Ernährung und Leistung - Prüfungszusammenfassung

[mineralkerbe]

da ich mich immer nur schwer zum lernen aufraffen kann, dachte ich mir, ich poste meine bisherige zusammenfassung einfach mal. da sie sehr knapp gehalten ist dürften einige fragen aufkommen, die ihr mir gerne stellen dürft. auf diese weise kann ich mich nicht drauf beschränken, einfach stichworte abzutippen (tu ich auch nicht) sondern den kram nochmal zu durchdenken. UND ich habe eine rechtfertigung und kein schlechtes gewissen, bei den naschis rumzusurfen während ich lerne

das ganze natürlich nur, wenn sich jemand für den stoff oder teile davon interessiert. bitte schön (rest kommt noch nach):

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1) Einführung

- Die richtige Ernährung kann die sportliche Leistungsfähigkeit verbessern
- Einflussfaktoren für sportliche Leistung: Talent, Optimierte Ernährung, Training
- Drei Einstellungen:
o Puristen: Durchschnittsernährung reicht, Ergänzung unnötig
o Pharmakologen: Durchschnittsernährung ungeeignet, Zusatzpräparate nötig
o Kompromissbereiten: Durchschnittsernährung als Basis, Ergänzung unter bestimmten Bedingungen notwendig
- Aufgaben der Ernährung im Training: Energieversorgung, Stoffwechselregulierung, Synthese der Körperstrukturen
- Aufgaben der Ernährung im Wettkampf: Energieversorgung, Stoffwechselregulierung
- Anforderungen an Ernährung: hohe Energiedichte, schnelle Verfügbarkeit, adäquate Darreichungsform, Anpassung an veränderten GIT
- Problembereiche: Fehlernährung hat stärkere Auswirkungen, mangelhafte Nährstoffzufuhr in Sportarten bei denen niedriges Gewicht von Vorteil ist
- Kalorie: Energie, um 1g Wasser von 14,5 auf 15,5°C zu erwärmen
1kcal = 4,184kJ, 1kJ = 0,239kcal
- Leistung (p) = Arbeit (W) / Zeit (t), Thermodynamik gültig, jede Umwandlung von Energie hat Verlust in Form von Wärme zur Folge
- Wirkungsgrad: 70-80% der Energie geht bei Bewegung als Wärme verloren
- Energieumsatz: GU 60-70%; Aktivität 15-30%; TEF 7-13%; Sonstiges 2-7%
- Aktivitätsumsatz AEE: EAT (geplant, strukturiert), NEAT (spontan, unbewusst)
- Bestimmung des Energieumsatzes EE:
o Kalorisch: Direkte Kalorimetrie (Wärmeabgabe)
o Kalorisch: Indirekte Kalorimetrie (Sauerstoffverbrauch)
o Nicht-Kalorisch: physiologische Methoden (z.B. Herzfrequenz)
o Nicht-Kalorisch: Beobachtungen (z.B. Aktivitätsprotokolle)
o Nicht-Kalorisch: kinetische Aufzeichnungen (z.B. Accelerometer)
o Nicht-Kalorisch: Isotopendilution (z.B. doubly layered Water Method)
- Energieumsatz bei Aktivität abhängig von: Intensität, Dauer, Art, Gewicht,
kann bis 10-12x GU sein, im Tagesschnitt unauffälliger (PAL 2 = sehr aktiv)
- Gesamtenergieumsatz = GU x PAL
- Faustregel zur GU-Berechnung: Körpergewicht x 24
- Faustregel für Gesamtumsatz:
o 1,2 – ausschließlich sitzend/liegend – alte und gebrechliche Menschen
o 1,4-1,5 – ausschließlich sitzend, wenig Aktivität – Büroangestellter
o 1,6-1,7 – sitzende Tätigkeit, zeitweilig gehend/stehend – Studierende
o 1,8-1,9 – überwiegend gehend und stehend – Kellner, Mechaniker
o 2,0-2,4 – körperlich anstrengender Beruf – Bauarbeiter, Leistungssportler
- Intensität von körperlicher Arbeit als: kcal/min, VO2max, PAL
- Energieverbrauch von Sportlern: Langstreckenläufer 4000kcal/d, Tour de France Fahrer 6500kcal



2) Energiebereitstellung, Schwerpunkt Kohlenhydrate

- Energiebereitstellung
o Anaerob:
 Alaktazid - CP – 7kcal – 7-10 Sekunden
 Laktazid – GlykogenLaktat – 15kcal – 40-90 Sekunden
o Aerob:
 GlykogenCO2 – begr. durch Mitochondrien – 60-90min
 FFSCO2 – begr. durch Mitochondrien – Stunden
- Verfügbarkeit: CP-Spaltung > Glykolyse > Glucoseoxidation > Fettoxidation
- Kalorische Äquivalente: KH 5,1kcal/l, FAT 4,69kcal/l, PRO 4,48kcal/l, Mischkost 4,83kcal/l (Energiefreisetzung pro verbrauchtem Liter Sauerstoff)
- Indirekte Kalorimetrie:
o KH: RQ = 1; freiw. Energie 3,74kcal/g, kal. Äquivalent 5,01kcal/l O2
5,926 VCO2 – 4,189 VO2 – 2,539 UN
o FAT: RQ = 0,7; freiw. Energie 9,46kcal/g, kal. Äquivalent 4,69kcal/l O2
2,432 VCO2 – 2,432 VO2 – 1,943 UN
o PRO: RQ = 0,82; freiw. Energie 4,70kcal/g, kal. Äquivalent 4,66kcal/l O2
6,25 UN
- Fortwährende Belastung: Muskelglycogen 45% nimmt ab, Muskeltriglyceride 25% nimmt ab, Blutglucose 5% nimmt zu, freie Fettsäuren 25% nimmt zu
- KH-Zufuhr im Sport:
o Training, Alltag, Regeneration: KH-reiche Ernährung, Optimierung und Wiederauffüllung der Glycogenspeicher
o (Vor-)Wettkampfphase: Isotonische Getränke, KH-Konzentrate zur Flüssigkeits- und Energiezufuhr
- Glycogenspeicher: 400g Muskelglycogen, 100g Leberglycogen, 20g Blutglycogen, 1g Glykogen bindet 2-3g Wasser und 19,5mg Kalium
- KH-Loading: Speicher entleeren, KH-Menge steigern, 2-3 Tage voll laden um Speicherkapazität zu optimieren, bis zu 5g Glycogengehalt pro 100g Feuchtmasse (0,63g bei VLCD), macht Sinn in allen Ausdauer- und Intervallsportarten
- KH mit hohem GI fördern Erholung der Speicher, 8-10g/kg = KH-reiche Kost



