverzeichnis
Seite
1 EINLEITUNG
...
1
2 LITERATURBESPRECHUNG
...
4
2.1 Einzelfall- und Zeitreihenanalysen ...
4
2.2 Übersicht der Parameter ...
6
2.3 Energieumsatz ...
8
2.3.1 Schwimmen
...
9
2.3.2 Radfahren
...
12
2.3.3 Laufen
...
14
2.4 Physiologische
Basisparameter...
15
2.4.1 Ruheherzfrequenz
...
15
2.4.2 Ruhekörpertemperatur
...
16
2.4.3 Körpergewicht
...
17
2.4.4 Schlaf
...
18
2.5 Stoffwechselparameter ...
19
2.5.1 Creatinkinase
...
19
2.5.2 Urea
...
20
2.5.3 Ammoniak
...
20
2.6 Endokrine
Parameter...
21
2.6.1 Kortisol ...
23
2.6.2 Prolaktin
...
25
2.6.3 Sexualhormone
...
26
2.6.4 IGF-I
...
30
2.6.5 Schilddrüsenhormone
...
32
2.6.6 Leptin
...
35
2.6.7 Renin-Angiotensin-Aldosteron-System
...
37
2.6.8 Zusammenfassung
...
39
2.7 Hämatologische und immunologische Parameter ...
40
2.7.1 Hämatologische
Parameter
...
40
2.7.2 Differentialblutbild
...
42
2.7.3 Lymphozytensubpopulationen
...
45
2.7.4 Aktivierungsmarker
...
47
2.8 Ernährung...
47
2.9 Psychische
Parameter...
50
Inhaltsverzeichnis
II
3 MATERIAL UND METHODEN
...
53
3.1 Probanden ...
53
3.2 Untersuchungsgang ...
53
3.3 Geräte...
56
3.4 Untersuchungsmethoden ...
57
3.4.1 Energieumsatz
...
57
3.4.1.1 Schwimmen...
57
3.4.1.2 Radfahren ...
58
3.4.1.3 Laufen ...
59
3.4.1.4 Gesamtenergieumsatz...
60
3.4.2 Leistungsdiagnostik
...
60
3.4.3 Physiologische
Basisparameter
...
62
3.4.4 Blutabnahme
...
63
3.4.5 Stoffwechselparameter
...
63
3.4.6 Endokrine
Parameter
...
64
3.4.7 Hämatologische und immunologische Parameter
...
65
3.4.8 Ernährung
...
66
3.4.9 Psychische
Parameter
...
66
3.5 Statistische
Methoden...
67
3.5.1 Zeitreihenanalyse
...
67
3.5.1.1 Trendanalyse ...
68
3.5.1.2 Spektralanalyse ...
70
3.5.1.3 Kreuzkorrelation...
71
3.5.1.4 Moving Window...
72
3.5.2 Varianzanalyse
...
72
4 ERGEBNISDARSTELLUNG UND DISKUSSION
...
74
4.1 Energieumsatz ...
75
4.1.1 Mittelwerte und Periodiken
...
75
4.1.2 Gesamtenergieumsatz
...
77
4.1.3 Schwimmen
...
79
4.1.4 Radfahren
...
81
4.1.5 Laufen
...
82
4.1.6 Diskussion
...
83
Inhaltsverzeichnis
III
4.2 Leistungsentwicklung ...
87
4.2.1 Radfahren ...
87
4.2.2 Laufen ...
90
4.2.3 Diskussion...
93
4.3 Physiologische
Basisparameter...
96
4.3.1 Mittelwerte und Periodiken
...
96
4.3.2 Ruheherzfrequenz
...
97
4.3.2.1 Ergebnisdarstellung ...
97
4.3.2.2 Diskussion...
100
4.3.3 Ruhekörpertemperatur
...
101
4.3.3.1 Ergebnisdarstellung ...
101
4.3.3.2 Diskussion...
104
4.3.4 Körpergewicht
...
106
4.3.4.1 Ergebnisdarstellung ...
106
4.3.4.2 Diskussion...
109
4.3.5 Schlaf
...
111
4.3.5.1 Ergebnisdarstellung ...
111
4.3.5.2 Diskussion...
113
4.4 Stoffwechselparameter ...
115
4.4.1 Mittelwerte und Periodiken
...
115
4.4.2 Creatinkinase
...
116
4.4.2.1 Ergebnisdarstellung ...
116
4.4.2.2 Diskussion...
118
4.4.3 Urea
...
120
4.4.3.1 Ergebnisdarstellung ...
120
4.4.3.2 Diskussion...
121
4.4.4 Ammoniak
...
122
4.4.4.1 Ergebnisdarstellung ...
122
4.4.4.2 Diskussion...
123
4.5 Endokrine
Parameter...
125
4.5.1 Übersicht
...
125
4.5.1.1 Mittelwerte...
125
4.5.1.2 Kreuzkorrelationen mit Energieumsatz...
126
4.5.1.3 Kreuzkorrelationen der Hormone untereinander ...
127
4.5.1.4 Spektralanalysen ...
129
4.5.1.5 Diskussion...
129
4.5.2 Kortisol
...
131
4.5.2.1 Ergebnisdarstellung ...
131
4.5.2.2 Diskussion...
133
Inhaltsverzeichnis
IV
4.5.3 Prolaktin
...
135
4.5.3.1 Ergebnisdarstellung ...
135
4.5.3.2 Diskussion...
137
4.5.4 Sexualhormone
...
138
4.5.4.1 Ergebnisdarstellung ...
138
4.5.4.1.1 Östradiol...
138
4.5.4.1.2 Progesteron ...
139
4.5.4.1.3 Testosteron ...
140
4.5.4.2 Diskussion...
142
4.5.5 IGF-I
...
144
4.5.5.1 Ergebnisdarstellung ...
144
4.5.5.2 Diskussion...
147
4.5.6 Schilddrüsenhormone
...
149
4.5.6.1 Ergebnisdarstellung ...
149
4.5.6.2 Diskussion...
153
4.5.7 Leptin
...
155
4.5.7.1 Ergebnisdarstellung ...
155
4.5.7.2 Diskussion...
157
4.5.8 Renin, Angiotensin II
...
158
4.5.8.1 Ergebnisdarstellung ...
158
4.5.8.2 Diskussion...
160
4.6 Hämatologische und immunologische Parameter ...
162
4.6.1 Hämatologische
Parameter
...
162
4.6.2 Differentialblutbild
...
163
4.6.3 Lymphozytensubpopulationen
...
165
4.6.4 Aktivierungsmarker
...
166
4.6.5 Diskussion
...
167
4.7 Ernährung...
170
4.7.1 Absolute und relative Nährstoffzufuhr
...
170
4.7.2 Zusammenhang zwischen Ernährung und Energieumsatz
...
170
4.7.3 Zusammenhang zwischen Ernährung und Körpergewicht
...
171
4.7.4 Diskussion
...
172
4.8 Psychische
Parameter...
175
4.8.1 Mittelwerte und Periodiken
...
175
4.8.2 Interkorrelation zwischen psychischen Parametern
...
176
4.8.3 Zusammenhang zwischen psychischen Parametern und Energie-
umsatz
...
178
4.8.4 Zusammenhang zwischen psychischen Parametern und physiologi-
schen Basisparametern
...
181
Inhaltsverzeichnis
V
4.8.5 Zusammenhang zwischen psychischen Parametern und Stoffwechsel-
parametern
...
182
4.8.6 Zusammenhang zwischen psychischen Parametern und endokrinen
Parametern
...
183
4.8.7 Diskussion
...
184
5 ZUSAMMENFASSUNG
...
187
6 LITERATURVERZEICHNIS
...
194
Tabellenverzeichnis
VI
Tabellenverzeichnis
Seite
Tab. 2-1:
Vergleich von Berechnungen des Energieumsatzes unterschiedlicher
Schwimmbelastungen nach di Prampero et al. (1986)
1)
für männliche
Schwimmer hohen Leistungsniveaus (,,M Train
1)
"), für männliche Nicht-
Wettkampfschwimmer (,,M Untrain
1)
") und für weibliche Nicht-Wett-
kampfschwimmer (,,F Untrain
1)
") sowie Berechnungen auf der Grundlage
von spirometrischen Untersuchungen nach Madsen (1982)
2)
an Sport-
studentinnen (,,F Stud
2)
") ...
12
Tab.
2-2: Vergleich von Berechnungen des Energieumsatzes [kJ] für
unterschiedliche Radbelastungen nach Knöller (1997), di Prampero et al.
(1986) und Wilmore/Costill (1994)...
13
Tab. 2-3:
Vergleich von Berechnungen des Energieumsatzes [kJ] für unterschied-
liche Laufbelastungen nach di Prampero (1986), Knöller (1997) und
Williams (1997)...
15
Tab. 2-4:
Einflussfaktoren und entsprechende Reaktion von Kortisol (=Anstieg,
=keine Veränderung) ...
24
Tab. 2-5:
Reaktion von Sexualhormonen auf Belastung (Testo=Testosteron, Prog=
Progesteron, E
2
=Östradiol; =Anstieg, =Abnahme, =keine Verände-
rung) ...
29
Tab. 2-6:
Einflussfaktoren und entsprechende Reaktion von IGF-I (=Anstieg von
IGF-I, =Abnahme von IGF-I)...
31
Tab. 2-7:
Reaktion von Schilddrüsenhormonen auf unterschiedliche Belastungen
(=Anstieg, =Abnahme, =keine Veränderung)...
34
Tab. 2-8:
Einflussfaktoren und entsprechende Reaktion von Leptin (=Anstieg,
=Abnahme, = keine Veränderung)...
36
Tab. 2-9:
Einflussfaktoren und entsprechende Reaktion von Renin und Angiotensin
II (=Anstieg, =Abnahme)...
39
Tab. 2-10:
Reaktion der Hormone auf akute Belastung und chronisches Training
(=Anstieg, =Abnahme, =keine Veränderung)...
40
Tab. 2-11:
Referenzbereiche für Erythrozytenparameter, Hämoglobin und Thrombo-
zytenparameter (nach Begemann/Rastetter 1986, Klinke/Silbernagl 1996) .
41
Tab. 2-12: Veränderungen hämatologischer Parameter in Folge von intensiven,
langen Ausdauerbelastungen und langfristigem Ausdauertraining (in
Anlehnung an de Marées 2002, Green et al. 1991) (=Anstieg,
=Abnahme, =keine Veränderung)...
42
Tab. 2-13:
Anzahl, Anteil an Leukozytenzahl, Beschaffenheit und Größe, Lebens-
dauer, Bildungsort, Art des Abwehrsystems und Funktion der verschie-
denen Leukozytenarten (in Anlehnung an Appell/Stang-Voss 1990, de
Marées 2002, Klinke/Silbernagl 1996, Liesen/Baum 1997) ...
43
Tab. 2-14:
Akute Reaktion auf Belastung und der jeweilige Zeitverlauf der Reaktion
der Leukozyten (=Anstieg)...
44
Tab. 3-1:
Anthropometrische Daten der Probanden (
x
= Mittelwert, SD= Standard-
abweichung, BMI=Body Mass Index) ...
53
Tabellenverzeichnis
VII
Tab. 3-2:
In der Zeitreihe analysierte Parameter (*= nur P1) (MCV=mittleres Zell-
volumen der Erythrozyten, MCH=mittlerer Hämoglobingehalt, MCHC=
mittlere Hämoglobinkonzentration pro Zelle, MPV=mittleres Thrombo-
zytenvolumen, CD3=T-Zellen, CD19=B-Zellen, CD4=T-Helferzellen,
CD8=T-Suppressorzellen, CD16/56=Natürliche Killerzellen)...
54
Tab. 3-3:
Verschiedene Trainingsphasen während des Untersuchungszeitraums
und entsprechende Messzeitintervalle der Parametergruppen für P1 ...
55
Tab. 3-4:
Verschiedene Trainingsphasen während des Untersuchungszeitraums
und entsprechende Messzeitintervalle der Parametergruppen für P2 ...
55
Tab. 3-5:
Übersicht über Geräte und deren Herstellerfirmen zur Bestimmung der
einzelnen Parameter ...
56
Tab. 3-6:
Belastungsschemata der Laufband- und Fahrradergometrie...
61
Tab. 3-7:
Verwendete monoklonale Antikörper, CD-Nomenklatur, Markierung auf
den Leukozyten im Blut und deren Referenzbereiche (nach Begemann/
Rastetter 1986, Eckhardt 1991) ...
65
Tab. 4-1:
Mittelwerte (
x
) und Standardabweichung (± SD) des Energieumsatzes
pro Trainingseinheit für die einzelnen Disziplinen Schwimmen, Radfahren
und Lauf sowie den gesamten Energieumsatz für die ganze Zeitreihe
sowie die Baseline (kein Training bei P2), die Trainingsphase und das
Trainingslager für P1 und P2...
75
Tab.
4-2:
Anzahl der Trainingseinheiten für die gesamte Zeitreihe und als
Durchschnitt (
x
) pro Woche für die einzelnen Disziplinen Schwimmen,
Radfahren und Lauf sowie die gesamte Anzahl bezogen auf die ganze
Zeitreihe sowie die Baseline (kein Training bei P2), die Trainingsphase
und das Trainingslager für P1 und P2...
76
Tab. 4-3:
Periodendauer in den einzelnen Disziplinen und im gesamten Energie-
umsatz während der Zeitreihe von P1 und P2 ...
77
Tab. 4-4:
Aerobe (V2) und anaerobe (V4) Schwelle, relative Wattleistung an der
anaeroben Schwelle (rel. V4), relative maximale Sauerstoffaufnahme
(VO
2
max; nur P1), relative Sauerstoffaufnahme an der anaeroben
Schwelle (VO
2
an V4) und Herzfrequenz an der anaeroben Schwelle (Hf
an V4) als Ergebnisse der Leistungsdiagnostiken (LD) im Radfahren von
P1 und P2 (nur 7 LD bei P2 durchgeführt) ...
87
Tab.
