Einführung: Die Rolle von Laktat beim Training

Seit Jahrzehnten wird Laktat verwendet, um die Trainingsintensität und die Anpassungen an das Training zu verstehen. Laktat wurde lange Zeit fälschlicherweise als „Abfallprodukt“ des anaeroben Stoffwechsels angesehen. Jüngere Forschungen bestätigen jedoch, dass Laktat bereits im Ruhezustand und bei leichter Belastung produziert wird. Diese Erkenntnis hat seine Rolle in der Sportwissenschachaft revolutioniert und unsere Sichtweise dahingehend verändert, dass Laktat heute als ein wichtiges Stoffwechselzwischenprodukt anerkannt wird.

Steigt die Trainingsintensität, übersteigt die Laktatproduktion die Fähigkeit des Körpers, es durch Oxidation im Herzen und in der Skelettmuskulatur abzubauen, was zu einer Anreicherung im Blut führt. Der Punkt, an dem dieses Ungleichgewicht auftritt, wird als Laktatschwelle bezeichnet und ist grundlegend für die Bestimmung der Trainingsintensitätszonen und die Steigerung der sportlichen Leistung. Im Training werden in der Regel zwei Schwellen genannt. In diesem Blog werden wir uns jedoch auf die zweite Schwelle (LT2) beziehen und sie als Laktatschwelle bezeichnen.

Trotz der Bedeutung von Laktat bleibt seine herkömmliche Messung invasiv und in Echtzeit-Situationen unpraktisch. Diese Einschränkung hat das Interesse an alternativen Ansätzen geweckt, wie nichtinvasiven Methoden zur Messung von Laktat sowie der Muskelsauerstoffsättigung (SmO2), die mithilfe der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) gemessen wird.

Die Rolle von Laktat bei Training und Leistung

Blutlaktatwerte werden seit langem verwendet, um die Intensität zu bestimmen, bei der ein Athlet nachhaltig trainieren kann. Die Laktatschwellen identifizieren individuelle Trainingszonen und helfen Trainern und Athleten, die richtige Intensität für die aerobe Entwicklung zu treffen, während eine vorzeitige Ermüdung vermieden wird.  

Bei intensiver Belastung ist die Energieproduktion stark von der Glykolyse abhängig, einem schnellen Energiepfad, der Glukose in Pyruvat umwandelt. Wenn der Energiebedarf hoch ist, wird Pyruvat zu Laktat reduziert, um die ATP-Produktion aufrechtzuerhalten, da die oxidativen Stoffwechselwege allein nicht mithalten können. Wenn Laktat schneller akkumuliert, als es abgebaut werden kann, werden auch Wasserstoffionen (H+) freigesetzt, was zur Ermüdung und zu einer verringerten Belastungsfähigkeit beiträgt.

 

 

Leistung und Laktatschwelle

Die Laktatschwelle tritt häufig bei einer Blutlaktatkonzentration von 4 mM/L auf, die den Übergang zwischen aerobem und anaerobem Stoffwechsel markiert. Dieser Leistungswert (in Watt) ist jedoch nicht bei allen Personen gleich. Studien bestätigen, dass die Leistung bei der Laktatschwelle aufgrund der individuellen Stoffwechseleffizienz und der Laktatabbaufähigkeit erheblich variiert. Athleten, die Laktat effizient abbauen, zeigen eine bessere Ausdauerleistung und eine geringere Blutlaktatanreicherung bei einer bestimmten Leistung.

Diese Variabilität unterstreicht die Bedeutung individueller Laktatmessungen, um Trainingsintensitäten effektiv festzulegen.

 

Echtzeit-Laktatmessung: Herausforderungen und Einschränkungen

Trotz ihres Nutzens bei der Bestimmung von Trainingszonen stößt die herkömmliche Blutlaktatmessung auf erhebliche Einschränkungen:

• Invasiv:
  Blutproben erfordern Finger- oder Ohrstiche, die das Training unterbrechen und Unbehagen verursachen.
• Unterbrochene Daten: Messungen werden während Pausen in der Belastung durchgeführt und liefern nur Momentaufnahmen der Laktatwerte anstelle kontinuierlicher Daten.
• Unpraktisch für den täglichen Gebrauch: Regelmäßige Laktatmessungen sind zeitaufwendig, teuer und für nicht-Elite-Athleten weitgehend unzugänglich.