3) Energiebereitstellung, Schwerpunkt Fette

- Körperfettspeicher: Blutlipide, Intramuskuläre Triglyceride IMCL, Fettgewebe
- Plasma-FFS: Fettgewebe  Blutlipide  Muskel (Oxidation) (niedrige Intens.)
- FFS aus Muskulatur: werden aus IMCL freigesetzt
- Fettoxidation bei Trainierten (bei hoher Intensität) verbessert, Aktivität von Citrat-Synthase, 9-Hydroxyacyl-Dehydrogenase (HAD) und hormonsensitiver Lipase höher, Korrelation zwischen HAD und Fettoxidation
Untrainierte oxidieren mehr Glykogen
- Diät-Periodisierung: 5-6 Tage fettreich, dann KH-reich, dann 24h Ruheperiode
 Erhöhung der Energiereserven, erhöhte Kapazität für Fettoxidation durch Umrüstung des Muskels auf Fettoxidation, Reduktion der Glucoseoxidation, mehr FS-Transporter, mehr Enzyme des FS-Metabolismus
Nachteile: schlechtere Trainingsbed. in der FAT-Phase, schwächerer Sprint
- Fettzufuhr während des Wettkampfs: Einsparung von Muskelglycogen 
MCT-Fette:
o Mittelkettige Fettsäuren (6-12C), aus C8 und C10 zusammengesetzt, Gewinnung aus Kokosöl, Schmelzpunkt niedriger als bei LCT, Energiegehalt etwas niedriger (8,3kcal/g)
o Nebenwirkungen: Diarrhoe, Darmkrämpfe, Völlegefühl
o Kontraindikationen: Ketoacidose, Leberzirrhose, Niereninsuffizienz
o Vorteile (Theorie): schnelle Absorption, carnitinunabhängiger Transport in Mitochondrien, schnellere Oxidation, Leistungssteigerung, Gewichtsverlust
Vorteile (Praxis): Keine Veränderung in Substratoxidation, schlechtere Leistung unabhängig von Verträglichkeitsproblemen
- Fettstoffwechseltraining: speziell für Ausdauersportler zur Erhöhung des aeroben Leistungspotentials, 65-75% VO2max, >90min, Anpassung des Organismus  erhöhte FS-Oxidation bei intensiven Belastungen, Glykogenvorräte werden geschont
- Niedrige Intensität zu Beginn einer Gewichtsabnahme von Vorteil da sich der Organismus langsam anpassen kann, längere Durchhaltezeit, möglich für stark Übergewichtige

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4) Die Proteinfrage im Sport

- Sieben-Punkte-Positionspapier der ISSN:
o Körperliche Aktivität  mehr Nahrungsprotein erforderlich
o Proteinzufuhr von 1,4-2,0g/kg/d ist sicher und verbessert Trainingserfolg
o Nicht nachteilig hinsichtlich Nierenfunktion oder Knochendichte
o Proteinsupplements für adäquate Proteinzufuhr und –qualität akzeptabel
o Proteinart und –qualität beeinflusst BW
o Zeitlich angepasste Proteinzufuhr wichtig für Training, Erholung, FFM
o Unter best. Bed. Können AS-Supplements Leistung & Erholung verbessern
- Zufuhrempfehlung der ISSN (International Society of Sports Nutrition):
o Ausdauersport 1,0-1,6g/kg, Kraftsport 1,6-2,0g, Intervallsport 1,4-1,7g/kg
- Bisherige Empfehlung DGE 0,8g/kg/d, Aufnahme durchschnittlich 1,2g/kg/d
- Indikator-AS-Oxidations-Methode IAAO
o Ermittelte nach Elango et. Al. 2008 0,93-1,20g/kg/d Bedarf
o Unentbehrliche AS wird markiert
o Mangel an einer essentiellen AS führt zur Oxidation anderer (u.a. essentieller) AS  Nachweis der markierten AS (Abbauprodukte)
- Proteinbedarf für Personen mit erhöhtem Bedarf relativ zum KG erhöht
- Bedeutung im Sport: Energiebereitstellung (0-5%, bei Ausdauersport bis 15%), Muskelaufbau, Trainingsanpassung (Enzymsynthese, Transportproteine) Verlustausgleich
- Diskutierte gesundheitliche Risiken bei hoher Zufuhr:
o Niere (erhöhter glomulärer Druck, Hyperfiltration)
o Knochen (vermehrte Ca-Ausscheidung, Osteoporose-Begünstigung)
o H2O-Haushalt (erhöhte Belastung, Beeinträchtigung der Thermoregulation)
- Gesundheitliche Risiken bei >2g/kg/d: calciuretische Wirkung, Reduktion der endogenen Glutaminsynthese, Induktion von Hyperammonämien
- Sichere Zufuhrempfehlung für körperlich Aktive: 1,4-2,0g/kg/d bzw 15% Energie
- Proteinsupplemente:
o Vorteile: zeitnahe Einnahme nach Training, hochwertiges EW, purinfrei, fett- und cholesterinarm
o Nachteile: Überdosierung leicht möglich, teure Proteinquellen, evtl Verunreinigung mit Steroiden
- Milchprotein 20% Molke 80% Casein wertvoll, hohe BW
- Proteinmehrbedarf während der Belastung durch erhöhte intramuskuläre AS-Oxidation und erhöhten Proteinabbau, nach der Belastung Resynthese von intramuskulärem Protein und Verminderung von proteolytischen Prozessen
- Zeitlich geplante Zufuhr förderlich für Muskelerhalt, Hypertrophie, Unterstützung der Regenerationsprozesse, Aufrechterhaltung der Immunfunktionen
- Nach dem Training hohe AS-Spiegel plus KH  Insulin förderlich für Hypertrophie
- BCAAs: Leucin, Isoleucin, Valin  1/3 der Skelettmuskelmasse
o BCAA-Gehalt durchschnittlich 25% in der Nahrung
o Verhältnis im tierischen Protein 2:1:1 (Leu:Ile:Val)
o Leucin scheint für die Proteinsynthese am wichtigsten zu sein
o BCAA-Inf. in Ruhe  Abnahme Proteolyse, Zunahme Proteinsynthese
o Im Ausdauerbereich zusätzlich verminderte Muskelglycogenentleerung und Ermüdung (wird diskutiert)
- Optimales Sportgetränk besteht aus Glucose, Maltodextrin, Whey und Leucin, billige und einfache Alternative: Joghurt + Müsli vor, Bananenmilch nach dem Training



5) Flüssigkeits- und Elektrolytersatz im Sport

- Wasserbedarf: 15-19J 40ml/kg/Tag, 19-51J 35ml/kg/Tag, 51-65J 30ml/kg/Tag
- Begriffe: Euhydratation – normaler Körperwassergehalt
Dehydratation – Abnahme des Körperwassers
Isoton, Hyperton (z.B. Schweiß), Hypoton
Hyperhydratation – Überschuss an Körperwasser
Isoton, Hyperton (zusätzl. gest. Na+-Bilanz), Hypoton (ohne Na+)
- Isoton = 280-330 mosmol/kg = Blutplasma
- Wassergehalt im Körper: Frauen 50-60%, Männer 55-65%, muskulös 70-80%, adipös 45-50%
- Schweißproduktion: 1 kcal/kg/km  mechanische Effizienz 25% (Rest wird als Wärme frei)  0,83kcal erwärmen 1kg Körpermasse um 1°C  1l Schweiß kostet 580kcal  zusätzlich ~40% als ungenutzter, abgetropfter Schweiß
- Schweißproduktion hängt von: Intensität, Dauer, Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Akklimatisierung, Geschlecht und Trainingszustand ab
- Heat Stress bestimmt durch: Umgebungstemperatur, relative Luftfeuchtigkeit ( evaporativer Wasserverlust, „Abtropfen“), Windgeschw., Sonneneinstrahlung
- Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit ab Verlust 2% TBW (Total Body Water)
- Dehydratation Auswirkungen:
o Plasmavolumen, zentrales Blutvolumen, Herzfüllung, Schlagvolumen, Herzminutenvolumen, Hautdurchblutung, Schweißbildung sinken,
o Plasmamolarität, Blutviskosität, Herzfrequenz, Kerntemperatur steigen
o Veränderungen im Hormonhaushalt, Magenentleerungsrate sinkt, GIT-Beschwerden treten häufiger auf
- Elektrolyte im Schweiß: Natrium 400-1100mg/l
Chlorid 500-1500mg/l
Kalium 120- 230mg/l
Calcium 10- 70mg/l
Magnesium 5- 35mg/l
- Bestimmung der Hydratation:
o Biomarker: TBW, Plasma- und Urinosmolarität, Spez. Gew. d. Urins, KG
o Praktische Bestimmung: Morgendliche Gewichtskontrolle, Urinfarbe
- Flüssigkeitsersatz vor dem Wettkampf: Ziel ist Euhydratation und Isotonie, wenn unzureichend 5-7ml/kg 4std vorher und evtl. 3-5ml/kg vorher, 460-1150mg Na+
- Flüssigkeitsersatz unter Belastung: Ziel ist Verhinderung von zu viel Wasserverlust und starken Veränderungen im Elektrolythaushalt, bei Belastungsdauer von über 3std werden Gefahren größer (schwere Dehydratation, Hyponatriämie bei hypotoner Hyperhydratation)
o Richtlinie: 0,4-0,8 Liter pro Stunde
o 460-690mg/l Na+, 80-200mg/l K+, 5-10% KH
o Optimale KH-Mischung aus Glucose, Saccharose, Fructose, Maltodextrin
o Vorher ausprobieren, Trinkrhytmus finden, kleine Schlücke, kühl, muss schmecken, auf Verträglichkeit achten
- Flüssigkeitsersatz nach der Belastung: 1,5 Liter pro verlorenes kg KG
o Hypo- bis isotones Getränk, 2-8% KH, 400-1100mg/l Na+, evtl. andere
- Mehr als 8% KH verzögern die Magenentleerung und beeinträchtigen die Rehydratation, Magenentleerung hängt ab von Menge, Temperatur, Partikelgröße und Osmolarität, Intensität und Art der Belastung, Geschlecht
- Flüssigkeitszufuhr maximal 0,9l/std



