:: Hit the wall - Der Hungerast Wir hatten schon darauf hingewiesen, dass sich Glukose schon aerob im Vergleich zu den Fettsäuren schnell verbraucht. Bei der anaeroben Glykolyse ist es noch viel schlimmer, wir rechnen wieder mit einem Fahrer, der 500 Watt treten will, diesmal aber dafür anaerob arbeiten muss. Wie lang reichen seine 500g Glykogen diesmal? 500g Glykogen ≈ 2,8 mol Glukose ⇒ 2,8 x 3 mol ATP ≈ 420 kJ 500 W = 500 J/s, T = (420 kJ) / (500 J/s) = 840 s = 14 Minuten Man kann also in wenigen Minuten seinen ganzen Kohlenhydrat-Vorrat verbraten! Und was passiert dann? Der Amerikaner sagt dazu "Hitting the wall", du kommst Dir vor als fährst Du gegen eine Wand. So wie anno 2000 Armstrong am Joux Plane, als Ullrich und Virenque das Tempo anzogen, um Heras wieder einzuholen, und bei Armstrong nichts mehr lief. Er schildert das sehr dramatisch in Jede Sekunde zählt, und man könnte Mitleid bekommen, wenn man den Zustand nicht selber genau kennen würde. Zu wenig gegessen, einen Moment zu lang am Limit gefahren und schon kriegt man Schweissausbrüche, Schwindel, kann kaum mehr 20 fahren und fantasiert von Schokolade und Gummibärchen. Wenns schlimm wird kann man so auch die Tour verlieren. Weniger Glück als Armstrong hatte Jan Ullrich auf der 15. Etappe 1998, als es ihn hinauf nach Les Deux Alpes erwischte, in strömendem Regen und mit einer Panne. Ulle auf dem Weg nach Les Deux Alpes. Wenn er so aussieht, dann heisst das nichts gutes, letzter Tag im Mallot Jaune... 8:57 verlor er damals auf Pantani und die konnte er nicht mehr aufholen. Der Hungerast! Geht natürlich auch, wenn man die Kohlenhydrate aerob verbraucht. Was sind die Ursachen für diesen extremen Zustand? 1. Das Gehirn braucht Glukose! Wenn das Glykogen im Muskel verbraucht ist, dann bedient sich der Muskel verstärkt an der Glukose im Blut. Sobald der Glukosegehalt im Blut dem Gehirn aber zu knapp wird (beschrieben mit Symptomen wie Schwindel, Zittern etc.), wird die Notbremse gezogen und dem Muskel der weitere Glukose-Verbrauch untersagt. Es bleibt nur noch die Fettverbrennung und es geht nur noch langsam voran. 2. "Fette verbrennen im Feuer der Kohlenhydrate" Den Spruch kennt auch jeder. Warum ist das so? Wir wie gesehen haben, muss auf dem Weg zur Atmungskette nach der Beta-Oxidation der Fettsäuren viel Acetyl-Coenzym A im Zitronensäure-Zyklus weiter verarbeitet werden. Dort muss also viel Oxalacetat zur Verfügung stehen, der erste Reaktionspartner vom Acetyl-CoA. Oxalacetat ist aber nur dann ausreichend vorhanden, solange genug Glukose im Körper vorhanden ist, weil Oxalacetat der erste Stoff ist, aus dem sich der Körper bei akutem Glukosemangel Glukose resynthetisiert. Diese Synthese ist praktisch die Umkehrung der Glykolyse und nennt sich Glukoneogenese, Glukoseneuerzeugung, die beim Pyruvat oder eben beim Oxalacetat beginnt. Die Fettverbrennung kommt also mangels Oxalacetat vor dem Zitronensäure-Zyklus ins Stocken, weil die Glykose- Notversorgung Vorrang hat. Leider kann man Fettsäuren nicht in Glukose verwandeln, das geht nur umgekehrt, die Fettsäuren werden statt dessen zu Ketonkörpern verarbeitet. Damit wird also auch der Fettstoffwechsel behindert, die Leistung fällt noch mehr ab. Einzige Gegenmassnahme ist schnelle Zufuhr von Glukose und Kohlenhydrate, um das Gehirn wieder ausreichend zu versorgen und gnädig zu stimmen, auch den Muskeln wieder Glukose zu überlassen. Deswegen der Heisshunger auf Süssigkeiten.

