Kategorie: Allgemein

Der menschliche Körper enthält ca. 650 Skelettmuskeln.

Die meisten Muskeln verbinden 2 oder mehr Knochen miteinander und überqueren dabei entsprechende Anzahlen von Gelenken.  Sie werden deshalb dementsprechend bezeichnet; ein-, zwei- oder mehrgelenkige Muskeln.

Jeder Muskel hat einen Ursprung und einen Ansatz, welcher aus Muskelkopf und Muskelbauch besteht. Einige Muskeln haben auch mehrere Ursprünge, also auch mehr Köpfe und heissen deshalb zwei-, drei- oder mehrköpfig. Der Ursprung liegt im Bereich des Rumpfes oder im Bereich der Extremitäten in Rumpfnähe. Der Ansatz befindet sich rumpffern.

Nebst der Benennung nach Köpfen und Gelenken werden die Muskeln auch nach ihrer Form und Anordnung der Faser eingeteilt. Man unterscheidet spindelförmige, gefiederte und flächige Muskeln. Am häufigsten werden die Muskeln aufgrund ihrer Funktion und Lage bezeichnet. Muskeln die Beugen werden als Flexoren bezeichnet, diejenigen die Strecken als Extensoren.

Die Kontraktionsarten

Der Muskel kann seine Länge durch Kontraktion (Zusammenziehen) oder durch Dilatation (Dehnen) verändern. Die Dilatation wird meist durch den Antagonisten (Gegenspieler) bewirkt. Der Muskel, der die eigentliche Bewegung ausführt, wird als Agonist bezeichnet. Wenn sich zwei Muskeln in ihrer Wirkung unterstützen nennt man sie Synergisten.

Es lässt sich je nach Kraft- bzw. Längenänderung des Muskels verschiedene Arten der Kontraktion unterscheiden:

• Isotonisch:  Der Muskel verkürzt sich ohne Kraftveränderung. Der Tonus (Spannung) bleibt konstant.
• Isometrisch: Bei gleichbleibender Muskellänge erhöht sich die Kraft (haltend-statisch).
• Auxotonisch: Sowohl Kraft als auch Länge ändern sich. Dies ist der häufigste Kontraktionstyp bei Alltagsbewegungen. 

Durch die resultierende Längenänderung des Muskels, teilt man die Kontraktionen folgend ein:

• Isokinetisch:  Der Widerstand wird mit einer gleich bleibenden Geschwindigkeit überwunden.
• Konzentrisch: Der Muskel überwindet den Widerstand und wird dadurch kürzer. Die intramuskuläre Spannung ändert sich, die Muskeln verkürzen sich.
• Exzentrisch: Der Widerstand ist grösser als die Spannung im Muskel, dadurch wird der Muskel gedehnt. Der Muskel wird trotz Anspannung gedehnt.

Aufbau der Skelettmuskulatur

Jede Skelettmuskulatur ist gleich aufgebaut, egal wie Lange der Muskel ist oder welche Form er hat.

Jeder Muskel besteht aus einem Bündel von Muskelfasern.  Eine einzelne Muskelfaser (Muskelzelle) ist von Kapillaren umgeben, so wird die Blutversorgung sichergestellt. Eine Muskelfaser besteht wiederum aus sogenannten Fibrillen (Myofibrillen). Jede Faser ist aus mehreren Myofibrillen zusammengesetzt. Eine Fibrille besteht aus mehreren Sarkomeren. Jedes Sarkomer besteht aus Myofilamenten. Dabei gibt es drei Myofilamente, die Aktinfilamente, die Myosinfilamente und die Titinfilamente. Die Myosinfilamente sind die dicksten, die Aktinfilamente sind dünner. Die unterschiedlichen Durchmesser von Aktin- und Myosinfilament ergibt die quergestreifte Muskulatur.

Ein Sarkomer ist die Distanz von der Z-Scheibe bis zur nächsten Z-Scheibe. Die Z-Scheiben sind jeweils das Ende der Aktinfilamente. Zwischen den Aktinfilamenten liegen die Myosinfilamente. Das Myosinfilament ist durch das Titinfilament mit der Z-Scheibe verbunden.

