Supplement. Aktuelle. Essen Trinken Klar zum Start. Änderung des Nährstoffbedarfs. Aktivität und deren Berücksichtigung in der Ernährungspraxis

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1 Aktuelle April 2016 Seite S1 S Jahrgang S Supplement Essen Trinken Klar zum Start Änderung des Nährstoffbedarfs durch sportliche Aktivität und deren Berücksichtigung in der Ernährungspraxis Ernährungsforum des Instituts Danone Ernährung für Gesundheit e. V. 4. und 5. Mai 2015 Deutsche Sporthochschule Köln Organ der Deutschen Gesellschaft für Ernährungsmedizin (DGEM), der Österreichischen Arbeitsgemeinschaft fürklinische Ernährung (AKE), der Gesellschaft für klinische Ernährung der Schweiz (GESKES), der Deutschen Akademie für Ernährungsmedizin (DAEM), des Bundesverbands Deutscher Ernährungsmediziner (BDEM), des Verbands Deutscher Diätassistenten (VDD) und des Verbands der Oecotrophologen e.v. (VDO E )

2 Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten. Bei Lieferungen außerhalb [D] werden die anfallenden Versandkosten weiterberechnet. photodisc 14WA63 Welche Nahrungsinhaltsstoffe lösen Krebs aus? Welche Mechanismen schützen vor Krebs? Wie können Abwehrmechanismen aktiviert werden? Risikofaktoren kritisch bewertet: Übergewicht, Fleischkonsum, Nitrosamine, Schwermetalle, Dioxine, Zusatzstoffe uvm. Stabilisierende und schützende Faktoren: Folsäure, Vitamin C, A und E, Spurenelemente, grüner Tee, Kaffee, Resveratrol, Phytoöstrogene u.v.m. Ernährungsempfehlungen für Gesunde und Risikogruppen Krebs und Ernährung Knasmüller/Misik/Parzefall/Wagner S., 159 Abb., geb. ISBN ,00 [A] / 98,00 CHF Praktisch umsetzbar Versandkostenfreie Lieferung innerhalb Deutschlands Telefonbestellung: 0711/ Faxbestellung: 0711/ Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstr Stuttgart

3 Editorial Board 1 Herausgeber/Editor-in-Chief Co-Herausgeber/CME Section Editor Assoziierte Herausgeber/Associate Editors Für die Organschaften E Organschaften Wissenschaftlicher Beirat/Advisory Board Verlag Georg Thieme Verlag KG Stuttgart Postfach Stuttgart E Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41

4 Sofort praktisch umsetzbar Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten. Bei Lieferungen außerhalb [D] werden die anfallenden Versandkosten weiterberechnet. istock Ernährung für Training und Wettkampf Optimale Energie-, Nährstoff- und Flüssigkeitszufuhr Proteinpräparate was können sie wirklich? Schnelle und langsame Energiequellen Flüssigkeitshaushalt im Sport Leistungssteigernde Substanzen Neue Tipps: z.b. Appetitmangel nach dem Sport, Muskelkrämpfe, Vitamin D Fettstoffwechseltraining und Wettkampfleistung Neues zur Kohlenhydratzufuhr für Trainierte Magen-Darm-Beschwerden im Sport Neue Produkttabellen: Isogetränke, Gels, Riegel Raschka/Ruf S., 42 Abb., brosch. ISBN ,99 [D] 41,20 [A] Versandkostenfreie Lieferung innerhalb Deutschlands Telefonbestellung: 0711/ Faxbestellung: 0711/ Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstr Stuttgart

5 Aktuelle Ernährungsmedizin April 2016 Seite S1 S Jahrgang S Editorial Editorial S1 In Bewegung bleiben S1 Stay in Shape Übersichten S2 Kraftwerk Zelle Der Muskelstoffwechsel und Mechanismen der Bereitstellung von Energie T. Abel S6 Höher weiter schneller Ausdauertraining, Krafttraining und Effekte von Hypoxie: molekulare Mechanismen und individuelle Trainingsvariablen P. Platen S10 Die Besonderheiten der Ernährung im Leistungssport von Freizeit- bis zu Hochleistungsaktivitäten H. Braun S15 Mehr Kraft mit Eiweißshakes & Co? Nahrungsergänzungsmittel und ihr Einsatz im Sport S. Mosler S19 Unsaubere Pillen Verbotene Substanzen als Verunreinigungen oder illegale Beimengung von Nahrungsergänzungsmitteln und damit verbundene gesundheitliche Risiken M. Thevis S22 Trinken, bevor der Durst kommt? Flüssigkeitsbedarf von Sportlern und kritische Betrachtung des Getränkeangebots H. Heseker S27 Auf die Plätze, fertig Mahlzeit Praxis der Sporternährung für verschiedene Belastungsbereiche: Extremsport/Ausdauer F. Hülsemann S29 Auf die Plätze, fertig Mahlzeit Praxis der Sporternährung für verschiedene Belastungsbereiche: Raumfahrt V. Abeln S32 Aktiv in jedem Alter Sport und Ernährung in den verschiedenen Lebensphasen: Kinder C. Graf S35 Aktiv in jedem Alter Sport und Ernährung in den verschiedenen Lebensphasen: Senioren W. Zijlstra S37 Schach den Risiken Präventive Wirkung von Gesundheitssport und Ernährung H. Hauner Impressum S2 S6 S10 S15 S19 S22 S27 S29 S32 S35 S37 Reviews The Cell as a Power Station Muscle Metabolism and Energy Supply Mechanisms Higher Further Faster Endurance Training, Strength Training, and the Effects of Hypoxia: Molecular Mechanisms and Individual Training Variables Characteristics of Nutrition in Competitive Sports, Ranging from Leisure Activities to High-Performance Athletics More Energy with Protein Shakes & Co? Nutritional Supplements and their Use in Sports Dirty Pills Prohibited Substances as Contaminants or Illegal Additions to Food Supplements and the Associated Health Risks Drinking Before you re Thirsty? Athletes Need for Fluids and Critical Review of Available Beverages Ready, Steady Enjoy Your Meal The Practice of Sports Nutrition at Different Intensity Levels: Extreme Sports/ Endurance Ready, Steady Enjoy Your Meal The Practice of Sports Nutrition at Different Intensity Levels: Space Travel Active at Any Age Exercise and Nutrition in Different Phases of Life: Children Active at Any Age Exercise and Nutrition in the Different Phases of Life: Older People Declaring Check Mate on Health Risks The Preventive Effects of Exercise and Nutrition on Health Titelbild: Quelle: oberes Bild: muro/fotolia; unteres Bild: Stefan Schurr/Fotolia

6 Jetzt gratis testen Johner, plainpicture Für die erfolgreiche Ernährungsberatung maximaler Praxisnutzen: Kasuistiken, Praxisbeispiele und Expertentipps Schwerpunkthefte: aktuell, umfassend und themenrelevant schnelle Orientierung: übersichtlich und strukturiert plus Zugang zum Online-Archiv

7 1 Aktuelle Ernährungsmedizin April 2016 Seite S1 S Jahrgang S Überschrift In Bewegung bleiben BU Prof. Dr. Günther Wolfram Grundtext Experten werden nicht müde, immer wieder zu betonen, wie wichtig körperliche Bewegung für die Gesundheit ist. Der Organismus dankt es uns, wenn wir ihn regelmäßig in Schwung bringen, denn auf beinahe jeden Teil des Körpers wirkt sich das günstig aus. Sport kräftigt nicht nur die Muskeln, sondern stärkt auch Herz und Kreislauf. Er hilft, Fettpolster abzubauen, sorgt für ein gutes Lebensgefühl und hält der Gesundheit und zur Prävention chronischer Krankheiten und ist oft wirklich lässt und mit dem Fahrrad fährt oder Treppen steigt, statt den Lift zu nehmen. Alles in allem kleine Mühen mit deutlicher Wirkung. Die lässt sich durch regelmäßiges Training natürlich noch steigern. Viele Menschen machen dabei die Erfahrung, dass Sport zwar körperlich anstrengend ist, aber auch Spaß macht. Manche entwickeln dann sogar derart sportlichen Ehrgeiz, dass sie hohe Leistungsziele anstreben, und oft auch Lust haben, sich im Wettkampf mit anderen zu messen. Wer es mit dem Sport ernst meint, wird stets auch darüber nachdenken, welche Möglichkeiten es gibt, den Trainingserfolg zu unterstützen oder vielleicht sogar zu beschleunigen. Thema Nummer eins in diesem Zusammenhang ist sicher die Ernährung und da will gleich eine ganze Reihe von Fragen beantwortet sein. Wie Der 17. Journalisten-Workshop des Instituts Danone Ernährung für Gesundheit e. V. hat sich in Kooperation mit der Deutschen Sporthochschule Köln dieses wichtigen Themas angenommen. Die hier dokumentierten Vorträge präsentieren einen Überblick über die aktuelle Studienlage. Prof. em. Dr. med. G. Wolfram Für das Institut Danone Ernährung für Gesundheit e. V. als Herausgeber des Supplements Zeitschriftenkürzel Jahr;Jahrgang

