:: Die Anaerobe Schwelle Was passiert nun, wenn die Muskulatur so stark arbeitet, dass bei der hinzugezogenen aneroben ATP-Herstellung mehr Milchsäure entsteht, als abgebaut werden kann? Logisch, die Milchsäure-Konzentration in den Muskelzellen steigt. Von den Muskelzellen gelangt die Milchsäure ins Blut und auch dort erhöht sich die Konzentration. Es bietet sich nun an, die gerade vorliegende Konzentration der Milchsäure als Mass für den momentanen Anstrengungszustand der Muskulatur zu benutzen. Eine geringe Anstrengung kann noch komplett aerob bewältigt werden, wird sie höher, so steigt der anaerobe Beitrag und damit die Laktat-Konzentration. Ob eine Anstrengung "gering" ist, hängt natürlich von der aeroben Kapazität des Sportlers ab: Für Armstrong, Indurain und Ullrich sind 250 Watt gering und locker aerob lieferbar, Hobbyfahrer müssen aber schon deutlich anaerob "zubuttern". Dies ist die Grundlage der Leistungstest auf Basis der Messung der Blutlaktatkonzentration. Schematische Darstellung der Schwellen in der Laktat-Kurve. Wie sowas in der Realität aussieht zeigt sich bei einer Leistungsdiagnostik. In der Literatur unterscheidet man nun zwei Schwellen, oder besser gesagt Ereignisse. Ereignis 1 ist die Zuschaltung der anaeroben Glykolyse, die sich in einem Anstieg der Blutlaktatkonzentration über das Grundniveau äussert. Dabei behält der Organismus den Laktatwert über die Abbaumechanismen aber noch unter Kontrolle, so dass sich ein etwa konstantes Niveau einpendelt. Ereignis 2 tritt ein, wie die anerobe Glykolyse soviel Milchsäure liefert, dass der Organismus dies nicht mehr schafft: Die Laktat-Konzentration steigt sprungartig an. Man muss nun sehr genau aufpassen, welche Begriffe die Autoren der Fachliteratur für die beiden Ereignisse verwenden. Ereignis 1 wird z.B. mit aerober Schwelle AS oder lactate threshold bezeichnet, Ereignis 2 z.B. mit anaerober Schwelle ANS oder OBLA (onset of blood lactate accumulation). Ganz entsprechend erfolgt eine grobe Einteilung in drei Belastungsbereiche, aerobe Stoffwechsellage, aerob-anaerobe Mischlage und anaerobe Lage. Mehr dazu im Kapitel zur Leistungsdiagnostik. Allgemeinverständliche kann man die anaeroben Schwelle definieren als den Belastungsgrad, den man gerade noch längere Zeit (≈30-60 Minuten) halten kann und der die Grenze für eine dauerhafte Belastung bildet. :: Frage vom Radpanther Ok, dann bilde ich eben Laktat, die Konzentration steigt, irgendwann wirds in der Leber oder in irgendeinem Muskel abgebaut und wieder in ATP umgewandelt. Klingt super, aber woher kommen jetzt die "dicken Beine", warum wird man "blau" und kippt irgendwann ganz vom Rad? :: Die Nachteile der anaeroben Glykolyse Ja, man muss sich den schnellen Energiegewinn recht teuer erkaufen, nicht umsonst gilt die Intensität jenseits der anaeroben Schwelle als der "rote Bereich". Dafür gibt es zwei triftige Gründe. :: Übersäuerung der Muskulatur Auf dem Bild zur Entstehung von Milchsäure und Laktat gibt es eine Ungenauigkeit. Wenn man nämlich links und rechts die H-Atome zählt, dann fehlt rechts eins. Richtiger sähe es so aus: Laktat-Ion und Wasserstoff-Ion H+. Wasserstoff-Ionen machen eine Säure aus. Das entscheidende an einer Säure ist schliesslich immer das Wasserstoff-Ion, aus der Schule ist ja vielleicht noch bekannt, dass der pH-Wert der negativ dekadische Logarithmus der Wasserstoff-Ionen-Konzentration ist, schön auswendig gelernt. Je höher die Konzentration dieser H+-Ionen, umso kleiner der pH-Wert und umso saurer die Lösung. Somit ist nicht das Laktat-Ion der Bösewicht, sondern sein unscheinbarer Begleiter, der den pH-Wert der Zellflüssigkeit und des Blutes deutlich senken kann. Der pH-Wert im Muskel beträgt normalerweise etwa 6,9 und fällt durch eine Belastung bis zur Erschöpfung auf etwa 6,4, das Blut liegt normal bei etwa 7,4 und kann bis etwa 7,2 versauern, je nach Typ auch mehr. Findet man raus, in dem man Probanden z.B. auf die Beinpresse setzt, dort bis zur Erschöpfung stemmen lässt und vorher und nachher per Muskelbiopsie Gewebe entnimmt und untersucht, kann man mal hier nachlesen: Blood and muscle pH after maximal exercise in man Quantitation of progressive muscle fatigue during dynamic leg exercise in humans

