Jahrelang wurde es als Müll in unseren Zellen angesehen, als Abfallprodukt unseres Stoffwechsels. Es galt als Verursacher von Muskelkater. Die Rede ist vom Laktat. Es sei an dieser Stelle vorweggeschickt, dass seine Rolle im Körper zum aktuellen Zeitpunkt keineswegs völlig verstanden ist. Jedoch haben sich einige „Wahrheiten“ im Zusammenhang mit Laktat als definitiv falsch herausgestellt. Immer noch kursieren Fehlinformationen und selbst Fachleute sind bei der Interpretation seines Auftretens, wie in der Leistungsdiagnostik, auf einem falschen und veralteten Dampfer. Moderne Untersuchungsmethoden helfen den Nebel um das Laktat zu lichten. Die neuen Laktattheorien legen nahe, dass das Laktat viel mehr kann und ist als man bisher glaubte.
In einer dreiteiligen Serie möchte ich hier ältere und aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse vorstellen. Bei Fragen und Kommentaren zum Thema stehe ich unter den angegebenen Kontaktmöglichkeiten gerne Rede und Antwort. Viel Spaß beim Lesen.
Was ist Laktat?
Fett ist der Hauptenergielieferant unseres Körpers. In Ruhe gewinnt unser Körper seine Energie zu Dreiviertel aus Fett. Die restliche Energie stammt hauptsächlich aus Kohlenhydraten. Diese werden zur Energiegewinnung in Einfachzucker zerlegt. 75 Prozent davon nutzt unser Nervensystem und besonders das Gehirn, da das Gehirn nur wenige Fettsäurearten verwerten kann. Der restliche Zucker wird hauptsächlich von den roten Blutkörperchen verwendet, da sie keine Mitochondrien besitzen, um Fett als Energieträger zu verarbeiten. Die Mitochondrien, liefern unter Verwendung von Sauerstoff Energie. Da Sauerstoff notwendig ist, wird von einer aeroben Energiebereitstellung gesprochen. Nicht nur Fett kann als Ausgangsstoff zur aeroben Energiebereitstellung über die Mitochondrien dienen. Kohlenhydrate werden ebenfalls zur aeroben Energiegewinnung genutzt. Im Gegensatz zu Fett, bieten sich Kohlenhydrate aber auch für die Energiegewinnung ohne die Zuhilfenahme von Sauerstoff an. Man spricht hierbei von der anaeroben Energiebereitstellung. Hier kommt mitunter die sogenannte Milchsäuregärung ins Spiel, bei der Laktat entsteht.
Laktat wird oft als Milchsäure bezeichnet und für eine Übersäuerung des Muskels sowie dessen Ermüdung verantwortlich gemacht. Im englischen Sprachraum existieren die Begriffe „lactic acid“ (Milchsäure) und „lactate“. Hier wird also zwischen Laktat und Milchsäure differenziert. Laktat ist chemisch gesehen das Salz der Milchsäure. Im Deutschen wird im Sprachgebrauch nicht zwischen Milchsäure und Laktat unterschieden. Im Körper zerfällt die entstehende Milchsäure fast vollständig in Laktat und ein positiv geladenes Wasserstoffteilchen H+. Ob eine Flüssigkeit bzw. ein Muskel sauer oder übersäuert ist, hängt vom pH-Wert ab, der als Potential des Wasserstoffs definiert ist (lat. pondus hydrogenii ). Je mehr Wasserstoffionen (H+) vorhanden sind, desto saurer werden die Flüssigkeit und das Gewebe eingestuft. H+ Ionen wurden lange als Ursache der muskulären Ermüdung gesehen, da der Muskel bei intensivem Sport zunehmend sauer wird. Es ist aber somit nicht das Laktat, das sauer macht, sondern Wasserstoffionen. Laktat wirkt im Gegenteil sogar schwach basisch. Neuere wissenschaftliche Untersuchungen sehen Laktat nicht mehr als Ursache für die muskuläre Ermüdung an, sondern geben Veränderungen des Stoffwechsels die Schuld. Diese Stoffwechselveränderungen wirken sich negativ auf die Muskelkontraktion und/oder Aktivierungsprozess der Muskulatur aus. Die intrazelluläre Übersäuerung (Azidose) zeigt, neueren Studien zufolge, kaum direkte Auswirkungen auf die Muskelfunktion und scheint auch bei hohen Intensitäten die Energiegewinnung aus Kohlenhydraten (Glykolyse) nicht zu beeinträchtigen. Stattdessen wird unter anderem im Phosphat, das während der Ermüdung durch den Abbau von Kreatinphosphat ansteigt, eine weitere Hauptursache für Muskelermüdung gesehen. Neben dem Umstand, dass unterschiedliche andere Faktoren als Grund der muskulären Ermüdung gesehen werden, wird die Übersäuerung eher nicht mehr als Auslöser der Ermüdung in Betracht gezogen.
