Welche Rolle spielen Laktat und Milchsäure, sowie der aerobe und anaerobe Energiestoffwechsel nach einem intensivem Herz-Kreislauf-Training? Welchen Einfluss haben laktatanhäufende Trainingseinheiten auf die Muskulatur? Was genau ist Laktat eigentlich und ist es grundlegend schlecht?
Was versteht man unter Laktat?
Ich war auf meinem Rudergerät zusammengesunken und hatte Schmerzen. Gerade hatte ich zwei 4-minütige Intervalle bei 95 % Belastung durchgeführt, mit einer 5½-minütigen Erholung. Meine Herzfrequenz war innerhalb von ca. 1 Minute wieder relativ normal nachdem ich das 2. Intervall absolviert hatte, aber meine Beine und besonders meine Quadrizeps brannten wie Feuer.
Kann Milchsäure Muskelschmerzen verursachen?
Physiologisch gesehen schien mein Herz stärker zu sein als meine Beine. Seine Fähigkeit, Sauerstoff zu verarbeiten, schien größer zu sein als die Energie, die meine Beine produzieren konnten. Es dauerte 15 Minuten, bis das Brennen aufhörte, und den restlichen Abend fühlten sich meine Beine wie Wackelpudding an. Ich verfluchte die Milchsäure als die vermeintliche Ursache für meine Schmerzen.
Die Erfahrungen, die ich mit intensivem Herz-Kreislauf-Training gemacht hatte, brachten mich dazu, über den aeroben und anaeroben Energiestoffwechsel nachzudenken und insbesondere über die Rolle von Laktat und Milchsäure. Halten Sie sich vor Augen, dass dies zwei verschiedene chemische Verbindungen sind, die oft fälschlicherweise als ein und dasselbe angesehen werden. (Dazu später mehr!)
Ist Laktat schlecht?
Wie viele Sportler und Trainer war ich mit der Vorstellung aufgewachsen, Laktat sei schlecht. Denn warum sollten wir uns abwärmen, um es aus unseren Muskeln hinauszubefördern, wenn es gut wäre? Es war ein „Abfallprodukt“, das zu Muskelschädigungen führte und entstand, wenn man nur anaerob trainierte – so wie die Trainingseinheit, mit der ich gerade fertig geworden war. In letzter Zeit allerdings habe ich begonnen, viele, wenn nicht gar alle Aspekte dieser allgemein akzeptierten Weisheit in Frage zu stellen.
Lassen Sie mich beginnen, indem ich zu diesem Thema den namhaften Sportwissenschaftler und Laufmediziner Tim Noakes zitiere: „Tatsächlich ist Laktat möglicherweise einer der wichtigsten Energiebrennstoffe im Körper. Lassen Sie uns ein für alle Mal die ganze schlechte Publicity aus dem Bewusstsein streichen, die die Milchsäure auf sich gezogen hat, und ihr den ihr zustehenden Platz als einer der wichtigsten Brennstoffe des Körpers einräumen.“
Laktat als Ursache für Schmerzen und Muskelkontraktionen
Bevor wir jedoch Noakes Gedankengang folgen, lassen Sie uns zuerst betrachten, warum Laktat so lange als Übeltäter galt. Diese chemische Verbindung war eine der ersten, die Sportwissenschaftler in der Lage waren zu analysieren. Zum Teil ist dies der Grund, warum es fälschlicherweise mit einer Vielzahl von physiologischen Reaktionen in Verbindung gebracht worden ist, die durch sportliche Betätigung ausgelöst werden. Dazu zählen Erschöpfung, Krämpfe und Verstauchungen. Es gab eine Zeit, da wurde sogar behauptet, Laktat sei die Hauptursache von Muskelkontraktionen!
Für die etwas älteren unter uns verfestigte sich das Bösewicht-Image auch durch die unsterblichen Worte des verstorbenen Fernsehkommentators Ron Pickering vom „Schwimmen in einem Meer von Milchsäure“, mit der für gewöhnlich 400-m-Läufer bedacht wurden, die gerade die Gegengerade hinunterliefen.
Alter Aberglaube
Wie wir sehen werden, hätte Ron es zutreffender formuliert (wenn auch weniger dramatisch), wenn er in Bezug auf die Sportler die Formulierung „sie schwimmen in einem erfrischenden Pool von Laktat“ gebraucht hätte, während sie die Gegengerade hinunterliefen. Er hätte diese Metapher auf praktisch jeden Laufwettkampf oder jede sportliche Leistung beziehen können, die mehr als ungefähr sieben Sekunden dauert.