Die Muskelkontraktion

Bei der Kontraktion verändert sich die Stellung der Filamente. Wenn sich der Muskel kontrahiert, verbinden sich die Myosinköpfe mit dem Aktinfilament und 

ziehen Richtung Z-Scheibe. Das Aktin- und Myosinfilament werden bei der Muskelkontraktion selber nicht verkürzt. Das Lösen des Myosinköpfchens benötigt Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat). Dadurch kann sich dann der Muskel verkürzen. Wenn kein ATP mehr vorhanden ist, löst dies einen Krampf aus.

Der Befehl für die Kontraktion wird durch einen Nervenreiz (Impuls) ausgelöst. Durch einen einzelnen Nervenimpuls folgt nur eine Einzelzuckung. Wenn viele Reize hintereinander eintreffen kommt es zu vielen Kontraktionen und somit zur (von aussen sichtbaren) Muskelkontraktion.

Muskelfasertypen

Beim Menschen werden die Muskeln in drei Fasertypen eingeteilt: Typ-1, Typ-2A und Typ-2X. Jeder Mensch besitzt alle drei Fasertypen. Die Typ-1-Fasern sind langsam zuckende Fasern mit einer geringen Ermüdbarkeit. Die Energiebereitstellung erfolgt meist aerob. Für den Sauerstofftransport in der Muskelzelle ist das Myoglobin (roter Muskelfarbstoff) verantwortlich (ähnlich wie das Hämoglobin im Blut). Typ-1-Fasern enthalten mehr Myoglobin als Typ-2-Fasern. Zusätzlich haben sie eine hohe Anzahl von Mitochondrien. Die Typ-2-Fasern sind schnell zuckende Fasern und arbeiten vermehrt anaerob. Diese Fasern ermüden schneller als die Typ-1-Fasern. Sie werden in die Gruppe der 2A und 2X eingeteilt. Die 2X-Fasern sind diese die schnell zucken und schnell ermüden, die 2A-Fasern sind ebenfalls schnell zuckende Fasern aber ermüden weniger schnell.

Durch das Training (Kraft- oder Ausdauertraining) kommt es zu einem Shift der Muskelfaserzusammensetzung. Dieser Shift läuft von 2X-Fasern zu 2A-Fasern.

Unser Muskel weist immer eine Mischform der verschiedenen Fasertypen auf. Durchschnittlich haben wird ca. 40 % Typ-1-Fasern und 60 % Typ-2-Fasern. Die genaue Zusammensetzung ist genetisch bedingt, dadurch kann man dann auch sagen, welche Sportarten eher zum „Typ“ passen.

Training und Muskulatur

Wenn ein Muskel einer grösseren Belastung als gewohnt ausgesetzt wird, kommt es zu einer Anpassung. Der Muskel lagert mehr Proteine ein und nimmt somit an Volumen zu. Dies ist die sogenannte Hypertrophie (Gegenteil ist die Atrophie, die Abnahme), die Zunahme der Muskelfasern (d.h. Flächenzunahme der Myofibrillen). Die Hyperplasie ist die physiologische Zunahme des Muskelquerschnitts aufgrund der Zunahme der Anzahl Muskelfasern (konnte bis jetzt beim Menschen noch nicht nachgewiesen werden).

Longitudinales Wachstum (Längenwachstum): Zunahme der Länge der einzelnen Muskelfasern bei gleichbleibendem Querschnitt. Die Muskeln können sich an neue funktionelle Länge anpassen, indem an den Enden von Myofibrillen neue Sarkomere in Serie addiert werden.

Der Muskel passt sich aber nicht nur auf das Krafttraining an, sondern auch auf das Ausdauertraining an. Veränderungen geschehen in erster Linie in der Energieversorgung der Muskulatur, die Anzahl der Mitochondrien erhöht sich, die Kapillarisierung der Muskulatur nimmt zu, das Energiesystem des Muskels funktioniert besser und die Energiereserven können im Muskel schneller verwertet werden.

Durch intensives Training kann Muskelkater entstehen. Muskelkater entsteht vermehrt bei ungewohnten und intensiven (meist exzentrisch, d.h. bremsend) Bewegungen, dies führ zu Überdehnungen von Zellteilen, zu kleinen Rissen und Deformierungen im Muskel. Diese Mikrorisse bewirken eine Flüssigkeitsansammlung in den Muskelfasern. Durch diese Ansammlung und durch die Reparaturvorgänge werden die Schmerznerven gereizt, dies ist der Muskelkater. Zur Schmerzlinderung können leichte Massagen, leichte Bewegungen oder warme Bäder dienen. Intensives Training ist nicht zu empfehlen, da es sich um eine Verletzung des Muskels handelt.