Laktat und seine Rolle bei der Energiegewinnung
Mit Nahrung führen wir potentielle Energie zu. Im Verdauungsprozess werden alle langkettigen Kohlenhydrate möglichst in Einfachzucker zerlegt. Ballaststoffe sind zum Teil auch Kohlenhydrate, können aber nicht von den Enzymen unseres Körpers zur Energiegewinnung zerkleinert werden. Einige Ballaststoffe können indirekt über Bakterien in der Darmflora in Energie verwandelt werden oder werden unverdaut ausgeschieden. Für den Großteil der gegessenen und getrunkenen Kohlenhydrate gilt: Werden Kohlenhydrate bzw. Einfachzucker zur Energiegewinnung verwendet, geschieht dies zunächst über die sogenannte Glykolyse, der Zerlegung von Einfachzuckern. Hauptsächlich wird dabei Glukose (auch Traubenzucker oder Dextrose genannt) umgewandelt. Bei der Glykolyse wird aus Glukose Pyruvat. Pyruvat ist ein Energieträger, der teilweise auch im Sport als Supplement zugeführt wird. Diese Umwandlung von Glukose in Pyruvat passiert unter Freisetzung von Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat). ATP ist der Hauptenergieliferant unseres Körpers. Die ATP-Produktion durch die Glykolyse kann innerhalb von wenigen Sekunden an den aktuellen Energiebedarf angepasst werden. Auch wenn die aerobe Energiebereitstellung mit Sauerstoff (z.B. durch Fett) insgesamt deutlich mehr Energie liefert, so kann die Glykolyse eine Energiemenge doppelt so schnell bereitstellen, was im Sport bei intensiven Belastungen wichtig ist. Die Energiegewinnung über die Glykolyse ist jedoch limitiert. Der Vorgang benötigt ein bestimmtes Coenzym, das NAD (Nicotinamidadenindinukleotid). Das Coenzym NAD wird jedoch bei der Glykolyse „verbraucht“. Daher kann selbst bei unendlich viel verfügbarer Glukose nur ein gewisser Teil zur anaeroben Energiegewinnung dienen. Um schnell neues NAD zu generieren, wandelt der Körper das entstandene Pyruvat in Laktat um (Milchsäuregärung genannt), wobei neues NAD entsteht, welches wieder der anaeroben Energiegewinnung durch Glykolyse zur Verfügung steht. Dabei häuft sich zunehmend Laktat an. Die Bildung von Laktat unterstützt also die anaerobe Energiegewinnung aus Kohlenhydraten. Diese anaerobe Energiegewinnung von ATP aus Glucose ist in der selben Zeit im Vergleich zu der Energiegewinnung aus Fettsäuren viermal so hoch. Ein Laktatanstieg wird bei steigender körperlichen Belastung und damit zunehmendem Energiebedarf beobachtet. Laktat wird dann gebildet, wenn die Pyruvat-Produktion den Bedarf übersteigt und ist nicht zwangsläufig das Resultat anaerober Bedingungen mit Sauerstoffmangel. Das Pyruvat ist ein Energieträger und ein zentrales Zwischenprodukt für die unterschiedlichsten Stoffwechselwege und kann neben der Neugewinnung von Glukose (Glukoneogenese) sowohl der aeroben als auch der anaeroben Energiegewinnung in den Mitochondrien dienen. Pyruvat kann bei Bedarf auch aus Laktat gewonnen werden. Dieser Vorgang wird als Laktatoxidation bezeichnet. Laktat ist also auch ein wichtiger und potenter Energieträger für den Körper! Die Umwandlung von Pyruvat zu Laktat, nach erfolgter Glykolyse, geschieht mit Hilfe des Enzyms LDH (Lactatdehydrogenase). Pyruvat wird anaerob, also ohne die Beteiligung von Sauerstoff, zu Laktat reduziert. Dieser Vorgang ist reversibel und erfolgt ebenfalls über das Enzym LDH. Bei intensiven sportlichen Belastungen bedient sich unser Körper verstärkt der Milchsäuregärung, die LDH-Werte erhöhen sich. LDH wird als diagnostischer Parameter in der Medizin benutzt. LDH kann z.B. als Indikator für eine Schädigung von Muskelzellen nach starker Belastung dienen. Auch bei Erkrankungen kann LDH zur Diagnose eingesetzt werden. So weisen z.B. bösartige Krebszellen vielfach einen erhöhten Glukoseumsatz auf, insbesondere da die Mitochondrienfunktion und damit einhergehende Fettverwertung gestört sind (Warburg-Effekt). Vom Enzym LDH sind bislang fünf unterschiedliche (Iso-)Formen bekannt, die je nach Ausprägung entweder dazu neigen Laktat zu generieren oder das Laktat abzubauen. In der Muskulatur hängt die Art des LDH stark vom Typ der Muskelfaser ab. Besonders in den schnellzuckenden, glykolytischen Muskelfasern (Typ-2x-Fasern) dominiert die M-Isoform (Muskel-Isoform), welche die Umwandlung von Pyruvat zu Laktat katalysiert (Laktatproduktion). In den langsamzuckenden roten Typ-1-Fasern (oxidativen Fasern), die bei