4-5: Aerobe (V2) und anaerobe (V4) Schwelle, relative maximale
Sauerstoffaufnahme (rel. VO
2
max; nur P1), Sauerstoffaufnahme an der
anaeroben Schwelle (VO2 an V4) und Herzfrequenz an der anaeroben
Schwelle (Hf an V4) als Ergebnisse der Leistungsdiagnostiken (LD) im
Laufen von P1 und P2 (nur 5 LD bei P2 durchgeführt) ...
90
Tab. 4-6:
Mittelwerte (
x
) und Standardabweichung (± SD) für Ruheherzfrequenz,
Ruhekörpertemperatur, Körpergewicht und Schlafstunden für die ganze
Zeitreihe sowie die Baseline, die Trainingsphase und das Trainingslager
für Proband 1 (P1) und Proband 2 (P2) (keine Messung des Körper-
gewichts bei P1 während des Trainingslager; keine Messung von Ruhe-
körpertemperatur und Schlaf bei P2 während Baseline)...
96
Tab. 4-7:
Periodendauer der physiologischen Basisparameter in der Trainings-
phase von P1 und P2 ...
97
Tab. 4-8:
Mittelwerte (
x
) und Standardabweichung (± SD) für Creatinkinase, Urea
und Ammoniak (nur P1) für die ganze Zeitreihe sowie Baseline und
Trainingsphase für P1 und P2 sowie die entsprechenden Referenz-
bereiche (nach Roche Diagnostics 2000, 2003a, 2003b) ... 115
Tabellenverzeichnis
VIII
Tab. 4-9:
Periodendauer der Stoffwechselparameter in der Trainingsphase von P1
und P2 ... 116
Tab. 4-10:
Mittelwert (
x
) und Standardabweichung (± SD) der endokrinen
Parameter beider Probanden in den Messzeiträumen ,,Baseline" und
,,Trainingsphase" (TP) mit entsprechenden Referenzbereichen (**p<.01,
***p<.001: signifikanter Unterschied zu Werten in Baseline; FP= Follikel-
phase, LP=Lutealphase; Daten in Fettdruck zeigen Werte außerhalb des
Referenzbereichs an; bei ,,-" keine Messung des Parameters) ... 125
Tab. 4-11:
Physiologische Reaktion der endokrinen Parameter auf Belastung mit
den entsprechenden Lags (bei P1: 1 Lag = 2 Tage, bei P2: 1 Lag = 3
Tage) (=keine Veränderung bzw. signifikanten Lags, =Zunahme,
=Abnahme; bei ,,-" keine Messung des Parameters)... 126
Tab. 4-12: Statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen Hormonen von P2
während der Trainingsphase mit den entsprechenden signifikanten Lags
(1 Lag = 3 Tage) ( = keine Veränderung, = Zunahme, = Abnahme)... 127
Tab. 4-13: Statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen Hormonen von P1
während der Trainingsphase mit den entsprechenden signifikanten Lags
(1 Lag = 2 Tage) ( = keine Veränderung, = Zunahme, = Abnahme)... 128
Tab. 4-14:
Periodendauer der endokrinen Parameter in der Trainingsphase (,,-" be-
deutet, dass der Parameter nicht analysiert wurde)... 129
Tab. 4-15: Statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen Angiotensin II und
anderen endokrinen Parametern in den einzelnen Trainingsphasen mit
den entsprechenden signifikanten Lags (1 Lag = 2 Tage) ( = Zunahme,
= Abnahme; keine signifikante Korrelation bei ,,-") ... 159
Tab. 4-16:
Mittelwert (
x
) und Standardabweichung (± SD) der hämatologischen
Parameter während der Baseline (BL) sowie die Einzelwerte vom 13.-
15.08.2001 und entsprechender Referenzbereich für Frauen (nach
Begemann/Rastetter 1986, Klinke/Silbernagl 1996) mit Signifikanzen
zwischen Mittelwert und jeweiligem Einzelwert (*p<.05, **p<.01,
***p<.001) (MCV=mittleres Zellvolumen der Erythrozyten, MCH=mittleres
Zellhämoglobin, MCHC=mittlere Zellhämoglobinkonzentration, MPV=
mittleres Thrombozytenvolumen) (Werte in Fettdruck liegen außerhalb
des Referenzbereiches) ... 162
Tab. 4-17:
Mittelwert (
x
) und Standardabweichung (±SD) der Parameter des
Differentialblutbildes als absoluter und relativer Wert während der
Baseline (BL) sowie die Einzelwerte vom 13.-15.08.2001 und
entsprechender Referenzbereich (nach Begemann/Rastetter 1986) mit
Signifikanzen zwischen Mittelwert und jeweiligem Einzelwert (*p<.05,
**p<.01, ***p<.001) (Werte in Fettdruck liegen außerhalb des Referenz-
bereiches)... 164
Tab. 4-18:
Mittelwert (
x
) und Standardabweichung (±SD) der Konzentration der
Lymphozytensubpopulationen sowie deren prozentualer Anteil an den
Lymphozyten während der Baseline (BL) sowie die Einzelwerte vom
13.08.2001 und 15.08.2001 und entsprechender Referenzbereiche (nach
Begemann/Rastetter 1986) mit Signifikanzen zwischen Mittelwert und
jeweiligem Einzelwert (*p<.05, **p<.01) (Werte in Fettdruck liegen außer-
halb des Referenzbereiches) ... 165
Tabellenverzeichnis
IX
Tab. 4-19:
Mittelwert (
x
) und Standardabweichung (±SD) der Konzentration der
Aktivierungsmarker und deren prozentualer Anteil an aktivierten
Lymphozyten bzw. Monozyten während der Baseline (BL) sowie die
Einzelwerte vom 13.08.2001 und 15.08.2001 mit Signifikanzen zwischen
Mittelwert und jeweiligem Einzelwert (*p<.05)... 167
Tab. 4-20:
Mittelwerte (
x
) und Standardabweichung (± SD) der gesamten
Nahrungs-, Wasser- und Nährstoffaufnahme während der Baseline und
der Trainingsphase (TP) (*p<.05, **p<.01: signifikanter Unterschied
zwischen Baseline und TP) ... 170
Tab. 4-21:
Mittelwerte (
x
) und Standardabweichung (± SD) der psychischen
Parameter von P1 und P2 ... 175
Tab. 4-22:
Periodendauer der psychischen Parameter von P1 und P2 ... 176
Tab. 4-23:
Ergebnisse der Kreuzkorrelationen zwischen den einzelnen psychischen
Parametern untereinander, dargestellt als Richtung des Zusammenhangs
(=positive Kreuzkorrelation, =negative Kreuzkorrelation) mit den
entsprechenden signifikanten Lags (bei P1: 1 Lag = 2 Tage, bei P2: 1
Lag = 1 Tag)... 177
Tab. 4-24: Ergebnisse der Kreuzkorrelationen zwischen Creatinkinase und den
psychischen Parametern von P1, dargestellt als Reaktion (=positive
Kreuzkorrelation, =negative Kreuzkorrelation) mit den entsprechenden
signifikanten Lags und dem jeweils größten Kreuzkorrelations-
koeffizienten (R
CC
) ... 182
Tab. 4-25:
Ergebnisse der Kreuzkorrelationen zwischen Kortisol bzw. Testosteron
und den psychischen Parametern von Proband 2, dargestellt als
Reaktion (=positive Kreuzkorrelation, =negative Kreuzkorrelation,
=keine Veränderung) mit den entsprechenden signifikanten Lags und
dem größten Kreuzkorrelationskoeffizienten (R
CC
)... 183
Abbildungsverzeichnis
X
Abbildungsverzeichnis
Seite
Abb.
2-1: Übersicht über den Zusammenhang der in den Einzelfall-
Zeitreihenanalysen untersuchten Parameter und deren Reaktion auf
akute Belastung (=Anstieg, =Abnahme, =keine Veränderung; ACTH=
Kortikotropin, Am=Ammoniak, CK= Creatinkinase, E
2
=Östradiol,
FSH=Follitropin, GH=Growth Hormone, IGF-I=Insulin-like Growth Factor
I, IH=Inhibiting Hormone, LH=Lutropin, Prog=Progesteron, RH=Releasing
Hormon, T3=Trijodthyronin, T4=Thyroxin, Testo=Testosteron, TSH=
Thyreotropin) ...
7
Abb. 2-2:
Schematische Darstellung der dreistufigen Hierarchie des Hormon-
systems (in Anlehnung an de Marées 2002)...
22
Abb. 2-3:
Sekretionsweg von Kortisol ...
23
Abb. 2-4:
Sekretionsweg von Prolaktin ...
25
Abb. 2-5:
Sekretionsweg der Sexualhormone ...
27
Abb. 2-6:
Hormonprofil des menstruellen Zyklus (mod. nach Kaiser/Pfleiderer 1985,
Schmidt/Thews 1990, mE=milli-Einheiten)...
28
Abb. 2-7:
Sekretionsweg von IGF-I...
30
Abb. 2-8:
Sekretionsweg der Schilddrüsenhormone T4 und T3 ...
33
Abb. 2-9:
Schematische Darstellung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems ...
38
Abb. 3-1:
SRM Training System (http://www.srm.de; Zugriff am 07.03.02) ...
58
Abb. 3-2:
Schematische Darstellung einer Tempotrainingseinheit (P1) ...
60
Abb. 3-3:
Mexican Hat als Mother Wavelet...
71
Abb. 4-1:
Spektralanalyse des gesamten Energieumsatzes (P1)...
77
Abb. 4-2:
Spektralanalyse des gesamten Energieumsatzes (P2)...
77
Abb.
4-3: Zeitreihe des gesamten Energieumsatzes mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung und 4253H-Filter (P1) (BL=Baseline, TL=
Trainingslager, LD-Triathlon=Langdistanz-Triathlon) ...
78
Abb.
4-4: Zeitreihe des gesamten Energieumsatzes mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung und 4253H-Filter (P2) (BL=Baseline, TL=
Trainingslager) ...
78
Abb.
4-5:
Continuous Wavelet Transformation (CWT) der Trainingszeit (P2)
(s=Größe der Wavelet)...
79
Abb. 4-6:
Mittelwerte für den gesamten Energieumsatz für die Phasen Baseline,
Trainingsphase und Trainingslager für P1 und P2 (*p<.05, ***p<.001)...
79
Abb. 4-7:
Zeitreihe des Energieumsatzes beim Schwimmen mit linearem Fitting
und 4253H-Filter (P1) (TL=Trainingslager) ...
80
Abb. 4-8:
Zeitreihe des Energieumsatzes beim Schwimmen mit linearem Fitting
und 4253H-Filter (P2) (TL=Trainingslager) ...
80
Abb. 4-9:
Mittelwerte für den Energieumsatz beim Schwimmen für die Phasen
Baseline, Trainingsphase und Trainingslager für P1 und P2 ...
80
Abb. 4-10:
Zeitreihe des Energieumsatzes beim Radfahren mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung und 4253H-Filter (P1) (TL=Trainingslager)...
81
Abb. 4-11:
Zeitreihe des Energieumsatzes beim Radfahren mit linearem Fitting und
4253H-Filter (P2) (TL=Trainingslager) ...
81
Abbildungsverzeichnis
XI
Abb. 4-12: Mittelwerte für den Energieumsatz beim Radfahren für die Phasen
Baseline, Trainingsphase und Trainingslager für P1 und P2 (*p<.05,
***p<.001)...
82
Abb. 4-13: Zeitreihe des Energieumsatzes beim Laufen mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung und 4253H-Filter (P1) (TL=Trainingslager)...
82
Abb. 4-14:
Zeitreihe des Energieumsatzes beim Laufen mit polynomischem Fitting
und 4253H-Filter (P2) (TL=Trainingslager) ...
82
Abb. 4-15:
Mittelwerte für den Energieumsatz beim Laufen für die Phasen Baseline,
Trainingsphase und Trainingslager für P1 und P2 ...
83
Abb. 4-16: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und des Energieumsatzes im
Radfahren mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) ...
88
Abb. 4-17: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und des Energieumsatzes im
Radfahren mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P2) ...
88
Abb.
4-18: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4), der relativen maximalen
Sauerstoffaufnahme (rel. VO
2
max) und des Anteils der VO
2
max an der
V4 (Anteil rel. VO
2
max an V4) bei den Leistungsdiagnostiken im Rad-
fahren (P1) ...
89
Abb. 4-19: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und der relativen Sauerstoff-
aufnahme (rel. VO
2
) an V4 bei den Leistungsdiagnostiken im Radfahren
(P2)...
89
Abb.
4-20: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4), der relativen, auf das
Körpergewicht bezogenen V4 und der Herzfrequenz (Hf) an V4 bei den
Leistungsdiagnostiken im Radfahren (P1) ...
90
Abb.
4-21: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4), der relativen, auf das
Körpergewicht bezogenen V4 und der Herzfrequenz (Hf) an V4 bei den
Leistungsdiagnostiken im Radfahren (P2) ...
90
Abb. 4-22: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und des Energieumsatzes im
Laufen mit polynomischem Fitting (P1) ...
91
Abb. 4-23: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und des Energieumsatzes im
Laufen mit polynomischem Fitting (P2) ...
91
Abb.
4-24: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4), der relativen maximalen
Sauerstoffaufnahme (rel. VO
2
max) und des Anteils der VO
2
max an der
V4 bei den Leistungsdiagnostiken im Laufen (P1) ...
92
Abb. 4-25: Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und der Sauerstoffaufnahme
(VO
2
) an V4 bei den Leistungsdiagnostiken im Laufen (P2) ...
92
Abb. 4-26:
Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und der Herzfrequenz (Hf) an V4
bei den Leistungsdiagnostiken im Laufen (P1) ...
93
Abb. 4-27:
Zeitreihe der anaeroben Schwelle (V4) und der Herzfrequenz (Hf) an V4
bei den Leistungsdiagnostiken im Laufen (P2) ...
