Erythrozyten-Verformbarkeit und Training

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1 Forschungskolloquium Erythrozyten-Verformbarkeit und Training Dr. Marijke Grau

2 Verformbarkeit Fähigkeit des Erythrozyten seine Form den dynamischen Bedingungen des Blutflusses anzupassen Kapillarpassage und Sauerstoffversorgung der Muskeln, Organe, Gewebe Durchmesser der Kapillaren: Ø 7μm Durchmesser der RBC: Ø 4-10μm

3 Faktoren, die die Verformbarkeit beeinflussen Prostaglandine Wasseraustausch zwischen Extra- und Intrazellularraum ph-wert beeinflusst die Dehnbarkeit der Membran Calcium-ATPase Aufrechterhaltung einer basalen intrazellulären Calciumkonzentration Natrium-Kalium-ATPase Regulator des Zellvolumens und somit der zytoplasmatischen Viskosität Stickstoffmonoxid (NO) Eine Inhibition der NO-Generierung durch NOS-Inhibitor führt zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften (Bor-Kucukatay et al., Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol, 2003)

4 Einfluss von Training auf die Verformbarkeit In vitro Studien zum Einfluss von Scherstress auf die Verformbarkeit zeigten einen positiven Effekt Wenige in vivo Untersuchungen und Mechanismus weitestgehend unbekannt Ulker et al. Clin Hemorheol Microcirc, 2010

5 Studiendesign n=15 NO Defizit NO Überschuss 27 ± ± ± 8.9 Stufentest: Laufband Start: 2.0m/s Erhöhung: alle 5min um 0.5m/s Stopp: Subjektive Ausbelastung Laktatmessung nach jeder Stufe zur Bestimmung der 4mmol/L Schwelle Dauertest: Laufband 1h bei 70% der 4mmol/L Schwelle Messungen Prä, Post

6 Akute Steigerung der Verformbarkeit durch Stimulation der Akt/RBC-NOS vermittelten NO Produktion NO Produktion Suhr,, Grau. PLoS One, 2012

7 Dauerhafte Änderung der Verformbarkeit Einfluss des Trainingsumfangs

8 Studiendesign Untersuchungszeitraum: Messintervalle: 20 Wochen 1x pro Woche Athletin Nicht-Athletin Athlet Nicht-Athlet n-zahl Alter [Jahren] 27.0 ± ± ± ± 2.1 Größe [cm] 1.68 ± ± ± ± 0.1 Gewicht [kg] 57.3 ± ± ± ± 7.6 Trainingsumfan g/woche 7.5 ± ± ± ± 0.8

9 Ausdauertraining verbessert langfristig die Verformbarkeit Verformbarkeit nimmt mit dem Trainingsumfang zu EI max *** Athletin Athletin Athlet *** Elongations Index Athle t Untersuchungswoche Ausdauertraining [h] Grau et al. unpublished

10 Einfluss der Trainingsintensität

11 6 Wochen Training Messungen Prä, Post Studiendesign HIT: high intensity training HF: bpm 2 Runden (Crosstrainer Vario Fahrrad Crosstrainer) 3 Minuten Belastung, 3 Minuten Pause 36 min gesamt, 18min aktiv Programm n- Zahl Alter (Jahren) HIT ± 1.9 HIT ± 3.0 MIT: MILON intense training HF: bpm 2 Runden (Crosstrainer Vario Fahrrad Crosstrainer) 4 Minuten Belastung, 1 Minute Pause 30 min gesamt, 24min aktiv Programm n- Zahl Alter (Jahren) MIT ± 6.7 MIT ± 5.6 HVT: high volume training HF: bpm 3 Runden (Crosstrainer Vario Fahrrad Crosstrainer) 4 Minuten Belastung, 1 Minute Pause 45 min gesamt, 36min aktiv Programm n- Zahl Alter (Jahren) HVT ± 4.8 HVT ± 3.3

12 Steigerung der Verformbarkeit durch intensives Training HIT MIT *** HVT

13 Langfristige Steigerung der Verformbarkeit durch vermehrte Aktivierung der RBC-NOS verbessert Ausdauerleistungsfähigkeit *** RBC-NOSSer 1177 Immunostaining [au] HIT 3 * T0 T1 VO 2 max [l/min] HIT 3 * T0 T1 EI max 0,62 0,61 0,60 0,59 0,58 R= 0.71; R 2 = 0.5 P= , VO 2 max

14 Weitere Stimulatoren der Verformbarkeit Durch Elektromyostimulation (EMS)-Training wird die Muskulatur durch Oberflächenelektroden stimuliert EMS kombiniert eine künstliche Aktivierung mit maximal willentlicher Muskelkontraktion Vermehrte Ansteuerung der schnellen Muskelfasern

15 Voruntersuchungen Ganzkörper-EMS Training und Leistung von Fußballern: Steigerung der Maximalkraft Erhöhung der Schussgeschwindigkeit Schnellerer Sprint über 10m Kg/kg Körpergewicht Km/h Sekunden Wochen Wochen Wochen Filipovic,..., Grau et al. J Strength Cond Res, submitted 2014

16 Studiendesign Programm n-zahl Alter [Jahren] Größe [cm] Gewicht [kg] EMS ± ± ± 8.4 Kontrolle ± ± ± Wochen Training Trainingsumfang: 6-7 Einheiten/Woche + Ligaspiel Regionalliga EMS-Gruppe: Dynamisches Ganzkörper-EMS Training: 2 Einheiten/Woche in Verbindung mit Squat Jumps, 3x10 Wiederholungen Kontrolle: 2 Einheiten/Woche nur Squat Jumps Messungen: Prä, Post, 24 Post

17 EMS verbessert die Verformbarkeit akut und langfristig EI max EMS Kontrolle * * Prä Post 24h Prä Post 24h Akuteffekt RBC-NOSSer 1177 Immunostaining [au] Pre * Post Akuteffekt 24h EI max Baseline EMS Kontrolle * Woche 7 * Woche 14 Baseline Woche 7 Chronischer-Effekt Woche 14 RBC-NOSSer 1177 Immunostaining [au] Baseline Woche 7 Woche 14 Chronischer-Effekt Filipovic,..., Grau Strength Cond Res, submitted 2014

18 Zusammenfassung Training erhöht die Verformbarkeit von Erythrozyten Scherstress-induzierte Steigerung der RBC-NOS Aktivität und NO Produktion sowohl akut als auch langfristig zu erreichen durch kurzes intensives oder langes moderates Training als auch durch alternative Stimuli wie EMS und erhöht so die Ausdauerleistungsfähigkeit