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Die anaerobe Schwelle ANS auch als aerob anaerobe Schwelle oder Laktatschwelle bezeichnet ist ein Begriff aus der Sportphysiologie und bezeichnet die hochstmogliche Belastungsintensitat welche von einem Sportler gerade noch unter Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustandes zwischen der Bildung und dem Abbau der weiteren oxidativen Verstoffwechselung von Laktat erbracht werden kann wenn also der maximale Laktat Steady State MLSS erreicht wird 1 2 Die anaerobe Schwelle wird vor allem leistungsdiagnostisch bestimmt und in der Trainingssteuerung eingesetzt wenn es um die Ableitung der Trainingsbereiche und andere Aspekte der Trainingssteuerung geht Dem Training mit einer Intensitat knapp unterhalb dieses Grenzwertes wird ein hoher Effekt bei der Entwicklung der Ausdauerleistungsfahigkeit nachgesagt 3 Laktatleistungskurve eines Laufband Ergometertests mit individueller anaerober SchwelleInhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Definition 2 1 Stoffwechselvorgange und Laktatkonzentration 2 2 Energiebereitstellung 2 3 Begriffsbezeichnungen 3 Bedeutung in der Leistungsdiagnostik 4 Bestimmung 4 1 Individuelle anaerobe Schwelle 4 2 Schwellenwertmodelle 4 3 Kritik an der physiologischen Begrundung 5 Siehe auch 6 Literatur 7 Weblinks 8 EinzelnachweiseGeschichte Bearbeiten nbsp Fahrradergometrie zur Untersuchung des Gasstoffwechsels um 1900 in den USA nbsp Sportmedizinische Untersuchung am Institut fur Leistungsmedizin in Berlin im Jahr 1950Bereits 1808 wurde von Jons Jakob Berzelius die Produktion von Laktat im Muskel festgestellt Rund ein Jahrhundert spater wurde von einer Vielzahl von Wissenschaftlern die Biochemie des Energiestoffwechsels und der Muskelkontraktion im Detail untersucht was zu einem tieferen Verstandnis der Milchsaure die unter physiologischen Bedingungen dissoziiert als Laktat und Hydroniumion vorliegt wahrend sportlicher Belastung fuhrte Zu dieser Zeit entstand die mittlerweile widerlegte Annahme dass Laktat ein Stoffwechselendprodukt der Glykolyse sei und mit einer zu geringen Sauerstoffversorgung im Muskel zusammenhange Anaerobie Heute wird jedoch davon ausgegangen dass die Milchsauregarung und somit die Laktatproduktion ein Prozess ist der vom Energieumsatz und nicht von der Verfugbarkeit des Sauerstoffs abhangt So findet selbst in Ruhe in gewissem Mass eine anaerobe Energiebereitstellung statt In der ersten Halfte des 20 Jahrhunderts wurde von der Arbeitsgruppe rund um Archibald Vivian Hill das Konzept der maximalen Sauerstoffaufnahme VO2max entwickelt und zur Bestimmung der anaeroben Ausdauerleistungsfahigkeit eingesetzt Somit konnte zum ersten Mal der Leistungszustand von Sportlern auf physiologischer Basis und weitestgehend sportartunabhangig uberpruft und verglichen werden Mit der Zeit kam Kritik an dem Konzept der VO2max auf da hierfur eine vollstandige Ausbelastung notwendig ist die stark von der individuellen Motivation des Sportlers abhangt Zum Beispiel ist es schwierig die Leistungsunterschiede von Probanden eines gleichen Leistungslevels nur anhand der VO2max zu ermitteln Ein weiteres Problem stellt die hohe korperliche Beanspruchung z B bei kranken Patienten dar Um ohne maximale Ausbelastung die Ausdauerfahigkeit testen zu konnen wurden ab den 1960er Jahren weitere Verfahren entwickelt Die Arbeitsgruppe von Hollmann legte einen Punkt optimaler ventilatorischer Effizienz fest der dem ersten Anstieg des ventilatorischen Sauerstoffaquivalents sowie