8 S2 Übersicht Kraftwerk Zelle Der Muskelstoffwechsel und Mechanismen der Bereitstellung von Energie The Cell as a Power Station Muscle Metabolism and Energy Supply Mechanisms Autor Institut T. Abel Institut für Bewegungs- und Neurowissenschaft, Deutsche Sporthochschule Köln Schlüsselwörter " Muskelfasern " Gleitfilament-Theorie " Energiebereitstellung " aerob " anaerob " ATP-Bilanz respiratorischer Quotient " Keywords " muscle fibres " sliding filamenttheory " energy supply " aerobic " anaerobic " ATP balance respiratory quotient " Zusammenfassung Sportliche Leistungen sind nur möglich, weil Muskelzellen Energie generieren können. Zentraler Energieträger ist das ATP, welches im Muskel ständig resynthetisiert wird. Die dafür benötigte Energie stammt hauptsächlich aus der Oxidation von Glukose und Fetten und nur zum kleinen und konstanten Teil aus Eiweißen. Der Abbau erfolgt entweder anaerob im Zytoplasma oder aerob in den Mitochondrien. Der anaerobe Energiebereitstellungsweg generiert schnell Energie, ist aber wenig ergiebig. Er wird vor allem bei hochintensiven, kurzen Belastungen genutzt. Der aerobe Abbau ist dagegen langsam, liefert aber etwa 10- mal so viel ATP und kommt überwiegend bei Ausdauerbelastungen zum Einsatz. Welche Substrate die Muskelzelle während einer Belastung verbrennt, erfasst der respiratorische Quotient. Zwischen reiner Fettverbrennung (RQ =0,7) und reiner Kohlenhydratoxidation (RQ =1) lassen sich jedem Wert prozentuale Anteile der Kohlenhydratund Fettoxidation zuordnen. Abstract Sporting achievements are only possible because musclecells are able to generate energy. The central energy carrier is ATP, which is continuously being resynthesized within muscles. The energy required for this comes primarily from the oxidation of glucose and fats; only a small, albeit constant, proportion comes from protein. The breakdown occurs either anaerobically in the cytoplasm or aerobically in the mitochondria. The anaerobic energy supply pathway generates energy quickly but is not very efficient. It is used primarily for high-intensity, brief spurts of vigorous exercise. The aerobic breakdown, however, is slow, but provides about ten times as much ATP and occurs mainly during endurance training. The respiratory quotient measures the substrates that a muscle cell will utilise during vigorous exercise. Between pure fatburning (RQ= 0.7) and pure carbohydrate oxidation (RQ = 1), each value can be assigned proportions of carbohydrate and fat oxidation. Bibliografie DOI /s Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S2 S5 Georg Thieme Verlag KG Stuttgart New York ISSN Korrespondenzadresse Prof. Dr. Thomas Abel Institut für Bewegungs- und Neurowissenschaft, Deutsche Sporthochschule Köln Am Sportpark Müngersdorf Köln Tel.: 0221/ abel@dshs-koeln.de Der Mensch kann über 2,40 m hoch und fast 9m weit springen, 100 m in weniger als 10 s sprinten und einen Speer beinahe 100 m weit werfen. Diese Höchstleistungen belegen die enorme Anpassungsfähigkeit des Organismus. Sie sind nur möglich, weil Muskelzellen Energie bereitstellen können. Ein Skelettmuskel ist in feste Strukturen gegliedert: Die kleinste Struktur sind die Muskelfasern, von denen mehrere zu einem Muskelfaserbündel zusammengefasst sind. Viele Bündel ergeben einen Muskelstrang, viele Stränge bilden den Muskel, den eine straffe Faszie umschließt [1]. Greifen, spannen, loslassen: Mechanismus der Muskelkontraktion In den Muskelfasern befinden sich die Feinstrukturen für die Kontraktion bzw. Erschlaffung des Muskels. In jede Faser sind Hunderte von Myofibrillen eingelagert parallel angeordnete, kontraktile Elemente aus dickeren und dünneren Eiweißfäden (Filamenten). Sogenannte Z-Scheiben unterteilen die Myofibrillen in kleine Einheiten, die Sarkomere. Unter dem Mikroskop erscheinen die Myofibrillen als Bandenmuster aus hellen und dunklen Abschnitten. Die dunklen Abschnitte bestehen aus dickeren Myosin-, die hellen aus dünneren Aktinfilamenten. Die Myosinfilamente ähneln Golfschlägern mit Schaft und doppeltem Kopf, die Aktinfilamente bestehen aus Abel T. Kraftwerk Zelle Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S2 S5