6) Antioxidantien, Eisen

- Zumindest bei manchen Sportarten erhöhter Bedarf an manchen Mikronährstoffen durch erhöhten Stoffwechsel, Schweißverluste, Urin-/Stuhlverluste, erhöhte Produktion von Radikalen
- Zufuhrempfehlung Ca 1000mg
- Zufuhrempfehlung Mg 400/310mg (unter 25J) bzw. 350/300mg
- Zufuhrempfehlung Fe 10/15mg
- Zufuhrempfehlung Jod 200mg (bis 51J) bzw. 180mg
- Zufuhrempfehlung Zn 10/7mg
- Mineralstoffbedarf bei erhöhtem Umsatz gesteigert, daher oft Angaben auf den Energieverbrauch bezogen
- Bei gesteigertem Umsatz  mehr Essen  dadurch mehr Mikronährstoffe
Voraussetzung: abwechslungsreiche Mischkost, viel Obst, Gemüse, Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, fettarme Milchprodukte, fettarmes Fleisch, Fisch, Geflügel, energetisch bedarfsdeckende Kost
- Supplements um Mängel auszugleichen oder die Leistung zu steigern
- Bei körperlicher Aktivität entstehen vermehrt freie Radikale, die biologische Strukturen beschädigen können wenn nicht genügend Antioxidantien vorhanden
- Körperliche Belastung  ROS  Veränderungen des zellulären Redoxstatus  oxidativer Stress / modulierende Eigenschaften
- Antioxidatives System:
o Enzymatisch: Superoxiddismutase (SOD), Katalase, Glutathion-Peroxidase (GPx)
o Nicht-Enzymatisch: VitC, VitE, Selen, SPS, Harnstoff, Bilirubin
- Körperliches Training  mehr SOD und GPx, Expression von Stressproteinen  geringeres Ausmaß an oxidativem Stress, geringere Schäden
- Upregulation von antioxidativen Genen durch Training
 Wenn keine Vorbelastung vorliegt gibt es keinen Hinweis auf Verbesserung der Leistungsfähigkeit durch Antioxidantien
- Bei einzelnen Athleten mit sehr hohem Energieumsatz oder unzureichendem Essverhalten kann die Zufuhr sinnvoll sein, langfristige Einnahme höherer Dosierungen nicht zu empfehlen
- Eisen wird für O2- und Elektronentransport in die Mitochondrien benötigt, daher sehr wichtig für Ausdauerbereich
- Korrektur eines Mangels führt zu Leistungssteigerung
- Niedriger Eisenstatus wird oft überdiagnostiziert da Sportler mehr Blut haben
- Eisenmangel bei weiblichen Athleten häufiger als bei männlichen
- Mangel bei Personen mit restriktivem Essverhalten, Veganern, fleischarmer Nahrung, Personen im Wachstum, bei Trainingsbeginn (Anfänger), Verlusten
- Verluste bei Läufern:
o Mechanische Erythrozytenzerstörung durch gesteigerte Auftreffkraft der Füße
o Turnover der Erythrozyten um 20% erhöht
o Mehr gastrointestinale Verluste
o Azidität des Blutes (Laktat) führt zur Instabilität der Erythrozytenmembran
o Ausscheidung über den Schweiß 0,02-1,20mg/l
- Eisenmangel  weniger Erythrozyten und Hämoglobin  verminderter Sauerstofftransport  verminderte Leistungsfähigkeit
- Calcium in Milch, Milchprodukten, Käse, Mineralwasser, Obst, Gemüse
- Eisen in Fleischwaren, Fisch, Hülsenfrüchten, Getreide, Pilzen, Gemüse
- Jod in Fisch, jodiertem Speisesalz, Milch, Milchprodukten, Gemüse
- Verfügbarkeit Häm-Eisen 15-35%, anderes Eisen 2-8%
- Bioverfügbarkeit wird beeinflusst durch:
o Positiv: VitC, Peptide aus Fisch, Fleisch, Geflügel, Alkohol, Fruchtsäuren
o Negativ: Phytate, Polyphenole, Calcium, Peptide aus Pflanzenprotein
- Eisen ist prooxidativ, evtl. für kolorektales Karzinom verantwortlich, evtl. für KHK verantwortlich bei zu hohen Spiegeln, 15% der Deutschen haben defektes Hämochromatose-Gen  zu niedrige Zufuhr weniger schädlich als zu hohe

