Hochintensives aerobes Intervall Training

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1 Dr. rer. nat. Patrick Wahl Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin

2 Der Anfang Short term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance. Gibala et al. J Physiol 2006 Komplett konträre Trainingsinterventionen SIT Gruppe beansprucht lediglich 20% der Trainingszeit der HVT Gruppe Ergebnis: Ähnliche h aerobe Anpassungen

3 Physiologische Einflussfaktoren auf die Ausdauerleistung Perfusion Diffusion Ventilation Pulmonale Diff. Kapazität Cardiac Output LV Wand Dicke LV Kammer Größe Myocardiale Kontraktilität Ventrikuläre Compliance Mitoch. Anzahl Mitoch. Größe Oxid. Enzyme Faserspektrum Kapillarisierung Skelet Muskel O 2 Transport Kapazität thb Hct RBC deformability Wahl 2014

4 Intensitätszonen Training Volume [%] HVT Threshold HIT Zone 1 Zone 2 Zone 3 SIT Zone 4 La actate [m mmol/l] LT MLSS VO 2 [%max] Lactate [mmol/l] 50 80% 81 90% % V max P max 55 85% 86 92% % Heart Rate [%max] Wahl 2016

5 HIT & HVT High VolumeTraining High Intensity Training # Sessions # Sessions low high low high INTENSITY INTENSITY Mod. nach Stöggl 2010 Intensität von 50 70% der VO 2max und einer Dauer von 60 min Seiler (2009) Intensität von % der VO 2max bis hin zu all out Protokollen und einer Dauer von sec Wenger & Bll(1986) Bell (1986), Gibala & MG McGee (2008)

6 Stimuli auf zellulärer Ebene Mechanical load Hormonal adjustment Neuronal activation Metabolic disturbance Signaling Transkription/Translation Proteins Quantity, Activity, Localisation Stroke volume Mitochondrial biogenesis Fiber type shift Angiogenesis Erythropoiesis Mod. nach Hoppeler Compr Physiol. 2011

7 Mechanischer Stress Mechanical load Hormonal adjustment Neuronal activation Metabolic disturbance Spannung Scherkrä e Faserrekru erung Signaling Transkription/Translation Beeinflussbar durch: 1. Trainingsintensität Mod. nach Hoppeler Compr Physiol. 2011

8 Mechanischer Stress & Herz Hämodynamischer Overload Wisloff et al. Exerc Sport Sci Rev 2009

9 HIT vs. HVT & Herz HIT führt im Vergleich zu HVT zu größeren Verbesserungen des Schlagvolumens Helgerud et al. Med Sci Sports Exerc 2007

10 Metabolischer Stress Mechanical Hormonal Neuronal Metabolic load adjustment activation disturbance FFA O 2 ATP AMP ROS Laktat ph Beeinflussbar durch: 1. Training 2. Ernährung PPAR HIF 1 AMPK Signaling Transkription/Translation Mod. nach Hoppeler Compr Physiol. 2011

11 Metabolischer Stress HIT KH vs. Lipidspeicher HVT Gesamtenergieverbrauch Energieverbrauch/Zeiteinheit Mitochondriale Biogenese

12 Metabolischer Stress High energy contractions HIT ATP AMP AMPK PGC 1α Typ I Fasern Mitochondriale Biogenese Oxidative Kapazität Glut4 Glykogen Mod. nach Laursen Scand J Med Sci Sports 2010

13 Metabolischer Stress Training with Low Muscle Glycogen Enhances Fat Metabolism in Well Trained Cyclists Training: 3 Wochen 9 x HVT (90 min at 70% VO 2max ) 9 x HIT (8 x 5 min min, 1 min recovery) High: HVT HIT HVT HIT Low: HVT HVT HIT HIT Tag 1 Tag 2 Tag 3 Tag 4 Hulston et al. Med. Sci. Sports Exerc. 2010