der arteriellen Blutlaktatkonzentration in einem Stufentest entspricht Einige Jahre spater wurde dieser Punkt von Wasserman und McIllroy in einem Plot von Ventilation und Sauerstoffaufnahme als anaerobic threshold LTAn im Deutschen wird manchmal der Begriff aerobe Schwelle synonym verwendet bezeichnet Zu dieser Zeit war die Bestimmung der Blutlaktatkonzentration noch mit einigen Schwierigkeiten behaftet so dass die Spirometrie haufig zur Bestimmung von LTAn eingesetzt wurde In den 1960ern konnte die Laktatkonzentration von Kapillarblut erstmals mit Hilfe einer Enzymmethode gemessen werden Dies fuhrte zu einer zunehmenden Verwendung der Blutlaktatkonzentration bLa zur Bestimmung der Ausdauerleistungsfahigkeit sowie der Arbeitsbelastung In den folgenden Jahren wurden zahlreiche Laktatschwellenkonzepte entwickelt und eine grosse Anzahl von Studien zu diesen Schwellen veroffentlicht Die Vielzahl unterschiedlicher Schwellenkonzepte die oftmals nur in einem bestimmten Einsatzgebiet verlassliche Werte lieferten fuhrte zu einigen Fehlinterpretationen und Verwirrungen 2 Definition BearbeitenStoffwechselvorgange und Laktatkonzentration Bearbeiten Kennzeichnend fur das Erreichen der anaeroben Schwelle ist nach einer Definition die Tatsache dass der Steady State also das Fliessgleichgewicht zwischen der Laktatbildung und der oxidativen Weiter Verstoffwechselung nicht mehr aufrechterhalten werden kann und geringe nachfolgende Leistungssteigerungen zu einer Kumulation der Laktatkonzentration in der arbeitenden Zelle im Blut in den umgebenden Muskelzellen und im Interstitium fuhren Bei Leistungstests wird die Laktatkonzentration im peripheren Blut idealerweise aus kapillarem Ohrlappchenblut bestimmt Das Ohrlappchenblut hat den Vorteil dass es am ehesten die gemischt venose Laktatkonzentration aus dem arteriellen Ausflusstrakt ohne weitere Muskeldurchblutung unverfalscht wiedergibt 4 Die anaerobe Schwelle hat eine enge Beziehung zum respiratorischen Kompensationspunkt RCP und zum pH Wert Verlauf 5 Hierbei ist zu beachten dass schon weit vor Erreichen der Schwelle grosse Mengen von Laktat gebildet werden Ein Verstandnis wonach an einem bestimmten Punkt die Laktatbildung uberhaupt erst in relevanten Mengen einsetzt war in den 1960er und 1970er Jahren unter Sportmedizinern noch weit verbreitet und gilt heute als vollstandig widerlegt Des Weiteren wird Laktat heutzutage nicht mehr als leistungsbegrenzender Faktor angesehen Daher ist zumindest aus physiologischen Gesichtspunkten eine reine Beschrankung auf Laktatwerte und Schwellen in der Leistungsdiagnostik fragwurdig Die anaerobe Schwelle liegt bei den meisten Menschen in der Nahe einer Laktatkonzentration des peripheren Kapillarblutes Ohrlappchen oder Fingerbeere von 4 mmol l Dieser Laktatwert wurde daher fruher haufig zur Definition der anaeroben Schwelle verwendet Der Wert von 4 mmol l kann als Durchschnitt angesehen werden und wurde empirisch aus Atem und Stoffwechselverhaltnissen gefundenen Grossen bestimmt 1 Der Laktatwert an der anaeroben Schwelle kann jedoch individuell sehr stark abweichen gemessen wurden 2 3 6 8 mmol l Deshalb gilt die grundsatzliche Schwellen Bestimmung nach der 4 mmol l Methode heutzutage als ungeeignet Die Laktatkonzentration in Ruhe liegt bei 1 2 mmol l haufig wird ein initialer Abfall der Laktatkonzentration nach Belastungsbeginn beobachtet Nicht zu verwechseln mit der anaeroben Schwelle ist die aerobe Schwelle bei einer Laktatkonzentration von etwa 2 mmol l Bei der aeroben Schwelle handelt