9 Übersicht S3 O 3 Phosphatmoleküle O P O O O P O Phosphorsäureesterbindung Phosphorsäureanhydridbindung Adenosintriphosphat O O P O Ribose Adenin kugelförmigen Eiweißmolekülen, die zu einer Doppelspirale gewickelt sind und in deren Längsrinne Eiweißfäden aus Tropomyosin verlaufen [1]. Wie Aktin und Myosin in Wechselwirkung treten, beschreibt die Gleitfilament-Theorie: Bei einer Muskelkontraktion gleiten die Aktinfilamente in die Myosinzwischenräume und bewirken so eine Verkürzung der Sarkomere [2]. Welche Vorgänge dabei auf molekularer Ebene ablaufen, erklärt der Querbrücken-Zyklus. Eine Schlüsselrolle spielt der Energieträger Adenosintriphosphat ATP ( " Abb.1). Die Myosinköpfchen haben nicht nur eine Bindungsstelle für Aktin, sondern auch eine für ATP und können dies zudem spalten. Strömen Calciumionen ins Sarkoplasma, ausgelöst durch einen Nervenreiz, wird die Andockstelle am Aktin für das Myosinköpfchen frei und das gespannte Myosinköpfchen heftet sich an ein benachbartes Aktinmolekül, bildet somit einen energiegeladenen Querbrückenkomplex [3]. Infolge der anschließenden ATP-Spaltung verlagert sich das Myosinköpfchen auf 45 Grad in dieser Position ist es gespannt wie eine Feder. Nun löst sich die Verspannung und wird in mechanische Energie umgewandelt, das Myosinköpfchen macht einen Ruderschlag und schiebt damit die Aktinfilamente in die Mitte des Sarkomers. Anschließend lagerte sich ein neues ATP-Molekül ans Myosin, womit sich das Myosinköpfchen vom Aktin löst. Arbeiten viele Myosinköpfchen gleichzeitig, aber in unterschiedlichem Rhythmus, kommt es zu einer Verkürzung und damit zu einer Kontraktion des gesamten Muskels [4]. Solange ATP zur Verfügung steht, kann dieser Zyklus immer wieder neu ablaufen. Je nach Muskelart ist ein Myosinköpfchen mehr als 50-mal pro Sekunde in Aktion. Da die ATP-Anlagerung die Trennung der Myosinköpfchen vom Aktin bewirkt und damit zur Erschlaffung des Muskels führt, spricht man auch von seiner Funktion als Weichmacher. Steht kein ATP mehr zur Verfügung, kann die Verbindung zwischen Aktin und Myosin nicht mehr getrennt werden [5]. Die geknüpften Querbrücken bleiben bestehen, die beiden Filamente sind nicht mehr gegeneinander verschiebbar. Dies passiert zum Beispiel beim Einsetzen der Totenstarre: Ein Muskel ist ohne ATP dauerhaft fest und hart, bis sich die Eiweißstrukturen ganz auflösen. O HC N N CH 2 O H H H H OH OH C C NH 2 Abb.1 Adenosintriphosphat, kurz ATP, ist der wichtigste Energielieferant für die Muskelzelle [9]. C N N CH Energiebereitstellung in der Muskelzelle: Wie entsteht ATP? Das für jede Muskelkontraktion erforderliche ATP ist eine komplexe Struktur aus dem Zucker Ribose, der Base Adenin und 3 miteinander verknüpften Phosphatgruppen. ATP ist unser primärer Energielieferant; jedes Training zielt im Prinzip darauf ab, eine optimale Menge ATP pro Zeiteinheit zur Verfügung stellen zu können [6]. Ein unmittelbarer Energielieferant zur Resynthese von ATP ist das Kreatinphosphat. Beide Verbindungen sind in geringen Konzentrationen in der Muskelzelle vorrätig: ca. 5mmol ATP und mmol Kreatinphosphat/kg Muskelfeuchtgewicht. Zusammengenommen sind diese Vorräte nach 6 8s maximaler Belastung erschöpft. Daher muss der Muskel ATP ständig resynthetisieren. Die dafür benötigte Energie stammt aus der schrittweisen Oxidation von Glukose, Fetten und zum kleinen Teil aus Eiweiß. Für die Resynthese von ATP kann die Zelle grundsätzlich 3 Wege nutzen, die immer gleichzeitig ablaufen. Zwei finden im Plasma der Muskelzelle anaerob, also ohne Beteiligung von Sauerstoff statt, der dritte erfolgt aerob in den Mitochondrien, also unter Verbrauch von Sauerstoff ( " Abb.2). Anaerob alaktazider Weg: Wie bereits beschrieben, werden dabei die bereits in der Zelle vorhandenen Vorräte an ATP und Kreatinphosphat genutzt, also etwa 25 mmol, ohne die Konzentration an ATP deutlich zu vermindern. Sie sind jedoch rasch erschöpft. Fällt die ATP-Konzentration in der Muskelzelle grundsätzlich ab, ist die Belastung nicht aufrechtzuerhalten. Anaerob laktazider Weg: Hier wird Glykogen genutzt, die Speicherform der Glukose in der Zelle. Ein Molekül Glukose wird zu 2 Molekülen Brenztraubensäure (Pyruvat) abgebaut, das entweder in den Mitochondrien über die Umwandlungsformen weiter verarbeitet wird oder zu Milchsäure (Laktat) reduziert werden kann. Dieser Weg kommt vor allem bei hochintensiven, kurzen Belastungen zum Einsatz, etwa bei einem Sprint. In dieser Situation wird die Glykolyse infolge des stark erhöhten Energiebedarfs kräftig angekurbelt. Dabei fällt mehr Pyruvat an, als die Mitochondrien oxidativ verarbeiten können. Diese Pyruvat wird in Laktat umgewandelt, womit gleichzeitig die NAD + sowie die Konzentration an freien H + -Ionen steigt und der ph-wert verschiebt sich in den sauren Bereich. Dies hemmt wiederum die Phosphofruktokinase, ein Schlüsselenzym der Glykolyse. Bei einem ph- Wert von 6,7 arbeitet das Enzym nur noch zu 50 %, bei ph 6,3 ist es komplett gehemmt: Dann läuft keine Glykolyse mehr ab, der ATP-Nachschub ist gestoppt. Weil dabei kein Sauerstoff eingesetzt wird, spricht man von anaerober Glykolyse. Die Energiebereitstellung erfolgt auf diesem Weg sehr schnell, die Energieausbeute ist aber wenig effektiv, weil Laktat noch viel Energie bindet. Anders als lange angenommen, ist Laktat kein Schlacken- oder Abfallprodukt, sondern ein hochwertiger Energieträger, der darüber hinaus Steuerfunktionen hat. 400-Meter-Läufer weisen extrem hohe Laktatwerte auf, sie können Laktatkonzentrationen von mehr als 20 mmol/l Blut tolerieren und das ohne späteren Muskelkater. Die verbreitete Meinung, Milchsäure verursache Muskelkater, ist falsch. Aerob alaktazider Weg: Das bei der Glykolyse gebildete Pyruvat wird bei diesem Abbauweg aus dem Cytoplasma in die Mitochondrien der Muskelzelle geschleust, indem es in aktivierte Essigsäure (Acetyl-CoA) umgewandelt wird. Diese wird im Zitronensäurezyklus abgebaut und in der Atmungskette vollständig oxidiert; dabei entstehen Wasser und Kohlendioxid sowie große Mengen an ATP. Abel T. Kraftwerk Zelle Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S2 S5

10 S4 Übersicht Energiebereitstellung Glykogen Glukose-1-P Kohlenhydrate Fette Glukose Glukose-6-P Pyruvat (3C) (mmol/kg) ATP ADP = C CO 2 Azetyl CO-A (2C) 20 CrP Fruktose-6-P ATP 2 CO 2 10 ATP ADP Fruktose-1, 6-Di-P 1 ATP Zitratzyklus freigesetztes P i (nach McGilvery) anaerob alaktazid (mmol/kg) 2 NAD NADH 2 2 Laktat 2 Glycerin- Aldehyd-3-P 2 Glycerinsäure-1,3-Di-P Glycerinsäure-3-P ADP 2 ATP ADP 2 ATP 2 Pyruvat + 1 NADH NADH FADH 2 Atmungskette 3 ATP + NADH 2 + 1/2 O 2 H 2 O + NAD + 2 ATP + FADH 2 + 1/2 O 2 H 2 O + FAD aerob alaktazid anaerob laktazid Abb. 2 Bei kurzen, intensiven Belastungen dominieren anaerobe Wege der Energiebereitstellung, bei Ausdauerbelastungen kommt vor allem der aerobe Weg zum Einsatz [9]. Der aerobe Abbauweg spielt bei ausdauerorientierten Belastungen eine große Rolle. Die ATP-Ausbeute ist sehr hoch, und der Körper kann auf seine Energiespeicher zurückgreifen: Neben Glukose dient auch Fett als Brennstoff. Als Anhaltspunkt gilt: Bei hochintensiver Belastung reichen die Kohlenhydrate etwa für etwa min. 100 % 80 % Simulation der Energiebereitstellung beim 800-m-Lauf (1:46,5) laktazider Anteil = 34,7 % ATP-Bilanz: schnell und wenig versus langsam und viel Belastung 60 % 40 % 20 % 0 % alaktazider Anteil = 17,6 % aerober Anteil = 47,7 % 0 s 20 s 40 s 60 s 80 s 100 s 120 s Zeit Abb.3 Wege der Energiebereitstellung während eines 800-m-Laufs: Die Kurve zeigt, dass anaerobe und aerobe Abbauwege nicht nacheinander, sondern gleichzeitig ablaufen [9]. Die Glykolyse, als anaerober Abbau von Glukose im Zytoplasma, ergibt einen Gewinn von 4 ATP pro Mol Glukose. Gleichzeitig müssen aber 1 2Mol ATP investiert werden. Der Nettogewinn beträgt somit 2 oder 3 ATP pro Mol Glukose. Das ist eine letztlich vernichtend geringe Energieausbeute, die aber sehr schnell verfügbar ist. Fazit: Braucht der Körper schnell Energie, nutzt er die anaerobe Glykolyse. Die aerobe Energiebilanz ist etwa 10-mal ergiebiger, dauert aber erheblich länger: Wird Glukose aerob im Zitronensäurezyklus und in der Atmungskette verstoffwechselt, entstehen 15 ATP pro Mol Pyruvat, entsprechend 30 ATP pro Mol Glukose. Dazu kommen bis zu 6 ATP aus der anaeroben Glykolyse, also sind insgesamt 36 ATP pro Mol Glukose realisierbar [1]. Grundsätzlich laufen alle 3 Wege der Energiebereitstellung parallel ab, doch dominiert je nach Belastungsart immer ein bestimmter Weg. Das zeigt eine Simulation der Energiebereitstellung beim 800-m-Lauf (1 : 46,5): Beim Belastungsstart herrscht der anaerobe alaktazide Weg vor, das heißt die Muskelzelle nutzt ihre kleinen Vorräte an ATP und Kreatinphosphat unmittelbar. Gleichzeitig kommt der aerobe Abbau von Anfang an auf Touren, während der anaerob laktazide Weg etwas später beginnt. Insgesamt hat der aerobe Energiebereitstellungsweg in der Simulation des Laufs einen Anteil von 47 %, der laktazide 34,7 % und der anaerob alaktazide 17,6% ( " Abb.3). Bei einem Marathonlauf sieht die Kurve deutlich anders aus: Hier dominiert die aerobe Energiebereitstellung mit deutlich über 90 % [1]. Abel T. Kraftwerk Zelle Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S2 S5

