Wissenschaftlicher Hintergrund und Nutzen der Laktatmessung

Warum bildet sich Milchsäure im Körper?

Fitness oder körperliche Leistungsfähigkeit hat als eine wesentliche Grundlage die Fähigkeit zur ausdauerndenMuskelarbeit. Für die effektive Tätigkeit der Muskeln ist die Bereitstellung von Energie notwendig.In den Muskelzellen erfolgt die Energiebereitstellung über sogenannte energiereiche Phosphatverbindungen(Adensosintriphosphat, ATP), die jedoch nicht in großem Umfang in den Zellen gespeichertwerden können. Bei einer Muskelbelastung werden die energiereichen Phosphate schnell verbrauchtund es muß für Nachschub bzw. eine Regenerierung dieser Energielieferanten gesorgt werden. DerKörper sichert diesen Nachschub auf unterschiedlichen Wegen. Bei moderater körperlicher Belastung und ausreichender Sauerstoffversorgung erfolgt die Resyntheseder energiereichen Phosphate aus der Spaltung der mit der Nahrung aufgenommenen Glucose undFettsäuren bzw. deren Speicherformen Glykogen und Fette. Diese Form der Energiegewinnung, die anden Verbrauch von Sauerstoff gebunden ist, wird als aerober Energiestoffwechselweg (oder Zellatmung)bezeichnet. Er ist sehr effizient, ermöglicht jedoch nur einen mäßigen Energiefluß pro Zeiteinheit. Die Zellatmung stellt sich entsprechend der Belastung auf den Energiebedarf der Zelle ein. Beisehr starker muskulärer Belastung reicht der Sauerstoff für die höhere erforderliche Abbaurate des Glykogens bzw. der Fette nicht mehr aus. Es ist eine sehr hohe Energieflußrate pro Zeiteinheit erforderlich, die hauptsächlich durch die anaerobe Glykolyse (auch laktazide Energiebereitstellung) gesichert wird. Ohne Mitwirkung von Sauerstoff wird hierbei Muskelglykogen über Glucose zu Milchsäure abgebaut, deren Salz als Laktat bezeichnet wird. Auf diese Weise wird jedoch Milchsäure in den Muskelzellen angehäuft und das Zellmilieu wird sehr sauer. Dadurch verschlechtern sich die Bedingungen für die enzymatische Glykolyse in den Zellen und die Leistungsfähigkeit des Muskels und damit des Sportlers nimmt ab.

Welche Laktatwerte treten im Körper auf?

Die Laktatkonzentrationen im Muskel führen zu einer entsprechenden Laktatkonzentration im Blut. Diese Laktatkonzentration ist messbar und wird auch als Laktatwert oder Laktatspiegel bezeichnet. Die Anteile der aeroben und anaeroben Energiebereitstellung sind von der körperlichen Belastung abhängig und ergänzen sich. Selbst im Ruhezustand finden beide Formen der Energiebereitstellung statt. Da hier jedoch der Energiebedarf im Wesentlichen durch die Zellatmung erfolgt, wird das Laktat, das anaerob gebildet wird, aerob wieder abgebaut. Dennoch beträgt der Laktatruhewert im Blut zwischen 1,0 mmol/l und 1,8 mmol/l. Bis zu einer Laktatkonzentration von 2 mmol/l im Blut geht man von einem aeroben Energiestoffwechsel aus. Wird eine höhere Muskelarbeit abgefordert, stellen sich die Muskelzellen zunehmend auf anaerobe Glykolyse um. Es wird jetzt mehr Laktat gebildet als abgebaut werden kann und in der Folge erhöht sich die Laktatkonzentration im Blut. Diese Phase wird als aerob-anaerober Übergang oder aerobe Schwelle (AS) bezeichnet, denn für diesen Bereich wurde folgender Sachverhalt beobachtet: Wird die mechanische Belastung der zu trainierenden Muskelgruppe definiert um einen bestimmten Betrag angehoben, und dann konstant gehalten, tritt zunächst eine Erhöhung des Laktatspiegels im Blut ein, der ebenfalls auf diesem (erhöhten) Niveau konstant bleibt. Laktatbildung und Elimination befinden sich wieder im Gleichgewicht, man spricht von einem steady state. Dieser Effekt bleibt zunächst bei weiter schrittweise ansteigenden Belastungen erhalten. Es wird jedoch bald eine Belastungsstufe erreicht, bei der die Laktatbildung trotz konstant gehaltener Dauerbelastung schneller erfolgt als der Abbau des Laktats. Dieser Übergang wird als anaerobe Schwelle (ANS) bezeichnet.  Der Trainingswissenschaftler Mader hat als einer der ersten empirisch ermittelt, daß die anaerobe Schwelle bei einem Laktatwert um 4 mmol/l im peripheren Blut liegt. Diese Schwelle ist allerdings auch von der physischen Verfassung, vom Ernährungsverhalten und anderen Parametern des Probanden abhängig. Bei weiterer Erhöhung der Belastung steigt der Laktatwert drastisch an. Im Grenzbereich der Leistungsfähigkeit des Probanden kann der Laktatwert bis über 20 mmol/l ansteigen. 