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7) & Ergogene Substanzen
- FLM = LM, die aufgrund besonderer Inhaltsstoffe mehr als nur der reine Geschmacks- und Nährwert zukommt, angereichert, keine isolierten Substanzen
- Weniger fkt. Inhaltsstoffe sondern funktionelle Darreichungsform (Riegel, Gele,…)
- Vereinfachte Zufuhr um Wettkampf herum (Rehydrationsgetränke,…)
- Funktionelle Inhaltsstoffe (meist fraglicher Nutzen, Carnitinriegel, Creatin+Molke)
- NEM = zusätzlich zur Nahrung, mit besonderen isolierten Inhaltsstoffen
- NEM das für Endverbraucher bestimmt ist, darf nur in Fertigpackung verk. werden
- Zugelassen: Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente, andere Stoffe mit physiologischer Wirkung nur Zugelassen, wenn den Vorschriften entsprechend
- Ergogene Hilfen: mechanisch, psychologisch, physiologisch, pharmakologisch, ernährungsphysiologisch
- Ergogene Hilfen sind leistungsfördernde Wirkstoffe mit dem Ziel
o Energiereserven zu vergrößern
o Energiereproduktionsrate zu verbessern
o Muskelgewebe zu mehren
o Sportbedingte Zellschäden zu reparieren
o Stressbedingte Entzündungsreaktionen zu vermindern
- Kreatin: Methylguanidinoessigsäure aus Arginin, Glycin und Methionin, in Leber, Niere und Pankreas gebildet, nicht im Skelettmuskel
- Bilanz ist bei 2g/d ausgeglichen, davon 1g exogen, 1g endogen
- Kreatinreichste Lebensmittel sind Hering, Thunfisch und Rindfleisch
- Kreatinphosphat CP + ADP  Kreatin + ATP
- Hypothesen:
o Durch erhöhte exogene Zufuhr  größerer CP-Speicher im Muskel
o Bei sehr hohem ATP-Verbrauch  bessere ATP-Regeneration
o Kann helfen, Laktat zu puffern durch Nutzung der Hydrogen-Ionen bei ATP-Regeneration
- Studienergebnisse:
o Leistungssteigerung bei hochintensiven Belastungen (weniger als 30s)
o Leistungssteigerung möglich bei Intervallsportarten mit intens. Phasen
o Leistungssteigerung im aeroben Bereich unwahrscheinlich
o Bei niedrigem Spiegel besseres Ansprechen auf Supplementation
o Es gibt Responder und Non-Responder
o Studienergebnisse bei hochtrainierten Athleten uneinheitlich
- Effekte: erhöhte CP-Konzentration im Muskel  erhöhte Trainingsintensität  gesteigerte physische Adaption an Training  gesteigerte FFM und Kraft
- „Fast Load“: 20-30g für 5-7 Tage auf 4 Gaben, dann Erhaltungsphase 2-5g
- „Slow Load“: 3g auf 3 Gaben verteilt
- Jeweils mit KH-haltiger Flüssigkeit zu kombinieren
- Nebenwirkungen: Gewichtszunahme (Wasser), Krämpfe, Dehydratation, Magen-/Darmunverträglichkeiten, Kontradiktion bei Nierenfunktionsstörungen
- Koffein: anregendes Alkaloid, in Kaffee, schwarzem und grünen Tee, Coke, Guarana, Energy-Drinks, Kakao
- Verbessert Ausdauerleistung nachgewiesenermaßen
- Wirkung: Inhibierung der Phosphodiesterase (Enzym, das cAMP abbaut), Gegenspieler von Adenosin bei der Hemmung der Noradrenalinfreisetzung  Verlängerung/Erhöhung der Norephedrinwirkung auf Energie-/Fettstoffwechsel
- Koffein  mehr FFS im Blut  erhöhte Oxidation  Glykogenschonung (nur bei austrainierten Sportlern)
- Zentralnervöser Effekt  verbesserte Psychomotorische Leistungsfähigkeit
Koffein  mehr Neurotransmitter (Serotonin, Dopamin, Acetylcholin, Glutamat)  mehr spontane Aktivierung der Motoneurone  mehr Muskelfasern können kontrahieren + Verzögerung der subjektiven Ermüdung (Gewöhnungseffekt!)
- Beeinflussung des Ionengleichgewichts:
Koffein  mehr Ca+ im Muskel  erhöhte Kontraktilität  Na-Ausstrom steigt, K-Einstrom steigt  Stabileres Membranpotential  erhöhte muskuläre Leistungsfähigkeit
- Klassifiz. A (pos. Leistungssteigerung wahrsch.), C (NW nicht auszuschließen)
- Koffeingehalt: Kaffee 60-100mg, Energy-Drink 80mg, Espresso 50-60mg, Tee 20-50mg, Kakao 2-6mg, Coladose 40mg
- Doping: seit März 04 nicht mehr auf der Dopingliste, vorher ab 12µg/ml
- Dosierung: Leistungssteigernd bei 6mg/kg, NW bei 9-13mg/kg
- L-Carnitin: Hydroxycarbonsäure, 16mg/d werden endogen synthetisiert
- Durchschnittliche Zufuhr über Nahrung 32mg/d
- Chemischer Transporter für LCT  Transport in Mitochondrien
- Wirkung
o Theorie: gesteigerte FS-Oxidation in Muskulatur durch mehr Transport,
Schonung von Muskelglycogen, vermehrte Acyl-Carnitin-Produktion, verlangsamte Muskelermüdung, Ersatz der Carnitinverluste durch Training
o Praxis: bei langer Supplementierung Risiko der Unterdrückung der endogenen Synthese, Carnitinkonzentration im Muskel kaum erhöht, überflüssiges Carnitin wird ausgeschieden, kein leistungssteigernder Effekt nachgewiesen, keine Aktivitätserhöhung aerober Enzyme, keine Veränderung der Durchblutung, keine Beeinflussung des KFA, insgesamt negative Studienlage
o Evtl. Beschleunigung der Regeneration nach dem Training
- Regulation der Gen-Transkription, Inhibierung der Plättchenaggregation, Stimulierung der Eryhtropoese, Radikalfänger, Verbesserung der Gedächtnisfunktion im Alter, Inhibierung der Apoptose von roten Blutzellen

- Besucher von Fitnesscentern konsumieren 10-15x mehr NEM
- Problematisch ist Grenzbereich zum Doping:
In Holland über 25%, in Deutschland 11,6% der NEM mit Steroiden verunreinigt
- Doping Definition: Vorhandensein einer verbotenen Substanz, eines Metaboliten oder Markers im Körper des Athleten. Doping ist die Anwendung von Substanzen aus den verbotenen Wirkstoffgruppen
- Verboten:
o Anabole Wirkstoffe (Testosteron, Clenbuterol,…)
o Hormone und ähnliche (EPO, HGH, LH, HCG, Kortikotropine)
o Beta-2-Agonisten
o Hormon-Antagonisten und Regulatoren (Aromatasehemmer, Selektive Östrogen-Rezeptor-Modulatoren SERMs, andere Antiöstrogene Stoffe)
o Diuretika und Maskierungsmittel (Diuretika, Epitestosteron, Plasmaexpander, Alpha-Reduktase-Hemmer)
- Allgemein: Erhöhung des Sauerstofftransports, Chemische und physikalische Manipulation, Gendoping
- Im Wettkampf: Stimulanzien, Narkotika, Cannabinoide, Glucokortikoide, teils auch Alkohol und/oder Beta-Blocker
- Kategorien
o A – direkte/schnelle Leistungssteigerung wahrscheinlich
 Sportgetränke, Natriumbikarbonat, Natriumcitrat, Koffein
o B – indirekte/langsame Leistungssteigerung wahrscheinlich
 Kreatin, Regenerationssupplemente, ß-Hydroxy-ß-Methylbutyrat
o C – A oder B möglich, wird aber noch diskutiert
 CLA, Carnitin, Magnesium, Protein, Ribose, Glycerin, Lecithin
o D – steht auf der Dopingliste
 DHEA, Ephedra
o E – weder A noch B wahrscheinlich
 Chrom, Niacin, Yohimbe, Zink
o F – bei nicht-adäquater Anwendung sind NW nicht ausgeschlossen
- Grundsätze: Supplemente sind das Tüpfelchen auf dem i für die Leistungsfähigkeit, keine Dopingsubstanzen, Gesundheit steht im Vordergrund, individuell Abgestimmt und besprochen, schriftlich festgehalten, keine Bestellungen aus Internet oder unbekannten Quellen da Kontaminationsrisiko
- Puffer: Natrium-Bikarbonat (NaHCO3) und Natrium-Citrat
o pH-Regulation intrazellulär: Phosphatpuffer, Proteinpuffer (Carnosin), aktive Transportsysteme
o extrazellulär: Kohlendioxyd-Bikarbonat-Puffersystem, Proteinatpuffer (Hämoglobin, Plasmaproteine), Phosphatpuffer
o Beteiligte Organe: Lunge (CO2-Abgabe), Niere (Säureausscheidung, Bikarbonat-Wiederaufnahme, Ammoniakbildung), Leber (Harnstoff-Synthese  gekoppelte Bikarbonat- und Ammonium-Ion-Elimination)
- Natrium-Bikarbonat: direkte Erhöhung der Blut-Bikarbonat-Spiegel, indirekte Erhöhung durch erhöhte Na und Cl-Ausscheidung
- Natrium-Citrat: verstärkte, Na-induzierte Chloridausscheidung  Erhöhung des Bikarbonat-Spiegels
- Leistungsverbesserung bei hochintensiver anaerober Belastung, Verbesserung deutlicher, je stärker belastungsinduzierte Azidose, bei mehrtägiger Einnahme hält Wirkung noch 2 Tage nach Absetzen an
- Dosierung:
o Einmalig: N-B 0,3g/kg 60-90min vorher, N-C 0,3-0,5g/kg 60-90min vorher
o Mehrtägig: N-B 0,5g/kg auf 4 Gaben verteilt, mind. 3std Pause dazwischen
- NW: Magen-Darm-Probleme, Alkalose (Störungen von Elektrolytstoffwechsel, peripherem und zentralen NS, Herzrhytmusstörungen), Milch-Alkali-Syndrom (mehr Ca im Blut)
- Arginin: 2-Amino-5-Guanidinovaleriansäure, stark basische, proteinogene, glukogene Aminosäure, semi-essentiell für Fötus, Neugeborenes, Heranwachsende und Erwachsene im katabolen Zustand, wichtig für Wachstum und Harnstoffzyklus
- Endogene Synthese, Ernährung, Proteinmetabolismus  Arginin  Protein, Harnstoff, Kreatin, Polyamine, Stickstoff, Prolin, Glutamat, Agmatin
- Argininquellen:
o Nahrung 4-5g/d aus Nüssen, Hülsenfrüchten, Fleisch, Fisch, Getreide
o Endogene Synthese aus Citrullin
o Turnover des Körperproteins (macht 85% des Arginins aus)
- Physiologischer Vorläufer von NO  wichtige Rolle bei cardio-vaskulärer Funktion, Rolle bei Hormonsekretion (Insulin, HGH, Glukagon, Prolaktin), Radikalfänger für Superoxid- und Hydroxylradikale
- Ergogene Substanz: Rolle bei HGH-Sekretion (mehr Ausschüttung durch Infusion von 12-30g), Beteiligung an Kreatinsynthese, Erhöhung der NO-Produktion
- Orale Supplementation: uneinheitliche Ergebnisse, z.T. nur HGH-Anstieg bei gleichzeitiger Lysingabe, kurzfristige Gabe 30min vor Training beeinflusst HGH-Sekretion durch Training negativ
- HMB: ß-Hydroxy-ß-Methylbutyrat
Vorläufer der Cholesterinsynthese (HMG-CoA), Nebenprodukt im Leucinstoffwechsel, Vermarktung als Ca-HMB-Monohydrat, Ergogener Mechanismus unklar (Inkorporation in Zellkomponenten, Beeinflussung der Enzymaktivität, antikatabol bei starker körperlicher Belastung?)
- Dosierung 1,5-3,0g/d über 3-4 Wochen
- Keine Erfahrungswerte aus Langzeitsupplementation
- Panax Ginseng: bekannteste Pflanzendroge, Wirkstoff Ginsenoide, Beeinflussung der Hypothalamus-Hypophysen-Achse  antikatabol durch Abschwächung der Cortisol-Auswirkungen
- Adaptogen? Intensiveres Training, weniger Ermüdung, erhöhte Ausdauer
- Eher negative Studienlage, bei älteren und untrainierten Personen langsam Eintretender Nutzen
- Dosierung: 2x 100mg eines standardisierten Extraktes mit 4% Ginsenoid