:: Niedriger pH-Wert bremst Muskelaktivität Die Muskelzellen geben die Wasserstoff-Ionen sehr schnell ans Blut weiter und erholen sich. Das müssen sie auch tun, weil ein niedriger pH-Wert diverse Stoffwechselmechanismen behindert, z.B. die Reaktion zwischen Troponin und Calcium-Ionen, die ja entscheidend für die Kontraktionsfähigkeit der Muskulatur war. Ausserdem empfindet man die H+-Ionen an den Nervenenden als Schmerz, das typische Brennen der Muskulatur bei Überlastung. Das alles bremst den Fahrer, weiss man ja. Positiv betrachtet könnte man das auch als Mechanismus sehen, der den Sportler vor einer weiteren Überlastung seines Motors schützt, eine Art muskelinterne Notbremse. Und genau diesen Zustand bezeichnet man als "blau" oder "sauer" werden :: Schutz durch Bikarbonat Wie schützt sich nun das Blut gegen zu starken pH-Abfall? Nun, es hält einen sogenannten Puffer bereit, der die bösen H+-Ionen abfängt, nämlich das Bikarbonat. Das Bikarbonat reagiert mit den H+-Ionen zu Kohlensäure, und die Kohlensäure wird das Blut genau so los wie eine Flasche Sprudel: In Wasser und Kohlendioxid zerlegen und das Kohlendioxid ausatmen: H+ + HCO-3 ⇔ H2CO3 ⇔ H2O + CO2 Und weil pro Zeiteinheit bei der anaeroben Glykolyse soviel Glukose zerfäll, entsteht auch eine Menge CO2! Wenn man eine Atemgasanalyse bei einem am Limit ackernden Probanden macht, dann stellt man einen deutlichen Anstieg des respiratorischen Koeffizienten R fest. Was ist das schon wieder? Ist nichts anderes als das Verhältnis zwischen ausgeatmetem Kohlendioxid und eingeatmetem Sauerstoff. Man stellt an der anaeroben Schwelle plötzlich einen drastischen Anstieg von R fest, plötzlich wird mehr Kohlendioxid ausgeatmet, als Sauerstoff aufgenommen wurde! Das geht, weil der Sauerstoff im CO2-Molekül eben aus dem Bikarbonat stammt, dessen Konzentration im Blut genauso deutlich abfällt (lies auch hier). :: Anmerkung vom Radpanther Das leuchtet ein...fands schon immer etwas komisch, dass meine Atmung noch mal richtig zunimmt, wenn ich in den roten Bereich gehe, obwohl ich ja da angeblich anaerob arbeite! Das liegt dann also weniger daran, dass ich mehr Sauerstoff brauche, sondern dass ich mehr Kohlendioxid los werden muss!? Im Prinzip schon. Dass du im anaeroben Bereich gelandet bist heisst aber nicht, dass dein aerober Stoffwechsel jetzt gestoppt hätte, der versucht natürlich weiterhin so viel wie möglich beizusteuern und treibt deine Atmung auch in die Höhe. Aber den letzten Rest gibt der Atmung der hohe Anteil der anaeroben Glykolyse und die nach der Pufferung der Milchsäure entshende grosse CO2-Menge. Manche Autoren sind auch der Meinung, dass man in diesem Fall eher durch die Fähigkeit zur CO2-Abgabe als die Fähigkeit zur Sauerstoffaufnahme limitiert ist, da hast du schon Recht. Trotzdem erreichst Du dein VO2max bei maximaler Anstrengung. :: Frage vom Radpanther Hm, klingt ja so, als könnte man die Milchsäure ziemlich schnell wieder in den Griff kriegen. Aber warum habe ich noch am nächsten Tag dicke Beine und Muskelpanther, äh..Kater? :: Mikroverletzungen durch Überlastung Richtig erkannt, Muskelkater und dicke Beine haben gar nichts mit dem Laktat zu tun, weiss ja heute jeder. Aber es gibt schon einen Zusammenhang. Du trainierst deinen Körper als Einheit, Stoffwechsel und Herz-Kreislaufsystem (das kardiovaskuläre System) werden gleichzeitig mit der Muskulatur (Faseranzahl, Faserzusammensetzung, Faserqualität) an die Trainingsbelastung angepasst. Und genau so gemeinsam werden auch beide überlastet. Was meinst du, in welchem Zustand ist deine Muskulatur, wenn Du im anaeroben Bereich Herz-Kreislauf-mässig auf dem letzten Loch pfeiffst? Könnten die Muskelfasern rein mechanisch noch grössere Kräfte aushalten? Da das ganze System fein aufeinander abgestimmt ist eher nicht. Wenn die Grenze des Stoffwechsels erreicht ist, dann halten auch die Bauteile im Innern der Muskeln nicht viel mehr aus. Die Moleküle, Actin und Myosin, die Sarkomere, die Myofibrillen werden wie die Teile in einem überdrehten Automotor zu starken mechanischen Kräften ausgesetzt und gehen kapputt. Und diese kleinen Mikroverletzungen in der Muskulatur gehen einher mit Schwellungen und Schmerzen, wie grosse Verletzungen auch. Und bis die verheilt sind hast Du eben dicke Beine und Muskelkater. --> weiter --> Übersicht