Ausdauerspezialisten dominieren, ist die LDH-Aktivität geringer. Hier findet sich vor allem die H-Isoform, welche die Umwandlung von Laktat zu Pyruvat begünstigt (Laktatelimination). Aufgrund der Isoenzym-Verteilung innerhalb der Muskulatur, findet bevorzugt ein Laktatfluss von den schnellzuckenden, glyokolytischen Fasern zu den langsamzuckenden, oxidativen Fasern statt. Laktat wird mittels LDH nicht nur in der Muskulatur erzeugt bzw. in Pyruvat umgewandelt, auch in Organen und Geweben kommt LDH vor. Im Herz dominiert die H-Isoform (Herz-Isoform) welche das Laktat oxidiert. Insbesondere unter hohen sportlichen Belastungen gewinnt das Herz weit über 50 Prozent seiner Energie über Laktat. Auch das Gehirn nimmt Laktat auf, je höher die Laktatkonzentration, desto mehr und ersetzt damit einen Teil der ansonsten notwendigen Glukose zur Energieversorgung. Die Produktionsrate des Laktat unterscheidet sich zwischen den Muskelfasertypen. In den schnellzuckenden Muskelfasern liegt sie deutlich höher als in den langsamzuckenden Muskelfasern. Ebenfalls unterscheidet sich die metabolische Kapazität, die Aufschluss über die Laktat-Elimination gibt. In den oxidativen Fasern findet der Wechsel von einer Nettoabgabe zur einer Nettoaufnahme des Laktats bereits bei niedrigen Konzentrationen (1–2 mmol/l) statt. Erst ab einer höheren Konzentration (3–4 mmol/l) passiert dies in den glykolytischen Fasern. Der Laktataustausch und damit die Laktat-Elimination hängen dabei auch von der Blutflussgeschwindigkeit zwischen unterschiedlichen Geweben ab, die den Konzentrationsgradient des Laktat beeinflusst. Trainierte Sportler weisen im Vergleich zu Untrainierten eine bessere Fettverbrennung und eine veränderte Laktatverwertung auf. Beim lockeren Training im nüchternen Zustand trägt dies zu einem Rückgang der Glukoneogenese (Neugewinnung von Glukose) im Verhältnis zur Glykolyse bei. Es zeigen sich bei gut Trainierten unter niedriger Trainingsintensität im Regenerationsbereich nicht nur verringerte Laktatwerte, sondern auch geringere Glukosekonzentrationen. Das im Ruhezustand anfallende Laktat wird möglicherweise überwiegend über die Blutbahn von den Muskelzellen zur Leber und Niere für die Glukoneogenese transportiert. Die genaue Ursache für die geringeren Glukosewerte ist nicht klar. Durch die Fettsäureoxidation aktivierten Schlüsselenzyme und hormonelle Reaktionen der Glukoneogenese werden möglicherweise die mit der Glykolyse verbundenen Enzyme gehemmt. Hier sind noch viele Fragen offen. Verminderte Laktat- und Glukosewerte im Blut bei niedriger Trainingsbelastung können ein Indikator für die Erholungsfähigkeit gut trainierter Sportler sein. Menschen mit bestimmten (Stoffwechsel-)Erkrankungen weisen hingegen selbst bei geringen körperlichen Belastungen erhöhte Blutlaktatkonzentrationen auf.
Kurz:
Laktat ist das Salz der Milchsäure. Bei der Entstehung von Laktat, wird auch immer ein Wasserstoffion H+ erzeugt, durch das der pH-Wert im umgebenden Gewebe sinkt und es zunehmend sauer wird. Eine zunehmende Übersäuerung im Muskel bei stetiger Laktatbildung ist laut aktuellem Wissensstand nicht die Ursache einer Muskelermüdung. Die anaeroben Energiebereitstellung – also ohne Sauerstoff – wird durch die Laktatbildung und Lakatverwertung (über die Laktatoxidation) unterstützt. Laktat ist zudem ein potentieller Energieträger. Insbesondere unter hohen sportlichen Belastungen gewinnt das Herz weit über 50 Prozent seiner Energie über Laktat. Auch das Gehirn nimmt Laktat auf, je höher die Laktatkonzentration, desto mehr und ersetzt damit einen Teil des ansonsten notwendigen Zuckers (Glukose) zur Energieversorgung. Das Enzyms LDH (Lactatdehydrogenase) dient in unterschiedichen Formen zur Umwandlung von Laktat und ist ein wichtiger medizinischer Diagnoseparameter. Nicht nur durch körperliche Aktivität, sondern auch bei Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes oder Krebs zeigen sich erhöhte LDH-Werte. Laktat entsteht beim Sport vor allem in schnellzuckenden, glykolytischen Muskelfasern. In den langsamzuckenden, oxidativen, roten Typ-1-Muskelfasern findet bei geringeren Intensitäten mitunter eine Elimination von Laktat statt. Trainierte Sportler weisen im Vergleich zu Untrainierten eine bessere Fettverbrennung und eine veränderte Laktatverwertung auf.
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