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9) Körperliche Aktivität und Gewichtskontrolle

- Gewicht „machen“ (kurzfristig): Judo, Ringen, Tae-Kwon-Do, Gewichtheben, Rudern, Galoppsport, Bodybuilding (Wasserverlust),…
- Konflikt: Gewicht machen  niedrigere Gewichtsklasse vs.
Füllung der Glycogenspeicher  Erhöhung der Leistungsfähigkeit
- Kurzfristige Gewichtsabnahme durch: Flüssigkeitsrestriktion, Sauna, Training in Winterbekleidung, Einnahme von Diuretika und Laxantien
- Beachten beim Wasserverlust – wie viel, in welcher Zeit, auf welche Art?
- NW siehe „Wasser“, zusätzlich Krämpfe, Herzrhythmusstörungen u.a. durch Elektrolytverlust
- NW von Gewichtsverlust durch Diät: Nährstoffmangel, leere Glycogenspeicher, auf Dauer Essstörungen wie Bulimie
- Studien:
o 5-6% Gewichtsabnahme in 3 Tagen  Maximalkraftverlust
o Abnahme der Kurzzeit- und Ausdauerleistung
o Kurzfristige Dehydratation mit Rehydratation  5% weniger Leistung
- Empfehlungen:
o Gründliche Aufklärung von Trainern und Athleten über Gewichtskontrolle
o Frühzeitige Planung (0,5-1,0kg/Woche optimal)
o Veränderungen von 3% in 5-7 Tagen werden für akzeptabel gehalten
o Veränderung der Regeln, Wiegen vor und nach dem WK, mehrtägig
o Parenterale Flüssigkeitszufuhr nach Wiegen sollte verboten werden
- Langfristige Gewichtsreduktion
durch Reduzierung der Zufuhr und/oder Erhöhung des Energieverbrauchs
- Strukturierte Adipositastherapie:
o Kombinierte Basistherapie (Verhaltens-, Bewegungs-, Ernährungstherapie)
o Stufe 1: Fettrestriktion
o Stufe 2: Moderat hypokalorische Mischkost / KH-arme Reduktionskost (bei Therapieversagen, eher nicht langfristig)
o Stufe 3: Ersatz einzelner Mahlzeiten durch Formula-Produkte
o Stufe 4: reine Formula-Diät (kurzfristig)
- Diät und Bewegung zusammen effektiver als einzeln (Empfehlungsgrad A)
- Erhöhung des Energieverbrauchs durch Sport meist überschätzt
- Die meisten Programme empfehlen 3-5Std moderaten bis anstrengenden Sport
- Regelmäßige Aktivität Vorteile:
o Akute Erhöhung des Energieumsatzes
o Zunahme oder Erhalt der Muskelmasse
o Abnahme des GU bei drastischen Reduktionsdiäten kann 50% red. werden
o Kardiovaskuläre Risikofaktoren werden positiv beeinflusst
o Positives Körpergefühl
o Ablenkung von / Einschränkung der Zeit für Nahrungsaufnahme
- Gewichtsstillstand trotz körperlicher Bewegung?
o Hypertrophie und Wasserbindung in Muskulatur
o Intramuskuläre Substanzen/Strukturen (Mitochondrien,) werden vermehrt
o Vermehrte Glycogenspeicherung  bindet Wasser
o Verdickung des intra- und perimuskulären Bindegewebes
o Blutvolumen steigt an
- Körperliche Aktivität und Gewichtskonstanz: Aktivität ist für Konstanz wichtiger als für die Gewichtsreduktion!
- Allgemeine Empfehlung für Maß an körperlicher Aktivität: 30min/d, mittlere Intensität, zusätzliche positive Effekte bei >30min/d zu erwarten
- Zusätzlich zu aerobem Training Krafttraining und Beweglichkeitstraining
- Gewichtszunahme (Muskeln): Maximierung der Muskelmasse mit möglichst wenig Fettzunahme  Zunahme an Größe, Stärke, Leistung
- Voraussetzungen: Kalorienüberschuss (500-1000kcal/d), Krafttraining
- KH als Energielieferant, PRO + Mikronährstoffe für Versorgung der neuen Masse