93
Abb. 4-28: Zeitreihe der Ruheherzfrequenz und des Energieumsatzes jeweils mit
distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager)...
97
Abb. 4-29: Zeitreihe der Ruheherzfrequenz und des Energieumsatzes jeweils mit
linearem Fitting (P2) (TL=Trainingslager)...
97
Abb. 4-30:
Mittelwerte und Standardabweichung (± SD) der Ruheherzfrequenz für
die Phasen Baseline, Trainingsphase und Trainingslager für P1 und P2
(*p<.05, **p<.01)...
98
Abbildungsverzeichnis
XII
Abb. 4-31:
Regressionsgleichung zwischen Energieumsatz und Ruheherzfrequenz
(P1)...
98
Abb. 4-32:
Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Ruheherzfrequenz für die
gesamte Zeitreihe (P1)...
99
Abb. 4-33:
Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Ruheherzfrequenz für die
gesamte Trainingsphase (P2) ...
99
Abb. 4-34:
Spektralanalyse der Ruheherzfrequenz (P1) ... 100
Abb. 4-35:
Spektralanalyse der Ruheherzfrequenz (P2) ... 100
Abb. 4-36:
Zeitreihe der Ruhekörpertemperatur mit polynomischem Fitting und des
Energieumsatzes mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1)
(TL=Trainingslager)... 102
Abb. 4-37: Zeitreihe der Ruhekörpertemperatur mit distanzgewichteter Kleinste-
Quadrate-Glättung und des Energieumsatzes mit linearem Fitting (P2)
(TL=Trainingslager)... 102
Abb. 4-38:
Mittelwerte und Standardabweichung (± SD) der Ruhekörpertemperatur
für die Phasen Baseline, Trainingsphase und Trainingslager für P1 und
P2 (**p<.01, ***p<.001) ... 102
Abb. 4-39:
Zeitreihe der Körpertemperatur mit den Phasen des Menstruationszyklus
während der Trainingsphase (Tag 40-150) bei P1 (LP=Lutealphase,
FP=Follikelphase) ... 102
Abb. 4-40:
Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Ruhekörpertemperatur für
die gesamte Trainingsphase (P1) ... 103
Abb. 4-41:
Kreuzkorrelation zwischen Ruhekörpertemperatur und Ruheherzfrequenz
für die gesamte Trainingsphase (P1) ... 103
Abb. 4-42:
Spektralanalyse der Ruhekörpertemperatur (P1)... 104
Abb. 4-43:
Spektralanalyse der Ruhekörpertemperatur (P2)... 104
Abb. 4-44: Zeitreihe des Körpergewichts und des Energieumsatzes jeweils mit
polynomischem Fitting (P1) (TL=Trainingslager) ... 106
Abb. 4-45: Zeitreihe des Körpergewichts und des Energieumsatzes jeweils mit
polynomischem Fitting (P2) (TL=Trainingslager) ... 106
Abb. 4-46:
Mittelwerte und Standardabweichung (± SD) des Körpergewichts für die
Phasen Baseline, Trainingsphase und Trainingslager für P1 und P2
(*p<.05, ***p<.001) (keine Messung während des Trainingslagers bei P1) .. 107
Abb. 4-47: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Körpergewicht in der
gesamten Trainingsphase (P1) ... 108
Abb. 4-48: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Körpergewicht in der
Trainingsphase mit sehr hohem Energieumsatz (P2) ... 108
Abb. 4-49:
Spektralanalyse des Körpergewichts (P1) ... 109
Abb. 4-50:
Spektralanalyse des Körpergewichts (P2) ... 109
Abb.
4-51: Zeitreihe der Schlafstunden mit linearem Fitting und des
Energieumsatzes mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1)
(TL=Trainingslager)... 112
Abb. 4-52: Zeitreihe der Schlafstunden und des Energieumsatzes jeweils mit
linearem Fitting (P2) (TL=Trainingslager)... 112
Abbildungsverzeichnis
XIII
Abb. 4-53: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Schlafstunden in der
Trainingsphase mit hohem Energieumsatz (P1) ... 112
Abb. 4-54: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Schlafstunden in der
Trainingsphase mit sehr hohem Energieumsatz (P2) ... 112
Abb. 4-55:
Spektralanalyse der Schlafstunden (P1) ... 113
Abb. 4-56:
Spektralanalyse der Schlafstunden (P2) ... 113
Abb. 4-57:
Zeitreihe von Creatinkinase und Energieumsatz (P1) (TL=Trainingslager,
LD=Langdistanz) ... 116
Abb. 4-58:
Zeitreihe von Creatinkinase und Energieumsatz (P2) (WF=Weihnachts-
ferien, TL=Trainingslager) ... 116
Abb. 4-59: Mittelwerte und Standardabweichung (± SD) für Creatinkinase für die
Phasen Baseline und Trainingsphase für P1 und P2 (***p<.001) ... 117
Abb.
4-60: Kreuzkorrelation zwischen Creatinkinase und Urea während der
Trainingsphase (P1) ... 117
Abb.
4-61: Kreuzkorrelation zwischen Creatinkinase und Urea während der
Trainingsphase (P2) ... 117
Abb. 4-62: Zeitreihe von Urea und Energieumsatz jeweils mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager) ... 120
Abb. 4-63: Zeitreihe von Urea mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung
und Energieumsatz mit linearem Fitting (P2) (WF=Weihnachtsferien,
TL=Trainingslager) ... 120
Abb. 4-64: Mittelwerte und Standardabweichung (± SD) für Urea für die Phasen
Baseline und Trainingsphase für P1 und P2 (***p<.001) ... 121
Abb.
4-65: Zeitreihe von Ammoniak und Energieumsatz jeweils mit distanz-
gewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager) ... 123
Abb. 4-66:
Zeitreihe von Kortisol mit polynomischem Fitting und Energieumsatz mit
distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager)... 131
Abb. 4-67:
Zeitreihe von Kortisol mit polynomischem Fitting und Energieumsatz mit
linearem Fitting (P2) (WF=Weihnachtsferien, TL=Trainingslager) ... 131
Abb. 4-68: Zeitreihe des Testosteron-Kortisol-Quotienten und Energieumsatz (P1)
(TL=Trainingslager)... 132
Abb. 4-69: Zeitreihe des Testosteron-Kortisol-Quotienten und Energieumsatz (P2)
(WF=Weihnachstferien, TL=Trainingslager) ... 132
Abb. 4-70:
Kreuzkorrelation zwischen Kortisol und Testosteron (P1)... 132
Abb. 4-71:
Kreuzkorrelation zwischen Kortisol und Testosteron (P2)... 132
Abb. 4-72:
Kreuzkorrelation zwischen Kortisol und IGF-I (P1) ... 133
Abb. 4-73:
Kreuzkorrelation zwischen Kortisol und IGF-I (hoher Energieumsatz, P2) ... 133
Abb. 4-74:
Kreuzkorrelation zwischen Kortisol und TSH (hoher Energieumsatz, P1) ... 133
Abb. 4-75:
Zeitreihe von Prolaktin und Energieumsatz jeweils mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager) ... 135
Abb. 4-76: Zeitreihe von Prolaktin und Energieumsatz jeweils mit linearem Fitting
(P2) (WF= Weihnachtsferien, TL=Trainingslager)... 135
Abb. 4-77:
Kreuzkorrelation zwischen PRL und Kortisol (P1)... 136
Abb. 4-78:
Kreuzkorrelation zwischen PRL und IGF-I (P1) ... 136
Abbildungsverzeichnis
XIV
Abb. 4-79:
Kreuzkorrelation zwischen PRL und T4 (P1) ... 136
Abb. 4-80:
Kreuzkorrelation zwischen PRL und Leptin (P1)... 136
Abb. 4-81: Zeitreihe von E
2
mit linearem Fitting und Energieumsatz (P1) (FP=
Follikelphase, LP=Lutealphase) ... 139
Abb. 4-82:
Kreuzkorrelation zwischen E
2
und Körpergewicht (P1) ... 139
Abb. 4-83: Zeitreihe von Progesteron mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-
Glättung und Energieumsatz (P1) (FP=Follikelphase, LP=Lutealphase)... 139
Abb. 4-84: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Progesteron (P1) (Tag
135-185) ... 139
Abb.
4-85: Zeitreihe von Testosteron und Energieumsatz jeweils mit
distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager)... 140
Abb. 4-86: Zeitreihe von Testosteron mit distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-
Glättung und Energieumsatz mit linearem Fitting (P2) (WF=Weihnachts-
ferien, TL=Trainingslager) ... 140
Abb.
4-87: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Testosteron (hoher
Energieumsatz) (P1) ... 141
Abb. 4-88: Kreuzkorrelation zwischen Energieumsatz und Testosteron (niedriger
Energieumsatz) (P2) ... 141
Abb. 4-89:
Kreuzkorrelation zwischen Testosteron und fT4 (P1) ... 141
Abb. 4-90:
Kreuzkorrelation zwischen Testosteron und T4 (P2) ... 141
Abb. 4-91:
Kreuzkorrelation zwischen Testosteron und Körpergewicht (P1)... 142
Abb. 4-92:
Kreuzkorrelation zwischen Testosteron und Körpergewicht (P2)... 142
Abb. 4-93:
Kreuzkorrelation zwischen Testosteron und Angiotensin II (P1)... 142
Abb. 4-94:
Kreuzkorrelation zwischen Testosteron und IGF-I (hoher Energieumsatz,
P2)... 142
Abb. 4-95:
Zeitreihe von IGF-I mit LAMP-Fitting für m=0 (P1) (TL=Trainingslager) ... 145
Abb. 4-96:
Zeitreihe von IGF-I mit LAMP-Fitting für m=5 (P1) (TL=Trainingslager) ... 145
Abb. 4-97:
Zeitreihe von IGF-I und Energieumsatz (P1) (TL=Trainingslager) ... 145
Abb. 4-98: Zeitreihe von IGF-I und Energieumsatz mit polynomischem Fitting, P2
(WF= Weihnachtsferien, TL=Trainingslager) ... 145
Abb. 4-99:
Kreuzkorrelation zwischen IGF-I und Kortisol (hoher Energieumsatz, P1) ... 146
Abb. 4-100: Kreuzkorrelation zwischen IGF-I und Kortisol (hoher Energieumsatz, P2) ... 146
Abb. 4-101: Kreuzkorrelation zwischen IGF-I und TSH (hoher Energieumsatz, P1) ... 146
Abb. 4-102: Kreuzkorrelation zwischen IGF-I und T3 (P2) ... 146
Abb. 4-103: Kreuzkorrelation zwischen IGF-I und PRL (hoher Energieumsatz, P1) ... 147
Abb. 4-104: Kreuzkorrelation zwischen IGF-I und Leptin (hoher Energieumsatz, P1) ... 147
Abb. 4-105: Zeitreihe der Schilddrüsenhormone und des Energieumsatzes (P1)
(TL=Trainingslager)... 149
Abb. 4-106: Zeitreihe der Schilddrüsenhormone und des Energieumsatzes (P2)
(WF=Weihnachtsferien, TL=Trainingslager) ... 149
Abb. 4-107: Kreuzkorrelation zwischen TSH und fT3 (geringer Energieumsatz, P1) ... 150
Abb. 4-108: Kreuzkorrelation zwischen TSH und T3 (P2) ... 150
Abbildungsverzeichnis
XV
Abb. 4-109: Kreuzkorrelation zwischen fT4 und fT3 (geringer Energieumsatz, P1) ... 151
Abb. 4-110: Kreuzkorrelation zwischen T4 und T3 (P2) ... 151
Abb. 4-111: Kreuzkorrelation zwischen TSH und PRL (P1) ... 151
Abb. 4-112: Kreuzkorrelation zwischen TSH und PRL (P2) ... 151
Abb. 4-113: Kreuzkorrelation zwischen TSH und Leptin (P1)... 152
Abb. 4-114: Kreuzkorrelation zwischen TSH und Körpergewicht (P1) ... 152
Abb. 4-115: Kreuzkorrelation zwischen fT4 und IGF-I (P1) ... 152
Abb. 4-116: Kreuzkorrelation zwischen T4 und IGF-I (P2) ... 152
Abb. 4-117: Kreuzkorrelation zwischen fT3 und Leptin (P1)... 152
Abb. 4-118: Kreuzkorrelation zwischen T3 und Körpergewicht (P2) ... 152
Abb. 4-119: Zeitreihe von Leptin und Energieumsatz jeweils mit distanzgewichteter
Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager) ... 155
Abb. 4-120: Zeitreihe von Leptin und Kortisol (P1) (TL=Trainingslager)... 156
Abb. 4-121: Kreuzkorrelation zwischen Leptin und Kortisol (hoher Energieumsatz, P1).. 156
Abb. 4-122: Zeitreihe von Leptin und Körpergewicht (P1) (TL=Trainingslager)... 156
Abb. 4-123: Kreuzkorrelation zwischen Leptin und Körpergewicht (gesamte Zeitreihe,
P1)... 156
Abb. 4-124: Zeitreihe von Renin mit polynomischem Fitting und Energieumsatz mit
distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager)... 158
Abb. 4-125: Zeitreihe von Angiotensin II mit linearem Fitting und Energieumsatz mit
distanzgewichteter Kleinste-Quadrate-Glättung (P1) (TL=Trainingslager)... 158
Abb. 4-126: Kreuzkorrelation zwischen Renin und Angiotensin II (hoher Energie-
umsatz, P1) ... 160
Abb. 4-127: Mittelwert während der Baseline (Mean BL) und Einzelwerte vom
13.08.01-15.08.01 für Erythrozyten, Hämoglobin (Hb) und Hämatokrit
(Hkt) mit Signifikanzen zwischen Mean BL und jeweiligem Einzelwert
(*p<.05, **p<.01, ***p<.001) ... 163
Abb. 4-128: Mittelwert während der Baseline (Mean BL) und Einzelwerte vom
13.08.01-15.08.01 für mittleres Zellvolumen der Erythrozyten (MCV),
mittleres Zellhämoglobin (MCH) und mittlere Zellhämoglobinkonzen-