Molkenprotein – warum ist das Proteinpulver so gesund?

Proteinpulver sind Nahrungsergänzungsmittel, welche von Sportlern als unerlässlich für den Muskelaufbau angesehen werden und verhindern sollen, dass beim Abnehmen nicht nur Fett abgebaut wird, sondern als unerwünschter Nebeneffekt es ebenfalls zum Verlust von Muskulatur kommt. Molkenprotein, auch als Whey Protein Konzentrat oder Whey Protein Isolat bekannt, wird dabei als besonders gesund angesehen und soll über eine hohe biologische Wertigkeit verfügen. Doch woran liegt das?

Was ist überhaupt Molkenprotein?

Molke entsteht bei der Herstellung von Quark oder Käse und wird aus geronner Milch gewonnen. Du kannst die Molke leicht an der grünlich-gelblichen Farbe erkennen. Die Konsistenz ist wässrig, da Molke zu 94 % aus Wasser besteht. Die von Sportlern in Proteinpulver gewollten Bestandteile sind lediglich zu 0,6 bis 1 % enthalten. Doch diese 0,6 % haben es in sich, denn in diesen sind die neun essenziellen Aminosäuren Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin enthalten.

Der menschliche Körper ist nicht in der Lage, diese Aminosäuren selbst herzustellen. Er ist darauf angewiesen, dass diese durch die Ernährung aufgenommen werden.
Bei der Herstellung von Proteinpulver aus Molkenprotein werden vor allem Kalorienquellen wie Zucker und Fette isoliert, so dass das Whey Protein Konzentrat oder Whey Protein Isolat kaum Kalorien enthalten. Immer wieder taucht die Frage auf, ob es für den Muskelaufbau nicht ausreichend wäre, sich gesund zu ernähren, um alle wichtigen Nährstoffe zu erhalten anstatt ein industriell hergestelltes Proteinpulver zu nehmen.

Ohne Zweifel ist in einigen Lebensmitteln wie Käse und speziell Ricotta ausreichend Molkenprotein enthalten. Im Gegensatz zum Proteinpulver haben diese Lebensmittel allerdings einen Nachteil: sie enthalten oftmals sehr viel Fett und Zucker. Die Kalorienmenge ist demnach nicht zu unterschätzen und die entsprechenden Lebensmitteln sollten von jedem Menschen nur in Maßen konsumiert werden. Daher ist insbesondere bei einer Diät Proteinpulver bestimmten Lebensmitteln vorzuziehen.
Im Falle einer Laktoseintoleranz ist es übrigens kein Problem, ebenfalls zu Proteinpulver aus Molkenprotein zu greifen, zumindest wenn es sich beim Whey Protein Isolat handelt. Da bei der Herstellung des Proteinpulver dem Molkenprotein die Laktose entzogen wurde, sollte es für laktoseintolerante Menschen zu keinen Problemen kommen. Von Whey Protein Konzentrat sollte allerdings bei einer Unverträglichkeit auf Laktose Abstand genommen werden.

Hohe biologische Wertigkeit

Molkenprotein verfügt grundsätzlich über eine sehr hohe biologische Wertigkeit. Die biologische Wertigkeit gibt an, wie effizient der Körper Proteine aus der Nahrung in körpereigene Proteine umwandeln kann. Dabei spielt es eine entscheidende Rolle, wie viele essenzielle Aminosäuren enthalten sind. Denn je ähnlicher die Proteine aus der Nahrung den Proteinen aus dem Körper sind, desto besser kann der Körper sie verwerten.

Dem Körper fällt die Verwertung von tierischem Protein leichter als von pflanzlichem, da die Zusammensetzung der tierischen Proteine denen im Körper ähnlicher ist.
Ein Ei hat beispielweise eine biologische Wertigkeit von 100 und dient als Referenzwert für alle anderen Nahrungsmittel. Lediglich das Molkenprotein liegt mit dem Wert von 104 über dem Ei. 
Wird Molkenprotein zu Proteinpulver verarbeitet, kann der Körper dieses außerdem sehr schnell verwerten. Durch die feinen Moleküle des Proteinpulvers wird das Protein schnell vom Darm absorbiert und gelangt auf diesem Wege zügig in die Muskulatur. Nicht umsonst wird das Molkenprotein als anaboles oder auch schnelles Protein bezeichnet.