es sich um die geringste Belastungsintensitat bei der erstmals ein Anstieg des Laktatwerts gegenuber dem Ruhewert zu messen ist Diese individuelle aerobe Schwelle wird in der Sportwissenschaft als minimales Laktataquivalent oder Basislaktat bezeichnet Bei steigender Belastung arbeiten die betreffenden Muskelgruppen im aeroben anaeroben Ubergang Das dabei entstehende Laktat kann relativ schnell und problemlos vom Organismus abtransportiert und abgebaut werden steady state Der Begriff der aeroben Schwelle ist inzwischen umstritten 6 Energiebereitstellung Bearbeiten Siehe auch Energiebereitstellung Je nach Belastungshohe gewinnt der Korper die umzusetzende Energie aus verschiedenen Quellen Es werden vier Arten der Energiebereitstellung unterschieden In Bezug auf die anaerobe Schwelle mussen verschiedene Situationen unterschieden werden Bei einer Belastung unterhalb der anaeroben Schwelle lauft die Energiebereitstellung zwar nicht ausschliesslich unter Verstoffwechselung von Sauerstoff also aerob ab doch erreicht die anaerobe Verstoffwechselung dabei nie ein Mass das die vorhandene beim trainierten Sportler besser ausgepragte Fahigkeit zum schnellen Laktatabbau durch die weitere oxidative Verstoffwechselung ubersteigt vgl oben Eine Ausdauerleistung kann hier sehr lange aufrechterhalten werden z B bei einem Marathonlauf Eine Belastung an der anaeroben Schwelle das heisst in geringem Masse unter oder oberhalb der Schwelle ist die hochste Belastung die langfristig durchgehalten werden kann Zu beachten ist dass unter dem Gesichtspunkt der Energiebereitstellung einer solchen Dauerbelastung Grenzen gesetzt sind die nicht auf eine Uberschreitung der anaeroben Schwelle zuruckzufuhren sind da die Glykogen Reserven bei intensiver Dauerbelastung je nach Trainingszustand nach 60 bis 90 Minuten weitgehend erschopft sind In Grenzen kann dieser Leistungsabfall durch Nahrungszufuhr wahrend des Wettkampfes kompensiert werden s auch Verpflegungskontrolle Bei einer Belastung oberhalb der anaeroben Schwelle erfolgt die Energiebereitstellung zunehmend anaerob Die Leistung ist daher nur kurzfristig wenige Minuten durchzuhalten Dennoch spielt auch bei langeren Wettkampfen die Fahigkeit kurzfristig und vorubergehend auf dem Wege der anaeroben Verstoffwechselung zusatzlich deutlich mehr Energie bereitzustellen in bestimmten Wettkampfsituationen eine wichtige Rolle Beispielsweise die sogenannten Attacken im Radsport oder beim 5 000 und 10 000 Meter Lauf erfordern dies ebenso die kurzzeitigen schnellen Laufpassagen in allen Ballsportarten Neben der Nutzung der Kreatinphosphatreserven ist die anaerob laktazide Verstoffwechselung die einzige Moglichkeit Leistungen zu erbringen die hoher liegen als die die der Sportler an der anaeroben Schwelle erbringt Wird am Ende eines Wettkampfes Endspurt oder zu einem beliebigen Zeitpunkt wahrend des Wettkampfes der vorwiegend aerobe Intensitatsbereich verlassen wird das angesammelte Laktat anschliessend durch die Verstoffwechselung unter Sauerstoffzufuhr genutzt und damit abgebaut Dabei wird auch die Kreatinphosphatreserve wieder aufgebaut Aus diesem Grunde ist in einer an die erhohte Leistungserbringung anschliessenden Regenerationsphase beziehungsweise nach Wettkampfende noch eine erhohte Atmung feststellbar siehe Sauerstoffmehraufnahme nach Arbeitsende Die Fahigkeit der Regeneration wahrend des Wettkampfes ist unterschiedlich ausgepragt und bestimmt sehr wesentlich den Sportlertyp z B im Radsport Kriteriumsspezialisten vs Zeitfahrer ist aber