Wie wird Laktat im K�rper wieder beseitigt?

Laktat kann vom K�rper auf unterschiedliche Weise abgebaut werden. Wenn der Energiestoffwechsel wieder wesentlich �ber die Zellatmung erfolgen kann, wird das Laktat in seine Vorstufe, das Pyruvat, zur�ckverwandelt und in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien, oxidiert. Ein anderer Teil des Laktats gelangt �ber die Blutbahn in weniger belastete Muskelzellen und in Organe wie Leber, Nieren und Herz und wird dort verbrannt oder dient zum Wiederaufbau des Kohlenhydratspeichers Glykogen. Die Abbaurate des Laktats im Blut betr�gt bei einer leichten Nachbelastung der Skelettmuskeln bis zu 0,5 mmol/l pro Minute. Wesentlich langsamer wird das Laktat abgebaut, wenn die Muskelzellen nach der Laktatbildung nicht aktiv bleiben. 

Welche Vorteile ergeben sich aus der Kenntnis des Laktatwertes?

In fundierten sportwissenschaftlichen Untersuchungen wurde eindrucksvoll nachgewiesen, da� ein gezieltes Ausdauertraining durch die Kenntnis der Laktatwerte im Blut m�glich wird. Eine markante Steigerung der Ausdauerleistung tritt dann ein, wenn sich der Proband in Folge seiner Trainingsbe lastung im Bereich der aerob-anaeroben Schwelle befindet. Damit verbunden ist die Erh�hung der Konzentration der am aeroben Energiestoffwechsel beteiligten Enzyme, die Zunahme und Vergr��erung der Mitochondrien, die Verbesserung des kapillaren Stoffaufnahmesystems der Muskelzellen, eine gr��ere Glucosetoleranz und eine effizientere Herzt�tigkeit. Diese Faktoren tragen dazu bei, dass die anaerobe Schwelle erst bei einer relativ hohen Belastung erreicht wird. Die Muskelzellen nutzen also die effizientere Energiegewinnung �ber die Zellatmung auch bei h�herer Muskelbelastung. Es werden f�r die Energiebereitstellung neben Kohlenhydraten auch Fette abgebaut. Durch das gezielte Training im Bereich der anaeroben Schwelle l�sst sich bei gegebenem Zeitaufwand eine maximale Leistungssteigerung und damit ein maximaler Trainingseffekt erzielen. Bei einem �berzogenen Training wird die aerob-anaerobe Schwelle �berschritten und es treten sehr hohe Laktatkonzentrationen auf. In deren Folge �bers�uern die Muskelzellen, so da� die Leistungsf�higkeit der betroffenen Muskelbereiche rasch abnimmt und die erw�nschten strukturellen �nderungen im Muskelgewebe kaum stattfinden. Das Training ist dann ineffektiv und der gew�nschte Trainingseffekt verkehrt sich in das Gegenteil. Anders liegt der Sachverhalt bei extremen Kurzzeitbelastungen wie im Sprint, bei denen eine sehr schnelle und hohe anaerobe Energiebereitstellung erforderlich ist. Hier werden die Muskelzellen gezielt auf eine hohe Laktattoleranz trainiert. Dar�ber hinaus kann durch die Feststellung der Lage der anaeroben Schwelle bei einem Sportler eine Aussage �ber seinen derzeitigen Trainingszustand sowie �ber die f�r ihn m�glichen Spitzenleistungen gemacht werden. Bei einer regelm�ssigen Ermittlung dieses Wertes �ber einem l�ngeren Zeitraum kann die erzielte Leistungssteigerung eines Sportlers verfolgt und dokumentiert werden.

