Physik

Trainingsinduziert Anpassungen des Herz-Kreislaufsystems durch Herz-Kreislauftraining

Wie bereits dargelegt, führt ein regelmässiges und systematisch absolviertes Herz-Kreislauftraining zu einer Erhöhung der körperlichen Leistungsfähigkeit und bewirkt deutliche Anpassungen im Herz-Kreislaufsystem und in der Arbeitsmuskulatur. Dabei erfolgt die Deckung des bei körperlicher Arbeit ansteigenden Sauerstoffbedarfs über ein ausgeklügeltes Sauerstofftransportsystem. Dieses besitzt mehrere Stufen, wobei auf jeder Stufe unterschiedliche Mechanismen ablaufen und den Sauerstofftransport limitieren können. Ohne hier allzu stark ins Detail zu gehen, sind diese Stufen

Die Energiebereitstellung

1.   Einleitung

Unabhängig davon, ob es sich um Nervenzellen, die elektrische Impulse übertragen, oder Muskelzellen, die mechanische Arbeit leisten, handelt, benötigt jede Zelle im menschlichen Körper Energie. Diese Energie ist innerhalb der Zellen in Form von Adenosintriphosphat (ATP) gespeichert und wird bei der Aufspaltung von ATP in Adenosindiphosphat (ADP) und freies Phosphat (Pi) frei. Da nur ein sehr begrenzter Vorrat an ATP in den Muskeln gespeichert wird, muss ständig für Nachschub gesorgt werden, indem ATP aus ADP und Pi regeneriert wird. Diese Regeneration erfolgt über 3 verschiedene Systeme, welche in ihrer Ausprägung auf die Eigenschaften der Muskelfasern (im Wesentlichen die MyHC-Isoform, „also den Muskelfasertyp“) abgestimmt sind. Die Systeme sind

  • das phosphagene System (höchste metabolische Leistung aber geringste Kapazität
  • das glykolytische System (niedrigere metabolische Leistung aber höhere Kapazität als das phosphagene System)
  • die mitochondriale Atmung (niedrigste metabolische Leistung, jedoch mit Abstand grösste Kapazität)

Energie

Allgemeine Informationen

Energie(-bereitstellung) ist eine Grundlage des Lebens. Damit der Körper einwandfrei funktioniert, muss eine ausreichende Energiezufuhr über die Ernährung sichergestellt sein. Die Angabe des Energiegehalts der Nahrung erfolgt in Joule (J) bzw. Kilojoule (kJ). Um zu grosse Werte bei der Angabe in Joules zu vermeiden, kürzt man diese gerne ab: 1'000'000 J = 1000 kJ = 1 Megajoule (MJ). Der Gebrauch der Einheit „Kalorie“ bzw. „Kilokalorie“ ist veraltet und heute weltweit nicht mehr gestattet, in der Schweiz besteht das Verbot sogar seit 1977. Von der veralteten Kalorie in Joule umzurechnen ist sehr einfach, man multipliziert die Kalorienangaben ungefähr mit vier.  Umgekehrt teilt man Joule-Angaben durch vier um Kalorienangaben zu erhalten (ganz genau sind die Faktoren: 1kJ = 0.24 kcal bzw. 1 kcal = 4.18 kJ).

Warum sollte die Bewegungsgeschwindigkeit bei einer Kraftübung generell langsam sein?

Dies hat mehrere Gründe. Einerseits gehen schwungvolle, «explosive» Bewegungen mit einer drastischen Erhöhung der Verletzungsgefahr einher. Andererseits, wenn der Trainingswiderstand in der Anfangsphase der Bewegung beschleunigt wird, bewegt sich dieser gleichförmig geradlinig weiter (siehe Abbildung 1 und Abbildung 2).

Diese Eigendynamik des Trainingswiderstands bedeutet einen kleineren relativen Kraftaufwand des Muskels. Dies wiederum bedeutet eine temporäre Derekrutierung von motorischen Einheiten und somit zu einem Spannungsabfall in den Muskelfasern der derekrutierten motorischen Einheiten. Diese Muskelfaserspannungsdauer bis zur totalen Erschöpfung ist aber ein Kriterium für Muskelhypertrophie. Aufgrund der bestbekannten Geschwindigkeit-Kraft-Relation von A. V. Hill (siehe Blog Geschwindigkeit-Kraft-Relation) nimmt die Muskelkraft mit zunehmender Verkürzungsgeschwindigkeit es Muskels hyperbelartig ab.

Abbildung 1: Verhalten des Trainingswiderstands auf die Bewegungssschnelligkeit 2-2 (konzentrisch ca. 2sec und exzentrisch ca. 2sec)

Mikrofaser

Für einmal wollen wir hier nicht von einer Faser des Körpers oder vielleicht in Nahrungsmitteln schreiben. Vielmehr interessiert hier die Mikrofaser, die in den neuen update Tüchern zu finden sind.

Definition:
Von einer Mikrofaster spricht man, wenn 10'000m davon weniger als 1g wiegen. Dies ist bis zu 3 mal weniger als z.B. bei Baumwolle. Zum Vergleich soll das menschliche Haar dienen, welches mit 50 bis 70µm 5 bis gut 20 mal dicker ist als eine Mikrofaser mit 3 bis 10µm.

Es gibt nur eine Kraft

Herr Toigo, welchen Stellenwert hat die Kraft im Alltag des Menschen?
Unser Leben wird von der Schwerkraft diktiert. Sie zieht uns selbst im Sitzen gegen den Erdmittelpunkt hin und wir müssen immer und überall gegen die Schwerkraft ankämpfen. Dazu brauchen wir unsere Muskeln, ohne sie könnten wir uns nicht fortbewegen. Die Kraft ist die Grundlage jeder Bewegung.