Aber alte Angewohnheiten sind nicht totzukriegen und vielleicht beginnt Laktat erst jetzt damit, sein schlechtes Image abzuschütteln.
Wie entsteht Laktat?
Laktat wird übrigens immer in unseren Muskeln gebildet. Sowohl bei sehr niedrigen als auch bei viel höheren Belastungsintensitäten. Es wird sogar behauptet, dass es auch im Körper vorhanden sei, wenn Sie sich nicht bewegen – und wäre somit nicht die Folge anaerober Belastung.
Die Bedeutung der Glykolyse bei Sport und Training
Von entscheidender Bedeutung ist die Tatsache, dass Laktat im Grunde hilft, Energie zu produzieren. Es wird während der Glykolyse gebildet, was im Wortsinne Spaltung von Glukose bedeutet. Glukose stammt aus den Kohlenhydraten, die wir über die Nahrung aufnehmen. Die Glykolyse setzt chemische Prozesse in unseren Muskeln in Gang, die die Energie produzieren, die für anhaltende Muskelkontraktion nötig ist. Ohne Glykolyse wären wir nicht in der Lage, sportliche Betätigung länger als ein paar Sekunden durchzuhalten.
Es gibt zwei Typen von Glykolyse. Der eine ist sauerstoffabhängig, der andere sauerstoffunabhängig und diese können dementsprechend den aeroben und anaeroben Energiesystemen zugeordnet werden. Beide Glykolyse-Typen bilden Laktat, die sauerstoffunabhängige Variante allerdings in Form von Milchsäure.
Wie entsteht Brenztraubensäure
Glykolyse führt durch den Abbau von Glukose zur Bildung von Brenztraubensäure, woran mehr als 10 verschiedene chemische Reaktionen beteiligt sind. Brenztraubensäure wird dann innerhalb des sogenannten Krebszyklus verwendet, einer komplexen Kettenreaktion, die zur Energiegewinnung führt.
Schon wenn wir die Belastungsintensität nur relativ minimal erhöhen, hat das zur Folge, dass Brenztraubensäure anfängt, sich in unseren Muskeln anzusammeln. Das Enzym Laktatdehydrogenase wandelt sie in Laktat um. Bei mäßiger bis hoher Belastungsintensität wird Laktat wieder in Brenztraubensäure umgewandelt, welche dann für die kontinuierliche Energieproduktion wieder verwendet wird.
Der Krebszyklus liefert ungefähr 90 % der Energie, die für Herz-Kreislauf-Training nötig ist, in Form von Adenosintriphosphat (ATP), dem universellen Energiespender des Körpers.
Die Grundtypen der Muskelfasern
Unsere Muskeln besitzen zwei Grundtypen von Muskelfasern. Jede hat eine unterschiedliche Kontraktionsgeschwindigkeit und eine andere Kontraktionsfähigkeit. Aber beide dieser Fasertypen spielen eine entscheidende Rolle bei der Laktatbildung, dem Laktatabbau und der Leistung bei Belastung.
Langsam zuckende Fasern sind ermüdungsresistent und man benötigt sie demzufolge für anhaltende körperliche Belastung. Was Laktat anbelangt, sind sie am besten für den Abbau geeignet. Schnell zuckende Fasern haben eine um 2- bis 3-mal größere Kontraktionsgeschwindigkeit und werden in ihrer „reinen“ Form für kraftaufwendige – wenn auch relativ kurze – Aktivitäten wie Sprinten eingesetzt; sie sind besser geeignet für die Laktatbildung.
Stacker Workouts: Stark laktatanhäufende Trainingseinheiten
Schnelle Fasern können in Typ IIa und Typ IIb unterteilt werden. Erstere werden als „Übergangsfasern“ angesehen, insofern als sie mit dem entsprechenden Training entweder ihre Kapazität für schnelles Zucken oder die für langsames Zucken verbessern können.
Stark laktatanhäufende Trainingseinheiten, sogenannte „stacker workouts“ (2-minütige Intervalle bei fast maximalem Tempo, unterbrochen von 4 Minuten Erholung), sind ein großartiger Weg, die Ausdauerleistung zu verbessern.