14 Metabolischer Stress & Energiestoffwechsel Hulston et al. Med. Sci. Sports Exerc. 2010

15 Energiestoffwechsel Hulston et al. Med. Sci. Sports Exerc. 2010

16 Rate der ATP Resynthese e 50 % 25 % 25 % 31 % 36 % 33 % 14 % 8 % 45 % 62 % 41 % 30 % Glykogen Fett Plasmaglucose Beeinflussung desenergetischenenergetischen Stresses (Substratselektion) durch: Ernährung 1,2 1,0 vor Frühstück Belastungsdauer [min] Beeinflussung desenergetischenenergetischen Stresses (Substratselektion) durch: Trainingsdauer Fettsäuren (m mmol/l) Freie 0,8 0,6 04 0,4 nach Frühstück 0,2 00 0, Belastungsdauer [min]

17 Energiestoffwechsel Fettreiche Diäten Vergrößerung der IMCL bei gleichbleibenden Glykogen Speichern Reduktion des Glykogenverbrauchs Substratselektion Vogt et al. Schw. Z Sportmed. Sportrtaum. 2004

18 Metabolischer Stress Metabolischer Stress kann beeinflusst werden durch: 1. Trainingsintensität/ volumen Energiespeicher, Mito. Biogenese 2. Trainingsabfolge Substratselektion 3. Ernährung Substratselektion Die Art des metabolischen Stresses entscheidet mit über die Art der Anpassung

19 Hormonelle Reaktionen Mechanical Hormonal Neuronal Metabolic load adjustment activation disturbance ph FFA ROS O 2 ATP AMP Laktat PPAR HIF 1 AMPK Signaling Transkription/Translation Mod. nach Hoppeler Compr Physiol. 2011

20 Methoden 1. 4 x 30 sec all out 2. 4 x 4 min 90 95% PPO 3. HVT 2 h 55% PPO pre / 0 / 30 / 60 / 180 ELISA hgh Cortisol Wahl et al. Horm Metab Res 2013

21 Hormonelle Reaktionen 4x30 4x4 HVT Laktat [mmol L 1 ] 12,8 ± 24 2,4 66± 6,6 25 2,5 12± 1,2 04 0,4 ph [AU] 7,19 ±0,06 7,31 ±0,04 7,39 ±0,01 Base Excess [AU] 10,6 ±2,4 4,5 ±1,9 1,2 ±0,9 Energieumsatz [kj] 2439 ± ± ± 757 RPE [AU] 18,3 ±1,2 16,0 ±1,2 12,3 ±1,5 Wahl et al. Horm Metab Res 2013

22 Hormonelle Reaktionen $ # 70 Wahl et al. Horm Metab Res 2013 ml -1 ] hg GH [mlu 60 4x30 4x4 50 HVT # $ # HIT = potenter Stimulus für die Hormon Sekretion Anabole Bedingungen pre 0' 30' 60' 180'

23 Hormonelle Reaktionen rtisol [ng ml -1 ] Co $ # # $ # # # # 4x30 4x4 HVT Wahl et al. submitted pre 0' 30' 60' 180'

24 Ergebnisse Säure Basen Haushalt Die Bikarbonatgabe führte zu einer signifikanten Verringerung der metabolischen Azidose unter Belastung ph [AU] 7,5 7,4 HIT (B) + + HIT (P) + 7, ,2 + 7,1 7,0-90 pre WU Sampling Time Wahl et al. Eur J Appl Physiol 2010

25 Ergebnisse Cortisol Cor rtisol [ngml -1 ] HIT ist ein starker Stressor. Die Verringerung der metabolischen Azidose reduziert diesen Stress. + + # significant increases pre 10 post # significantly different between all conditions # # -90' pre 10' 60' 240' HIT (B) HIT (P) HVT Wahl et al. Growth Hormone & IGF 1 Research 2010

26 Konsequenzen für die Praxis Konsequenzen für die Praxis: aktiv vs. passiv 7,45 7,40 7, ,30 ph [AU] 7,25 7, ,15 7,10 7,05 7,00 Aktiv Passiv pre WU Haegele et al. Leistungssport 2009 Aktive Erholung vermindert Azidose Wichtigkeit der HIT Protokoll Gestaltung

27 Active vs. Passive Recovery cycling running 4x4 min swimming 6x200 m competition 2x 10x40/20 sec G Gruppe 1: 1 Aktive Akti Erholung Eh l Rampentest Wahl et al. J Strength Cond Research day G Gruppe 2: 2 Passive P i Erholung Eh l Wingate Zeitfahren