Wie f�hrt man einen Laktattest durch?

Es wird in der Regel ein sogenannter Stufentest durchgef�hrt, bei dem der Proband einer stufenf�rmig ansteigenden Belastung ausgesetzt wird. Der Stufentest wird mit Hilfe eines Laufbandes, eines Ergometers oder im Stadion durchgef�hrt. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl sportartspezifischer Testvarianten und Auswertungsformen. Beim Stufentest werden vor allem die Muskelgruppen einbezogen, die f�r die jeweilige Sportart relevant sind. Jede Belastungsstufe sollte mindestens �ber eine Zeitdauer von 3 min bis 5 min beibehalten werden, um sicherzustellen, da� die Laktatbildung, die typisch f�r die jeweilige Belastungsstufe ist, auch �ber den Laktatspiegel im Blut gemessen werden kann. Denn einerseits wird eine bestimmte Mindestzeit ben�tigt, in der sich die Muskelzellen auf die neue Belastung einstellen k�nnen und andererseits braucht es eine bestimmte Zeit (ca. 3 min), um das in den Muskelzellen gebildete Laktat in analoger Konzentration im Blut wiederzufinden. Vor dem eigentlichen Stufentest ist eine leichte Erw�rmung durchzuf�hren und dann der Laktatruhewert zu ermitteln. Bei einem Stufentest mittels Laufband wird beispielsweise mit einer Belastung von 3 m/s begonnen. Nach 4 min bis 5 min wird innerhalb von 60 sec eine Probe entnommen und vermessen. In der darauffolgenden Belastungsstufe wird die Laufgeschwindigkeit um 0,4 m/sec erh�ht. Diese Vorgehensweise wird bis in den Grenzbereich der Leistungsf�higkeit des Probanden fortgesetzt. Bei einer anderen Form der Stufentestdurchf�hrung werden stufenweise Leistungen mit einem Ergometer vorgegeben. Beispielsweise wird mit einer Leistung von 150 W begonnen, die stufenweise um 10 W zu erh�hen ist. Ein vierstufiger Feldstufentest, der h�ufig im Fussballbereich angewandt wird, sieht pro Belastungsstufe eine definierte Laufstrecke von 1200 m vor. Ausgehend von einer Laufgeschwindigkeit von 3 m/s f�r die erste Stufe wird nun von Belastungsstufe zu Belastungsstufe die Laufgeschwindigkeit um 0,5 m/s bis auf 4,5 m/s erh�ht. Auf andere, sportartspezifische Laktatstufentests, die im Bereich des Leistungssports angewandt werden, mu� auf die im Literaturverzeichnis aufgef�hrten Beitr�ge verwiesen werden. Die Laktatwerte, die f�r die jeweilige Belastungsstufen erhalten werden, sind �ber der Laufgeschwindigkeit bzw. �ber der Leistung punktweise aufzutragen. Die resultierende Kurve bei Verbinden der Punkte ist dann insbesondere f�r den Bereich zwischen 2 mmol/l und 4 mmol/l Laktat auszuwerten. Je trainierter ein Proband ist, desto weiter rechts wird die Kurve den sogenannten anaeroben Schwellenwert (ANS) von 4 mmol/l schneiden.

Was versteht man unter der individuellen anaeroben Schwelle?

