Zusammenhang zwischen Muskelfaseraktivierung, Sauerstoffkinetik und Levelling-Off der Sauerstoffaufnahme

Einleitung) Das Levelling-Off der Sauerstoffaufnahme (V̇O2) kennzeichnet eine Abflachung der V̇O2–Leistungsbeziehung im erschöpfenden Belastungsbereich. Es ist das einzig valide Kriterium für die Diagnostik der maximalen Sauerstoffauf-nahme (V̇O2max), welche wiederum die aerobe Leistungsfähigkeit re...

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Main Author: Niemeyer, Max
Contributors: Beneke, Ralph (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2019
Subjects:
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Description
Summary:Einleitung) Das Levelling-Off der Sauerstoffaufnahme (V̇O2) kennzeichnet eine Abflachung der V̇O2–Leistungsbeziehung im erschöpfenden Belastungsbereich. Es ist das einzig valide Kriterium für die Diagnostik der maximalen Sauerstoffauf-nahme (V̇O2max), welche wiederum die aerobe Leistungsfähigkeit repräsentiert und eine der wichtigsten leistungsphysiologischen Messgrößen darstellt. Trotz körperlicher Ausbelastung weisen jedoch in Abhängigkeit von dem Belastungsprotokoll und der Levelling-Off Definition nur 30-70% der Versuchspersonen ein Levelling-Off auf. Das Auftreten bzw. Ausbleiben eines Levelling-Off`s wird bisher auf die anaerobe Kapazität zurückgeführt. Die Befunde hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Kenngrößen der anaeroben Kapazität und der LO-Inzidenz sind jedoch inkonsistent. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass die Belastungstoleranz im erschöpfenden Intensitätsbereich neben der anaeroben Kapazität durch die V̇O2-Kinetik bedingt wird. Die V̇O2-Kinetik wird wiederum mit der Muskelfaseraktivierung assoziiert. Des Weiteren deuten Studien darauf hin, dass die V̇O2-Kinetik und die Muskelfaseraktivierung durch eine intensive Erwärmung beschleunigt werden können. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der Muskelfaseraktivierung und der V̇O2-Kinetik auf die Levelling-Off-Inzidenz zu überprüfen. Hierfür wurden zwei Hypothesen aufgestellt: 1) Versuchspersonen mit Levelling-Off weisen eine schnellere V̇O2-Rampenkinetik auf, welche durch eine höhere Muskel-faseraktivierung bedingt ist. 2) Eine intensive Erwärmung führt zu einer Erhöhung der Muskelfaseraktivierung, einer schnelleren V̇O2-Rampenkinetik und dadurch zu einer Erhöhung der Levelling-Off-Inzidenz. Methodik) Die Überprüfung dieser Hypothesen erfolgte mittels Querschnitts- und experimentellen Forschungsdesigns. Hierbei wurden Probanden mit und ohne Levelling-Off verglichen (Hypothese 1), sowie die Muskelfaseraktivierung und die V̇O2-Kinetik mittels intensiver Erwärmung manipuliert (Hypothese 2). Zusätzlich wurde ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem die empirischen Ergebnisse überprüft und erweitert wurden. Insgesamt wurden 5 Testserien mit jeweils 9 bis 20 männlichen Versuchspersonen absolviert, in denen die Erwärmungsintensität, die Regenerationsdauer und die Belastungssteigerungsrate der Rampentests systematisch variiert wurden. Alle Belastungstests wurden auf einem Fahrradergometer absolviert. Die Messung der V̇O2 erfolgte mittels portablen Spirometriesystems. Die Muskelfaseraktivierung des Vastus lateralis, Vastus medialis und Gastrocnemius medialis wurde mit einem Oberflächen-Elektromyographiesystem (EMG) erfasst. Die Bestimmung der V̇O2- und EMG-Kinetik erfolgte mittels linearer und nicht-linearer Regressionsanalysen. Das Levelling-Off wurde anhand des Anstiegs der V̇O2 innerhalb der letzten 50 W quantifiziert. Für die Simulation des Einflusses der V̇O2-Kinetik auf die Levelling-Off-Inzidenz wurde das Rampenkinetiksimulati-onsmodell von Wilcox et al. (2016) um den V̇O2-Bedarf und die V̇O2-Defizit-Akkumulation erweitert. Ergebnisse) Hypothese 1: 10 der 24 Versuchspersonen aus den Testserien 2-4 wiesen ein Levelling-Off im Rampentest auf. Diese verfügten über eine schnellere V̇O2-Rampenkinetik, welche sich in einer kürzeren Verzögerung zu Rampenbeginn (MRT: 43,3 ± 8,6 vs. 52,8 ± 7,1 s; p = 0,007) und einem steileren Anstieg der V̇O2 im submaximalen Intensitätsbereich (∆V̇O2/∆P: 10,1 ± 0,2 vs. 9,2 ± 0,5 ml min-1 W-1; p < 0,001) äußerte. Die schnellere Rampenkinetik ging mit einer geringen V̇O2-Defizit-Akkumulation bis zwei Minuten vor Rampentestende (2,24 ± 0,40 vs. 2,78 ± 0,33 l; p = 0,001) einher. Bei Rampentestende unterschied sich das V̇O2-Defizit (4,34 ± 0,43 vs. 4,54 ± 0,60 l; p = 0,342) zwischen den Versuchspersonen mit und ohne Levelling-Off hingegen nicht. Die EMG-Kinetik (∆EMG/∆P: 0,56 ± 0,18 vs. 0,56 ± 0,26% W-1; p = 0,940) unterschied sich zwischen den Versuchspersonen mit und ohne Levelling-Off ebenfalls nicht. Hypothese 2: In keiner der 5 Testserien konnte eine systematische Beschleuni-gung der V̇O2- und EMG-Rampenkinetik oder eine Erhöhung der Levelling-Off-Inzidenz induziert werden. So kam es in den Testserien 1-4 zu keiner Änderung der ∆V̇O2/∆P (alle p > 0,05) und in der Testserie 5 sogar zu einer Reduktion (10,3 ± 0,7 vs. 9,4 ± 0,7 ml min-1 W-1; p < 0,001) in Folge der intensiven Erwärmung. Die ∆EMG/∆P und die Levelling-Off-Inzidenz unterschieden sich zwischen dem unerwärmten und dem erwärmten Zustand in keiner der 5 Testserien (alle p > 0,05). Simulationsansatz: Das Simulationsmodell bestätigte ebenfalls die Hypothese 1. Demnach steigt die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Levelling-Off`s bei einer gegebenen anaeroben Kapazität und V̇O2max mit schneller werdender V̇O2-Kinetik. Bezüglich der Hypothese 2 deuten die Befunde des Simulationsmodells darauf hin, dass die erwärmungsbedingte Beschleunigung der V̇O2-Kinetik für eine systematische Erhöhung der ∆V̇O2/∆P und der Levelling-Off-Inzidenz zu gering ist. Schlussfolgerung: Die V̇O2-Kinetik, jedoch nicht die Muskelfaseraktivierung, hat einen entscheidenden Einfluss auf das Auftreten eines Levelling-Off`s. Die Induktion eines Levelling-Off`s durch eine Beschleunigung der V̇O2-Kinetik und einer Erhöhung der Muskelfaseraktivierung mittels intensiver Erwärmung ist hingegen nicht möglich. Dies ist wahrscheinlich durch einen zu geringen Erwärmungseffekt auf die V̇O2-Rampenkinetik, bei gleichzeitiger Reduktion der anaeroben Kapazität, bedingt.
Physical Description:260 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2019.0467