11 Übersicht S5 0, RER und Energiebereitstellung im Muskel 0,75 83,3 % Fett 16,7 0,8 66,7 33,3 Respiratorischer Quotient 0, Die Messung des Energiestoffwechsels kann durch eine stufenweise ansteigende Belastungsuntersuchung im Rahmen einer Spiroergometrie auf dem Laufband oder Fahrrad erfolgen [1, 4, 7]. Dabei werden die Herzfrequenz und die Konzentration verschiedener Parameter bestimmt, insbesondere die des Laktats und der Atemgase. Heute sind offene Spiroergometriesysteme im Einsatz, bei denen die Probanden über eine Öffnung in einer Maske und entsprechende eingelagerte Messsysteme Umgebungsluft einatmen. Die Spiroergometrie ermöglicht die Messung von abgegebenen und aufgenommenen Gasmengen. Ein wichtiger Wert ist der Respiratorische Quotient. Er gibt das Verhältnis des pro Zeiteinheit abgegeben Kohlendioxidvolumens zum aufgenommenen Sauerstoffvolumen an. Der RQ-Wert gibt einen Anhaltspunkt, welche Substrate während einer Belastung verstoffwechselt werden. Bei reiner Kohlenhydratverbrennung liegt der RQ-Wert theoretisch bei 1, bei reiner Fettverbrennung theoretisch 0,7. Bei normaler Mischkost liegt er zwischen 0,83 0,87. Ein RQ-Wert über 1 entsteht bei hohen Belastungsintensitäten, wenn die CO 2 -Bildung die O 2 -Aufnahme zur Pufferung der Azidose im Blut übersteigt. Die Messung des RQ-Werts bei der Spiroergometrie während einer stufenförmigen oder Dauerbelastung zeigt die Anteile der Fett- und Kohlenhydratverwertung im Muskel. Jedem RQ zwischen 0,7 und 1 lassen sich prozentuale Anteile zuordnen. Ein RQ von 0,75 bedeutet zum Beispiel, dass 83 % Fette und 16 % Kohlenhydrate in der Muskulatur verstoffwechselt werden ( " Abb.4). 0,9 33,3 66,7 0,9 16,7 % KH 83, Abb.4 Der respiratorische Quotient gibt Auskunft, welche Substrate die Muskelzelle während der Belastung verbrennt. Ein Wert von 0,7 bedeutet, dass die Zelle ausschließlich Fett verwertet, ein Wert von 1 zeigt die exklusive Oxidation von Kohlenhydraten. Jedem Wert dazwischen lassen sich prozentuale Anteile zuordnen [8]. Energiestoffwechsel beim Stufentest Eine hohe Fettoxidation in der Muskelzelle bedeutet jedoch nicht, dass das Fettgewebe schmilzt. Gewichtsabnahme ist eine Frage der Energiebilanz. Beim Holzhacken, einer hochintensiven Belastung, werden zum Beispiel hauptsächlich Kohlenhydrate und kaum Fette verstoffwechselt. Bei einer insgesamt negativen Energiebilanz wird es dennoch zu einer Gewichtsabnahme und damit einer Reduktion des Unterhautfettgewebes kommen. Der RQ-Wert erweitert auch die diagnostischen Möglichkeiten: Während die Laktatwerte bei einem Belastungstest mit steigender Intensität unter Umständen noch unverändert bleiben, zeigt der RQ-Wert bereits differenziert, wie sich der Anteil der Fettund Kohlenhydratoxidation in der Muskelzelle verändert [1]. Seit den 1970er-Jahren ist es möglich, die Laktatkonzentration mit sehr geringen Mengen Blut präzise zu bestimmen. In der Leistungsdiagnostik ist Laktat heute ein Indikator für die Ausdauerleistungsfähigkeit. Je später der Laktatwert während eines Stufentests ansteigt, desto besser ist der Trainingszustand des Athleten [4]. Der Laktat-Feldstufentest eignet sich zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit einer Gesamtgruppe sowie einzelner Personen. Mit ihm lassen sich Trainingsinterventionen überprüfen und steuern sowie Wettkampfprognosen erstellen. Der Test wird hauptsächlich in der Leichtathletik, bei ausdauerbetonten Ballsportarten und beim Schwimmen eingesetzt. Interessenkonflikt Der Autor hat keinen Interessenkonflikt. Literatur 1 De Marées H. Sportphysiologie. 9. Auflage. Köln: Sport und Buch Strauß; Myburgh KH. Can any metabolites partially all eviate fatigue manifestations at the cross-bridge? Medicine and Science in Sports and Exercise 2004; 36: Gehlert S, Bloch W, Suhr F. Ca2+-Dependent Regulations and Signaling in Skeletal Muscle: From Electro-Mechanical Coupling to Adaptation. Int J Mol Sci 2015; 16: Hollmann W, Strüder HK. Sportmedizin. 5. Auflage. Stuttgart, New York: Schattauer; Weineck J. Optimales Training. Leistungsphysiologische Trainingslehre unter besonderer Berücksichtigung des Kinder- und Jugendtrainings. 16. durchgesehene Auflage. Balingen: Spitta-Verlag; Ball D. Metabolic and endocrine response to exercise: sympathoadrenal integration with skeletal muscle. J Endocrinol 2015; 224: Koehler K, Abel T, Wallmann-Sperlich B et al. Energy Expenditure in Adolescents with Cerebral Palsy: Comparison of the Sense wear Armband and Indirect Calorimetry. Journal of Physical Activity & Health 2015; 12: Abel T, Platen P, Rojas Vega S et al. Energy expenditure in ball games for wheel chair users. Spinal Cord 2008; 46: Abel T. Kraftwerk Zelle Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S2 S5