10) Essstörungen im Sport

- BMI:
o Untergewicht <18,5  Grad I Unterernährung
 Grad II <17,0
 Grad III <16,0
o Normalgewicht 18,5-24,9
 Übergewicht >25
 Präadipositas 25-29,9
 Grad I 30-34,9
 Grad II 35-39,9
 Grad III >40
- Anorexia nervosa: BMI unter 17,5 oder 15% zu wenig Gewicht, Angst vor Gewichtszunahme, verzerrtes Selbstbild, Vermeidung hochkalorischer Nahrung, strikte Kontrolle, sekundäre Amenorrhö (Frauen), verzögertes Wachstum (Jungen) und entweder Erbrechen, Abführen, übertriebenes Sportpensum oder Gebrauch von Medikamenten
- Bulimia nervosa: häufige Fressattacken (mind. 2x/Woche über 3 Monate), andauernde Beschäftigung mit Essen, Drang zu Essen, Gegensteuerung mit Erbrechen, Abführmitteln, Hungerperioden, Gebrauch von Medikamenten, Selbstwahrnehmung gestört
- Anorexia athletica: keine psychiatrische Erkrankung, keine international anerkannte Krankheit, gezielte Gewichtsabnahme zur Leistungssteigerung, kann in Anorexie oder Bulimie übergehen.
Gefährdete Sportarten: Ästhetische Sportarten, Ausdauersportarten, Gewichtsklassensportarten, Technische Sportarten
- Athletische Triade: Essstörung, Amenorrhö, Osteoporose (Frauen)
- Therapie: bei Auftreten eines Symptoms nach den anderen suchen, bedarfsgerechte, ausgewogene Ernährung, Gewichtszunahme, Training ist an Energiezufuhr anzupassen, bei Osteoporoseverdacht Vitamin D und Ca supplementieren, vor der Menarche keine Östrogene
- Häufigkeit von Essstörungen: Normalbevölkerung 2-6%, Sportler 3,4%
- Frühe Anzeichen: Zyklusstörungen, Ermüdungsbrüche
- Ermüdungsbrüche = Stressfrakturen durch dauerhafte Überlastung gesunder Knochen oder Überlastung erkrankter Knochen, meist Unterschenkel, Mittelfuß
- Amenorrhö
o Primär: Ausbleiben der Regelblutung bis zum 16. Lebensjahr
o Sekundär: Ausbleiben >90 Tage nach normalem Auftreten der Menarche
- Athletische Amenorrhö: Störung der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse, eine Rolle spielt die verfügbare Nahrungsmenge, Fettzufuhr und KFA
- Verfügbare Energie = Zufuhr – Verbrauch durch Aktivität
o <30kcal/kg FFM/d  Menstruationsstörungen, Ovarielle Dysfunktion
o 20-30kcal/kg FFM/d  weniger Osteocalcin, weniger Knochenbildung
- Erhöhte Verletzungsanfälligkeit durch Vitamin K-Mangel
- Osteoporose: systemische Knochenerkrankung mit Verminderung von Knochenmasse und –dichte, hohe Verletzungsanfälligkeit
- Prävention durch Sport: skelettbelastende Aktivitäten, Treppensteigen,…
- Vorbeugen: Ca-reiche Kost, Vitaminzufuhr, auf das Kreuz achten, regelmäßige Bewegung, nicht Rauchen, Idealgewicht halten, knochenschädigende Medikamente und Krankheiten erkennen
- Erkennung: Dual Energy X-ray Apsorption DEXA zur Knochendichtebest. BMD



11) Ernährung und mentale Leistungsfähigkeit

- Mentale Leistungsfähigkeit: Konz., Lernfähigkeit, Gedächtnis, Denkfähigkeit etc.
- Nährstoffe die mit mentaler Leistungsfähigkeit zusammenhängen:
B-Vitamine, Niacin, Folsäure, Biotin, Panthotensäure, Vitamin C, Mg, Ca, Zn
Beeinflussung durch Neurotransmittersysteme, Modifizierung der neuronalen Rezeptoren und Membranen, Energiestoffwechsel, B-Vitamine und Homocysteinstoffwechsel
- B1- Mangel: Müdigkeit, Apathie, Verwirrtheit, Sehstörungen, Kurzzeitgedächtnis
- B6-Mangel: depressive Verstimmungen und neurologische Störungen
- B12-Mangel: Müdigkeit, Schwäche, depressive Stimmung, Gedächtnisverlust, Verwirrtheit
- Folsäure-Mangel: Vergesslichkeit, Konz.-Schwäche, Apathie, Müdigkeit, Angst
- Gefährdet: Personen mit viel Stress, unter Druck, alte Leute
- Sinkt Ca und Mg nimmt die neuromuskuläre Erregbarkeit zu
- Zinkmangel hat Probleme mit Wahrnehmung, Kollagensynthese, Haut, Wundheilung und Infektionsabwehr zur Folge
- Phosphatidylcholin PC = Lecithin  30% des Phospholipidgehalts im Gehirn
- Phosphatidlyserin PS 10% des Gehalts im Gehirn,
bei beiden keine eindeutigen Studien
- Dehydratation: Hyperosmolarität von Körperflüssigkeiten  Körperzellen schrumpfen  Volumenabnahme der Gehirnzellen  erhöhte Erregbarkeit, Verwirrtheit, Muskelzuckungen, Hyperreflexie, Spasmen
- Dehydratation  konkurriert mit kognitiven Prozessen um Aufmerksamkeit  Stresshormonausschüttung  schlechteres Lernen und Kurzzeitgedächtnis
- Beeinträchtigung kognitiven Fähigkeiten nur bei schnellem Wasserverlust (2-3%), bei langsamem Verlust „nur“ schnellere Ermüdung, erhöhte Anstrengung usw…
- Getränke: meist nur Marketing-Gags, keine nachweisbaren Wirkungen
- Isomaltulose = Palatinose:
o Disaccharid aus Fructose und Glucose, aus Rübenzucker gewonnen
o Enzymatische Umlagerung zwischen Fru und Glu alpha1-2  alpha1-6
o Natürliches Vorkommen auch in Honig und Zuckerrohrsaft
o Vollständige aber langsamere Aufnahme, niedriger GI, gut verträglich

[mineralkerbe]

TEIL 2 - LEISTUNGSPHYSIOLOGIE



1) Blut – Veränderungen durch Belastung

- Funktionen: Transport, Gerinnung, Abwehr, Pufferung
- Zusammensetzung: Flüssig (Nährstoffe, Metabolite,…), zellulär (O2, CO2)
- Normwerte Hämatokrit, Erythrozyten, Hämoglobin
- Veränderungen im roten Blutbild können auf eine veränderte Erythrozytenzahl oder Volumenänderungen zurückzuführen sein
- Erythropoese:
o Hormonelle Regulation
Weniger Blut-O2  Niere  mehr Erythropoietin  rotes Knochenmark  erhöhte Erythrozytensynthese  mehr Blut-O2
o Höhenaufenthalt: nach 2h Hypoxie EPO-Anstieg, Maximum nach 2 Tagen, dann Abfall. Anstieg der Erys nach ~1W bis auf 154% des HK
o Eisenstoffwechsel: Absorption im oberen Dünndarm, Regelung über Ferritin und Transferrin.
o Leere Speicher  weniger Ferritin, weniger Bildung von Eisen, Durchschleusung des Eisens im Blut, mehr Bindung an Transferrin
o Ferritin wichtigster Indikator für Mangel
Mangel am ehesten durch intensive, regelmäßige Belastungen, Anämie = verringerter HK, Erys oder Häm
Häm-Konzentration steigt durch Belastung stark, daher Bestimmung über Metabolite, Elektrolyte und Hormone
Training  viel weniger Plasma, etwas weniger Häm  weniger HK
o Ursachen: mehr Plasmarenin und Vasopressin, erhöhte Wasser- und Na-Retention bei Belastung, Zunahme der Plasmaproteine, Erythropoese
o Vorteile: mehr Schlagvolumen, verbesserte Fließeigenschaften, bessere Gewebeperfusion, Thermoregulation
o Zusammenfassung: Moderate Belastung  Gerinnung herabgesetzt durch erhöhte Fibrinolyse, Max. Belastung  Gerinnungsaktivierung, Kompensation durch weiter erhöhte Fibrinolyse, Effekt am größten bei
Laufen > Radfahren > Schwimmen