auch in Grenzen trainierbar Neben der schnellen Regeneration ist die Fahigkeit uber einen begrenzten Zeitraum erhohte Blutlaktatwerte zu tolerieren von grosser Bedeutung Die Trainingslehre spricht hier von Laktattoleranz in Bezug auf die Verstoffwechselung des Laktats in der Regenerationsphase von der Fahigkeit der schnellen Laktatverwertung Begriffsbezeichnungen Bearbeiten Der Begriff anaerobe Schwelle wird sowohl in der Spiroergometrie als auch in der Laktatleistungsdiagnostik verwendet Dabei gibt es unterschiedliche Bezeichnungen und Abkurzungen die im englischen und deutschen teils widerspruchlich sind So entspricht zum Beispiel der von Wassermann gepragte englische Begriff anaerobic threshold LTAn der deutschen aeroben Schwelle und nicht der anaeroben Schwelle In der folgenden Tabelle werden die verschiedenen Bezeichnungen dargestellt Spiroergometrie LaktatleistungsdiagnostikDeutsch EnglischRCP Respiratorischer Kompensationspunkt 5 VT2 2 Ventilatorische Schwelle iANS IAS Individuelle anaerobe Schwelle 5 Laktatumschlagpunkt MaxLaSS MLSS Maximales Laktat Steady State 7 ANS fixe 4 mmol l anaerobe Schwelle 1 IAT Individual anaerobic threshold 2 AT Anaerobic threshold LT Lactate turn point lactate break point lactate threshold 2 MLSS Maximal lactate steady state 2 OBLA onset of blood lactate 8 Bedeutung in der Leistungsdiagnostik BearbeitenSiehe auch Laktatleistungsdiagnostik Die anaerobe Schwelle hat in der Laktatleistungsdiagnostik eine grosse Bedeutung Die ANS kann zu verschiedenen anderen Leistungsparametern in Beziehung gesetzt werden In der Trainingspraxis sind dies die Geschwindigkeit in km h die Herzfrequenz oder die Leistung Watt Bei sportmedizinischen Untersuchungen kann auch der in Anspruch genommene Prozentsatz der VO2max angegeben werden 1 Heute ist es ublich ausgehend von den im Stufentest ermittelten leistungsdiagnostischen Ergebnissen die Einteilung der Trainingsbereiche in Prozentsatzen mit Bezug auf die individuelle anaerobe Schwelle iANS vorzunehmen Dabei wird die Belastungsintensitat in Intensitatsbereiche gegliedert die in der Leistung an der iANS in Watt oder in der Herzfrequenz an der iANS angegeben werden beispielsweise Grundlagenausdauer 65 bis 75 iANS gemeint ist 65 bis 75 der Leistung an der iANS Bestimmung BearbeitenFestgestellt wird die Leistung an der individuellen anaeroben Schwelle durch einen stufenweisen Belastungstest verbunden mit mehreren Blutproben Ohr Durch Aufzeichnung der Kurve ist eine Bestimmung der iANS hier noch exakter moglich Der starke Anstieg der Laktatleistungskurve signalisiert hier dass der Organismus den Steady State nicht aufrechterhalten konnte Eine naherungsweise Bestimmung ist auch unblutig uber ein Herzfrequenz Leistungs Diagramm moglich Ab der individuellen anaeroben Schwelle sinkt die Steigung der Herzfrequenz bei zusatzlicher Belastung Knick in der Kurve Bekannt ist in diesem Zusammenhang der Conconi Test Zur Feststellung der Laktatschwelle wird die Blutlaktatkonzentration im arteriellen Kapillarblut des Ohrlappchens ungefahr 20 µl 9 zum Beispiel mit Hilfe von enzymatischen Verfahren bestimmt Bei der Durchfuhrung der Tests ist es wichtig dass nach den entsprechenden Richtlinien vorgegangen wird Dazu gehort die Berucksichtigung verschiedener Einflussfaktoren auf die Konzentration der Stoffwechselgrosse Laktat Dabei ist es vor allem wichtig dass die intrazellularen Glykogenspeicher gefullt sind da sie die Hohe der Laktatkonzentration und die Form der Laktatleistungskurve wesentlich beeinflussen