:: Der Kreislauf: Lunge und Herz Die Nährstoffe haben wir jetzt abgehandelt. Zumindest die ess- und trinkbaren. Die ganze Zeit über spielte die Atmung eine entscheidende Rolle, zumindest so lang wir Sauerstoff benötigten, nur die anaerobe Glykolyse kam zunächst ohne aus und die Kreatinspeicher auch ganz ohne, aber damit kommt man nicht weit. Deswegen besprechen wir kurz einige Fakten zum kardiovaskulären System. :: Einige Grunddaten zur Atmung Im normalen Alltag nimmt ein Mensch pro Atemzug etwa einen halben Liter Luft zu sich, er atmet etwa 16 mal pro Minute ein und nimmt damit ein Atemminuten- Volumen AMV von etwa 8 Litern zu sich. Sein Lungenvolumen von 4-5 Litern nutzt er dabei nur wenig aus. Die eingeatmete Luft hat eine Zusammensetzung von 21% Sauerstoff, 78% Stickstoff und 0.03% CO2 die ausgeatmete Luft besteht aus etwa 16% Sauerstoff, 79% Stickstoff und 5% CO2. Die Bronchien nehmen also nur etwa ein gutes Fünftel des ihnen angebotenen Sauerstoffs auf. Etwa 40 mml O2 werden also pro Liter aufgenommener Luft vom Körper auch genutzt. In Ruhe benötigt der Durchschnittsmensch etwa 200-300 ml O2 zum Überleben und die kann er dann mit den pro Minute angenommenen 8 Litern Luft aufnehmen. Um also 1 Liter Sauerstoff aufzunehmen, muss man etwa 25 Liter Luft einatmen. Den Quotienten aus AÄ = VolumenLuft ein / VolumenO2 ins Blut bezeichnet man auch als Atemäquivalent. Ein AÄ von etwa 25-27 beschreibt eine ausgeglichene Atembilanz. Trainierte liegen wegen ihrer höheren Atemeffizienz niedriger als Untrainierte. Werte ab 29 deuten darauf hin, dass man den aeroben Bereich verlässt, die Atmung ist deutlich erschwert: Die Lunge versucht viel Sauerstoff aufzunehmen, der Kreislauf kann ihn aber nicht abnehmen. :: Herz und Blut Der Sauerstoff landet bekanntlicherweise im arteriellen Blut am Hämoglobin, das wiederum Bestandteil der Erythrozyten ist, den roten Blutplättchen (Bild). Auf 1 Liter Blut kommen etwa 160g Hämoglobin, macht bei 5-6 Litern Blut also 700-900g. Mit diesem Hämoglobin bindet man dann etwa 200 ml O2 pro Liter Blut, man nutzt dabei die Kapazität vom Hämoglobin fast vollständig aus (97%) (und hier ist auch der Ansatzpunkt für EPO, mit dem man die Anzahl der Erythrozyten und damit die Sauerstoff- Kapazität des Blutes erhöhen will). Das Herz pumpt beim Normalo in Ruhe etwa 5 Liter Blut pro Minute durch den Körper, bei einem Schlagvolumen 60-70 ml und Puls um die 70. Bei Belastung steigt das Minutenvolumen auf 20-30 Liter. O2-ärmeres venöses Blut (blau) gelangt ins Herz (rechtes Atrium)(1). Von dort geht es ins rechte Ventriculum (2), von dort weiter in die Lunge (3), wo der Gasaustausch stattfindet. Das jetzt O2-reiche Blut kommt zurück ins linke Atrium (4), geht ins linke Ventriculum (5) und wird von dort in den Körper zurückgepumpt. Von den 200ml O2 pro Liter arteriellem Blut gibt man in Ruhe aber nur etwa 50 ml an die Muskulatur ab, die restlichen 150ml verbleiben dann im venösen Blut. Den Unterschied im Sauerstoffgehalt im arteriellen und venösen Blut nennt man auch arterio-venöse Sauerstoff-Differenz. Im ruhenden Muskel beträgt der Unterschied also 50ml pro Liter Blut (= 5-Volumen-%). Bei Anstrengung entnimmt der Muskel mehr O2 aus dem Blut und die arterio-venöse Sauerstoff-Differenz steigt an, bis etwa 10-Volumen-% beim Normalmensch. Statt 150 ml O2 enthält ein Liter venöses Blut dann nur noch 100 ml O2. Offenbar hängt die arterio-venöse O2-Differenz sehr eng mit der schon bekannten Sauerstoffaufnahme VO2 zusammen, die man erhält, wenn man den Differenzwert in ml mit dem Minuten-Pump-Volumen des Herz multipliziert. Das mach für den angestrengten untrainierten Normalmensch mit 70kg Gewicht: VO2max ≈25 Liter/min x 100 ml O2 / 70kg = 35 ml/kg ·min --> weiter --> Übersicht