tration (MCHC) mit Signifikanzen zwischen Mean BL und jeweiligem
Einzelwert (*p<.05, **p<.01, ***p<.001)... 163
Abb. 4-129: Mittelwert während der Baseline (Mean BL) und Einzelwerte vom
13.08.01-15.08.01 für Leukozyten, Lymphozyten, Monozyten und Granu-
lozyten mit Signifikanzen zwischen Mean BL und jeweiligem Einzelwert
(*p<.05, **p<.01, ***p<.001) ... 164
Abb. 4-130: Mittelwert während der Baseline (Mean BL) und Einzelwerte vom
13.08.01 und 15.08.01 für T-Lymphozyten (CD3), B-Lymphozyten (CD19)
und NK-Zellen (CD16/56) mit Signifikanzen zwischen Mean BL und
jeweiligem Einzelwert (*p<.05) ... 166
Abb. 4-131: Mittelwert während der Baseline (Mean BL) und Einzelwerte vom
13.08.01 und 15.08.01 für T-Helferzellen (CD4), T-zytotoxische/
Suppressorzellen (CD8) und T4/T8-Ratio mit Signifikanzen zwischen
Mean BL und jeweiligem Einzelwert (*p<.05, **p<.01)... 166
Abb. 4-132: Energieumsatz und zufuhr ... 171
Abbildungsverzeichnis
XVI
Abb. 4-133: Energieumsatz und Wasseraufnahme ... 171
Abb. 4-134: Energieumsatz, -zufuhr und Körpergewicht ... 172
Abb. 4-135: Energieumsatz und Nahrungsaufnahme an Kohlenhydraten, Fett und
Eiweiß... 172
Abb. 4-136: Kreuzkorrelation zwischen Energie und Trainiertheit (P1) ... 178
Abb. 4-137: Kreuzkorrelation zwischen Energie und Trainiertheit (P2) ... 178
Abb. 4-138: Kreuzkorrelation zwischen Beschwerden und Gesundheit (P1) ... 178
Abb. 4-139: Kreuzkorrelation zwischen Beschwerden und Schmerzen (P2)... 178
Abb. 4-140: Schmerzen und Energieumsatz (P1) ... 179
Abb. 4-141: Schmerzen und Energieumsatz (P2) (TL=Trainingslager) ... 179
Abb. 4-142: Beschwerden und Energieumsatz (P1)... 179
Abb. 4-143: Beschwerden und Energieumsatz (P2) (TL=Trainingslager) ... 179
Abb. 4-144: Energie und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P1) ... 179
Abb. 4-145: Energie und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P2) (TL=Trai-
ningslager)... 179
Abb. 4-146: Trainiertheit und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P1))... 180
Abb. 4-147: Trainiertheit und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P2) (TL=
Trainingslager) ... 180
Abb. 4-148: Beweglichkeit und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P1) ... 181
Abb. 4-149: Beweglichkeit und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P2) (TL=
Trainingslager) ... 181
Abb. 4-150: Gesundheit und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P1)... 181
Abb. 4-151: Gesundheit und Energieumsatz mit polynomischem Fitting (P2) (TL=
Trainingslager) ... 181
Abb. 4-152: Kreuzkorrelation zwischen Ruheherzfrequenz und Beschwerden (P1) ... 182
Abb. 4-153: Kreuzkorrelation zwischen Ruheherzfrequenz und Gesundheit (P1)... 182
Abb. 5-1:
Modell zur Optimierung von Diagnostik anhand von Zeitreihenanalysen
(V4=anaerobe Schwelle)... 191
Abkürzungsverzeichnis
XVII
Abkürzungsverzeichnis
Abb. Abbildung
BL Baseline
BMI Body
Mass
Index
BSA
Body Surface Area (Körperoberfläche)
bzgl. bezüglich
bzw. beziehungsweise
CD
Cluster of Differentiation (Differenzierungsantigene)
CK Creatinkinase
CO
2
Kohlendioxid
CWT Continuous
Wavelet
Transformation
d.h. das
heißt
DNA Desoxyribonukleinsäure
E Energieumsatz
E
2
Östradiol
EBF Erholungs-Belastungs-Fragebogen
EDTA Ethylendiamintetraacetat
EKV
Erlebte Körperliche Verfassung
et al.
und andere
FITC Fluorescein-Isothiocyanat
FP Follikelphase
FSH
Follikel stimulierendes Hormon (Follitropin)
(f)T3 (freies)
Trijodthyronin
(f)T4 (freies)
Thyroxin
GLDH Glutamatdehydrogenase
GU Grundumsatz
h Stunde
Hb Hämoglobin
Hf Herzfrequenz
Hg. Herausgeber
(H)GH
(Human) Growth Hormone (Wachstumshormon)
Hkt Hämatokrit
IGF Insulin-like
Growth
Factor
IGFBP
Insulin-like Growth Factor Binding Protein
kÄ kalorisches
Äquivalent
Kap. Kapitel
kg Kilogramm
Abkürzungsverzeichnis
XVIII
KH Kohlenhydrate
km Kilometer
l Liter
LAMP
Linear Approximations Matched by Parabolas
LD-Triathlon Langdistanz-Triathlon
LH
Luteinisierendes Hormon (Lutropin)
LP Lutealphase
m Meter
MCH Mittlere
Hämoglobinkonzentration
MCHC
Mittlere Hämoglobinkonzentration pro Zelle
MCV
Mittleres Zellvolumen der Erythrozyten
ME Mechanische
Energie
min Minute
MPV Mittleres
Thrombozytenvolumen
µg Mikrogramm
µl Mikroliter
NADPH Reduziertes
Nicotinamidadenindinucleotidphosphat
NH
3
Ammoniak
NK-Zellen Natürliche
Killerzellen
Wirkungsgrad
O
2
Sauerstoff
p Signifikanzniveau
P Leistung
P1 Proband
1
P2 Proband
2
PE Phycoerythrin
pg Pikogramm
PLT Thrombozyt
(Blutplättchen)
POMS
Profile of Mood Scale
PRL Prolaktin
r Korrelationskoeffizient
RBC
Red Blood Cell (Erythrozyt, rote Blutzelle)
r
CC
Kreuzkorrelationskoeffizient
RPE
Rating of Perceived Exhaustion
RQ Respiratorischer
Quotient
s Sekunde
s. siehe
Abkürzungsverzeichnis
XIX
S/min
Schläge pro Minute
SD
Standard Deviation (Standardabweichung)
SE
Standard Error (Standardfehler)
SHBG
Sexual Hormone Binding Globulin
STH Somatotropin
(Wachstumshormon)
t Zeit
Tab. Tabelle
TCR T-Zellrezeptor
TL Trainingslager
TRH Thyreotropin-Releasing-Hormon
(Thyreoliberin)
TSH Thyreotropin
u.a. unter
anderem
v Geschwindigkeit
V2
Aerobe Schwelle (bei 2 mmol/l Laktat)
V4
Anaerobe Schwelle (bei 4 mmol/l Laktat)
vgl.
vergleiche
VCO
2
Kohlendioxidabgabe
VO
2
Sauerstoffaufnahme
VO
2
max Maximale
Sauerstoffaufnahme
WBC
White Blood Cell (Leukozyt, weiße Blutzelle)
x
Mittelwert
z.B. zum
Beispiel
z.T.
zum Teil
°C Grad
Celsius
% Prozent
Einleitung
1
1 EINLEITUNG
Ziel eines jeden Athleten ist die Verbesserung seiner individuellen Leistungsfähigkeit. Die
Steigerung der Leistung wird durch Trainingsreize ausgelöst und beruht auf anschließenden
Anpassungsprozessen. Die Erforschung der Mechanismen und der Zeitdauer von
Anpassungsreaktionen stellt einen wichtigen Gegenstandsbereich der Trainingslehre dar
und blickt inzwischen auf eine mehr als einhundertjährige Entwicklung zurück.
Bereits im Jahr 1895 beschrieb Wilhelm Roux einen Mechanismus der aktiven Anpassung.
Dieses Prinzip besagt, dass sich Zellen eines Gewebes, Organe und letztendlich der
Gesamtorganismus derart anpassen, dass die daraus folgende Hypertrophie sowie eine
höhere Leistungsfähigkeit der Mehrbelastung entgegenwirken (Mader 1990). Roux
unterscheidet hierbei zwischen einer allgemeinen und einer speziellen ,,Entwickelungs-
mechanik" (Roux 1905). Während Erstere allgemeine Gesetzmäßigkeiten von Entwicklung
beschreibt, bezieht sich die spezielle Form auf individuelle Wirkungsweisen von
Anpassung. Roux spricht damals schon von ,,Selbstregulation" und von ,,funktioneller
Anpassung" als ,,die Fähigkeit der Organismen durch Ausübung der Funktionen zu lernen,
sich an die Vollziehung der Funktionen anzupassen" (Roux 1905). Diese Adaptations-
fähigkeit ist beim Menschen im Vergleich zu anderen Lebewesen besonders ausgeprägt
und geschieht in Folge von Störungen, Deformationen und Defekten.
Auf diesen Erkenntnissen baut das so genannte Superkompensationsprinzip nach
Jakowlew aus den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts auf (Jakowlew 1977), das vor allem
über Harre Eingang in die Trainingslehre gefunden hat (Harre 1982). Dieses Prinzip besagt,
dass es nach einer Belastung zu einer vorübergehenden Abnahme der sportlichen
Leistungsfähigkeit und einem anschließenden Wiederanstieg über das Ausgangsniveau
hinaus kommt (Weineck 1994). Die Kritik an dieser Theorie von Anpassungsreaktionen
besteht vor allem darin, dass für diesen Mechanismus eine negative Rückkopplung
vorausgesetzt wird, die der von Jakowlew beschriebenen linearen Addition von Super-
kompensationseffekten widerspricht und zur Aufrechterhaltung der Homöostase und zur
Regelung des funktionellen Niveaus nicht sinnvoll erscheint. Des Weiteren beinhaltet das
Superkompensationsprinzip keine Proportionalisierung zwischen chronischer Belastungs-
steigerung und Leistungsänderung (Mader 1990).
An dieser Kritik des Jakowlew-Schemas ansetzend entwickelte Mader ein Modell der
Regulation des Proteingehalts der Zelle, dem eine Aktivierungsrückkopplung zugrunde
gelegt ist. Dieses Modell kann generell für Anpassungsprozesse angewandt werden, da die
Fähigkeit zur aktiven Anpassung an wechselnde Belastungen durch Hypertrophie und
Atrophie unmittelbar auf dem Zyklus von Proteinabbau und resynthese beruht. Hiermit
Einleitung
2
kann ein Großteil der Phänomene von Anpassungreaktionen im zellulären Bereich erklärt
und quantitativ interpretiert werden (Mader 1990). Das Modell nach Mader beschreibt zwar
sehr genau die Vorgänge von Proteinabbau und resynthese, konkrete Angaben über
Zeitdauer der einzelnen Abläufe und quantitative Angaben zur Belastung werden jedoch
nicht gemacht.
Neueste Untersuchungen zu Veränderungen der Muskelfaseranteile in Folge von Belastung
geben hier weiteren Aufschluss. So konnte eine Studie von Andersen et al. 2001 zeigen,
dass Anpassungsprozesse in den Muskelfasern und somit die leistungssteigernden Effekte
erst ca. drei Monate nach Ende einer Trainingsphase einsetzen können.
Diese Erkenntnis hat ganz grundlegende Konsequenzen für die Trainingspraxis, aber auch
für die Forschung im Bereich von Adaptationsprozessen. So sollte bei Untersuchungen zu
Reaktionen des Organismus auf Trainingsreize auch noch nach Ende der Trainingsphase
über einen Zeitraum von mehreren Wochen gemessen werden. Dies bedingt, dass nicht nur
die traditionelle Forschungsmethodik des stichprobenbasierten Verifizierens bzw. Falsifizie-
rens von Hypothesen angewandt, sondern ein Untersuchungsdesign in Form einer explora-
tiven Datenanalyse gewählt werden sollte. Hierzu gehören u.a. Einzelfall- und Zeitreihen-
analysen, die das Ziel haben, ohne à priori Erwartungen, systematische Muster und
Beziehungen zwischen Variablen zu identifizieren (Shumway/Stoffer 2000).
Eine der ersten Zeitreihenanalysen wurde bereits Anfang des 19. Jahrhunderts von
Schuster durchgeführt, der die monatliche Sonnenscheindauer aufzeichnete (Shumway/
Stoffer 2000). Die Anwendung von Zeitreihenanalysen ist in der Wissenschaft von großer
Bedeutung. So wird z.B. in der Medizin der Blutdruck über einen bestimmten Zeitraum
regelmäßig gemessen, um Krankheiten genau diagnostizieren zu können (Brockwell/ Davis
1991, Shumway/Stoffer 2000). Vor allem bei Studien über Entwicklungsprozesse und somit
auch über Anpassungsprozesse stellt die Zeitreihe mit besonderer Analyse intra-
individueller Variation einen fundamentalen Forschungsansatz dar (Molenaar 1997).
Aufgrund des dargestellten Forschungsstandes von Anpassungsprozessen und dem damit
verbundenen methodischen Vorgehen wurden in der vorliegenden Studie zwei Einzelfall-
Zeitreihenanalysen durchgeführt. Die Dauer der Untersuchungen wurde auf 5-6 Monate
festgelegt, um insbesondere auch zeitversetzte Reaktionen identifizieren zu können. Die
Probanden waren eine weibliche Triathletin und ein männlicher Triathlet, die beide zum
Zeitpunkt der Studie im Langdistanz-Triathlon, bestehend aus 3,8 km Schwimmen, 180 km
Radfahren und 42,2 km Laufen, der nationalen Spitze zuzuordnen waren. Die Trainings-
umfänge der Probanden betrugen bis zu 40 Stunden pro Woche und stellen somit den
wesentlichen Reiz für das Auslösen von Anpassungsprozessen dar.