2) Endokrinologie

- Nervensystem: AP  Nerven  kurze Übertragungsdauer
- Hormonsystem: Hormone  Blut/Lymphe  Minuten bis Stunden
- Hormone:
o Autokrin: Hormon der Zelle hat Effekt auf Zelle selbst
o Parakrin: Hormon hat Effekt auf benachbarte Zellen
o Endokrin: Zelle gibt Hormon in Blutkreislauf ab
- Sport  physiologischer Stress, Veränderungen zahlreicher hormoneller Funktionen, Anstieg zahlreicher Hormone (v.a. Katecholamine wie Adrenalin, Noradrenalin, HGH) im Blut, Abhängig von Art und Dauer der Belastung
- Veränderung der Hämodynamik (Herz-Kreislauf-Reaktion), adäquate Energiebereitstellung, Konstant halten der Blutglukosekonzentration, Kontrolle des Flüssigkeits- und Elektrolythaushalts
- Insulin aus Pankreas bei Sport eher gehemmt
- Glukagon aus Leber bei Hypoglykämie, erhöht Glykoneogenese, Lipolyse und Glykogenolyse = Abbau von Glykogen zu Glukose
- Katecholamine aus Nebennierenmark fördern Glykogenolyse in Leber/Muskel
- Cortisol fördert bei langen Belastungen Glykoneogenese aus Aminosäuren
- HGH  Steigerung von Muskelsynthese, fördert Knorpel-, Knochen-, Muskelw.
- Erythropoietin EPO  Mehr Erythrozyten werden produziert
- Testosteron  akute Zunahme durch Kraft- und Ausdauertraining
- Überschreitung der anaeroben Schwelle  Anstieg ß-Endorphin
- Auswirkungen von Training auf das Hormonsystem:
o Viele Hormone bei Belastung geringer ausgeschüttet (z.B. HGH)
o Athleten mit Höhentraining  höhere Hormonspiegel bei max. Belastung
o Erhöhte Insulinsensitivität
o Krafttrainierte haben mehr, Ausdauertrainierte eher weniger Testosteron
o Bei trainierten Frauen Hemmung der gonadalen Achse, Zyklusstörungen



3) Gefäßsystem

- Kardiale Folge von Volumen-/Druckarbeit  Homogene/Exzentr. Hypertrophie
- Bei Belastung relative Umverteilung des Blutflusses aus GIT, Nieren, Hirn und Knochen in die Muskulatur
- Bei Ausdauertraining erfolgt zunehmende Kapillarisierung (>100% mehr)
- Vaskulogenese = Bildung neuer Blutgefäße aus Vorläuferzellen
- Angiogenese = Bildung neuer Blutgefäße aus bereits vorhandenen
Bei Ausdauertraining Umwandlung von Typ IIb-Fasern zu Typ IIa-Fasern durch vermehrte Kapillarisierung
- Kapillarisierung: 1 Arteriole für 15 Kapillaren, wenig Kontakt zu Nachbareinheiten, vergleichbar mit motorischen Einheiten
- Angiogene Faktoren im Ausdauersport
o Molekulare: HIF1-alpha (Hypoxie), VEGF etc.
o Zelluläre: Endotheliale Zellen, Vorläufer-/Stammzellen (Knochenmark)
- Stamm- und Vorläuferzellen:
o Mesenchymale Stammzellen MSC, Knochenmark  Herz, Gefäß, Muskel, Hirn, Knochen
o Hämatopoetische Stammzellen HSC, Knochenmark  Herz, Gefäß, Muskel, Hirn, Knochen
o Endotheliale Stammzellen EPC, Knochenmark  Herz, Gefäß
o Satellitenzellen, Skelettmuskel  Skelettmuskel, Herz
o adulte Skelettmuskelstammzellen  Skelettmuskel
o Neurale Stammzellen, Hirn  Hirn
o Kardiale Progenitorzellen, Herz  Herz
- EPGs  Endothel-Regeneration, Neurovaskularisierung



4) Höhentraining

- Ausgangspunkt waren die Olympischen Spiele ‘68 in Mexiko City (2240m)
- O2-Partialdruck sinkt proportional mit Abnahme des Luftdrucks  Hypoxie
 Abfall der arteriellen O2-Sättigung (reagiert schnell auf Veränderungen)
- Akklimatisierung:
o Akut: Erhöhtes Herzminutenvolumen durch Erhöhung der HF, Steigerung des Atmungsvolumens und des Atemminutenvolumens (10-42%), bereits nach 1 Tag Erhöhung des Metabolismus und des pulmonalen Drucks (Risiko für Lungenödeme), Bildung von 2-3-Diphosphoglycerat (DPG), das die O2-Bindung an Häm reguliert, O2-Bindungskurve verschiebt sich n. r.
o Erythropoese: Mehr HK und Häm  bessere O2-Transportkapazität, erhöhte Erythropoietinspiegel, erhöhte Retikulozytose (kurzfristig durch Abnahme des Plasmavolumens)
Für sinnvolles Training mind. 3 Wochen nötig, es gibt auch Non-Responder
- Muskulatur: Faserverteilung bleibt gleich, Verbesserung im oxidativen Muskelstoffwechsel, Verbesserung der Pufferkapazität  evtl. positive Auswirkung auf anaerobe Leistungsfähigkeit (Laktat)
- Leistungsfähigkeit in der Höhe: VO2max nimmt ab, Leistungsverlust etwa 1%/100m ab 1500m Höhe, daher Trainingslager unter 3000m; Linksverschiebung der Laktatleistungskurve  bei gleicher submaximaler Belastung mehr Laktat
- Mit der Zeit zunehmende Ausdauerleistung in der Höhe aber niedriger als auf 0m, also Anstieg von VO2max und Rechtsverschiebung der Laktatleistungskurve, allerdings sehr individuelle Reaktionen



5) Lunge

- Gastransport:
Konvektion = Gastransport durch flüssiges Medium, Blasebalgsystem = Lunge, Thorax, Atemmuskulatur, Pumpe = Herz
Gase: Alveolen  Lungenkapillaren und Gewebskapillaren  Zellen (Diffusion)
Diffusionsstrecken sehr kurz, große Austauschflächen
- Lunge und Atmung: Sportler 0,3l/min in Ruhe, 6,0l/min unter Belastung
- VO2 = VE * (FI – FE) * O2 = tatsächlicher O2-Verbrauch, unter Belastung bis x20
- Anpassung:
Temperatur, Rezeptoren im Lungengewebe, Propriorezeptoren in Muskeln und Gelenken, chemischer Status des Blutes, periphere Chemorezeptoren, motorischer Kortex, subkortikale Rezeptoren  Atemzentrum in der Medulla oblongata  Atemmuskulatur
Unter Belastung Anpassung von: O2-Partialdruck im Blut, pH-Wert des Blutes, CO2-Partialdruck im Blut, nervöse Faktoren  Zusammenwirkung
Atemfrequenz 10-18/min  40-50/min
Atemzugvolumen 0,5l  2,5l
AMV 6,8l/min  100-125l/min bei maximaler dynamischer Belastung
- Funktionsgrößen: Vitalkapazität, Atemgrenzwert (Menge, die in 1min maximal eingeatmet werden kann), AMV max. 70-80% des Atemgrenzwert  Atmung nicht primär leistungsbegrenzend!
- Atemäquivalent AÄ = Verhältnis von AMV zu O2-Aufnahme (kleiner  effizienter)
In Ruhe 25:1  25l Luft um 1l O2 aufzunehmen
Bei 50% VO2max Optimum: 20:1
bei stärkerer Belastung sinkt AÄ wieder, im Grenzbereich etwa 30-35:1 wegen zu kurzer Kontaktdauer mit Lungenkapillaren  Laktatzunahme
- Löslichkeiten in Ruhe und Belastung:
o Sauerstoff 20  65 ml/min/mmHg
o CO2 400  1300 ml/min/mmHg
- VO2max kann durch Zufuhr von mit O2 angereicherter Luft gesteigert werden
- Ausdauertrainierte erreichen schneller ein hohes Atemzugvolumen und weisen ein kleineres AMV bei submaximaler Belastung als Untrainierte auf

[mineralkerbe]