28 Active vs. Passive Recovery Rampentest PP (W) VO 2max (ml kg 1 min 1 ) VT 1_ power (W) VT 2_power (W) Zeitfahren (TT) TT (W kg 1 ) Laktat (mmol L 1 ) Wingate PP (W) MP (W) Aktiv FI (%) Passiv Die Ergebnisse geben erste Hinweise auf die Wichtigkeit der HIT Protokollgestaltung Die Pausengestaltung entscheidet hid mit über die Spezifität der Anpassung Wahl et al. J StrengthCondResearch 2012

29 Laktat als Energieträger Wahl et al. Schw Z Sport Med 2009 Zell-zu-Zell Laktat Shuttle Aktive Muskulatur Gly/Glu Passive Muskulatur CO 2 + H 2 O Glykol. Fasern Oxi. Fasern Glykol. Fasern Oxi. Fasern Laktat CO 2 + H 2 O CO 2 + H 2 O Blood

30 Laktat Transport im Erythrozyten Erythrozyt Diffusion Lac - ~4-5% CO H 2 O H + HCO 3 Lac - H + H + Lac - MCT1 Symport ~80-90% Band3 1. H + 2. Lac - 3. Konformations- Änderung ~5-10% 1. Inhibitor-sensitiv 2. Stereoselektiv 3. Sättigungs-Kinetik 4. Elektroneutratilität Wahl et al. Schw Z Sport Med 2009

31 HIT & Laktat Transport %) 140 MCT1 (Kont trolle Herz = Herz Soleus Mod. Bonen Eur J Appl Physiol Kontrolle Moderat Intensiv 3 Wochen Trainingsintesität Nur intensives Training führt zu Anstiegen der MCT1 Dichte im Skelettmuskel

32 Neuronale Aktivierung Mechanical load Hormonal adjustment Neuronal activation Metabolic disturbance Ca2+ CaMK Signaling Transkription/Translation Mod. nach Hoppeler Compr Physiol. 2011

33 Neuronaler Aktivierung HIT Amplitude Frequenz Dauer HVT

34 Neuronale Aktivierung HVT [Ca 2+ ] i Ca + 2 Oszillation CaMK PGC 1α Typ I Fasern Mitochondriale Biogenese Oxidative Kapazität Glut4 Glykogen Mod. nach Laursen Scand J Med Sci Sports 2010

35 HIT vs. HVT HIT/S I T High energy contractions HVT Repeated contractions ATP AMP Ca + 2 AMPK Master switch PGC 1α CaMK Typ I Fasern Mitochondriale Biogenese Oxidative Kapazität Glut4 Glykogen Mod. nach Laursen Scand J Med Sci Sports 2010

36 Fazit High VolumeTraining High Intensity Training Spannung/Scherkrä e Hormonantwort Ca 2+ Oszillation Ca 2+ Shift Gesamtenergie Mechanical load Hormonal adjustment Neuronal activation Metabolic disturbance Spannung/Scherkrä e Hormonantwort Ca 2+ Oszillation Energie/Zeit Lk Laktat/pH /H

37 Polarization of Training Zones Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 HVT Übergangsbereich Threshold Stehvermögensbereich HIT Supramaximaler SIT B. Too intense During HVT Too less intense during HIT Tendency to Theshold To hard on the easy days To easy on the hard days Quality Mod. Vogt 2010

38 Polarised ~70% Mod. nach Stöggl 2010 # Se essions ~10% ~20% low INTENSITY high High volumes of low intensity training (maximize peripheral adaptations) Low volumes of high intensity training (maximize cardiac function)

39 HIT Periodisierung Mikro HIT HIT/SIT Meso HIT Einzelne HIT Einheiten Makro HIT Mixed Periodisierung Aktive vs. Passive Pause Trainingsreihenfolge i ih vs. HIT Schock Mikrozyklus vs. Block Periodisierung Wahl 2014

40 Vielen Dank kfür die Aufmerksamkeit k it! Wahl@dshs koeln.de