Einleitung
3
Das Ziel der vorgelegten Arbeit ist es, im Rahmen von Einzelfall-Zeitreihenanalysen über
Anpassungsprozesse als Reaktion auf sehr hohe Trainingsbelastungen die folgenden
Fragen zu beantworten:
1. Welche Reaktionen zeigen die untersuchten Parameter auf unterschiedliche
Trainingsbelastungen?
a. Können spezifische Muster in Form von Trend und Periodik identifiziert
werden?
b. Mit welcher Zeitverzögerung setzen die Reaktionen ein?
c. Bestehen Zusammenhänge zwischen verschiedenen Parametern?
2. Stellen die Reaktionen einen individuellen ,,Fingerabdruck" dar, oder gibt es
Gemeinsamkeiten bzgl. der Anpassungsreaktionen bei den beiden Probanden?
3. Welche Konsequenzen können für die Trainingspraxis aus den Untersuchungs-
ergebnissen gezogen werden?
In der Trainingswissenschaft existieren derzeit keine Zeitreihenanalysen bzgl. Anpassungs-
reaktionen auf Ausdauertrainingsbelastungen, die über einen derart langen Untersuchungs-
zeitraum eine vergleichbar große Anzahl an Parametergruppen wie in der vorliegenden
Studie analysieren.
Ein besonderer Dank bei der Umsetzung der Studie gilt dem Institut für Kreislaufforschung
und Sportmedizin der Deutschen Sporthochschule Köln, in dem die zahlreichen Leistungs-
diagnostiken, Blutabnahmen und analysen durchgeführt wurden. Insbesondere möchte ich
Frau Dr. S. Rojas für die medizinische Betreuung der Athleten, Frau U. Prinz für die sorg-
fältige Analyse der endokrinen Parameter, Herrn Prof. Dr. H. K. Strüder für den fachkundi-
gen Rat bei der Gestaltung der Studie, Herrn PD Dr. J. Kleinert für die Unterstützung beim
psychologischen Teil und Herrn P. Sprenger für die Bereitstellung der Rezepte der Mensa
der Deutschen Sporthochschule Köln danken. Herrn Prof. Dr. Dr. h.c. J. Mester gebührt
mein besonderer Dank für die Betreuung und Finanzierung des Projektes.
Literaturbesprechung
4
2 LITERATURBESPRECHUNG
2.1 Einzelfall- und Zeitreihenanalysen
Die Methode der Einzelfallanalyse wird je nach Wissenschaftsbereich unterschiedlich
definiert (Petermann 1996). Ganz allgemein ist die Einzelfallanalyse durch drei
Eigenschaften charakterisiert:
1. Die Einzelfallanalyse geht von einer Betrachtung einer einzelnen Untersuchungs-
einheit aus. Diese kann aus einer Einzelperson, einer (homogenen) Gruppe, einer
komplexeren Sozialstruktur, einer Gesellschaft oder Kultur bestehen.
2. Ein sinnvoller Einsatz der Einzelfallanalyse liegt vor, wenn die Fragestellungen sich
auf die Untersuchungseinheit als Ganzes beziehen.
3. Die Untersuchungseinheit kann (a) hinsichtlich ihrer natürlicherweise inne-
wohnenden, also nicht experimentell induzierten, Stabilität oder Variabilität
(deskriptive Einzellfallanalyse) oder (b) bezüglich ihrer Veränderbarkeit durch das
Einwirken einer unabhängigen Variablen, untersucht werden (explikative Einzel-
fallanalyse) (Petermann 1996).
Die Legitimation der Einzelfallanalyse besteht darin, dass sie feld- und geschehensnahe
Daten erfassen und auswerten kann. Die Einzelfallanalyse ist somit mehr als die reine
Deskription einer Person/Gruppe durch Angabe von Testergebnissen, Verhaltensweisen,
biographischen Daten etc. Sie fragt nach Gesetzmäßigkeiten für Prozesse und Effekte
innerhalb jeweils einer Person/Gruppe, deren Kenntnis die Grundlage individuen-
spezifischer Prognosen bilden kann (Petermann/Hehl 1979).
Ein großer Vorteil der Einzelfallanalyse besteht darin, dass sie auf Grund der geringen
Stichprobengröße beliebige Messwiederholungen ermöglicht, die eine gute Messfehler-
kontrolle über die Zeit gewähren (Petermann 1996).
Das Untersuchungsdesign einer Einzelfallanalyse beinhaltet verschiedene Phasen. Das
einfachste Vorgehen ist ein AB-Design, wobei A die Baseline und B die Interventionsphase
darstellen. Hierbei werden die Werte beider Phasen an ein und derselben Versuchsperson
erhoben, so dass vergleichend der Verlauf der Kurven in der Baseline und Interventions-
phase ausgewertet und interpretiert wird. Während der einzelnen Phasen können mehrere
Variablen erhoben bzw. Interventionen durchgeführt werden, so dass diese getrennt
voneinander oder kombiniert ausgewertet werden können. Zur Identifikation des Verhaltens
von Werten im Zusammenhang mit Interventionen ist die Zeitreihenanalyse geeignet.
Literaturbesprechung
5
Dieses statistische Verfahren hat sich in den letzten Jahren zur Auswertung von
Einzelfallanalysen durchgesetzt (Petermann 1996).
Eine Zeitreihe ist definiert als eine (zeitlich) geordnete Folge von Beobachtungen einer
Größe. Für jeden Zeitpunkt t einer Menge T von Beobachtungszeitpunkten liegt dabei
genau eine Beobachtung vor. Hierbei ist die Anordnung, in der die Beobachtungen
gewonnen wurden, von höchster Bedeutung (Schlittgen/Streitberg 1987). Zeitreihen-
analysen, gleichbedeutend mit Längsschnittuntersuchungen, können in univariat und
multivariat differenziert werden. Eine univariate Zeitreihe besteht aus einer einzigen
Zeitreihe mit nur einer Variablen, während bei der multivariaten Zeitreihe mehrere Variablen
gemessen werden und somit Zusammenhänge zwischen mehreren Zeitreihen analysiert
werden können (Leiner 1982). Die einzelnen Verfahren der Zeitreihenanalyse werden in
Kapitel 3.5.1 differenziert dargestellt.
Die Anfänge der Einzelfallanalyse reichen bis ins 19. Jahrhundert zurück und fanden
damals in der Psychologie Anwendung. So führte z.B. der Psychologe Ebbinghaus in den
Jahren 1879/80 und 1883/84 die gleichen Experimente jeweils an seiner Person durch
(Petermann/Hehl 1979). Mitte der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts setzte verstärkt die
Diskussion um den Stellenwert der Einzelfallanalyse als methodischer Zugang in den
Sozialwissenschaften ein. Sie wurde daraufhin vor allem von der klinischen Psychologie
und Medizin aufgegriffen, wobei vorwiegend Ergebnisse aus der Verhaltensforschung im
Mittelpunkt des Interesses standen. Auch heute noch sind es die Psychologie und Medizin,
in denen Einzelfallanalysen gegenüber anderen Wissenschaftsbereichen von großer
Bedeutung sind. Sie werden vor allem bei Therapieverläufen zur Beurteilung der
Behandlung häufig angewandt (Petermann 1996, Tschacher 1996, Velicer 1994). Die
Anwendung von Einzelfall-Zeitreihenanalysen in der Medizin umfasst weite Forschungs-
bereiche. Zahlreiche Studien untersuchten den Zeitverlauf des Herzkreislaufsystems,
insbesondere der Herzfrequenz (Christini et al. 1995, Ivanov et al. 1996, Van Steenis/Tulen
1996), andere dienten der Identifikation pulsatiler Elemente im endokrinen System
(Hermida et al. 1997, Normolle/Brown 1994). Einzelfall-Zeitreihenanalysen sind notwendig
zur Erfassung von Heilungsverläufen und Folgekrankheiten (Faithfull 1997) sowie zur
Behandlung chronisch Kranker (z.B. Diabetiker; Harvey/Koopman 1996). Zur Untersuchung
von Wachstum und Entwicklung stellen Längsschnittuntersuchungen die einzige Methode
dar (Twisk 1997, Van Mechelen/Mellenbergh 1997). Die Limitation von Zeitreihenanalysen
im klinischen Bereich stellt in der Regel das Fehlen einer initialen Baseline dar (Winkel
1995).
Literaturbesprechung
6
Neben der Klinischen Psychologie und Medizin werden Einzelfall-Zeitreihenanalysen in
geringerem Maße u.a. in der Meteorologie, der Kriminologie und der Ökonomie eingesetzt
(Harvey/Koopman 1996).
Seit einigen Jahren werden diese Methoden auch zunehmend in der Sportwissenschaft
angewandt. So werden in der Trainingslehre Einzelfall- und Zeitreihenanalysen benutzt, um
die biologische Reaktion und Anpassung auf Trainingsreize zu untersuchen (Matsin et al.
1997, Mester 1998). Anhand von Einzelfall-Zeitreihenanalysen können hochindividuelle
Vorgänge im Grenzbereich von Adaptationsprozessen besser identifiziert und analysiert
werden, als das durch herkömmliche gruppenstatistische Methoden möglich wäre (Mester/
Perl 2000). In einigen Studien wurden bereits ausgewählte Parameter der Leistungs-
entwicklung und die Reaktion physiologischer Parameter (z.B. Urea, Testosteron) auf
Trainingsbelastung anhand von Einzelfallanalysen in Verbindung mit Zeitreihenanalysen
untersucht (Maas/Mester 1996, Matsin et al. 1997).
2.2 Übersicht der Parameter
In Abb. 2-1 ist eine schematische Übersicht über den Zusammenhang der in den Einzelfall-
Zeitreihenanalysen untersuchten Parameter und deren Reaktion auf akute Belastung
gegeben.
Die Abbildung zeigt in vereinfachter Form den Organismus mit dem Hypothalamus als
oberster Instanz, mit ausgewählten Organen und dem Blutkreislauf einschließlich Blutzellen
(Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten) und den in der vorliegenden Studie analysierten
Hormonen und Stoffwechselprodukten. Die weißen Pfeile stellen den vereinfachten
Sekretionsweg der endokrinen Parameter und der Stoffwechselprodukte Creatinkinase
(CK), Ammoniak (Am) und Urea in schematisierter Form dar. Hierbei wird das dreistufige
Hormonsystem mit dem Hypothalamus als oberstem Regelzentrum, der Hypophyse und
den peripheren Hormondrüsen deutlich. Der Hypothalamus schüttet Releasing oder
Inhibiting Hormone (RH bzw. IH) aus, die bei den Vorderlappen der Hypophyse (Adeno-
hypophyse) die Sekretion glandotroper Hormone fördern bzw. hemmen. Diese wiederum
wirken auf die dritte Hierarchieebene, die peripheren Hormondrüsen (z.B. Schilddrüse,
Keimdrüsen, Nebennieren). Der Sekretionsweg der Hormone Leptin, Prolaktin, Renin und
Angiotensin II folgt nicht diesem dreistufigen Schema. Prolaktin wird direkt von der
Adenohypophyse ausgeschüttet, Leptin wird fast ausschließlich in den Fettzellen gebildet.
Renin wird in der Niere gebildet und wirkt enzymatisch bei der Bildung von Angiotensin II.
Das Enzym Creatinkinase (CK) liegt zum größten Anteil in der Muskulatur vor und kann bei
Schädigung der Membranen der Muskelzellen in den Blutkreislauf vermehrt eintreten.
Literaturbesprechung
7
Ammoniak (Am) und Urea sind Produkte des Eiweißstoffwechsels, wobei die Synthese von
Urea innerhalb des Harnstoffwechsels in der Leber über Ammoniak erfolgt.
Als Indikator für die Funktion des Herzens und die Aktivität des vegetativen Nervensystems
ist in der Abbildung die Herzfrequenz dargestellt.
E N E R G I E U M S A T Z
L E I S T U N G
Leber
Hypothalamus
Hypophyse
Erythrozyten Thrombozyten Leukozyten
RH IH
Fettzellen
Ernährung
Muskel
Angiotensin II
CK
Psyche
Prolaktin
ACTH
GH
Am
IGF-I
Urea
FSH
LH
TSH
Renin
Niere
E
2
Prog
Testo
Keimdrüsen
Korti-
sol
Nebennieren
T4
T3
Schilddrüse
Herz-
frequenz
Leptin
O
R
G
A
N
I
S
M
U
S
Abb. 2-1:
Übersicht über den Zusammenhang der in den Einzelfall-Zeitreihenanalysen
untersuchten Parameter und deren Reaktion auf akute Belastung (=Anstieg,
=Abnahme, =keine Veränderung; ACTH=Kortikotropin, Am=Ammoniak, CK= Crea-
tinkinase, E
2
=Östradiol, FSH=Follitropin, GH=Growth Hormone, IGF-I=Insulin-like
Growth Factor I, IH=Inhibiting Hormone, LH=Lutropin, Prog=Progesteron, RH=Relea-
sing Hormon, T3=Trijodthyronin, T4=Thyroxin, Testo=Testosteron, TSH= Thyreotropin)
Psyche und Ernährung können auf die im Blutkreislauf zirkulierenden Parameter in mehr
oder minder großem Maße Einfluss nehmen. Eine ganz entscheidende Rolle für die
Konzentration dieser physiologischen Parameter spielt die körperliche Aktivität, die in der
vorliegenden Studie über den Energieumsatz bestimmt wurde. Die akute Reaktion dieser
Parameter auf Belastung wurde schon in zahlreichen Studien untersucht und ist in der
Abbildung für die in den Einzelfall-Zeitreihen analysierten Parameter mit einem schwarzen
Pfeil veranschaulicht. So weiß man, dass die Hormonkonzentration, mit Ausnahme von
Leptin, in der Regel bei körperlicher Aktivität ansteigt, abhängig von Belastungsintensität
und dauer. Das Gleiche gilt für Creatinkinase, Ammoniak und Urea. Während es bei
Literaturbesprechung
8
Belastung zu einer Vermehrung der Leukozyten kommt, nimmt die Konzentration an
Erythrozyten und Thrombozyten ab. Im Vergleich zu den z. T. zahlreich nachgewiesenen
Reaktionen auf akute Belastung gibt es nur wenige Studien über zeitversetzte Effekte von
Training auf die Konzentration dieser physiologischen Parameter. Dieser zeitverzögerte
Zusammenhang zwischen erhöhtem Energieumsatz und den physiologischen Parametern
stellt ein Hauptziel der Einzelfall-Zeitreihenanalysen dar. Da die Konzentration der
Parameter einen entscheidenden Einfluss auf die sportliche Leistung ausübt, kann anhand
der katabolen bzw. anabolen Funktionslage eine Belastungsoptimierung erfolgen.