Bei niedrigen Glykogenvorraten kann zum Beispiel nur wenig Laktat gebildet werden Damit tauscht die Glykogenarmut im Muskel einen guten Ausdauertrainingseffekt vor Um also Messergebnisse vergleichbar zu machen und Fehlinterpretationen zu vermeiden muss vor dem Test auf eine moglichst optimale Glykogenspeicherauffullung geachtet werden Auch das Trainingsprogramm vor dem Test sollte bei verschiedenen Durchlaufen vergleichbar sein Des Weiteren sind Faktoren wie Tageszeit Durchblutung Schweiss Laktat oder Urin Laktat von Bedeutung 1 Individuelle anaerobe Schwelle Bearbeiten nbsp Vergleich verschiedener Schwellenwertmodelle Die Werte fur die IAS weisen je nach verwendeter Methode grosse Unterschiede auf und reichen von ca 2 9 mmol l bis ca 4 8 mmol l Die individuelle anaerobe Schwelle iANS oder IAS 5 wurde eingefuhrt da es je nach Leistungsstand grosse Unterschiede zu dem festen Schwellenwert von 4 mmol l geben kann Die iANS ist als der Punkt der Laktatleistungskurve definiert an dem die kritische Steigung beginnt 1 Ab welcher Leistungsstufe der Organismus die anaerobe Schwelle erreicht beziehungsweise uberschreitet hangt von verschiedenen trainierbaren Faktoren ab Diese sind unter anderem die Dichte und Lage der Mitochondrien in der Zelle der Kapillarisierungsgrad des Muskels der Fullungszustand der Glykogenspeicher die Diffusionskapazitat fur Sauerstoff durch die Zellmembranen die Aktivitat der Enzyme der Atmungskette und die Sauerstoffbindungs und Sauerstofftransportkapazitat Langere Ausdauerbelastungen i d R uber 5 min durfen nicht zu einer Uberschreitung der iANS fuhren wenn eine optimale Leistung erreicht werden soll weil nach Uberschreitung der iANS nach kurzer Zeit eine erhebliche Leistungseinbusse zu erwarten ist Somit haben Menschen die ihre individuelle anaerobe Schwelle bei einer hoheren Leistung erreichen eine gunstigere Ausgangsposition fur Ausdauerbelastungen Schwellenwertmodelle Bearbeiten Der Begriff Schwellenwertmodelle bezeichnet in der deutschsprachigen Sportmedizin mathematische Algorithmen die zur Bestimmung entsprechender Ankerpunkte auf der Laktatleistungskurve individuelle anaerobe Schwelle kurz iANS oder IAS dienen Seit den fruhen 1970er Jahren werden verschiedene Schwellenwertmodelle diskutiert und erprobt Allen individuellen Modellen lagen allerdings unterschiedliche Belastungsprotokolle und Probandenmaterial zu Grunde so dass die Voraussetzungen zur Nutzung der Modelle verschieden sind Insbesondere Ansatze mit Angabe einer Laktatkurvensteigung in Grad sind als obsolet und nicht reproduzierbar zu betrachten Keul Simon Geiger Hille da die Steigung der Kurve naturgemass starker von den gezeichneten Dimensionen der Achsen abhangt als vom Verlauf der Laktatkonzentration je breiter die Grafik desto flacher die Kurve und umgekehrt Einige der wichtigsten Schwellenwertmodelle sind nach 2 Modell BeschreibungWinkelmodell Keul 10 51 Tangente zur LaktatkurveFreiburger Modell Simon 11 45 Tangente zur Laktatkurve1 5 mmol l Methode Netto Laktatanstieg Coyle 12 13 14 Leistung bei z B 1 5 mmol l uber dem minimalen Laktataquivalent der LTAnModell nach Stegmann 15 Tangente zur Laktatkurve von dem Punkt an dem die Erholungskurve den gleichen Laktatwert wie zum Ende des Stufentests aufweist Modell nach Geiger Hille Punkt der maximalen Kurvenkrummung der Laktatkurve 35 Tangente bei der Leistungseinheit km h Dmax Cheng 16 Maximaler Abstand zwischen der Laktatkurve und der Verbindungslinie zwischen den EndpunktenDmod Bishop 17 Maximaler Abstand zwischen