In den letzten Jahren haben sich neue Technologien wie Geräte auf Basis von Schweiß und interstitieller Flüssigkeit entwickelt, die dazu beitragen sollen, Laktatwerte nichtinvasiv und kontinuierlich zu erfassen. Dennoch scheinen diese Techniken noch nicht genau oder stabil genug zu sein, um im Feld eingesetzt zu werden.
Schweißbasierte Sensoren beispielsweise werden von Hydratationswerten und Umweltfaktoren beeinflusst, was ihre Messwerte inkonsistent macht. Infolgedessen sind diese Technologien noch nicht zuverlässig oder weit verbreitet. Ein Ansatz ist die Messung von Laktat mithilfe von Schweißsensoren. Der Zusammenhang zwischen Schweißlaktat und Blutlaktat ist inkonsistent, da die Schweißlaktatkonzentrationen je nach Faktoren wie Schweißrate, Trainingsintensität und Umweltbedingungen variieren können. Diese Variabilität erschwert die Ermittlung genauer Blutlaktatwerte oder die Bereitstellung handlungsrelevanter Daten während der Belastung.

Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung von Sensoren für interstitielle Flüssigkeit, die Laktat in der Flüssigkeit zwischen den Zellen mithilfe von Mikronadeln oder dünnen Filamenten erfassen, die knapp unter die Haut eingeführt werden. Diese Geräte sind dennoch minimalinvasiv und erfordern das Durchdringen der Haut, was einige Nutzer abschrecken kann. Darüber hinaus stehen sie vor regulatorischen Hürden und erheblichen technischen Herausforderungen, um Präzision und Skalierbarkeit zu gewährleisten.

 

Muskelsauerstoffsättigung (SmO2): Eine Echtzeit-Alternative

Während die Laktatmessung weiterhin der Goldstandard für die Bestimmung metabolischer Schwellen ist, bietet die Muskelsauerstoffsättigung (SmO2) eine nichtinvasive Echtzeit-Alternative. Geräte, die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) verwenden, wie die Train.Red-Sensoren, messen das Gleichgewicht zwischen Sauerstoffzufuhr und -verbrauch in den Muskeln. Mit anderen Worten: wie effektiv der Muskel Sauerstoff nutzt.

Wie wir im vorherigen Blog erklärt haben, sind Muskelsauerstoff und Laktatmessungen zwei verschiedene Energiesysteme, die sich auf eine gewisse Weise indirekt gegenseitig erklären können. Stellen Sie es sich so vor: Wenn ein Energiesystem in Ihrem Körper (das Sauerstoff verwendet) überlastet ist und zu verlangsamen beginnt, übernimmt ein anderes System (das weniger auf Sauerstoff angewiesen ist), um Sie weiter in Bewegung zu halten. Mit zunehmender Trainingsintensität nimmt die Sauerstoffverfügbarkeit ab, was zu einem Rückgang der Muskelsauerstoffwerte (%) führt. Mit Muskelsauerstoff können Sie diese Veränderung in Echtzeit sehen, ohne Blutproben entnehmen zu müssen. Im Laktatschwellenbereich besteht eine klare Korrelation zwischen sinkenden SmO2-Werten und steigender Blutlaktatkonzentration

 

Vergleich von SmO2 und Laktatschwelle:

Obwohl SmO2 die Laktatmessung zur genauen Bestimmung der Leistung bei der Laktatschwelle nicht direkt ersetzen kann, zeigen Studien ihr Potenzial als indirekter Indikator. Zum Beispiel:

• Lecuona Martínez et al. (2021) stellten eine durchschnittliche Differenz von 13 W ± 18,5 zwischen der SmO2-basierten und der Laktat-basierten Schwellenleistung fest.
• In einer ähnlichen Studie (Farzam, Starkweather et al., 2018) betrug die Differenz 21,4 W, wobei das NIRS-Gerät Ergebnisse in weniger als drei Minuten lieferte.

Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass SmO2-Daten, obwohl sie keinen perfekten Ersatz für die Laktatmessung darstellen, Trainingszonen auf praktische, nichtinvasive Weise zuverlässig abschätzen können. Die Korrelation zwischen SmO2-Werten und Laktatschwelle kann je nach Athletentyp variieren, da verschiedene Athleten während der Belastung auf spezifische Energiesysteme und Muskelfasertypen angewiesen sind.

1. Ausdauersportler (z. B. Langstreckenläufer, Radfahrer)

• Hohe aerobe Kapazität: Muskeln mit hoher Mitochondriendichte (Typ-II-Fasern) neigen zu hocheffizienten Systemen der Sauerstoffzufuhr und -nutzung, sodass ihre SmO2-Werte mit steigender Intensität möglicherweise langsamer sinken.
• Verzögerter Übergang zur anaeroben Energie: Ihre Körper sind darauf trainiert, sich über längere Zeit in der aeroben Zone zu bewegen, was bedeutet, dass der Rückgang der SmO2 gut mit ihrem langsameren Laktatanstieg korreliert.
• Stärkere Korrelation: Die SmO2-Werte dieser Athleten stimmen enger mit den Laktatwerten überein, was SmO2 zu einem zuverlässigen Prädiktor für ihre Schwellen macht.