12 S6 Übersicht Höher weiter schneller Ausdauertraining, Krafttraining und Effekte von Hypoxie: molekulare Mechanismen und individuelle Trainingsvariablen Higher Further Faster Endurance Training, Strength Training, and the Effects of Hypoxia: Molecular Mechanisms and Individual Training Variables Autor Institut P. Platen Lehrstuhl für Sportmedizin und Sporternährung, Ruhr-Universität Bochum Schlüsselwörter " motorische Einheit " Muskelfasertypen " Myosinschwerketten " Genetik " Adaptation " Krafttraining Ausdauertraining " Keywords " motor unit " myocyte types " myosin heavy chains " genetics " adaptation " strength training endurance training " Bibliografie DOI /s Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S6 S9 Georg Thieme Verlag KG Stuttgart New York ISSN Korrespondenzadresse Prof. Dr. med. Petra Platen Fakultät für Sportwissenschaft, Lehrstuhl für Sportmedizin und Sporternährung, Ruhr- Universität Bochum Gesundheitscampus-Nord Bochum Tel.: 0234/ Zusammenfassung Die quer gestreifte Skelettmuskulatur besteht aus verschiedenen Muskelfasertypen, die unterschiedliche metabolische und kontraktile Eigenschaften aufweisen. Sie reagieren spezifisch auf unterschiedliche Trainingsreize: Adaptationen beim Ausdauertraining führen zur Vermehrung von Mitochondrien und zur Intensivierung des oxidativen Stoffwechsels. Adaptationen beim Krafttraining bewirken eine vermehrte Proteinbiosynthese und eine Hypertrophie der Skelettmuskelfaser. Beim Ausdauertraining sind ca. 50 % der Adaptation auf genetische Faktoren zurückzuführen. Die molekularen Mechanismen, die den Trainingsanpassungen zugrunde liegen, werden derzeit intensiv erforscht. Sie umfassen komplexe, ineinandergreifende Systeme mit einer Reihe von Schlüsselsubstanzen. Die Aufklärung molekularer Schalter und Signalwege lässt vermuten, dass die Kombination von gleichzeitigem Kraft- und Ausdauertraining kontraproduktiv ist. Möglicherweise schwächt die Kombination beider Trainingsformen die Effekte auf die Muskelmasse und die Muskelkraft ab. Daraus leitet sich die Empfehlung ab, zwischen Kraft- und Ausdauertraining genügend zeitlichen Abstand einzuplanen. Abstract The striated skeletal muscles consist of different myocytes that have different metabolic and contractile characteristics. They react in a specific way to difference training stimuli: adaptations as a result of endurance training trigger an increase in mitochondria and lead to an intensified oxidative metabolism. Adaptations as a result of strength training result in increased protein biosynthesis and hypertrophy of the skeletal myocytes. About 50 % of the adaptation associated with endurance training are due to genetic factors. The molecular mechanisms that underlie the training adaptations are currently the subject of intense research. They comprise complex interrelated systems with a series of key components. Understanding molecular switches and signalling pathways gives rise to the assumption that the combination of simultaneous strength training and endurance training is counterproductive. The combination of both these forms of training possible weakens the effect on muscle mass and muscle strength. Consequently the recommendation is to plan for enough of time intervals between strength training and endurance training. Jede körperliche Bewegung basiert auf einem fein abgestimmten Zusammenspiel von Nerven und Muskeln: Das Zentralnervensystem veranlasst und steuert die Kontraktionen der quer gestreiften Skelettmuskulatur. Hauptakteure sind Motoneuronen, die in motorischen Einheiten organisiert sind. Eine motorische Einheit bezeichnet ein Motoneuron, das in der motorischen Großhirnrinde entspringt, mit seinem Axon durchs Rückenmark zieht und dort auf ein zweites Motoneuron (Neurit) umgeschaltet wird. Dieser Neurit innerviert eine bestimmte Anzahl an Muskelzellen [1]. Das ins Gehirn ziehende Axon spiegelt sich in den motorischen Rindenfeldern des Großhirns wider. Dort repräsentieren Millionen von Motoneuronen die verschiedenen Körperteile, die somatrop organisiert und in Form eines Homunkulus darstellbar sind. Die Größe der Areale entspricht jedoch nicht den Körperproportionen. Feinmotorisch abgestimmte Muskelgruppen wie Fingerbewegungen oder die Gesichtsmimik beanspruchen große Areale der motorischen Rindenfelder; ein Motoneuron versorgt dann nur wenige Muskelzellen. Großflächige Körperteile Platen P. Höher weiter Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S6 S9

13 Übersicht S7 wie Waden oder Bauch, die keine feinmotorischen Bewegungen ausführen müssen, haben dagegen nur kleine Rindenfelder, da ein einziges Motoneuron in diesen Bereichen viele Muskelfasern versorgt. Außer den komplex miteinander verschalteten motorischen Rindenfeldern sind noch weitere Hirnareale an der Regulation der Motorik beteiligt: Die Basalganglien steuern z. B. die Koordination, der Hippocampus speichert gelernte Bewegungsformen, das Kleinhirn steuert Balance, Koordination und Bewegungsgenauigkeit. Insgesamt sind neuromuskuläre Steuerungsprozesse in ihrer Komplexität bislang wenig erforscht. Auch Adaptationsprozesse, die auf Gehirnebene im Rahmen von Kraft- oder Ausdauertraining stattfinden, werden nur ansatzweise verstanden. Langsame und schnelle Muskelfasertypen Gut erforscht ist dagegen die Feinstruktur der quer gestreiften Skelettmuskulatur. Die Muskelfaserbündel setzen sich aus langsamen und schnellen Muskelfasertypen zusammen. Das Verhältnis der Fasertypen ist von Muskel zu Muskel und von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Untersucht werden kann die Feinstruktur des Muskelgewebes durch die Entnahme von Muskelbiopsien. Dies erfolgt unter lokaler Anästhesie, meist aus dem großen Oberschenkelmuskel (Musculus vastus lateralis). Die heutigen Kenntnisse über die Einflüsse von Genetik und Training auf den molekularen Feinbau des Skelettmuskelgewebes basieren auf Analysemethoden, die vor über 100 Jahren entwickelt und seither immer weiter differenziert werden konnten. Um das Jahr 1900 herum wurden Muskelzelltypen nach ihrer Farbe eingeteilt: weiß, rot und gemischt. Unterscheidungsmerkmal war vor allem das Myoglobin, der Sauerstoffträger in den Muskelzellen. Es kann Sauerstoff aufnehmen, abgeben und innerhalb der Muskelzelle transportieren. Diesen Mechanismus nutzt die Fleischindustrie seit einigen Jahren: Das Einschweißen von Fleisch in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bewirkt, dass Muskelgewebe seine rote Farbe behält. Dies impliziert auf den ersten Blick frisches Fleisch, ist tatsächlich aber eine Täuschung des Verbrauchers. Für die Kaufentscheidung sollte deshalb nicht nur das Aussehen, sondern vor allem das Mindesthaltbarkeitsdatum entscheidend sein. Seit ca können Muskelfaserzellen zudem nach ihrer Kontraktionsgeschwindigkeit und oxidativen Kapazität differenziert werden. Rote Skelettmuskelzellen mit einem hohen Myoglobingehalt sind reich an Mitochondrien, besitzen eine hohe oxidative Kapazität, können viel Sauerstoff aufnehmen und in Energie umwandeln. Sie werden von kleinen Motoneuronen innerviert, sind für länger dauernde, ermüdungsresistente Belastungen zuständig und werden auch als langsame Typ-I-Fasern bezeichnet [2]. Weiße Muskelzellen mit einem geringen Myoglobingehalt enthalten wenige Mitochondrien und haben eine geringe oxidative Kapazität. Sie werden von großen, schnell leitenden Motoneuronen innerviert und sind für schnelle Bewegungen zuständig. Sie werden auch schnelle Typ-II-Fasern genannt. Darüber hinaus unterscheiden sich die Muskelfasern entsprechend ihrer Kontraktionseigenschaften im Gehalt des ATP-spaltenden Enzyms ATPase. Muskelfasertypen können auch nach ihrem histochemischen Verhalten unterschieden werden. Man unterteilt: 1. Schnelle tetanische Fasern zeigen eine starke Färbereaktion mit ATPase, aber eine schwache mit Sukzinatdehydrogenase (SDH), einem mitochondrialen Enzym des Zitronensäurezyklus. Typisch ist eine rasche Energiefreisetzung aus ATP mit langsamer ATP-Nachlieferung. Daher ermüden diese Muskelfasern rasch. 2. Schnelle ermüdungsresistente (intermediäre) Fasern ergeben eine starke Färbereaktion sowohl mit ATPase und SDH. Sie ermöglichen eine rasche Energiefreisetzung aus ATP bei schneller Nachlieferung von ATP aus dem Zitronensäurezyklus und sind ermüdungsresistent. 3. Langsame ermüdungsresistente Fasern zeigen eine schwache Reaktion mit ATPase bei starker Färbereaktion mit SDH. Das bedeutet langsame Energiefreisetzung aus ATP bei schneller ATP-Nachlieferung aus dem Zitronensäurezyklus. Diese Fasern sind ebenfalls ermüdungsresistent. Grundsätzlich gilt: Alle Muskelfasern, die von einem Motoneuron einer motorischen Einheit innerviert werden, sind biochemisch identisch. Entweder sind sie rot oder weiß, ausdauernd oder schnellkräftig. In gemischten Muskeln sind die Fasern über den gesamten Muskel verteilt. Hybridmuskelfasern mit adaptivem Potenzial Anfang der 1990er-Jahre ermöglichte die genaue Analyse der Myosinköpfchen eine weitere Differenzierung der Skelettmuskelfasern. Das Myosinmolekül besteht aus zwei schweren Ketten im Schaftbereich und mehreren leichten Ketten im Kopfbereich. Es weist von Mensch zu Mensch, von Muskel zu Muskel und von Muskelzelltyp zu Muskelzelltyp deutliche Unterschiede auf. Je nach Kombination von schweren und leichten Myosinketten können einzelne Muskelzelltypen differenziert werden. Bestimmte Kombinationen kommen eher in langsamen Ausdauermuskelfasern vor, andere in schnellkräftigen, kraftbetonen Muskelfasern. Darüber hinaus gibt es Isoformen der Myosinschwerketten, so genannte Hybridfasern, die sich sowohl in Richtung langsame Ausdauermuskelfaser als auch in Richtung schnellkräftige Muskelfaser differenzieren können. Diese Fasern haben hohes adaptives Potenzial, Muskelzellen bei entsprechender Stimulation zu prägen. Bei Mitteleuropäern haben die meisten Muskeln eine gemischte Faserverteilung [3]. Bei Hochleistungssportlern finden sich jedoch sportartspezifische Unterschiede: Sprinter haben einen vergleichsweise geringen, Langstreckenläufer einen hohen Anteil an Ausdauerfasern. Zu welchem Anteil die Gene oder Trainingsanpassungen das Muskelprofil von Hochleistungssportlern prägen, ist bis dato nicht genau erforscht. Wahrscheinlich trifft beides zu. Warum ein Ausdauerläufer kein guter Sprinter werden kann Die verschiedenen Skelettmuskeltypen können partiell ineinander übergehen: Ausdauermuskelfasern vom Typ I können in schnellkräftige Typ-II-Fasern konvertieren. Dabei spielt die motorische Ansteuerung eine herausragende Rolle. Wird ein Motoneuron von einer Muskelzelle gekappt und auf eine andere übertragen, richtet sich diese Zelle nach den Vorgaben des Motoneurons. Ein Beispiel: Die Übertragung eines schnellkräftigen Motoneurons auf eine Ausdauerfaser führt dazu, dass sich die Ausdauerfaser nach einigen Wochen in eine schnellkräftige Faser entwickelt. Das ist das Prinzip der Kreuzinnervation. Derartige Konvertierungen erfolgen in Realität aber nur eingeschränkt. Vor allem der Switch von Typ-I- in Typ-II-Fasern gelingt Platen P. Höher weiter Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S6 S9