Im folgenden Kapitel (2.3) wird ein Literaturüberblick über Berechnungen des Energie-
umsatzes in den Disziplinen des Triathlons (Schwimmen, Radfahren, Laufen) gegeben, da
der Energieumsatz in der vorliegenden Studie als Input-Variable für Reaktion und
Adaptation physiologischer Parameter festgelegt wurde.
Der aktuelle Forschungsstand der in Abb. 2-1 dargestellten Blutparameter bzgl. Sekretions-
weg und Zusammenhang mit körperlicher Belastung wird in den Kap. 2.3-2.7 differenziert
erläutert. Hierbei ist die Literaturbesprechung dieser physiologischen Basisparameter,
Stoffwechsel-, endokrinen, hämatologischen und immunologischen Parameter nach einer
systematischen Vorgehensweise aufgebaut. Nach einer kurzen physiologischen Einord-
nung des Parameters, vorwiegend anhand von Lehrbüchern, folgt die Darstellung allgemei-
ner Einflussfaktoren und der entsprechenden Reaktion des Parameters. Abschließend
werden akute und chronische Veränderungen auf körperliche Belastung aufgezeigt. Diese
Veränderungen des Parameters werden auf der Grundlage von in internationalen, wissen-
schaftlichen und/oder praxisorientierten Zeitschriften veröffentlichten Studien diskutiert.
In Kap. 2.8 wird ein Überblick über Bestandteile der Nahrung, deren Einfluss auf sportliche
Leistung und Empfehlungen für Ausdauersportler gegeben. Abschließend werden in
Kap. 2.9 verschiedene Methoden zur Diagnostik des psychischen Zustandes bei Sportlern
gegenübergestellt.
2.3 Energieumsatz
Der Energieumsatz ist definiert als ,,die im Betriebs- und Baustoffwechsel erfolgende
Umwandlung der Energie der Nährstoffe in körpereigene Energieformen und deren
Nutzung" (Roche 1999). Allgemein betrachtet, ist er das Kennzeichen von Zellen in
lebenden Organismen, da dort Biosynthesen und Transportvorgänge ablaufen, für die
Energie benötigt wird. Zudem brauchen die Muskelzellen Energie für Kontraktionen (de
Marées 2002). Der tägliche Energieumsatz ist von vielen Faktoren abhängig: Aktivitäts-
Literaturbesprechung
9
niveau, Alter, Geschlecht, Körpergröße, Körpergewicht und Körperzusammensetzung
(Wilmore/Costill 1994).
Bei körperlicher Arbeit kann nicht die gesamte Energie für Muskelkontraktionen genutzt
werden, da der größte Teil der Energie als Wärme verloren geht. Das Verhältnis der
gesamten Energie und der bei Tätigkeit erbrachten physikalischen Arbeit wird als
Wirkungsgrad bezeichnet. Er ist definiert als der Quotient aus erbrachter physikalischer
Arbeit und dem dafür benötigten Arbeitsumsatz (de Marées 2002, Stegemann 1991).
2.3.1 Schwimmen
Die Fortbewegungsart Schwimmen weist im Vergleich zu anderen Sportarten veränderte
physikalische Gegebenheiten auf, da der Körper durch das Medium Wasser, das eine ca.
800mal größere Dichte als Luft aufweist, bewegt werden muss. Daraus und aus der
waagerechten Körperlage resultieren andere Reaktionen in der Hämodynamik und im
Stoffwechsel. Die Hauptkraft, die beim Schwimmen überwunden werden muss, ist der
Wasserwiderstand (Madsen 1982, Knöller 1997).
Schwimmen stellt die Ausdauersportart mit den höchsten Schwankungen im Wirkungsgrad
auf Grund der Vielzahl von Einflussfaktoren dar (Madsen 1982). Einflussfaktoren auf den
Energieumsatz beim Schwimmen sind die Wasserlage, der Auftrieb, das spezifische
Körperdrehmoment, die Körpergröße, die Schwimmgeschwindigkeit, die Güte der
Schwimmtechnik und die Schwimmlage (Chatard et al. 1991, di Prampero et al. 1986,
Madsen 1982, Knöller 1997). Kraulschwimmen ist die ökonomischste Fortbewegungsart (di
Prampero et al. 1986).
Von zwei übergeordneten Faktoren ist der Energieumsatz beim Schwimmen abhängig:
-
Geschlecht: Frauen haben einen deutlich niedrigeren Energieumsatz auf Grund
einer anderen Körperschwerpunktlage und Körperzusammensetzung (Chatard et al.
1991, Madsen 1982, McArdle/Katch/Katch 1996, Pendergast et al. 1977). Der
Energieumsatz kann bei Frauen um bis zu 30 % niedriger als bei Männern gleichen
Leistungsniveaus liegen (di Prampero et al. 1986).
-
Leistungsniveau: Je höher das Leistungsniveau ist, desto geringer der Energie-
umsatz bei gleicher Geschwindigkeit (Chatard et al. 1991). Schwimmer von
internationalem Spitzenniveau weisen bei gleicher Schwimmgeschwindigkeit um bis
zu 40 % niedrigere Werte auf als Schwimmer von universitärem Niveau (di
Prampero et al. 1986, Madsen 1982).
Zur Berechnung des Energieumsatzes existieren viele verschiedene Formeln (vgl. Capelli
et al. 1998, Chatard et al. 1991, di Prampero et al. 1986, Knöller 1997, Madsen 1982,
Literaturbesprechung
10
Pendergast et al. 1977, Stegemann 1991, Williams 1997, Wilmore/Costill 1994, Zamparo et
al. 1996).
Die meisten Formeln beziehen die zurückgelegte Strecke und das Körpergewicht des
Schwimmers in die Berechnung mit ein (vgl. di Prampero (1986), Knöller (1997),
Stegemann (1991), Williams (1997)).
Ein Vergleich von Energieumsatzwerten bei gleichen Schwimmbelastungen zeigt allerdings
erhebliche Unterschiede. So liegt der Energieumsatz (E) bei gleichem Körpergewicht
(57 kg) nach der Näherungsformel von Knöller (1997) mit
E = 15,5 kJ · kg
-1
· km
-1
(F2.1)
um ca. 25 % höher als nach den von Williams (1997) in einer Tabelle angegebenen Werten.
Bei den zahlreichen Untersuchungen von di Prampero (1986) zum Energieumsatz beim
Schwimmen wird der große Einfluss des Geschlechts und der technischen Fertigkeiten des
Sportlers deutlich. So ergibt eine Studie an Schwimmern hohen Leistungsniveaus für den
Energieumsatz (E) die Formel
E = 0,57 kJ · m
-1
pro m
2
Körperoberfläche.
(F2.2)
Für Nicht-Wettkampfschwimmer liegt der Wert um über 40 % höher mit
E = 0,88 kJ · m
-1
pro m
2
Körperoberfläche.
(F2.3)
Die Körperoberfläche BSA kann nach du Bois/du Bois (Pschyrembel 1986) berechnet
werden mit der Formel
BSA [m
2
]
= kg
0,425
· cm
0,725
· 0,007184.
(F2.4)
Der Energieumsatz für weibliche Nicht-Wettkampfschwimmer liegt ca. 10 % über den
Werten für gute, männliche Schwimmer und mit 40 % Differenz sehr deutlich unter den
Werten für Männer mit vergleichbaren technischen Fertigkeiten nach di Prampero und
Mitarbeitern (1986) mit der Formel
E = 0,63 kJ · m
-1
pro m
2
Körperoberfläche.
(F2.5)
Madsen (1982) untersuchte den Energiestoffwechsel bei Schwimmern der deutschen
Spitzenklasse, bei sehr guten Nachwuchsschwimmern und bei Sportstudenten jeweils
beiden Geschlechts. Die Grundlage zur Bestimmung des Energieumsatzes bilden
Literaturbesprechung
11
spirometrische Daten (vgl. Madsen 1982). Aus der Sauerstoffaufnahme und der Kohlen-
dioxidabgabe werden der respiratorische Quotient (F2.6) und das kalorische Äquivalent für
Sauerstoff (F2.7) berechnet.
RQ = VCO
2
· VO
2
-1
(F2.6)
wobei:
RQ = Respiratorischer Quotient,
VCO
2
= Kohlendioxidabgabe [l/min],
VO
2
= Sauerstoffaufnahme [l/min]
kÄ = 5,14 · RQ + 15,99
(F2.7)
wobei:
kÄ = kalorisches Äquivalent [kJ/l],
RQ = Respiratorischer Quotient.
Der Energieumsatz wird anhand des kalorischen Äquivalents und der Dauer der Schwimm-
belastung mit folgender Formel bestimmt (McArdle/Katch/Katch 1996, Stegemann 1991):
E
= kÄ · VO
2
· t (F2.8)
wobei:
E
= Energieumsatz [kJ],
kÄ = kalorisches Äquivalent [kJ/l],
VO
2
= Sauerstoffaufnahme [l/min],
t = Zeit [min].
Aus diesen Berechnungen kann eine Beziehung zwischen Sauerstoffaufnahme und
Schwimmgeschwindigkeit aufgestellt werden, die z.B. auf der Grundlage der Unter-
suchungen von Madsen (1982) bei Sportstudentinnen lautet:
VO
2
= -0,014205 + 2,45972 · v (F2.9)
wobei:
VO
2
= Sauerstoffaufnahme [l/min],
v = Schwimmgeschwindigkeit [m/s].
In Tab. 2-1 sind beispielhaft Berechnungen des Energieumsatzes im Schwimmen nach
verschiedenen Formeln entsprechend unterschiedlichem Leistungsniveau und Geschlecht
dargestellt. Die Werte nach der Berechnung von Madsen (1982) für Sportstudentinnen (,,F
Stud
2)
") liegen ca. 30 % niedriger als bei untrainierten Frauen (,,F Untrain
1)
", di Prampero et
al. 1986) und um ca. 15 % niedriger als die Werte von männlichen Schwimmern hohen
Leistungsniveaus (,,M Train
1)
", di Prampero et al. 1986). Dies lässt sich im ersten Fall mit
unterschiedlichen technischen Fertigkeiten, im zweiten mit der anderen Körperschwer-
punktlage und Körperzusammensetzung bei Frauen im Vergleich zu Männern erklären.
Literaturbesprechung
12
Strecke [km]
Zeit [min]
M Train
1)
[kJ]
M Untrain
1)
[kJ]
F Untrain
1)
[kJ]
F Stud
2)
[kJ]
1,5
26 1302,75
2067,32
1450,73
1131,75
2,5
50 2128,05
3391,82
2372,65
1860,37
2,8
60 2384,79
3811,98
2661,02
2062,19
3,8
75 3260,02
5195,48
3634,62
2826,71
Tab. 2-1:
Vergleich von Berechnungen des Energieumsatzes unterschiedlicher Schwimm-
belastungen nach di Prampero et al. (1986)
1)
für männliche Schwimmer hohen
Leistungsniveaus (,,M Train
1)
"), für männliche Nicht-Wettkampfschwimmer (,,M
Untrain
1)
") und für weibliche Nicht-Wettkampfschwimmer (,,F Untrain
1)
") sowie Berech-
nungen auf der Grundlage von spirometrischen Untersuchungen nach Madsen (1982)
2)
an Sportstudentinnen (,,F Stud
2)
")
2.3.2 Radfahren
Der Energieumsatz beim Radfahren resultiert aus einer aerodynamischen und einer nicht-
aerodynamischen Komponente (di Prampero et al. 1986, Knöller 1997).
Der aerodynamische Anteil besteht in der Überwindung des Luftwiderstandes (di Prampero
et al. 1986, Knöller 1997, Neumann 1992, MacIntosh et al. 2000). Da der Luftwiderstand
quadratisch mit der Geschwindigkeit steigt, gewinnt er mit zunehmender Geschwindigkeit
immer größeren Einfluss auf den Energieumsatz. Während der Luftwiderstand bei 13 km/h
Fahrtgeschwindigkeit noch eine untergeordnete Rolle spielt, erfordert er bei 32 km/h schon
zwei Drittel der aufgewandten Energie (Knöller 1997). Somit wird auch der große Einfluss
der Sitzposition bzw. der Frontalfläche auf den Energieumsatz deutlich. Der Luftwiderstand
kann in hohem Maße durch das Fahren in einer großen Gruppe im Windschatten verringert
werden. So ist der Luftwiderstand beim Fahren hinter einer Person schon um 33% herab-
gesetzt, in einer 4er-Gruppe beträgt er für den letzten Fahrer sogar nur noch 34% (di
Prampero et al. 1986, Neumann 1992).
Der Energieumsatz für die nicht-aerodynamische Komponente beim Radfahren setzt sich
einerseits aus Rollwiderstand, Schwerkraft und Trägheitsmoment zusammen, andererseits
aus internen Prozessen im Körper, die für die Kontraktionen der Halte-, Atem- und Herz-
muskulatur nötig sind (di Prampero et al. 1986, MacIntosh et al. 2000).
Bei einem Literaturvergleich zum Energieumsatz beim Radfahren zeigen sich z.T. sehr
unterschiedliche Berechnungsmethoden.
