Laktat spielt eine zentrale Rolle in der Energiebereitstellung und Leistungsfähigkeit von Sportler*innen. Laktatmessung wird unter anderem im Sport in der Leistungsdiagnostik verwendet. Die dazu vorhandenen Konzepte der sogenannten Laktatschwelle zur Überwachung des Trainingsfortschritts müssen jedoch überdacht werden. Die beiden ersten Beiträge zum Thema Laktat gibt es hier: Teil1 Teil2
Leistungsdiagnostik mit Laktatmessung
In der Leistungsdiagnostik werden über die Messung des Blutlaktats Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit des Sportlers gezogen. Hier kann es aber leicht zu Fehlinterpretationen kommen. Die Leistungsdiagnostik im Radsport findet in der Regel auf einem Ergometer unter kontrollierten Bedingungen statt. Der Sportler tritt auf dem Ergometer, wobei der Widerstand – z.B. stufenweise – erhöht wird. Damit steigt der Energiebedarf des Körpers. Laktat wird vom Körper auch in Ruhe produziert, so dass man hier vom Ruhelaktat spricht, das als Ausgangswert gemessen wird. Mit steigenden Widerstand und steigender Leistung zeigt eine Messung der Laktatwerte des Blutes einen Anstieg. Sobald mit steigender Leistung auf dem Ergometer der erste Anstieg des Laktats in den Messdaten des Blutes auftaucht, wird dieser Punkt als „aerobe Schwelle“ festgesetzt (vgl. unten). Der Körper produziert immer nur so viel Laktat als nötig und versucht das unter Belastung vermehrt anfallende Laktat wieder abzubauen. Die Abbaurate ist dabei nicht gleichbleibend, sondern steigt bei zunehmender Laktatproduktion. So hält der Körper die Laktatkonzentration im Blut bei steigender Belastung für eine gewisse Zeit annähernd konstant auf einem Niveau, bevor mit weiter steigender Belastung auch die Laktatkonzentration auf ein neues Niveau ansteigt. Das Niveau mit der höchsten Blutlaktatkonzentration bei der dies gelingt, nennt man die maximale Laktatschwelle, maxLass oder MLSS (maximal lactate steady state). Gewöhnlich wird gerne von der „Laktatschwelle“ oder kurz „Schwelle“ gesprochen, die aber nicht der eigentlichen „aerobe Schwelle“ entspricht. Die Leistung an „der Schwelle“ kann vom Sportler längere Zeit erbracht werden. Oberhalb dieses Niveaus steigt die Laktatkurve der Messung im Blut stetig weiter an. Ein weiterer gebräuchlicher Schwellenbegriff ist der der sogenannten „individuellen anaeroben Schwelle“ IAS (z.B. nach Stegmann et al. 1981). Ein Zusammenhang zwischen der Laktatschwelle und der IAS zeigte sich in Untersuchungen für rund 95 Prozent der Probanden. Noch heute wird leider der Fehler gemacht absolute Werte des Laktats zur Interpretation der Leistungsfähigkeit heranzuziehen. Die Anwendung der laktatbasierten Schwellenkonzepte geht auf eine wissenschaftliche Veröffentlichung von Mader et al. im Jahr 1976 zurück. Auf der Laktatleistungskurve bei einem Test wurde die „aerob-anaerobe Schwelle“ als Punkt definiert und sollte als Kriterium zur Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit dienen. Es wurden Intensitätsbereichen zur Trainingssteuerung anhand von Laktatmessungen und der sich dabei ergebenden Laktatleistungskurve eingeteilt. Die Laktatschwelle definierte den Übergangsbereich zwischen dem Bereich mit aeroben, teils anaeroben Energiebereitstellung zum Bereich mit anaeroben Energiebereitstellung im belasteten Muskel. Die Schwelle wurde auf einen Blutlaktatwert von 4 mmol/l festgelegt, da sich dieser Wert bei den zugrunde liegenden Untersuchungen am häufigsten zeigte. Noch heute wird auf diesen Wert Bezug genommen, obwohl sich in der Praxis bei Belastungstest individuelle Werte von 2 bis 8 mmol/l ergeben. Die Höhe der Laktatwerte an der Schwelle sagen dabei nicht zwingend etwas über die absolute Leistungsfähigkeit aus, wie z.B. gemessen in Watt mittels eines Leistungsmessers. Mit zunehmender aerober Kapazität eines Sportlers nimmt die Laktatkonzentration an der maximale Laktatschwelle MLSS ab. Die absolute Laktatkonzentration an der MLSS variiert dabei innerhalb eines Bereichs, was die Notwendigkeit einer individuellen Beurteilung unterstreicht. Um die Ausdauerleistung abzuschätzen wurde die sogenannte Funktionsleistungsschwelle FTP (functional threshold power) eingeführt. Die FTP ist die