14 S8 Übersicht praktisch nicht. Nach Kraft- oder Schnelligkeitstraining werden Typ-I-Fasern nur in geringem Umfang in Typ-II-Fasern konvertiert. Umgekehrt können Typ-IIa-Fasern nach einem mehrmonatigen Ausdauer- und Krafttraining in etwas höherem Maße in Typ-I-Fasern konvertieren. Diese Tatsachen erklären die Aussage, dass ein guter Ausdauerläufer niemals ein guter Sprinter werden kann, umgekehrt aber schon. Heute konzentriert sich die moderne Skelettphysiologie weniger auf die Differenzierung verschiedener Muskelfasertypen, sondern befasst sich mit den molekularbiologischen Mechanismen. Die Skelettmuskulatur besitzt vielfältige funktionelle Gengruppierungen, die teilweise unabhängig voneinander an Veränderungen der Umgebungsbedingungen und Auslenkungen der Homöostase adaptieren. Die Regulation der Genmodule, die den Fasertyp determinieren, umfasst eine Fülle von Möglichkeiten: Eine schnellkräftige Faser kann in eine langsame transformieren, sie kann hypertrophieren, atrophieren, nekrotisch werden oder untergehen. Dabei handelt es sich um proteomweite Alterationen, das heißt, diese Veränderungen betreffen niemals nur ein Protein oder ein Enzym, sondern immer die gesamte Skelettmuskelzelle. 50 % der Trainingsanpassung sind genetisch determiniert Wie wichtig die genetische Komponente bei der Adaptation an Trainingsreize ist, belegt die Heritage-Studie [4]. Sie untersuchte fast 800 untrainierte Personen aus ca. 200 Familien, die jeweils aus zwei Generationen stammten, also z. B. Vater oder Mutter mit Sohn oder Tochter. Diese Personen führten 20 Wochen lang im Labor ein identisches, kontrolliertes Fahrradergometer-Ausdauertraining durch. Im Mittel stieg die maximale Sauerstoffaufnahme VO 2max um 400 ml pro Minute, was die Effektivität des Trainings belegt. Die differenzierte Betrachtung der Daten zeigt jedoch große Unterschiede: Bei manchen Familien stieg die VO 2max nur um 100 ml, bei anderen dagegen um 600 ml, bei einzelnen um über 1000 ml. Bei manchen verschlechterte sich VO 2max sogar. Demnach führt ein identischer Trainingsreiz je nach individueller genetischer Ausstattung bei manchen Menschen zur Adaptation, bei anderen nicht. Aus den Daten lässt sich schlussfolgern, dass 50 % der Anpassung beim Ausdauertraining genetisch determiniert ist. Es ist anzunehmen, dass diese Ergebnisse nicht nur für Ausdauerbelastungen gelten, sondern auch auf Krafttraining und Muskelmassezuwachs übertragbar sind. Bessere Fettverbrennung bei moderater Belastung Trainingsadaptationen basieren grundsätzlich auf Enzymaktivitäten, die Reaktionen des Energiestoffwechsels katalysieren [5]. Dabei spielen über 1000 Enzyme eine Rolle, deren Aktivität die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems bestimmt. Die einzelnen Komponenten des oxidativen Energiestoffwechsels werden in Abhängigkeit von der Belastungsintensität unterschiedlich stimuliert. Mit zunehmender Belastungsintensität steigt die Kohlenhydratoxidation, während die Fettsäureoxidation sinkt. Bei maximaler Ausbelastung findet praktisch keine Fettsäureoxidation mehr statt, die Kohlenhydratoxidation beträgt dann 100 %. Auch die Belastungsdauer spielt eine Rolle bei der Stimulation des Energiestoffwechsels: Bei moderater Belastung mittlerer Intensität über drei Stunden sinkt der Anteil der Kohlenhydratoxidation, während der Anteil der Fettoxidation steigt. Je länger die Belastung, desto höher ist der Anteil der Fettsäureoxidation. Moderate, relativ lange Belastungen eignen sich daher zur Verbesserung des Fettstoffwechsels. Die Belastungsintensität beeinflusst auch die Faserrekrutierung: Bei niedriger Intensität aktiviert der Muskel langsame Typ-I-Fasern. Erst bei höherer Intensität werden schnelle Fasern zugeschaltet sowohl Typ-IIa-Fasern als auch Typ-IIx-Fasern, die im anaerob laktaziden Stoffwechsel aktiv sind. Für das Training bedeutet das: Eine Adaptation der schnellkräftigen Fasern ist nur bei intensiver Belastung möglich. Bei Anti-Gravitationsbelastungen, die wenig Muskelkraft erfordern und primär langsame Muskelgruppen stimulieren, werden eher Typ-I-Muskelfasern rekrutiert. Bei maximal intensiven Belastungen kommen eher schnellkräftige Fasern zum Einsatz. Mechanismen der Adaptation In den letzten Jahren wurden verstärkt molekulare Mechanismen untersucht, welche die Adaptation auf Muskelzellebene erklären. Durch akute Belastungsstimuli wird die Homöostase der Muskelzelle gestört. Beispielsweise kann es durch vermehrten Sauerstoffverbrauch zu einer lokalen Hypoxie kommen. Diese Informationen werden an die DNA im Zellkern weitergeleitet. Dort entsteht spezifisch auf diesen Reiz zugeschnitten die mrna für ein spezifisches Protein. Wird derselbe Belastungsstimulus wiederholt, ist der Level dieser mrna chronisch erhöht und die Konzentration des entsprechenden Proteins steigt. Im Verlauf von Wochen und Monaten kann das permanent beanspruchte Protein vermehrt in der Zelle nachgewiesen werden. Damit geht eine Zunahme der körperlichen Leistungsfähigkeit und des gesamten Muskelstoffwechsels einher [6]. Hochleistungsathleten, die über Jahre trainieren, entwickeln ausgeprägte spezifische Trainingsadaptationen, immer basierend auf ihren individuellen genetischen Möglichkeiten. Das Zusammenspiel von Reiz und Adaptation ist weitaus komplexer, als in trainingswissenschaftlichen Lehrbüchern dargestellt wird. Um verstehen zu können, welche Antwort ein spezifischer Reiz bewirkt, muss dieser exakt definiert werden, z. B. Reizstärke, Zahl der Wiederholungen, Anzahl der Pausen usw. Die Antwortmatrix berücksichtigt Genotyp, Alter, Geschlecht, Muskelaufbau, Hormone, Ernährung, Immunstatus usw. All diese Faktoren beeinflussen die Signaltransduktion, die Adaptation und letztlich die Leistungsfähigkeit [7]. Kontraproduktiv: Kombination von Ausdauer- und Krafttraining Adaptation beim Krafttraining wird innerhalb der Skelettmuskelzelle über den Akt/mTOR-Signalweg reguliert. Dabei spielen Faktoren wie Wachstumshormon, Testosteron und Satellitenzellen eine Rolle, die in die Zelle wandern und für eine Hypertrophie der Skelettmuskelzelle sorgen. Zentraler Schalter für Adaptation im Ausdauertraining ist der Schalter AMPK. Er wird immer dann aktiviert, wenn in der Zelle Adenosinmonophosphat (AMP) entsteht, also wenn ATP durch Platen P. Höher weiter Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S6 S9