Di Prampero (1986) gibt den Energieumsatz für eine Person von 175 cm Körpergröße und
70 kg Körpergewicht mit folgender Formel an (s. Tab. 2-2, ,,di Prampero"):
Literaturbesprechung
13
E = 13 + 0,77 · v
2
(F2.10)
wobei:
E
= Energieumsatz [kJ/km],
v = Geschwindigkeit [m/s]
Bei F2.10 fließt die Fahrtgeschwindigkeit mit ein, über Faktoren wie Rollwiderstand,
Streckenbeschaffenheit und Sitzposition etc. werden keine oder nur sehr ungenaue
Angaben gemacht.
Wilmore/Costill (1994) geben einen Energieumsatz von
E = 0,45 kJ · kg
-1
· min
-1
(F2.11)
bei einer Geschwindigkeit von 4,5 m/s an. Über höhere Geschwindigkeiten sowie über die
Sitzposition werden keine Angaben gemacht.
Lediglich bei Knöller (1997) fließen mehrere Faktoren in die Berechnung des Energie-
umsatzes (E) mit der Formel
E
= (0,17 · m + 0,43 · BSA · v
2
)
(F2.12)
wobei:
E= Energieumsatz [kJ/km]
m = Gewicht von Radfahrer + Rad in kg,
(Rad und Zubehör auf 10 kg gesetzt)
BSA = Körperoberfläche [cm
2
],
v = Fahrtgeschwindigkeit [m/s]
ein. Diese großen Unterschiede in den Berechnungsformeln für den Energieumsatz
spiegeln sich auch in beispielhaften Berechnungen für einzelne Radbelastungen wider (vgl.
Tab. 2-2).
Strecke [km]
Zeit [min]
Knöller [kJ]
di Prampero [kJ]
Wilmore/Costill
[kJ]
112,0
270 5107,70
5578,1 7004,1
112,0
255 5569,48
6077,3 6615,0
115,0
285 5034,01
5499,9 7393,2
128,0
305 5940,03
6485,9 7912,0
141,7
350 6233,33
6809,9 9079,4
156,0
370 7290,03
7959,4 9598,2
170,0
400 8040,46
8777,7
10376,4
203,0
465 10001,25
10914,1
12062,6
Tab.
2-2: Vergleich von Berechnungen des Energieumsatzes [kJ] für unterschiedliche
Radbelastungen nach Knöller (1997), di Prampero et al. (1986) und Wilmore/Costill
(1994)
Literaturbesprechung
14
Die Werte nach der Formel von Knöller (Tab. 2-2, ,,Knöller") und der Formel von di
Prampero für eine Person von 175 cm Körpergröße und 70 kg Körpergewicht (Tab. 2-2, ,,di
Prampero") unterscheiden sich um ca. 10%. Erstaunlicherweise liegen die Werte nach
Wilmore/Costill (Tab. 2-2, ,,Wilmore/Costill") bei einer Geschwindigkeit von 16,1 km/h und
unter Einbeziehung des Körpergewichts deutlich über diesen Werten.
Diese Differenzen zwischen den in der Literatur vorgeschlagenen Berechnungsformeln
machen deutlich, dass der Energieumsatz beim Radfahren von vielen Faktoren beeinflusst
wird, und es somit nur sehr schwer möglich ist, zuverlässige Werte anhand derartiger
Näherungsformeln zu erlangen.
2.3.3 Laufen
Der Energieumsatz beim Laufen setzt sich wie beim Radfahren aus zwei Anteilen
zusammen, dem aerodynamischen Teil zur Überwindung des Luftwiderstandes und dem
nicht-aerodynamischen Teil (di Prampero et al. 1986, Knöller 1997).
Der Luftwiderstand steigt proportional mit dem Quadrat der Laufgeschwindigkeit (di
Prampero et al. 1986, Margaria 1963), stellt beim Laufen aber keinen entscheidenden
Beitrag am gesamten Energieumsatz dar. So beträgt bei einer Laufgeschwindigkeit von
5 m/s der aerodynamische Anteil nur ca. 2% (Davies 1980, di Prampero et al. 1986).
Der Großteil der aufgewandten Energie wird beim Laufen für die Überwindung von
Reibungs- und inneren Kräften (nicht-aerodynamischer Anteil) benötigt. Hierzu zählt
einerseits die Energie, die für die rotierende Vor- und Rückwärtsbewegung der Beine relativ
zum Rumpf aufgewandt wird (Knöller 1997), andererseits der Energieaufwand für
Kontraktionen der Halte-, Atem- und Herzmuskulatur (di Prampero et al. 1986).
Ein Literaturvergleich zur Bestimmung des Energieumsatzes beim Laufen zeigt eine
Vielzahl von Näherungsformeln (di Prampero 1986, Knöller 1997, Stegemann 1984,
Williams 1997, Wilmore/Costill 1994). Diese Formeln beruhen vorwiegend auf Daten von
spirometrischen Untersuchungen an einem bestimmten Probandenpool. Hierbei erfolgt die
Berechnung des Energieumsatzes (F2.8) anhand der Bestimmung des respiratorischen
Quotienten (F2.6) und des kalorischen Äquivalents (F2.7).
Di Prampero und Mitarbeiter (1986) ermittelten anhand spirometrischer Messungen an
Ausdauerathleten für den Energieumsatz (E) die Formel
E = 3,75 kJ · kg
-1
· m
-1
. (F2.13)
Williams (1997) gibt in einer Tabelle unterschiedliche Werte für den Energieumsatz in
Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit und dem Körpergewicht an. Berechnet man den
Literaturbesprechung
15
Energieumsatz exemplarisch für verschiedene Laufbelastungen anhand der genannten
Berechnungsmethoden bei ein und derselben Person, so weisen die Ergebnisse Unter-
schiede im Energieumsatz von über 10% auf (s. Tab. 2-3).
Strecke [km]
Zeit [min]
Prampero [kJ]
Knöller [kJ]
Williams [kJ]
7,0
30 1599,8 1653,8 1364,8
8,0
44 1837,7 1867,8 1539,2
10,0
50 2293,2 2343,7 1933,8
12,0
60 2747,2 2807,8 2320,1
17,5
77 3944,9 4070,5 3406,6
19,0
100 4342,3 4424,5 3661,7
22,0
119 4907,8 4995,0 4232,8
30,0
152 6633,9 6778,9 5793,6
Tab.
2-3:
Vergleich von Berechnungen des Energieumsatzes [kJ] für unter-
schiedliche Laufbelastungen nach di Prampero (1986), Knöller (1997) und
Williams (1997)
Knöller (1997) schlägt zur Berechnung des Energieumsatzes beim Laufen eine Formel vor,
die auf physikalischen und mechanischen Gegebenheiten des Laufens beruht:
E =
3,86 · m + 0,40 · BSA + v
2
(F2.14)
wobei:
E
= Energieumsatz [kJ/km],
m = Körpermasse [kg],
BSA = Körperoberfläche [cm
2
] (Berechnung siehe F2.4),
v = Geschwindigkeit [m/s].
Eine Berechnung des Energieumsatzes entsprechend dieser Formel für unterschiedliche
Laufbelastungen weist nur geringe Unterschiede zu den Werten nach di Prampero auf (s.
Tab. 2-3).
2.4 Physiologische
Basisparameter
2.4.1 Ruheherzfrequenz
Die Ruheherzfrequenz dient oft der Kennzeichnung der Ausdauerleistungsfähigkeit.
Allerdings ist sie mit einer großen individuellen Variabilität behaftet. Eine Abnahme der
Ruheherzfrequenz bei einem Athleten kann ein Indiz für kardiovaskuläre Anpassungs-
erscheinungen sein, ein Ansteigen kann dagegen auf ungenügende Regeneration oder
Krankheit hindeuten (Abel et al. 1993, Dressendorfer 1985, Heck 1990).
Literaturbesprechung
16
Die Ruheherzfrequenz ist ein sehr empfindlicher Indikator für Veränderungen der Aktivität
des vegetativen Nervensystems. Ausdauertraining führt zu Veränderungen des vegetativen
Zustandes, wobei die Aktivität des parasympathischen gegenüber der des sympathischen
Nervensystems zunimmt (Abel et al. 1993, McArdle et al. 1996). Neben Veränderungen des
vegetativen Zustandes führt aerobes Training zu Anpassungen des Herzens, das dadurch
ökonomischer arbeitet. Das Schlagvolumen nimmt bei gleichzeitiger Abnahme der Herz-
frequenz zu (de Marées 2002, McArdle et al. 1996, Neumann et al 1999, Wilmore/Costill
1999). Diese Anpassungserscheinungen zeigen sich in einer signifikanten Ruhe-Brady-
kardie und sind ein häufig beobachtetes Phänomen bei Athleten in Folge von aerobem
Training (Al-Ani et al. 1996, Arvay/Hofmann 2001, Barney et al. 1988, de Marées 2002,
Dressendorfer et al. 1985, Heck 1990, Katona et al. 1982, Lehmann et al. 1990, McArdle et
al. 1996, Portier et al. 2001, Reiling/Seals 1988, Uusitalo et al. 1998b, Wilmore et al. 1996,
Wilmore/Costill 1999). Die physiologischen Ursachen für die trainingsbedingte Bradykardie
konnten in bisherigen Untersuchungen nicht eindeutig ermittelt werden. Mögliche Gründe
sind eine verminderte sympathische Herzregulation (Arvay/Hofmann 2001, Smith et al.
1989, Uusitalo et al. 1998b, Wilmore et al. 1996), eine erhöhte parasympathische Herz-
regulation (Arvay/Hofmann 2001, Kenney 1985, Portier et al. 2001, Shi et al. 1995, Smith et
al. 1989, Uusitalo et al. 1998b), eine Abnahme des Katecholamingehalts (Arvay/Hofmann
2001, Wilmore et al. 1996) und eine Abnahme der Eigenfrequenz des Herzens (Arvay/
Hofmann 2001, Katona et al. 1982, Lewis et al. 1980, Portier et al. 2001, Smith et al. 1989,
Uusitalo et al. 1998b).
2.4.2 Ruhekörpertemperatur
Die Körpertemperatur gibt das Verhältnis von Wärmeproduktion zu Wärmeabgabe wieder.
Sie wird im Gehirn zentral vom Hypothalamus kontrolliert und geregelt. Im Tagesverlauf
variiert sie um ca. 1°C, wobei der niedrigste Wert morgens gegen 6 Uhr und der höchste
am späten Nachmittag gegen 18 Uhr erreicht werden (Faria/Drummond 1982). Für Männer
liegt der Normwert der Körperkerntemperatur bei 36,8°C, bei Frauen vor der Ovulation
ebenfalls bei 36,8°C und nach der Ovulation bei 37,2°C (de Marées 2002). Eine Erhöhung
der Körpertemperatur (Fieber) kann durch Infektionen, Stoffwechselstörungen, Hitzeein-
wirkung, als Folge von Operationen oder auch durch intensive körperliche Belastung
ausgelöst werden (Hollmann/Hettinger 2000).
Bei körperlicher Arbeit wird von der Muskulatur auf Grund des erhöhten Energieumsatzes
vermehrt Wärme gebildet, die zu einem Ansteigen der Muskeltemperatur führt. Je nach
Intensität der Belastung können die Werte der Muskeltemperatur zwischen 34°C in Ruhe
und ca. 41°C unter schwerster Belastung liegen. Diese im Muskel produzierte Wärme wird
Literaturbesprechung
17
über das Blut in den gesamten Körper transportiert, so dass die Körperkerntemperatur
ansteigt. Dies erfolgt jedoch mit zeitlicher Verzögerung, da zunächst die Haut erwärmt wird.
Der Anstieg der Körperkerntemperatur erfolgt linear zur steigenden Sauerstoffaufnahme
und der Intensität der Belastung (de Marées 2002, Fortney/Vroman 1985, Webb 1993). Die
Körpertemperatur kann innerhalb von nur 10-15 Minuten auf lebensbedrohliche Werte
steigen, wenn die Mechanismen der Wärmeabgabe und des Wärmetransports nicht
funktionieren (Fortney/Vroman 1985). Körperliche Aktivität führt zu adaptiven Verände-
rungen der Thermoregulation, die in der Regel nach ca. 8-12 Wochen regelmäßigen
Trainings auftreten (Fortney/Vroman 1985, McArdle et al. 1996). Die durch die Belastung
hervorgerufene Steigerung der Körpertemperatur auch bei kühlen Umgebungstemperaturen
ruft eine höhere periphere Durchblutung und evaporative Kühlung an der Körperoberfläche
hervor. Es kommt zu einer stärkeren Schweißsekretion, die sich durch Training verdoppeln
und bei Hochtrainierten über 2 Liter pro Stunde erreichen kann (McArdle et al. 1996,
Schmidt/Thews 1997).
In Ruhe kann die Körpertemperatur Hinweise auf den Zustand des vegetativen
Nervensystems geben (de Marées 2002, McArdle et al. 1996, Wilmore/Costill 1999).
2.4.3 Körpergewicht
Die tägliche Messung des Körpergewichts stellt für Athleten eine wichtige Kontrolle für den
Zustand des eigenen Körpers dar. Das Körpergewicht sollte, sofern es im Idealbereich liegt,
keinen großen Schwankungen unterliegen. So kann ein bedeutender und schneller
Gewichtsverlust ein erhöhtes Verletzungsrisiko, Leistungseinbrüche, chronische Müdigkeit,
Muskelmassenabbau und unvollständige Füllung der Glykogenspeicher bewirken (Oster-
kamps-Behrens 1997, Wilmore/Costill 1999). Bei weiblichen Athleten kann eine drastische
Gewichtsreduktion oder Untergewicht noch weiterreichendere Folgen haben. Es kann zu
Zyklusstörungen und sogar zum Ausbleiben der Menstruation kommen (Amenorrhoe). Der
hierbei auftretende Östrogenmangel kann weiterhin zu einer gefährlichen Abnahme der
Knochendichte mit Gefahr von Ermüdungsbrüchen und Osteoporose führen. Dieses
Phänomen von Essstörungen verbunden mit Zyklusstörungen und Osteoporose wird in der
Fachliteratur mit ,,Triade der sporttreibenden Frau" bezeichnet (de Marées 2002, Mollnhauer
2003, Platen 1994b, Platen/Lebenstedt 2001, Roth et al. 2000).