2. Kraft-/Leistungssportler (z. B. Sprinter, Gewichtheber)

• Geringerer aerober Fokus: Höhere Anteile an schnell zuschaltenden Fasern verfügen über weniger entwickelte Sauerstoffversorgungssysteme und sind bei kurzen, hochintensiven Belastungen stärker auf die anaerobe Energieproduktion angewiesen.
• Schneller SmO2-Abfall:
  SmO2-Werte könnten aufgrund der begrenzten Sauerstoffnutzungskapazität mit steigender Intensität schneller sinken.
• Schwächere Korrelation: Der schnelle Übergang zur anaeroben Energie kann im Vergleich zu Ausdauersportlern zu weniger präzisen Korrelationen zwischen SmO2 und Laktatwerten führen.

3. Hybride Athleten (z. B. Mannschaftssportler, Hyrox-Athleten)

• Ausbalancierte Nutzung der Energiesysteme: Diese Athleten sind je nach Anforderungen ihrer Sportart sowohl auf aerobe als auch auf anaerobe Systeme angewiesen.
• Variabler SmO2-Verlauf: Die Muskelsauerstoffwerte können mittlere Muster zeigen, wobei die Schwankungen von der Balance der Nutzung der Energiesysteme während ihres spezifischen Trainings oder ihrer Wettkämpfe abhängen.
• Moderate Korrelation:
  Die gemischte Abhängigkeit von Energiesystemen bedeutet, dass Muskelsauerstoff in den meisten Szenarien gut korreliert.

Ausdauersportler-Profil:

 

 

 

 

Leistungssportler-Profil:

Auswirkungen auf das Training

Der Athletentyp beeinflusst, wie SmO2-Daten interpretiert werden:

• Ausdauersportler könnten Muskelsauerstoff als direkten Ersatz für die Laktatschwelle und Trainingszonen verwenden.
• Leistungssportler könnten sich eher auf die Überwachung von Ermüdung oder Erholung statt auf präzise Schwellen konzentrieren.
• Hybride Athleten könnten SmO2-Trends nutzen, um das Training an die spezifischen Anforderungen ihrer Sportart anzupassen, sowohl für Trainingszonen als auch für die Überwachung von Ermüdung und Erholung

 

Fazit

Die Laktatschwellentestung war ein Eckpfeiler des Ausdauertrainings und lieferte wertvolle Einblicke in individuelle Leistungsgrenzen und Stoffwechseleffizienz. Die invasive und unpraktische Natur der Blutlaktatmessung schränkt jedoch ihre Anwendung in der Praxis ein.

Die Muskelsauerstoffsättigung, die mithilfe von NIRS-Geräten wie dem Train.Red gemessen wird, erweist sich als vielversprechende Alternative. Durch die Bereitstellung von nichtinvasiven Echtzeit-Feedback zu Muskelsauerstoffdynamiken bietet die SmO2-Überwachung Athleten eine praktische Möglichkeit, die Trainingsintensität und Erholung zu optimieren. Obwohl sie die Blutlaktatmessung für präzise Schwellenmessungen noch nicht ersetzen kann, macht ihre Korrelation mit der Laktatkinetik sie zu einem zuverlässigen Werkzeug für die Bestimmung von Trainingszonen.

Da sich die Technologie weiterentwickelt, könnte die Muskelsauerstoffüberwachung bald zur bevorzugten Methode für Ausdauersportler werden, die Echtzeit-Leistungsdaten suchen. Ihre Benutzerfreundlichkeit, Genauigkeit und Kosteneffizienz positionieren sie als Gamechanger in der Sportwissenschaft, der die Lücke zwischen Labortestungen und praktischen Trainingslösungen schließt.

 

 

 

Basierend auf:

Sendra-Pérez, C., Encarnacion-Martinez, A., Salvador-Palmer, R. et al. Profiles of muscle-specific oxygenation responses and thresholds during graded cycling incremental test. Eur J Appl Physiol (2024). https://doi.org/10.1007/s00421-024-05593-1
P. Farzam, Z. Starkweather, and M. A. Franceschini, "Validation of a novel wearable technology to estimate oxygen saturation level and lactate threshold power in the exercising muscle," in Biophotonics Congress: Biomedical Optics Congress 2018 (Microscopy/Translational/Brain/OTS), OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2018), paper JTu3A.23.
Perrey, S.; Quaresima, V.; Ferrari, M. Muscle Oximetry in Sports Science: An Updated Systematic Review. Sports Med. 2024, 54, 975–996.
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