15 Übersicht S9 langdauernde intensive Ausdauerbelastung verbraucht wird [8, 9]. Bei vielen Sportarten, insbesondere im Fitness- und Gesundheitssport, werden Ausdauer- und Krafttraining kombiniert. Adaptation beim Ausdauertraining führt vor allem zu einer Vermehrung von Mitochondrien und damit des oxidativen Stoffwechsels. Adaptation beim Krafttraining bewirkt vor allem eine vermehrte Proteinbiosynthese und damit eine Vergrößerung der Skelettmuskelfaser. In der Muskelzelle ausreichend stimuliertes AMPK hemmt jedoch das mtor. Wer also Ausdauertraining macht, dadurch hohe AMPK-Konzentrationen in der Muskelzelle erreicht und kurz darauf ein Krafttraining durchführt, bremst dessen Effekt auf die Muskelzelle aus. Daraus leitet sich die Trainingsempfehlung ab, Kraft- und Ausdauertraining nicht zu kombinieren, sondern genügend zeitlichen Abstand einzuplanen, z. B. vormittags und nachmittags, von Tag zu Tag oder Woche zu Woche zu variieren. Dieser Zusammenhang konnte in einer experimentellen Studie über zehn Wochen nachgewiesen werden. Eine Gruppe führte nur Ausdauer-, die zweite nur Krafttraining durch, die dritte eine Kombination aus beiden. Die Muskelkraft in der reinen Krafttrainingsgruppe nahm kontinuierlich zu, in der Kombinationsgruppe ebenfalls, nivellierte sich aber dann durch den hemmenden Effekt von AMPK. Die meisten Sportarten sind eine Mischung von Ausdauer und Kraft. Die dadurch erreichten Anpassungen reichen für den Gesundheitsbereich wahrscheinlich vollkommen aus. Für optimierte Trainingsanpassungen im Leistungs- und Hochleistungssport ist dagegen spezifisches Ausdauer- oder Krafttraining notwendig. Fazit Die molekularen Mechanismen, wie Skelettmuskeln an Belastungen adaptieren, werden intensiv beforscht. Sie umfassen komplexe, ineinandergreifende Systeme mit einer Reihe von Schlüsselsubstanzen. Diese Erkenntnisse können künftig in eine optimierte Trainingsplanung einfließen, insbesondere bei Krankheiten wie Diabetes und unter extremen Bedingungen wie Aufenthalten in großer Höhe. Fernziel könnte eine molekular begründete, personalisierte Trainingsentwicklung sein anstelle von pauschalen Empfehlungen für alle. Grundsätzlich gilt jedoch: Das Adaptationspotenzial der Skelettmuskulatur ist so groß, dass angesichts des schlechten Trainingszustands der meisten Bundesbürger jede Aktivität eine gesundheitlich relevante Adaptation mit sich bringt. Sie trägt erheblich zum Erhalt der körperlichen und auch geistigen Leistungsfähigkeit bei und das ist insbesondere im Alter relevant. Denn es geht nicht darum, dem Leben mehr Jahre, sondern den Jahren mehr Leben zu geben (mod. nach Cicely Saunders). Interessenkonflikt Die Autorin hat keinen Interessenkonflikt. Literatur 1 de Marées H. Sportphysiologie. Köln: Sport & Buch Strauß; Spangenburg EE, Booth FW. Molecular regulation of individual skeletal muscle fibre types. Acta Physiol Scand 2003; 178: Lovering RM et al. Fiber Type Composition of Cadaveric Human Rotator Cuff Muscles. J Orthop Sports Phys Ther 2008; 38: Bouchard C et al. Genomic predictors of the maximal O 2 uptake response to standardized exercise training programs. J Appl Physiol 2011; 110: Egan B, Zierath J. Exercise Metabolism and the Molecular Regulation of Skeletal Muscle Adaptation. Cell Metabolism 2013; 17: Flück M. Functional, structural and molecular plasticity of mammalian skeletal muscle in response to exercise stimuli. J Exp Biol 2006; 209: Toigo M, Boutellier U. New fundamental resistance exercise determinants of molecular and cellular muscle adaptations. Eur J Appl Physiol 2006; 97: Spiering BA et al. Resistance exercise biology: manipulation of resistance exercise programme variables determines the responses of cellular and molecular signalling pathways. Sports Med 2008; 38: Hawley JA. Molecular responses to strength and endurance training: Are they incompatible? Appl Physiol Nutr Metab 2009; 34: Platen P. Höher weiter Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S6 S9

16 S10 Übersicht Die Besonderheiten der Ernährung im Leistungssport von Freizeit- bis zu Hochleistungsaktivitäten Characteristics of Nutrition in Competitive Sports, Ranging from Leisure Activities to High-Performance Athletics Autor Institut H. Braun Institut für Biochemie, Momentum Deutsches Forschungszentrum für Leistungssport, Deutsche Sporthochschule Köln Schlüsselwörter " Energieverfügbarkeit " Energieumsatz " Proteinbedarf " Kohlenhydratzufuhr " Trainingsbelastung " Low-Glykogen-Training Low Carb " Keywords " energy availability " energy expenditure " protein requirement " carbohydrate intake " exercise load " low-glycogen training low carb " Bibliografie DOI /s Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S10 S14 Georg Thieme Verlag KG Stuttgart New York ISSN Korrespondenzadresse Hans Braun Institut für Biochemie, Deutsche Sporthochschule Köln Am Sportpark Müngersdorf Köln Tel.: 0221/ h.braun@dshs-koeln.de Zusammenfassung Die Ernährung hat erheblichen Einfluss auf die körperliche und mentale Leistungsfähigkeit und ist für Leistungssportler eine wichtige trainingsbegleitende Maßnahme. Es handelt sich dabei jedoch nicht um eine Ernährungsform, die für alle Sportler in jeder Situation gültig ist. Die Frage nach der optimalen Ernährung benötigt eine Auseinandersetzung mit der Sportart, der aktuellen Trainingsphase, den individuellen Bedürfnissen und Zielen der Athleten. Die Umsetzung braucht Zeit, die Eigenmotivation der Sportler und des Fachpersonals, das sich intensiv mit den Ernährungsbedürfnissen von Sportlern auseinandersetzt. Neben einer bedarfsgerechten Energiezufuhr kommt es darauf an, die Energie sinnvoll auf die Energieträger Kohlenhydrate, Fette und Protein zu verteilen. Der erhöhte Proteinbedarf bei Leistungssportlern kann in der Regel mit der normalen Ernährung gedeckt werden; Supplemente sind nur in Ausnahmefällen erforderlich. Studien zufolge sind kleine Mengen von g Protein nach dem Krafttraining sinnvoll, um die Muskelproteinsynthese anzuregen. Der Bedarf an Kohlenhydraten steigt dynamisch mit der Intensität und Dauer der körperlichen Belastung. Eine ausreichende Versorgung ist entscheidend, um maximale Leistung abrufen zu können. Low Carb-Diäten sind für Leistungssportler eher ungeeignet. Dagegen kann ein sog. Low-Glykogen-Training in ausgewählten Trainingsphasen zu verbesserten Anpassungsprozessen führen und die Leistungsfähigkeit steigern. Abstract Nutrition has a crucial influence on physical and mental performance ability and is an important measure along sidetraining in high-performance athletes. However, this form of nutritionis not applicable for every athlete and in every situation. The question of optimal nutrition requires involvement with the particular type of sports, an athlete s current training stage, and athletes individual requirements and objectives. Implementation takes time and individual motivation on the part of athletes and the specialist staff who engage intensively with the nutritional needs of athletes. In addition to adequate energy provision, it is important to divide the energy sensibly among the energy sources carbohydrates, fats, and protein. Performance athletes higher need for protein can usually be covered in their regular diet; supplements are needed only in exceptional cases. Studies have shown that small amounts of g protein are sensible after weight training, in order to stimulate muscle protein synthesis. The need for carbohydrates increases dynamically with the intensity and duration of physical exertion. A sufficient supply is crucial for achieving maximum performance. Low carb diets are unsuitable for performance athletes. So called low-glycogen training, however, can lead to better adjustment/adaptation processes in selected training stages and can increase performance ability. Sportmediziner unterscheiden 4 Kategorien von Sportlern [1]: Breitensportler betreiben vor allem Sport aus Freude an der Bewegung, Gesundheitssportler möchten die präventiven und rehabilitativen Aspekte des Sports nutzen. Für diese beiden Gruppen gelten hinsichtlich Anpassung und Trainingsleistung die allgemeinen Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) für einen abwechslungsreichen, vollwertigen Speiseplan. Leistungssportler trainieren dagegen systematisch mit dem Ziel, überdurchschnittliche Leistun- Braun H. Die Besonderheiten der Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S10 S14