maximale Leistung, die über 60 Minuten hinweg erbracht werden kann und stimmt bei trainierten Sportlern gut mit der Laktatschwelle überein. Die Glykolyse und Bildung von Laktat läuft auch im Ruhezustand ab und unser Körper weist immer eine geringe Laktatkonzentration auf. Sauerstoffmangel ist dabei nicht die Ursache der Laktatbildung. Für das Laktat existieren zahlreiche Schwellenkonzepte, wobei insbesondere zwei Schwellen häufig Verwendung finden. Zusammenfassend lässt sich festhalten: An der ersten Schwelle, beginnt die Laktatkonzentration durch höheren Energiebedarf über den Laktatruhewert anzusteigen. Die zweite Schwelle soll den Übergang zwischen der teils noch aeroben und anaeroben Energiebereitstellung markieren, wobei letzterer jedoch in dieser Form gar nicht existiert. Es gibt keinen reinen anaeroben Bereich! Selbst an der Schwelle (MLSS) geht die Energiebereitstellung vorwiegend mit Nutzung von Sauerstoff (aerob) von statten. Knapp über der Schwelle beträgt die anaerob-laktazide Energiebereitstellung rund 2 Prozent. Die Elimination von Laktat hängt sowohl von der Laktatkonzentration ab, als auch vom Umsatz des aeroben Stoffwechsels. Je höher die Konzentration des Laktats und/oder je höher der aerobe Energieumsatz desto höher ist die Elimination. Unter erhöhter Belastung werden über 80 Prozent des gebildeten Laktats in der aeroben Energiebereitstellung verwendet. Ein Sportler kann somit trotz unveränderter Laktatwerte in zwei aufeinanderfolgende Leistungstest in der Zwischenzeit eine Steigerung seiner Leistung erfahren haben.
Leistungsdiagnostik über Atemgase und bislang ignorierte Kritik
In den letzten Jahren hat sich neben oder auch anstatt einer Leistungsdiagnostik über die Messung von Blutlaktat die sogenannte Spiroergometrie etabliert. Die Spiroergometrie ist eine nicht-invasive Methode, die auf der kontinuierlichen Messung von Atemgasen beruht. Indikatoren für die Ausdauerleistungsfähigkeit sind u.a. die maximale Sauerstoffaufnahme VO2max (höchste verstoffwechselte Sauerstoffmenge), Atemäquivalente (z.B. das Volumenverhältnis von O2 oder CO2 zur Atemluft) oder die ventilatorischen Schwellen (VT). Jedoch hat das Laktat auch einen Einfluss auf die Spiroergometrie. Die Spiroergometrie geht auf eine Arbeit von Wasserman et al. (1964) zurück. Bei der ursprünglichen Methode wird unter anderem das Verhältnis zwischen ausgeatmetem CO2 und eingeatmetem O2 – das respiratorisches Austauschverhältnis (RER) – verwendet. Die CO2-Abgabe pro O2-Aufnahme über die Atemluft wird oft mit dem Begriff respiratorischer Quotient (RQ) benannt. Mit Hilfe des RQ soll unter anderem eine Aussage über den Fett- bzw. Kohlenhydratanteil getroffen werden, der zur Energiebereitstellung dient. Dies wird indirekter Kalorimetrie genannt. Theoretisch würde die reine Energiegewinnung aus Fettsäuren zu einem RQ von etwa 0,71 führen, die reine Verstoffwechslung von Kohlenhydraten zu einem von RQ von 1,0. Proteine bzw. Aminosäuren würden bei einem Wert von 0,8 liegen (außer bei Glykogenverarmung). Proteine für die Energiegewinnung werden jedoch vernachlässigt und nur Fettsäuren und Kohlenhydrate mit einbezogen. Proteine werden während des Ausdauertrainings neben Fett oder Kohlenhydraten nicht unerheblich zur Energiegewinnung herangezogen und macht dabei ungefähr fünf Prozent der umgesetzten Energie aus. Bei entleerten Glykogenspeichern steigt der Anteil der Energiegewinnung durch Protein durchaus auf das Doppelte an. Eine Vernachlässigung führt daher zu ungenauen Aussagen hinsichtlich der Substratnutzung. Auch Glukose und Glykogen zeigen als Energiesubstrat bei ihrer Verstoffwechslung Unterschiede, was jedoch ebenfalls vernachlässigt wird. In der Praxis liegt unter Belastung in der Regel ein Mischverhältnisse der Energiesubstrate vor. Das Abschätzen der Energiesubstrate durch die Atemgasanalyse (Fett und Kohlenhydrate) funktioniert laut „Erfinder“ Wassermann (Wasserman et al. 1964) nur solange keine zusätzliche CO2-Quelle vorhanden ist. Der Körper puffert jedoch H+-Ionen, die mit einem Laktatanstieg anfallen, über Bicarbonat im Blut ab, um den pH-Wert des Blutes konstant zu halten. Durch eine Pufferung bei Laktatanstieg im Blut mit Bicarbonat