6) Metabolismus – Energiestoffwechsel im Sport

- ATP-Erzeugung:
o KH  Pyruvat  Citratzyklus  NADH  Atmungskette  ATP
o FAT  ß-Oxidation  Acetyl-CoA  Citratzyklus  NADH  AK  ATP
o PRO  alpha-AS  Acetyl-CoA  Citratzyklus  NADH  AK  ATP
- Nutzung: ATP + H2O  ATPasen  ADP + P
- Energiespeicher im Muskel:
o ATP, 6mmol/kg, 2-3s
o CP, 20-25mmol/kg, 7-10s
 Anaerober, alaktizider Abbau, 100% Verfügbarkeit
o Glykogen (anaerob), 270mmol/kg, 45-90s, 30% Verfügbarkeit
o Glykogen (aerob), 3000mmol/kg, 45-90min, 15% Verfügbarkeit
o FS (aerob), 50000mmol/kg, mehrere Stunden, 7,5% Verfügbarkeit
- Anaerob-alaktazid: CP + ADP  Kreatin + ATP
- Anaerob-laktazid: Glukose  Laktat + ATP (anaerobe Glykolyse)
- Aerobe Glykolyse: Gluk. + O2  CO2 + H2O + ATP (oxidativer Glykokenabbau)
- Lipolyse: FFS + O2  CO2 + H2O + ATP (oxidativer Fettabbau)
- Fett kann NUR aerob abgebaut werden, Glukose sowohl anaerob als auch aerob
- Energiebereitstellung:
o Anaerob-alaktazid per Kreatinkinase (Ck) im kontraktilen Apparat (Myofib.)
o Anaerob-laktazid per Phosphofructokinase (PFK) im Zellplasma
o Aerobe Glykolyse per Zitratsynthease (CS) in den Mitochondrien
o Aerobe Lipolyse durch Enzyme der Betaoxidation/CS in den Mitochondrien
- Energiebereitstellung bei Belastung:
o Bis 45s: 100% energiereiche Phosphate
o Bis 2min: fast nur Muskelglycogen (3% FS, 7% Blutglykogen), anaerob
o Bis 8min: ~10% FS, 8% BG, Rest MG, fast komplett anaerob
o Bis 1std: Verhältnis kehrt sich um, nach 1std 25% MG, 64% FS, 9% BG
o 1std und mehr: immer mehr FS/weniger MG, ~10% BG, fast nur aerob
- Ausdauertrainierte schonen ihre Glycogenspeicher länger und haben erhöhte Level von Enzymen aus der Lipolyse und Glykolyse, Untrainierte verbrennen im Verhältnis mehr FFS, Trainierte Personen mehr Depotfett
- Vergleich:
o Anaerob: schnelle Energiebereistellung, Energie/Zeit ist relativ groß, Gesamtenergie relativ klein, Laktatbildung, kein Transport der Stoffwechselprodukte im Zellplasma
o Aerob: langsame Energiebereitstellung, Energie/Zeit ist relativ klein, Gesamtenergie relativ groß, keine Laktatbildung, Stofftransport von O2 und Pyruvat in und ATP, H2O und CO2 aus den Mitochondrien
- Laktat hat schädigende Wirkung auf mitochondriale Strukturen im Muskeln, Verringert bei zunehmender Konzentration den ATP-Ausstoß, vermindert dadurch die Gesamtbelastbarkeit
 Belastungsgestaltung des Ausdauertrainings in aeroben Bereichen
 Aerobe Gewichtung der Trainingsbelastung mittels Laktatmessung

[mineralkerbe]

7) Molekulare Aspekte der Ermüdung

- Ermüdung Definition: reversible Herabsetzung der Leistungsfähigkeit durch muskuläre Tätigkeit
- Unterscheidung: Lokal/generalisiert – zentral/peripher – akut/chronisch
- Schutzmechanismus-Theorie: Körper braucht nie alle Reserven auf, Müdigkeit und Folgen sollen Reserven schützen und Überbeanspruchung verhindern, Ermüdung ist das Vorstadium der Erschöpfung
- Absolute Leistungsfähigkeit:
o Automatische Leistung 0-25%
o Physiologische Leistungsbereitschaft 25-35%
o Gewöhnliche Einsatzreserven 35-70%  Mobilisationsschwelle
o Geschützte Reserven 70-100%
- Molekulare Mechanismen: zentral, metabolisch, strukturell, elektrophysiologisch
- Zentrale Ermüdung: lange Ausdauerbelastungen  mehr FFS im Blut  mehr Tryptophanaufnahme im Gehirn  Serotoninausschüttung  Müdigkeit
- Metabolische Ermüdung: Erschöpfung der Energiespeicher, siehe 6)
- Strukturelle Ermüdung (Abhängig von Art/Dauer/Intensität/Trainingszustand):
o Oxidativer Stress  mehr freie Radikale  Zellschädigungen
o Laktatbildung  Störung der Erythrozytendeformierbarkeit durch osmotische Effekte
o Mechanischer Stress  Scherkräfte bei Blutzellen, Muskelkontraktion
 Basales Ca in Leukozyten erhöht, Freisetzung von CK aus Muskelzellen, schwere Myosinketten
o DOMS = Delayed Onset of Muscle Soreness, 2 Theorien:
 Primär intrazellulärer Schaden, Sarkomer geschädigt, Schäden durch freigesetzte Proteasen und mechanische Disruption
 Primär Membranschaden, Unterbrechung der Ca-Freisetzung, Koffein kann entgegenwirken
o Folgen:
 Störung der Membranintegrität  LDH, CK, Myosin-Schwerketten
 Entzündungsreaktion  Fibronectin-Ablagerung, Leukozyten-Invasion, Zytokin (IL6) Produktion
 Adaption  Extra-Sarkomere, verbesserter Arbeitsbereich
- Elektrophysiologische Ermüdung: Homöostase des Membranpotentials durch Na/K-Pumpe, Ruhepotential = K-Gleichgewichtspotential
o Kurzfristige K-Regulation durch Belastung, osmotische Veränderungen, Hormone (Katecholamine, Insulin, IGF-1, CGRP), Membranschäden
o Langfristige K-Regulation durch Altern, Training, K-Verfügbarkeit, Hormone (Thyroid-Hormon, Glucocorticoide), Magnesiumstatus
o Akute Belastung: Repolarisation führt zu K-Verlust, kann nur eine begrenze Zeit von Na/K-Pumpe ausgeglichen werden
o Ausdauertraining reduziert aber den K-Verlust bei gleicher Belastung und reguliert die Menge an Na/K-Pumpen nach oben

[mineralkerbe]

Muskulatur

- Einteilung der Muskelfasertypen nach Kontraktionsgeschwindigkeit und MHC:
MHC IIb > MHC IIx > MHC IIa > MHC Ib
Viel ATP/ATPase-Aktivität  wenig ATP/ATPase-Aktivität
- Einteilung nach Metabolismus:
Glykolytische Fasern (wenig Mitochondrien) / Oxidative Fasern (viele Mit.)
weniger Kapillarisierung, großer Durchmesser  gute Kapillarisierung, kleiner
- Kombinierte Einteilung:
Slow-twitch oxidative (MHC I) SO, fast-twitch glycolytic oxidative FOG, fast-twitch glycolytic (FG)
- Plastizität = Fähigkeit der Muskulatur, sich auf neue Anforderungen einzustellen
- Stimulus Ausdauertraining: Umwandlung von FT- zu ST-Fasern durch
Motoneuronen-Aktivität, ATP-Verbrauch  mehr Ca  CaN, MAPK, CaMK, PKC  Umwandlung von FT zu ST, Synthese von Mitochondrien und
ATP-Verbrauch  mehr ADP und AMP  AMPK  Synthese von Mitochondrien
- Stimulus Krafttraining: Hauptsächlich Anpassung durch Hypertrophie, kaum Hyperplasie  mehr Muskelquerschnitt, höhere Kraftleistung, Verhältnis von FT und ST ändert sich kaum, aber verlängerung von Myosin-Aktin-Bindung
- Adaption von Sportart bzw. Übungen abhängig, z.B. Kniebeuge > Beinpresse > Beinstrecker
- Gleichzeitiges Ausdauer- und Krafttraining behindert die Kraftentwicklung