Wie der Körper durch Molkenprotein profitiert

Vornehmlich sind es die Muskeln, die von dem Proteinpulver profitieren. Doch das Molkenprotein kann den Körper auf vielfältige Art und Weise unterstützen und zeigt, wie gesund Proteinpulver sein kann.

So hat Molkenprotein die Fähigkeit, Deine Körperzellen vor freien Radikalen zu schützen. Viele Menschen wissen nicht, dass freie Radikale Schuld für das Altern sind. Die reaktionsfreudigen Radikale greifen gesunde Körperzellen an und schädigen diese. Die Folgen sind eine schlaffe Haut, ein verschlechterter Blutfluss in den Venen und sogar die Beschädigung der DNS. Krebs oder Tumore können mögliche Folgen sein.

Antioxidantien sind allerdings in der Lage, die Radikale abzufangen. Besonders Glutathion, ein Eiweiß, ist ein sehr effektiver Radikalfänger. Dein Körper kann dieses Eiweiß zwar selbst herstellen, doch dafür benötigt er die Aminosäure Cystein. Diese Aminosäure ist in keinem anderen Lebensmittel nur annähernd soviel enthalten wie es bei Molkenprotein der Fall ist. Proteinpulver kann folglich Dein biologisches Alter positiv beeinflussen und Dich fit und gesund halten.

Proteinpulver kann außerdem glücklich machen. Molkenprotein enthält sehr viel Tryptophan. Diese Aminosäure hat die Fähigkeit, die Produktion von Serotonin anzukurbeln. Serotonin gilt als DAS Glückshormon, ein Mangel kann zu Depressionen führen. Ist es ausreichend vorhanden, kann es für Ausgeglichenheit, einen erholsamen Schlaf und eine bessere Leistungsfähigkeit sorgen.

Whey Protein Isolat oder Whey Protein Konzentrat – was ist besser?

Viele Sportler fragen sich beim Kauf von Proteinpulver, ob sie zu einem Whey Protein Konzentrat oder doch lieber zu einem Whey Protein Isolat greifen sollen. Dabei kennen die wenigsten Menschen den Unterschied beider Produkte.

Molkenprotein gibt es in verschiedenen Formen, die bei der Verarbeitung des Molkenprotein zu Proteinpulver entstehen können. Die drei unterschiedlichen Proteinpulver Formen, die aus dem Molkenprotein gewonnen werden, werden in verschiedene Qualitätsstufen eingeteilt und unterscheiden sich hauptsächlich durch das Herstellungsverfahren.
Whey Protein Konzentrat hat einen Proteingehalt von 70 bis 80 %. Der Anteil an Kohlenhydraten liegt bei diesem Proteinpulver bei 6 bis 8 % und einem Fettanteil von etwa 4 bis 7 %. Das ist deutlich höher , als es beim Whey Protein Isolat Proteinpulver der Fall ist. Das Whey Protein Konzentrat hat allerdings den Vorteil, dass es im Vergleich mit dem Whey Protein Isolat deutlich günstiger ist. Der Grund dafür ist die einfache Herstellung. Bei Unverträglichkeiten auf Fett oder Milchzucker kann es beim Whey Protein Konzentrat zu Problemen kommen, ebenfalls ist die Kalorienmenge bei diesem Proteinpulver nicht zu vernachlässigen.

Die kostenintensivere Variante, ist das Whey Protein Isolat. Der Proteinanteil liegt bei 90 bis 96 %. Durch ein komplexes Herstellungsverfahren, Mikrofiltration genannt, werden dem Molkenprotein Fett und Laktose entzogen, so dass der Anteil an Kohlenhydraten bei dem Whey Protein Isolat bei lediglich 1 % liegt. 
Das Whey Protein Konzentrat ist ebenso zu empfehlen wie das Whey Protein Isolat. Der etwas niedrigere Anteil an Proteinen und der dafür etwas größere Kalorienanteil, der sich dennoch in einem vertretbaren Rahmen bewegt, sollte bei der Einnahme lediglich im Auge behalten werden. Für Hobbysportler ist das Whey Protein Konzentrat in der Regel völlig ausreichend.