Bei diesen hochintensiven Intervall-Trainingseinheiten werden sehr schnell große Mengen Laktat gebildet, während ihre kurzen Erholungsperioden sicherstellen, dass die Laktatwerte während der folgenden Intervalle wieder ansteigen. Sehr früh während dieser Intervalle muss eine sich ständig vergrößernde Energiemenge mit Brennstoff ohne Sauerstoff versorgt werden, was zu sauerstoffunabhängiger Glykolyse führt.
Was ist MCT1?
Was die Verbesserung der Verwendung und Wiederverwendung von Laktat in unseren Muskeln zwecks Erhöhung der Ausdauerleistung angeht, so regen die „stacker workouts“ die schnellen Fasern an, mehr von dem Muskelzellprotein zu produzieren, das als Monocarboxylate Transporter 1 (MCT1) bekannt ist. Dies ist in langsamen Fasern vergleichsweise reichlich vorhanden.
MCT1s sind wichtig für den Transport von Laktat in die Muskelzellen, wo es abgebaut wird, um weitere Energie für sportliche Betätigung zu produzieren. Sehr vereinfacht gesagt: Je mehr MCT1 ein Muskel hat, desto größer ist die Rate des Laktatabbaus und Ihre Kraftausdauer. Beachten Sie auch, dass stark laktatanhäufende Trainingseinheiten die Anzahl der Mitochondrien (Energiekraftwerke der Zellen) und Kapillaren (sauerstoffreiche Blutautobahnen) in und zu Ihren Muskeln erhöhen. Dadurch wird also auch ihr Potential für anhaltende kräftige Muskelkontraktionen erhöht.
Laktat und brennende Muskeln
Ungeachtet ihrer Vorteile haben diese Trainingseinheiten möglicherweise zum Ruf des Laktats als Bösewicht beigetragen. Im Leben ist es nur natürlich, etwas nicht zu mögen, das einem Schmerzen bereitet – und auch wenn Sie selbst keine „Stacker-Trainingseinheit“ absolviert haben; Sie können mir glauben, dass es wehtut! Sie verfluchen das Gefühl brennender Muskeln, von dem Sie glauben, dass es vom Laktat herrührt.
Gelangt Laktat in den Blutkreislauf, verursacht es allerdings keine Schmerzen. Wenn es das täte, würde uns alles wehtun, vielleicht die ganze Zeit oder zumindest nach jeder Art von sportlicher Betätigung, sogar nach einem Spaziergang im Park. Um den Zusammenhang herzustellen: Das Laktat steigt an als Folge der Glykolyse, bei Untrainierten zu nur ungefähr 55 % ihrer maximalen Kapazität des aeroben Stoffwechsels (maximale Sauerstoffaufnahme).
Laktat ist also nicht die Ursache für schmerzhafte Muskeln
Wenn also das Laktat nicht das schmerzhafte Problem ist, was ist es dann? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir ein wenig Chemie verstehen. Jede Substanz, die in einer Lösung ionisiert und Wasserstoffionen abgibt, ist eine Säure. Wenn wir Sport bei einer hohen Intensität betreiben (so wie jene, der wir bei einer stark laktatanhäufenden Trainingseinheit begegnet sind) schaffen wir die notwendigen Voraussetzungen, damit sich Säure in unseren Muskeln bildet.
Obwohl wir noch Sauerstoff aufnehmen, reicht dessen Menge nicht aus, um den benötigten Energiebedarf zu decken. Das verändert die Ergebnisse der chemischen Prozesse die ablaufen, und statt Laktat produziert der Körper Milchsäure. Speziell bildet Milchsäure sich, wenn Brenztraubensäure aufgrund des Sauerstoffmangels vorübergehend zwei Hydrogene (Elektronen) aufnimmt. Bedenken Sie aber, dass Milchsäure sich wieder in Laktat umwandelt, sobald es in den Blutkreislauf kommt.
Was ist Milchsäure? Ist Milchsäure Laktat?
Milchsäure kann – sinnbildlich gesprochen – als Verwandter von Laktat angesehen werden. Laktat ist der Musterknabe, immer in der Lage die Energiegewinnung hinzubekommen (zumindest bis zu bestimmten Intensitäten – z. B. 80 % der maximalen Sauerstoffaufnahme beim ausdauertrainierten Sportler).