wird zusätzliches CO2 freigesetzt, welches abgeatmet wird und der RQ steigt obwohl sich das Verhältnis der Energiesubstrate Fett/Kohlenhydrate nicht geändert haben muss. Daher muss zur Berechnung des RQ/RER laut Wasserman et al. die Pufferung über Bicarbonat einberechnet werden oder die RQ-Messung bei konstanten Laktatwerten erfolgen. Bei steigendem Blutlaktat unter Belastung – wie oberhalb der 2. Schwelle – kann mit dem RQ/RER ohne Berücksichtigung der Laktatpufferung per Definition (!) keine Aussage über die Energiesubstrate gemacht werden. Eine Bestimmung der Energiesubstrate Fett und Kohlenhydrate anhand des RQ ist daher bei geringen Belastungsintensitäten ohne nennenswerten Anstieg des Blutlaktats zunächst mit einem geringen Fehler behaftet, der jedoch bei steigendem Laktat größer wird, weshalb die Substratbestimmung nur maximal bis zu einer Belastung, die 75 Prozent der VO2max entspricht, angewendet werden sollte. Des Weiteren beeinflusst die Ernährung des Sportlers die Werte des RER. Die gesteigerte Fettverbrennung aufgrund einer kohlenhydratarmen Ernährung oder durch Entleerung der Glykogenspeicher führen zu einem geringeren RQ. Hyperventilation resultiert in einem höheren RER, als sich ausschließlich durch die Nutzung der Energiesubstrate ergeben würde. Die aerobe Schwelle (1. Laktatschwelle) wird an dem Punkt festgestellt an dem der RQ vom Ruhezustand anzusteigen beginnt. Die zweite „anaerobe Schwelle“ ist häufig bei RQ=1 definiert. Die ventilatorischen Schwellen VTs werden durch den RQ beschrieben. Während die beiden oben genannten Laktatschwellen metabolische Änderungen beschreiben, sind die zwei ventilatorischen Schwellen (VT1 und VT2) quasi die Antwort der Atemwege auf diese metabolischen Änderungen. Aufgrund eines Laktatanstiegs mit steigender Belastung muss zur notwendigen Pufferung zunehmend CO2 abgeatmet werden und die Atmung wird dadurch verstärkt: Dies ist die erste ventilatorische Schwelle VT1. Die zweite ventilatorische Schwelle VT2 (am respiratory compensation point RCP) wird beim Überschreiten des maximalen Laktat-Steady-State MLSS mit stark steigendem Laktat erreicht und zeigt sich in überproportionaler Steigerung der Atmung, wobei die 2. Schwelle durch VT2 etwas überschätzt wird. Diese Methode wird mittlerweile immer öfter kritisiert und als ungenau angesehen. Eine Kombination von Spiroergometrie und Laktatmessung verschafft ein umfangreicheres Gesamtbild in der Leistungsdiagnostik.
Fazit: Laktat ist kein Übeltäter und nicht der Haupttreiber für die Muskelermüdung. Sauerstoffmangel während des Sports löst nicht die Laktatproduktion aus. Vielmehr ist Laktat unter Belastung ein wichtiges Signalmolekül und ein potenter Energieträger. Sowohl Hauptproduktionsort als auch Haupteliminationsort für das Laktat ist die Muskulatur. Die jeweiligen Muskelfasertypen zeigen Unterschiede in der Laktataufnahme und dem Laktatabbau. Schnellzuckende Muskelfasern produzieren am meisten Laktat. In den ausdauernden Muskelfasertypen kann mitunter mehr Laktat abgebaut werden als entsteht. Eine entscheidende Rolle kommt den unterschiedlichen Laktattransportern MCTs zu, deren Funktion und Anzahl Einfluss auf die Leistungsfähigkeit eines Sportlers nehmen. Die Laktatwerte im Blut sind das Ergebnis zahlreicher Einflüsse. Die Messwerte des Blutlaktats bleiben wichtige Parameter in der Leistungsdiagnostik. Oberhalb der „2. Schwelle“ kann mit dem RER ohne Berücksichtigung der Laktatpufferung per Definition keine Aussage über die Energiesubstrate gemacht werden. Ein Ziel des Trainings sollte sein, die Umverteilung und Verwertung von Laktat im Körper zu optimieren und damit die Leistungsfähigkeit zu steigern.
Die Blutlaktatkonzentration hängt von den unterschiedlichsten Faktoren ab (Wahl et al. 2009):
- Laktatproduktionsrate: Größer in schnellzuckenden als in langsamzuckenden Muskelfasern.
- Isoformen des Enzyms LDH: Laktatbildung versus Laktatoxidation
- Blutflussgeschwindigkeit: Abbau des Laktatgradienten
- Metabolische Kapazität: Laktatelimination höher in Typ-1-Muskelfasern
- pH-Wert: Einfluss auf Transport via MCTs
- Laktattransportraten via MCT-Transporter
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