der Laktatkurve und der Linie zwischen dem Punkt des ersten Anstiegs des Laktats LTAn und dem Endwert bei Abbruch des Stufentests Senkentest Tegtbur Griess 18 Leistung bei minimaler Laktatkonzentration nach hochintensiver Vorbelastung und acht Minuten Pause gefolgt von einem normalen Stufentest Modell nach Berg 19 Beruhrungspunkt zwischen der Tangente des minimalen Laktataquivalents und der linearen Funktion der letzten 90 Sekunden des Stufentests Modell nach Bunc 20 Beruhrungspunkt zwischen der exponentiellen Regression der Laktatkurve und dem Sektor der Tangenten von den oberen und unteren Teilen der Laktatkurven Modell nach Baldari und Guidetti 21 Der zweite Anstieg des Laktats um mindestens 0 5 mmol l von dem vorherigen WertLactate turnpoint 22 Die letzte Laufgeschwindigkeit vor einem plotzlichen und dauerhaften Anstieg des Laktats zwischen dem minimalen Laktataquivalent und dem VO2maxKritik an der physiologischen Begrundung Bearbeiten Seit Mitte der 1980er Jahre gibt es eine Debatte um die Terminologie und den physiologischen Hintergrund der Laktatschwellenkonzepte 23 Fruhe Annahmen zur Laktatproduktion und verteilung im Organismus werden hinterfragt Laktat Shuttle Theorie 2 24 Sein Beitrag zur muskularen Ermudung wird angezweifelt 6 Auch wird Laktat inzwischen als Pseudo Hormon Lactormon gesehen das steuernde und regulierende Funktion hat Die Einteilung der Belastungsbereiche in aerob aerob anaerob und anaerob ist aus trainingsmethodischer Sicht zwar sinnvoll entspricht aber nicht den physiologischen Begebenheiten So erfolgt die Energiebereitstellung selbst in Ruhe teilweise anaerob 25 und auch bei hohen Belastungen sind weiterhin aerobe Stoffwechselvorgange aktiv 26 Es wird ebenfalls kritisiert dass das Laktat ohne klar sichtbare Schwelle ansteigt und die aerobe beziehungsweise anaerobe Energiebereitstellungen parallel ablaufen und nicht plotzlich umschalten Der Begriff Schwelle sei daher irrefuhrend 2 27 Heck und Beneke resumierten 2008 dass Laktatschwellen als spezielle Punkte der Laktatleistungskurve keine hohere Bedeutung fur Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung haben als andere Punkte der Kurve Die Tatsache dass mehr als 30 Jahre Fokus auf unterschiedliche Schwellenkonzepte das diagnostische Potenzial der Laktatleistungskurve moglicherweise nicht wirklich nutzte ist jedoch kein Argument laktatgestutzte Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung aufzugeben Sie kennzeichnet vielmehr erheblichen Forschungsbedarf 28 29 Zusatzlich wird vermerkt dass die zurecht diskutierte physiologische Herleitung der Laktatdiagnostik fur den praktischen Einsatz und als diagnostisches Kriterium ohnehin kaum relevant ist Vielmehr richten sich die Gutekriterien der Messmethode nach der inhaltlichen Validitat Wie genau wird die Ausdauerleistungsfahigkeit bestimmt der Reliabilitat Wie verlasslich ist das Verfahren der Objektivitat Welchen Einfluss hat ein Untersucher auf das Messergebnis und der Praktikabilitat Der dann favorisierte Ankerpunkt der Belastungsdiagnostik sollte nach diesen Kriterien auch aus den existierenden Schwellenmodellen gewahlt werden und musste dann durchaus nicht Anaerobe Schwelle genannt werden 30 Siehe auch Bearbeiten nbsp Portal Sportwissenschaften Ubersicht zu Wikipedia Inhalten zum Thema SportwissenschaftenLiteratur BearbeitenFritz Zintl Ausdauertraining blv Munchen 2009 ISBN 978 3 8354 0555 4 Hans Hermann Dickhuth Kai Rocker Albert Gollhofer Daniel Konig 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