Der fixe anaerobe Schwellenwert liegt im Durchschnitt bei 4 mmol/l Laktat. Dieser Wert entspricht aber nicht immer den individuellen Stoffwechselverh�ltnissen. Beispielsweise kann die anaerobe Schwelle bei Untrainierten zwischen 5 und 6 mmol/l Laktat liegen, w�hrend hochausdauertrainierte Personen einen anaeroben Schwellenwert von 2,5 bis 3 mmol/l Laktat aufweisen k�nnen. Aus diesem Grund wurde in der Sportwissenschaft der Begriff der individuellen anaeroben Schwelle (IANS) eingef�hrt. Zur Bestimmung der IANS existieren ca. 15 verschiedene Verfahren zur Ermittlung des anaeroben Schwellenwertes. Die meisten beruhen auf der Bestimmung eines definierten Anstiegs der Laktatkonzentration mittels einer Tangentenmethode (Keul et al., 1979). F�r L�ufer wurde z.B. ein Winkel von 45� ermittelt (Simon et al., 1981), wenn als Leistungseinheit die Geschwindigkeit in km/h gew�hlt wird. Es ist also ratsam, das Laktattestverfahren und m�glichst ein abgestimmtes Auswerteverfahren sorgf�ltig nach Leistungsf�higkeit und Einfachheit der Handhabung auszuw�hlen und danach m�glichst �ber einen l�ngeren Zeitraum in gleicher Weise einzusetzen. F�r ambitionierte Amateure und Leistungssportler empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit einem nie-dergelassenen Sportmediziner oder einem Trainingswissenschaftler, um Messungen zum optimalen Trainingszeitpunkt durchzuf�hren und die Messwerte in m�glichst umfassend zu interpretieren.

Welche Einfl�sse sind bei der Durchf�hrung eines Laktattests und der Messung zu beachten?

Gesundheit:

Ern�hrung: Da der Laktatwert auch von dem Kohlenhydratvorrat des K�rpers beeinflu�t wird, sollte der Test unter m�glicht gleichen Bedingungen in Bezug auf die vorangegangene Nahrungsaufnahme durchgef�hrt werden. Sinnvoll ist es, wenn der Glykogenspeicher am Tag vor dem Test immer in gleicher Weise aufgef�llt wird, z.B. durch spezielle kohlenhydratreic he Speisen wie Nudelgerichte, Kartoffeln, Brot etc.. Die Einnahme von Alkohol ist zu vermeiden.

Vorbereitung zur Probenahme:

Probenahme: Bei der Probenahme ist der erste Bluttropfen mit einem sauberen trockenen Tuch abzuwischen. Die Blutprobe sollte aus dem dann nachflie�enden Blut abgenommen werden. Au�erdem ist darauf zu achten, da� der Bluttropfen nicht durch zu starkes Pressen an der Probenahmestelle gewonnen wird, da ansonsten Gewebsfl�ssigkeit mit austritt und den Wert verf�lscht. Bei zu geringer Blutung wird die Verwendung einer Hyper�misierungscreme empfohlen, mit der die Probenahmestelle zuvor zu behandeln ist. Fingerbeeren enthalten wesentlich mehr Schwei�dr�sen als das Hautgewebe der Ohrl�ppchen. Aufgrund der kontinuierlichen Schwei�absonderung nach starker k�rperlicher Belastung besteht bei der Probenahme �ber die Fingerbeeren die Gefahr, dass sich der Bluttropfen mit Schwei� vermischt und dadurch der Messwert zu hoch ausf�llt. Sofern die M�glichkeit besteht, sollte die Probe deshalb durch eine zweite Person aus dem Ohrl�ppchen entnommen werden. Die Stelle zur Entnahme von Kapillarblut (wenn m�glich Ohrl�ppchen und nur im Ausnahmefall Fingerbeere) ist sorgf�ltig mit Wasser oder einem Desinfektionstuch zu s�ubern und zu trocknen. Insbesondere Schwei�, in dem sich hohe Laktatmengen aufkonzentrieren k�nnen, mu� sorgsam entfernt werden, um die Messung nicht zu verf�lschen.

Der Proband mu� sich in einer guten physischen Verfassung befinden.

Literatur:

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