Muskuläre Anpassungen auf physiologische Trainingsreize erfolgen generell durch Zunahme des Muskelzellvolumens (Dickenwachstum, Längenwachstum) und durch metabolisch kontraktile Reprogrammierung (Goldspink 1985). Diese Anpassungen sind bewegungs-unspezifisch und übertragbar, sofern die angepassten Muskelfasern bei der Sportart auch eingesetzt werden. Das Ziel des Krafttrainings ist es deshalb, den Muskel möglichst vielseitig auszubilden, um dann möglichst gut den jeweiligen Anforderungen im Sport und Alltag gerecht zu werden.

Radiales Wachstum (Dickenwachstum)
+ Hypertrophie/(Hyperplasie) (mehr parallel geschaltete Sarkomere)
– Atrophie (weniger parallel geschaltete Sarkomere)
Anpassungen Longitudinales Wachstum (Längenwachstum)
+ Hypertrophie/Verlängerung (mehr Sarkomere in Serie)
– Atrophie/Verkürzung (weniger Sarkomere in Serie)
 
Fasertypusverteilung
Metabolisch kontraktile Reprogrammierung

Definitionen und Erläuterungen
Hypertrophie
Muskelfaserhypertrophie ist definiert durch eine Zunahme des cytoplasmatischen (d.h. sarkoplasmatischen) Volumens der Muskelfaser, unabhängig davon, ob sich dabei die Anzahl Zellkerne verändert. Unter Muskelfaserhypertrophie versteht man nicht eine Zunahme der Anzahl Muskelfasern. Da sich Muskelfasern postnatal nicht mehr teilen können, geht man beim Menschen davon aus, dass der primäre Mechanismus der Muskelmassenzunahme die Muskelfaserhypertrophie ist.
1. Radiale Hypertrophie
Zunahme des physiologischen Muskelquerschnitts als Folge einer Zunahme des Querschnitts einzelner Muskelfasern.
2. Longitudinale Hypertrophie
Zunahme der Länge der einzelnen Muskelfasern bei gleichbleibendem Querschnitt. Die Muskeln können sich an neue funktionelle Länge anpassen, indem an den Enden von Myofibrillen neue Sarkomere in Serie addiert werden.

Atrophie
Muskelmassenabnahme als Folge von Inaktivität, Immobilisation.
1. Radiale Atrophie
Abnahme des physiologischen Muskelquerschnitts als Folge einer Abnahme des Querschnitts einzelner Muskelfasern oder des Verlustes von Muskelfasern.
2. Längenwachstum
Abnahme der Länge der einzelnen Muskelfasern. Die Muskeln können an den Enden von Myofibrillen Sarkomere in Serie entfernen.

Fasertypusverteilung
1. Metabolisch kontraktile Reprogrammierung
Veränderungen in der Muskelfaserverteilung sind in beschränktem Ausmass möglich. Damit verbunden sind Anpassungen in der Vaskularisierung, im mitochondrialen Gehalt usw. Die Anpassung erfolgt also primär in der oxidativen Kapazität des Muskels. Man geht davon aus, dass beim Menschen die Überschreitung der Grenze zwischen 2 und 1 unter normalen Umständen wenig wahrscheinlich ist. Ausdauertraining führt daher, entgegen der landläufigen Meinung, im Mittel nicht zu einer Zunahme der Typ 1 Fasern.
Entgegen der landläufigen Meinung macht «explosives» Training die Muskelfasern auf Stufe ihrer molekularen Motoren langsamer (Switch von 2X nach 2A). Inaktivität (freiwillig oder erzwungen) macht die Muskelfasern «schneller» (Switch von 2A nach 2X).
Hyperplasie
Zunahme des physiologischen Muskelquerschnitts als Folge einer Zunahme der Anzahl Muskelfasern. (beim Menschen gibt es keine abschliessende wissenschaftliche Evidenz und man geht davon aus, dass postnatal keine trainingsbedingte Zunahme der Anzahl Muskelfasern erfolgt.)

Quellen: Goldspink G. (1985): Malleability of the motor system: a comparative approach. J Exp Biol 115: 375–391. Theorie Kraft, Scientifics AG