Leider bekommt die Milchsäure am Ende den Schwarzen Peter zugeschoben, obwohl sie versucht, es ihrem Verwandten gleichzutun. Wenn sie bei höheren Belastungsintensitäten zur Energieproduktion beitragen will, übersteigt ihre Produktionsrate letztendlich ihre Abbaurate. Das führt zu einem Verlust an Muskelkraft, zu Schmerzen und schließlich zum Beenden der Übung.
Milchsäure ist kein Abfallprodukt
Man nimmt an, dass die Schmerzen, die mit Milchsäure einhergehen, von der Reizwirkung der sauren Muskeln an den Nervenenden herrühren. Man glaubt auch, dass die Milchsäure das zentrale Nervensystem „reizt“, was zu Übelkeit und Verwirrung führt.
Milchsäure ist wie Laktat kein Abfallprodukt. Während einer Erholungsphase, wenn Sauerstoff viel reichlicher vorhanden ist, verliert Milchsäure ihre zwei Wasserstoffe und greift auf die Brenztraubensäure als Energielieferant zurück. Genau genommen wird 50 % des während einer harten Trainingseinheit produzierten Laktats (denken Sie daran, dass Milchsäure wieder zu Laktat wird, wenn es in den Blutkreislauf kommt) dazu gebraucht, die Glykogenspeicher der Muskeln während der Regeneration wieder aufzufüllen.
Machen Sie sich klar, dass Glykogen ein erstklassiger Muskelbrennstoff ist, der aus Kohlenhydrat stammt. Der Körper kann es in den Muskeln und der Leber in begrenzten Mengen (bis zu 375 g) speichern.
Was ist der Laktat-Shuttle?
Was Laktat zur Glykogenauffüllung und zur Regeneration nach sportlicher Betätigung beiträgt, geschieht im sogenannten „Laktat-Shuttle“. Wenn Laktat an den Blutkreislauf abgegeben wird, nutzt die Leber es, um Blutzucker und Glykogen zu produzieren.
Das Herz und andere Muskeln hingegen gebrauchen es zur Energieproduktion. Damit die Energieversorgung während der sportlichen Betätigung aufrechterhalten wird, ist es ungemein wichtig, dass der Laktattransfer Kohlenhydrat von Muskeln, deren Glykogenspeicher voll sind, umverteilen kann – als potentielles Glykogen durch den Laktatstoffwechsel.
Was ist der Laktat-Transfer?
Der Laktattransfer entzieht Glykogen solchen Muskeln, die nicht besonders viel benutzt werden – z. B. die Armmuskeln während des Marathonlaufs – und bringt es in Körperregionen, in denen ein hoher Glykogenbedarf besteht – z. B. die Beine – und hilft so, das Energieniveau aufrechtzuhalten.
Obwohl wir Laktat von nun an als Wohltäter ansehen sollten, was seinen Energiebeitrag angeht, täten wir ungeachtet aller Verheißungen gut daran, nicht zu überschwänglich zu werden, besonders, wenn es darum geht, mit Hilfe eines Laktatschwellentests Prognosen über die Ausdauerleistung abzugeben.
Die Bestimmung der Laktatschwelle
Die Laktatschwelle ist der angenommene Punkt, bei der die Laktatwerte in unserer Muskulatur in einem solchen Maße ansteigen, dass die Glykolyse mit immer weniger Sauerstoff weiterläuft und die Muskelaktivität schließlich zum Erliegen kommt. Die Laktatschwelle kann als die „rote Linie“ des Muskelmotors angesehen werden; sobald die „Laktatnadel“ dieses Band berührt, geht die Kraft allmählich verloren.
Beim Laktatschwellentest erhöht man im Allgemeinen die Belastung stufenweise gegen einen kontrollierten Widerstand, wie die Laufbandgeschwindigkeit. Man verwendet Blutproben zur Analyse der Laktatansammlung, für gewöhnlich vom Ohr.
Die Änderung der Laktatschwellenwerte
Watts und seine Kollegen haben jedoch festgehalten: „Laktatschwellenwerte ändern sich mit der unterschiedlichen Dauer von ansteigenden Teststufen. Die Kriterien, die man braucht, um die Laktatschwelle zu bestimmen, werden sich auf den Schwellenwert auswirken.
