Der Mensch benötigt zum Aufrechterhalten aller Prozesse Energie, die er aus energiereichen Phospaten gewinnt. Um diese energiereichen Phosphate (Adenosintriphosphat) wieder mit Energie versorgen zu können, nachdem sie diese abgegeben haben, werden Kohlenhydrate und Fette unter Verwendung von Sauerstoff in einer Art Verbrennungsprozess verstoffwechselt. Dabei entsteht aus dem bereits „entladenen“ Adenosindiphosphat (ADP) wieder energiereiches Adenosintriphosphat (ATP). Aufgrund dieser Bedeutung des Sauerstoffs wurde der Sauerstoffaufnahme schon um 1900 sehr große Bedeutung beigemessen und Physiologien versuchten auf verschiedene Wege die Sauerstoffaufnahme zu messen. (Was ist VO2max - die maximale Sauerstoffaufnahme?)
Viele Einflussgrößen
Die Fähigkeit, Sauerstoff aufnehmen zu können, wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Neben dem Trainingszustand spielen auch genetische Faktoren eine große Rolle. So ist neben der Gasaustauschfläche in der Lunge auch die Anzahl der roten Blutkörperchen von Bedeutung. Hohe Werte können also entweder durch Training bedingt sein, oder sind aufgrund von optimalen körperlichen Voraussetzungen zustande gekommen.(1) Die VO2max soll das absolute Limit der Ausdauerleistungsfähigkeit darstellen, da sie die maximale Menge Sauerstoff angibt, die der Arbeitsmuskulatur zur Verfügung gestellt werden kann. Dies impliziert, dass ein Sportler das abolute Leistungslimit reproduzieren und mehrfach erreichen kann.(1) Aus diesem Grund wird die maximale Sauerstoffaufnahme immer wieder als Bruttokriterium für die Ausdauerleistungsfähigkeit betrachtet. Neben der Bedeutung als Kenngröße für die Ausdauerleistungsfähigkeit werden auch Trainingsbereiche teilweise von der maximalen Sauerstoffaufnahme abgeleitet.
Sauerstoffaufnahme als wichtige Kenngröße?
Unter Belastung steigt die Sauerstoffaufnahme des Körpers durchgehend an und erreicht im Rahmen der größten Ausbelastung ihr Maximum. Wenn ein Abflachen der Sauerstoffaufnahme erkennbar ist, heißt der höchste gemessene Wert VO2max. Wird jedoch kein Plateau erreicht, sondern ist die Sauerstoffaufnahme im Bereich des Abbruchs noch ansteigend gewesen, wird nicht von einer VO2max sondern von einer VO2peak gesprochen.(1) Neben der Fähigkeit, sich bei maximaler Anstrengung quälen zu können, ist also auch die Motivation ausschlaggebend.
Aufgrund aktueller Forschungsarbeiten wird die VO2max zunehmend auch kritisch hinterfragt.(2) Insbesondere Arbeiten des südafrikanischen Sportwissenschaftlers Timothy Noakes deuten darauf hin, dass die VO2max eben nicht als Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit betrachtet werden kann. Bezieht man die „Central Governor Theorie“ in die physiologische Diskussion mit ein, wird klar, dass das Konzept der VO2max auf wackeligen Füßen steht.(2) Die Theorie besagt, dass Menschen niemals in der Lage sind, die maximale Leistungsfähigkeit willkürlich zu erreichen, es sei denn wir befinden uns in Lebensgefahr und unser Körper möchte sich schützen.
Das Testprotokoll beeinflusst die Ergebnisse
Die maximale Sauerstoffaufnahme wird in der Regel in Form eines Rampentests gemessen. Dabei wird auf einem Rad oder auf einem Laufband die Leistung kontinuierlich gesteigert.
In einer Untersuchung haben Beltrami und Kollegen verschiedene Testverfahren gegeneinander getestet. Es wurden neben den klassischen Tests mit ansteigender Belastung auch solche mit abfallender Belastung untersucht. Hier wurde die erste Stufe auf einem etwas höheren maximalen Niveau gefahren, das vorab in einem ansteigenden Test zum Abbruch führte. In den folgenden Minuten wird die Belastung zunehmend reduziert. Vergleicht man nun die Ergebnisse eines Testverfahrens mit ansteigendem Protokoll mit denen eines abfallenden Protokolls, interessiert, wie sich die maximale Sauerstoffaufnahme verhält. Da bei den abfallenden Tests die höchste Stufe über der der ansteigenden Protokolle lag, aber das Bewusstsein, dass der Test leichter werden wird, die Motivation erhöhen kann, könnten auch die maximal gemessenen Werte schwanken.
Interessanterweise scheint wirklich die Regulation durch das Gehirn in Form von Motivation oder Durchhaltewillen eine entscheidende Rolle zu spielen. In der genannten Untersuchung wurden bei den Tests mit abfallendem Protokoll um 4,4 % höhere Werte der VO2max gemessen.(2) Interessant ist, dass die höhere Sauerstoffaufnahme auch dann gemessen wurde, wenn in dem konventionellen Belastungstest ein Plateau erreicht wurde.
Motor oder Steuerungszentrale?
Betrachtet man diese Ergebnisse mit Vorsicht, scheint es doch zumindest Hinweise zu geben, dass eben nicht alleine das Herz-Kreislaufsystem oder der Lungenkreislauf limitierend im Ausdauertraining zu wirken scheinen, sondern dass das Gehirn als Steuerungszentrale eine bedeutende Aufgabe in Bezug auf das Limitieren der Leistungsfähigkeit hat. Die Bedeutung der maximalen Sauerstoffaufnahme darf auf keinen Fall überschätzt werden. In der Spiroergometrie stehen jedoch mit den ventilatorischen Schwellen (VT1 und VT2) sowie dem Atemäquivalent für Sauerstoff und Kohlendioxid weitere Parameter zur Verfügung, die eine Beurteilung der Leistungsfähigkeit ermöglichen. Letztendlich sollte das Abbild der Leistungsfähigkeit über möglichst viele Parameter erfasst werden: Das komplexe Bild der 9-Felder-Graphik nach Wassermann sollte der Ausgangspunkt für das Beurteilen von Leistungsfähigkeit und Trainingszustand eines Athleten sein und nicht die VO2max.
Dennis Sandig
Literatur
1. Hollmann, W., Strüder, K., Predel, H-G. & Tagarakis, C. (2006). Spiroergometrie. Kardiopulmonale Leistungsdiagnostik des Gesunden und Kranken. Stuttgart: Schattauer.
2. British Journal of Sports Medicine, 2012, Bd. 46 (1), S. 23-29.