In der wissenschaftlichen Literatur und in der Praxis hat sich zur Bewertung des
Körpergewichts bei Erwachsenen die Methode der Berechnung des Body-Mass-Index
(BMI=Körpergewicht/Körperlänge
2
[kg/m
2
]) durchgesetzt. Der Bereich des ,,Normalgewichts"
liegt bei Frauen zwischen 19 und 24, bei Männern zwischen 20 und 25. Darunter liegende
Werte werden als ,,Untergewicht" definiert. Personen mit Werten von 24 bzw. 25 bis 30
Literaturbesprechung
18
gelten als übergewichtig, die krankhafte Fettsucht (Adipositas) beginnt ab einem BMI von
30 (Hollmann/Hettinger 2000, de Marées 2002). Im Leistungssport ist die Anwendung des
BMI nicht immer sinnvoll, da diese Formel nicht den Körperfettanteil einbezieht und somit
vor allem bei Sportlern aus Kraft- und Schnellkraftsportarten erhöhte BMI-Werte, die auf
hohe Muskelmassen zurückzuführen sind, zu Fehleinschätzungen führen können. Hier
sollte eine Bestimmung des Körperfettanteils anhand einer Hautfaltendickenmessung oder
einer Impedanzmessung erfolgen (de Marées 2002, McArdle et al. 1996).
2.4.4 Schlaf
Dem Schlaf kommt bei Leistungssportlern eine besondere Bedeutung für die Regeneration
und somit als Einflussfaktor auf die sportliche Leistung zu.
Für die Erholung ist der Schlaf besonders wichtig, da sich im Schlaf das Immunsystem nach
Belastung erholen kann. Während des Schlafes dominieren parasympathische Aktivitäten,
so dass Herzfrequenz und Blutdruck abnehmen, während die Magen-Darm-Tätigkeit
ansteigt. Gleichzeitig werden die Wachstumshormone STH (Somatotropin) und HGH
(Human Growth Hormone) ausgeschüttet, die für die Regeneration und das Zellwachstum
sehr wichtig sind. Außerdem werden während des Schlafs die Energiespeicher wieder
aufgefüllt, was vor allem für die Regeneration von Athleten von sehr großer Bedeutung ist.
Untersuchungen belegen, dass geringer Schlaf die Regeneration nach Belastung negativ
beeinflusst und die Immunfunktion stört (Buguet/Lonsdorfer 1987, Hollmann/Hettinger
2000, Schneider 1995, Shephard/Shek 1997).
Die Schlafdauer kann von großer Bedeutung für die sportliche Leistung sein. So belegen
Studien mit extremem Schlafentzug von 50 Stunden, dass bei darauf folgender sportlicher
Aktivität die Zeit bis zum Abbruch der Belastung um ca. 20% gegenüber normalem Schlaf
reduziert ist. Das Niveau der sportlichen Leistung scheint nicht beeinflusst zu werden, nur
die Dauer, mit der die Belastung aufrecht gehalten werden kann, wird signifikant verkürzt
(Buguet/Lonsdorfer 1987, Martin/Chen 1984). Studienergebnisse deuten darauf hin, dass
der Schlafentzug keinen Einfluss auf die physiologischen Parameter Herzfrequenz,
Körpertemperatur, Laktat, Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe hat (Martin/
Chen1984).
Die Schlafdauer beeinflusst aber nicht nur die sportliche Leistung und Regeneration,
sondern andersherum kann sich auch sportliche Aktivität auf Dauer und Qualität des
Schlafes auswirken. So gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass unter bestimmten
Bedingungen Sportaktivität Schlafstörungen provoziert. Diese können auftreten, wenn das
Training am späten Abend und/oder mit hoher Intensität durchgeführt wird. Dagegen
Literaturbesprechung
19
scheint leichte körperliche Aktivität den erholsamen Schlaf zu fördern (Schneider 1995,
Shephard/Shek 1997).
2.5 Stoffwechselparameter
2.5.1 Creatinkinase
Die Creatinkinase (CK) ist ein Enzym, das bei der Energiegewinnung der Zellen eine
wichtige Rolle spielt, indem es den Abbau von Adenosintriphosphat (ATP) innerhalb der
Lohmann-Reaktion katalysiert (Thiele 1980). CK setzt sich aus vier Untereinheiten
zusammen, die entweder aus dem Muskel oder dem Gehirn stammen, wobei der größte
Anteil in den Muskelzellen vorliegt. Da CK normalerweise nur im Zellinnenraum zu finden
ist, zeigt eine hohe Konzentration dieses Parameters im Blut an, dass die Membranen der
Muskelzelle zerstört wurden und infolgedessen CK entweichen konnte. Erhöhte CK-Werte
weisen auf hohe Belastungen der Skelett- und Herzmuskulatur hin und liegen somit bei
Muskelerkrankungen vor, z.B. bei Verletzungen, körperlicher Aktivität, Entzündungen der
Muskulatur und auch Herzinfarkten. Je nach Zellschädigung kann es im Blut zu Anstiegen
von CK um den Faktor 10-1000 kommen (Fabian et al. 1992, de Marées 2002, Totsuka et
al. 2002, Wilmore/Costill 1999). Die Referenzwerte in Ruhe liegen bei Frauen mit 26-192 U/l
niedriger als bei Männern 39-308 U/l (gemessen bei 37°C) (Roche Diagnostics 2003).
Zahlreiche Studien haben das Verhalten von Creatinkinase während und nach Belastung
untersucht. Das Ausmaß der Zerstörung von Muskelstrukturen hängt von Intensität und
Dauer der Belastung, von der Art der Belastung und auch vom Trainingszustand ab.
Während der Belastung steigen die Werte kontinuierlich an, die höchsten CK-Werte werden
jedoch erst einige Stunden nach Ende der Belastung erreicht (Farber et al. 1991, Hauss-
wirth/Lehénaff 2001, Rogers et al. 1985, Volk/Neumann 1998). Untersuchungen bei
Marathonläufen und Langdistanz-Triathlons zeigen, dass die Maxima erst ca. 24 h nach
Ende der Belastung gemessen werden und die Werte sogar bis zu 6 Tage später erhöht
sein können (Farber et al. 1991, Hausswirth/Lehénaff 2001, Holly et al. 1986, Margaritis et
al. 1999, Nuviala et al. 1992, Rogers et al. 1985). Ein Vergleich der CK-Werte bei den
einzelnen Disziplinen des Triathlons zeigt, dass die höchsten Werte beim Laufen erreicht
werden. Der entscheidende Faktor für die stärksten Schäden in der Muskulatur beim Laufen
liegt in der exzentrischen Kontraktionsform. Dementsprechend sind die Schädigungen bei
einem Langstreckenlauf deutlich höher als bei einem Triathlon gleicher Belastungsdauer
(Farber et al. 1991, Hausswirth/Lehénaff 2001).
Literaturbesprechung
20
2.5.2 Urea
Urea (Harnstoff) ist das wichtigste Endprodukt des Eiweißstoffwechsels. Die Synthese
erfolgt innerhalb des Harnstoffzyklus in der Leber über Ammoniak (s. 2.5.3), das durch
Desaminierung von Aminosäuren gebildet wird. Urea wird hauptsächlich in den Nieren
abgebaut und über den Harn ausgeschieden, in geringen Mengen auch über den Schweiß
und durch Bakterien im Darm. Eine erhöhte Ureakonzentration im Blut ist bei gesteigertem
Eiweißabbau u.a. bei unzureichender Nierenperfusion, bei Krankheiten mit massiver
Zerstörung von roten Blutkörperchen und bei Krankheiten, bei denen das Gewebe zerstört
wird, zu finden. Auch bei starker Proteinaufnahme über die Nahrung können vorüber-
gehende Erhöhungen auftreten (de Marées 2002, Roche Diagnostics 2000, Thiele 1980).
Der Referenzbereich liegt bei Erwachsenen unter 65 Jahren bei unter 8,3 mmol/l (Roche
Diagnostics 2002). Auch körperliche Belastung hat einen bedeutenden Einfluss auf die
Serumkonzentration von Urea. So deuten erhöhte Werte auf eine zu hohe Trainings-
belastung mit ungünstiger Stoffwechsellage hin. Konzentrationen von mehr als 8 mmol/l
können am Morgen nach einer Belastung für eine starke Inanspruchnahme des
Eiweißstoffwechsels sprechen und auf Katabolismus hinweisen (de Marées 2002, Janssen
et al. 1989). Der Anstieg der Ureawerte bei körperlicher Aktivität scheint von der Intensität
der Belastung abzuhängen. So führen Langzeitbelastungen bei ca. 50% der maximalen
Sauerstoffaufnahme zu keiner signifikanten Veränderung der Ureakonzentrationen (Stein et
al. 1989). Auch ein langfristig angelegtes Ausdauertraining nimmt keinen signifikanten
Einfluss auf die Ruhewerte von Urea (Janssen et al. 1989). Bei intensiven und/oder
Wettkampfbelastungen ist dagegen ein signifikanter Anstieg der Ureawerte zu verzeichnen,
der proportional zu der Wettkampfdauer ist. Auch der Zeitraum der Erhöhung der Werte
steht in Zusammenhang mit der Belastungsdauer. So konnten nach einem Marathonlauf
signifikant erhöhte Werte noch 40 Stunden nach Belastungsende nachgewiesen werden.
Nach zwei bis drei Tagen gehen die Konzentrationen auf die Ausgangswerte zurück (Fry et
al. 1991, Janssen et al. 1989).
2.5.3 Ammoniak
Ammoniak (NH
3
) ist das
intermediäre Stoffwechselprodukt beim Abbau von Aminosäuren,
v.a. von Glutaminsäure. Es wird vorwiegend im Magen-Darm-Trakt durch Metabolisierung
stickstoffhaltiger Verbindungen erzeugt. Durch Leber und Niere erfolgen der Abbau und die
Ausscheidung von Ammoniak. Eine erhöhte Ammoniakkonzentration tritt meist als Folge
eines Leberschadens auf (Roche Diagnostics 2002, Thiele 1980). Ammoniak stellt ein
potentielles Problem für Gewebe und Organismus dar, da es bei hohen Konzentrationen
toxisch auf die Muskelzelle wirkt und negative Auswirkungen auf den Gehirnstoffwechsel
Literaturbesprechung
21
hat. So setzen zahlreiche Theorien Ammoniak mit zentraler und peripherer Ermüdung bei
Belastung in Zusammenhang. Um die toxischen Auswirkungen zu mindern, wird ein Über-
schuss an Ammoniak von der Leber in eine weniger schädliche Substanz, Urea, umgewan-
delt (Graham et al. 1997, Wilmore/Costill 1999).
Körperliche Aktivität führt zu einem Anstieg der Ammoniakwerte. Da bei hohen Belastungen
die Umsatzraten von ATP zunehmen, wird durch die Akkumulation von ADP (Adenosin-
diposphat) zunehmend AMP (Adenosinmonophosphat) gebildet. Dies führt zur Aktivierung
der AMP-Desaminase, wodurch AMP zu Inosinmonophosphat (IMP) desaminiert wird und
irreversibel Ammoniak entsteht. Auf Grund dieses Zusammenhangs gibt die Ammoniak-
konzentration indirekt über den Phosphorylierungszustand der beanspruchten Muskulatur
Auskunft und spielt somit eine bedeutende Rolle in der Leistungsdiagnostik (Schulz/Heck
2001). Die Ammoniakfreisetzung aus der beanspruchten Muskulatur erfolgt ab einer
Belastungsintensität von etwa 50% der maximalen Sauerstoffaufnahme. Hierbei steigt die
Konzentration proportional zu Belastungsintensität und -dauer. Nach kurzzeitigen Maximal-
belastungen können Ammoniakkonzentrationen von etwa 150-250 µmol/l, in Einzelfällen bis
über 300 µmol/l erreicht werden. Frauen haben eine geringere Ammoniakkonzentration bei
gleichem Prozentsatz der Maximalleistung (Graham et al. 1997, Merloni 1992, Schulz/Heck
2001, Wilmore/Costill 1999). Der Referenzbereich für Ruhewerte liegt bei Frauen bei
11-51 µmol/l, bei Männern bei 16-60 µmol/l (Roche Diagnostics 2002).
Studien zu Ammoniakkonzentrationen während eines Triathlons belegen, dass die Werte
nach jeder einzelnen Disziplin erhöht sind, am stärksten nach dem Radfahren (Bouckaert/
Pannier 1995, Pages et al. 1994). Es gibt nur wenige Studien, die den Ammoniak-
stoffwechsel in Folge von langfristigem Ausdauertraining untersuchen. In der Regel ist bei
Trainierten im Vergleich zu Untrainierten ein geringerer Anstieg an Plasma-Ammoniak
sowohl bei langer als auch intensiver Belastung zu beobachten (Graham et al. 1997).
2.6 Endokrine
Parameter
Das endokrine System umfasst alle Drüsen und Gewebe, die Hormone ausschütten. Der
Hypothalamus, im unteren Teil des Zwischenhirns situiert, stellt die oberste Instanz der
Steuerung aller Hormone dar. Zusammen mit der Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) fungiert
der Hypothalamus als übergeordnete Einheit eines dreistufigen, hierarchisch strukturierten
endokrinen Systems (s. Abb. 2-2).
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Erscheinungsjahr
- 2004
- ISBN (eBook)
- 9783832482183
- ISBN (Paperback)
- 9783838682181
- DOI
- 10.3239/9783832482183
- Dateigröße
- 5.1 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Deutsche Sporthochschule Köln – Sportwissenschaften, Trainings- und Bewegungslehre
- Erscheinungsdatum
- 2004 (August)
- Note
- 1,0
- Schlagworte
- ausdauerdiagnostik anpassungsprozesse energieumsatz endokrines system ausdauertraining