Laktatschwellenwerte sind zum größten Teil eine Sache des angewandten Verfahrens und der festgelegten Kriterien für eine Schwelle. Ohne das Wissen darüber ist der absolute Wert einer Laktatschwelle bedeutungslos und unzuverlässig. Als er verschiedene Forschungen zum Ausdauertraining und Testprotokolle unter die Lupe nahm, machte Berg ähnliche Beobachtungen.
Laktatschwelle als Indikator für die Ausdauerleistung
Santos führte diese Debatte weiter, als er speziell die Verwendung der Laktatschwelle als einen Indikator für die Ausdauerleistung bei Halbmarathonzeiten untersuchte. 18 Langstreckenläufer absolvierten insgesamt 33 Halbmarathons ebenso wie eine gleiche Anzahl von Stufen-Feldtests (4-mal 2000 m), um die Beziehung zwischen Lauftempo und Blutlaktatwerten zu bestimmen. Im Prinzip wollten die Forscher herausfinden, wie schnell die Läufer laufen mussten, damit sie innerhalb von prima Laktatwerten – um schnelle Halbmarathonzeiten zu erreichen – blieben.
Die Geschwindigkeiten im Feldtest reichten von 4,2– 5,8 m pro Sekunde, mit einer Steigerung von 0,4 m/Sek bei jeder Stufe. Nach jeder Belastungsstufe wurden Blutproben entnommen und analysiert. Zuerst schien es so, als seien die Stufentests wertvolle Indikatoren von Halbmarathonzeiten; die Testgeschwindigkeiten entsprachen Laktatkonzentrationen zwischen 3,0 und 5,5 mmol/l, was das Tempo beim Halbmarathon widerspiegelte. Sogar höhere Korrelationen fanden sich Laktatwerte von 4,5, 5,0 und 5,5 mmol/l.
Als die Athleten jedoch im Wettkampf liefen, fielen diese starken Korrelationen auseinander. 70 % der schließlich erreichten Wettkampfzeiten lagen außerhalb des prognostischen Werts, der auf den Laktatwerten von 4,5–5,5 mmol/l basierte, die während des angeblich leistungsdiagnostischen Stufentests erzielt wurden.
Was sagt der Laktatwert aus? Grenzen der Prognostik
In einem Versuch, darüber hinaus die Laktatwerte und Defizite der Laktatschwelle hinsichtlich der Leistung bei Ausdauerdisziplinen zu erklären, schreibt Noakes: „Laktat ist ein natürliches Produkt des Kohlenhydratstoffwechsels während körperlicher Anstrengung.
Wenn die Energieproduktionsrate sich erhöht, benötigt man mehr mehr Kohlenhydrat. Dies führt dazu, dass mehr Laktat im Blut auftaucht. Mithin zeigt ein steigender Blutlaktatwert nur an, dass mehr Kohlenhydrat verbrannt wird. Es bedeutet nicht, dass die Arbeit des Muskels anaerober wird.“
Laktat als Hauptbestandteil bei der Energieproduktion
Demzufolge sind Versuche, die Wettkampfleistung einer angenommenen Laktatschwelle zuzuordnen, letztlich zum Scheitern verurteilt. Noakes behauptet, Testläufe und Laufergebnisse bei kürzeren Strecken und Selbstanalyse (für entsprechend erfahrene Athleten) seien bessere Indikatoren für die Ausdauerleistung.
Mittlerweile müssten einige Ihrer Missverständnisse in Bezug auf Laktat ausgeräumt sein. In Wirklichkeit ist Laktat (oder Milchsäure) weder ein Bösewicht noch ein Abfallpodukt, sondern ein Hauptbestandteil bei der Energieproduktion und Aufrechterhaltung des Energieniveaus.
Fazit zu Laktat und Milchsäure
Wenn Sie also den Schmerz einer höchst nützlichen, stark laktatanhäufenden Trainingseinheit erfahren, sollten Sie nicht die Milchsäure verfluchen, sondern ihr stattdessen „auf die Schulter klopfen“ wegen ihres Versuchs, Ihre Muskeln am Arbeiten zu halten.
Und Sie sollten ihr dankbar dafür sein, was sie für Ihre Erholung nach der Trainingseinheit leistet. Laktat benimmt sich nur dann daneben, wenn man es gezielt dazu verwendet, Ausdauerleistung zu prognostizieren.
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