17 Übersicht S11 Abb.1 Sporternährung trägt dazu bei, die Leistung des Athleten zu optimieren. Um die individuellen Besonderheiten zu erarbeiten, ist es notwendig, sich mit der jeweiligen Sportart und deren Trainingsbelastungen intensiv auseinanderzusetzen (Quelle: fotolia, matimix, Westend61, Stefan Schurr, Valeriy Velikov). gen zu erbringen. Hochleistungssportler investieren sehr viel Zeit in den Sport mit dem Ziel, an nationalen und internationalen Wettkämpfen teilzunehmen [1]. Für diese Gruppen sind individuell ausgearbeitete Ernährungsstrategien wichtig, um die Leistungsfähigkeit zu erhalten und zu verbessern [2]. Sporternährung funktioniert nicht nach Schema F Sportler sind keine genormte Zielgruppe, sondern unterscheiden sich in ihren Voraussetzungen, sowohl genetisch als auch in ihrem Entwicklungspotenzial. Entsprechend differenziert sind die Anforderungen an die Ernährung: Die Strategie richtet sich nach der Sportart, der aktuellen Trainingsphase, den Vorgaben und Zielen der Athleten [2] ( " Abb.1). Bei Hochleistungssportlern geht es einerseits um die sportlichen Ehren, aber auch um ökonomische Fragen: Manchmal entscheiden Bruchteile von Sekunden über den ersten und zweiten Platz und damit über große Unterschiede im Preisgeld. Auch aus diesem Grund sollten Athleten an der Frage interessiert sein, wie Ernährung dazu beitragen kann, die Leistungsfähigkeit zu maximieren. Professionelle Beratung Das 2011 veröffentlichte Konsensus-Statement Sporternährung des Internationalen Olympischen Komitees erklärt, dass Ernährung die Leistungsfähigkeit beeinflusst und empfiehlt Athleten vor, während sowie nach dem Training und Wettkampf angepasste Ernährungsstrategien [2]. Dabei geht es nicht nur um die körperliche, sondern auch um die mentale Leistungsfähigkeit. Das Konsensus-Statement betont, dass Athleten mit professionellen Fachkräften zusammenarbeiten sollten, um sich in punkto Energie-, Nährstoff- und Flüssigkeitsbedarf beraten zu lassen. Damit sind Fachkräfte mit einer fundierten Ausbildung gemeint, wie Ernährungswissenschaftler und Oecotrophologen. Dabei ist ein sportwissenschaftlicher Hintergrund sehr hilfreich, denn die Planung einer optimalen Strategie für Training, Wettkampf und Erholungsphase erfordert profundes Grundlagenwissen und die intensive Auseinandersetzung mit einer Sportart und der individuellen Situation eines Athleten. Wichtige Voraussetzungen für sportliche Erfolge sind in erster Linie Talent, Training, Motivation und Taktik. Eine optimale Ernährung kann diese Faktoren nicht ersetzen; sie wird aus einem untrainierten Sportler keinen erfolgreichen Sportler machen. Umgekehrt gilt aber: Der trainierte Sportler wird aufgrund einer nicht angepassten Ernährung nicht in der Lage sein, sein Leistungspotenzial im Training und Wettkampf abzurufen. Große Unterschiede im Energiebedarf Wie differenziert die Ernährung von Spitzensportlern geplant werden muss, zeigen schon die großen Unterschiede im Energiebedarf, die je nach Training und Wettkampfkalender von Tag zu Tag und innerhalb der Saison variieren können. Kunstturnerinnen oder Marathonläufer beispielsweise wiegen nur ca. 50 kg, Diskuswerfer, Kugelstoßer oder Gewichtheber können dagegen über 120 kg auf die Waage bringen und müssen dabei möglicherweise noch an Gewicht zunehmen. Je nach Sportart und Trainingsbelastung, die gering oder intensiv, kurz oder lang sein kann, umfasst der Energiebedarf verschiedener Athleten eine Spannweite von kcal pro Tag. Dabei ist es entscheidend, dass die Energiezufuhr ausreichend und angepasst ist. Eine überhöhte Energieaufnahme kann zu einer Zunahme an Körperfett führen, ist andererseits aber auch notwendig zum Aufbau von Muskelmasse. Nicht selten machen junge Sportler die Erfahrung, dass sie zwar intensiv trainieren, aber weder Muskelmasse zulegen noch Trainingseffekte erzielen. Eine Ursache dafür kann die unzureichende Energiezufuhr sein [3, 4]. Im Gegensatz dazu stehen Sportler, die teilweise chronisch zu wenig Energie aufnehmen, um ein niedriges Körpergewicht zu halten. Bei diesen Sportlern kann die Energieverfügbarkeit (EV) erniedrigt ein. Die EV errechnet sich aus der Differenz zwischen Energiezufuhr und Trainingsenergieumsatz und sollte nicht geringer als 30 kcal pro kg fettfreie Masse sein, um Veränderungen im Hormonhaushalt wie z. B. reduzierte Insulin-, IGF- und Sexualhormonspiegel sowie erhöhte Cortisolspiegel und damit mögli- Braun H. Die Besonderheiten der Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S10 S14

18 S12 Übersicht che negative Konsequenzen für Leistungsfähigkeit und Gesundheit zu vermeiden [3, 5]. Beispiele für Sportarten, bei denen Athleten ein erhöhtes Risiko für eine geringe EV haben, sind Hochsprung, Skispringen oder Gewichtsklassensportler [5, 6]. Wie viel Protein brauchen Sportler? Neben einer bedarfsgerechten Energiezufuhr ist es wichtig, die Energie sinnvoll auf die Energieträger Kohlenhydrate, Fette und Protein zu verteilen. Da Proteine für das Muskelwachstum erforderlich sind, wird oft postuliert, dass Sportler mehr davon brauchen. Für Freizeitsportler trifft das nicht zu, für sie gelten die Empfehlungen der DGE mit 0,8 g Protein pro kg Körpergewicht. Die tatsächliche Zufuhr liegt den Ergebnissen der Nationalen Verzehrsstudie zufolge sogar bei 1 1,2 g Protein pro kg Körpergewicht [7]. Ein 80 kg schwerer Freizeitsportler hat demnach einen Proteinbedarf von 64 g pro Tag (80 kg 0,8g/kg). Diese Menge ist problemlos mit der normalen Ernährung erreichbar. Beispielsweise liefert ein Schnitzel oder Steak von 200 g bereits 40 g Protein, ein 500-g-Becher Magerquark enthält ca. 70 g Protein. Auch Getreide ist reich an Eiweiß ( " Abb.2). Für Ausdauer- und Kraftsportler gelten etwas höhere Proteinmengen von täglich 1,2 1,7 g pro kg Körpergewicht [8]. Für eine Proteinzufuhr von über 2,5 g pro kg Körpergewicht gibt es keine wissenschaftliche Grundlage [9 11]. Derart hohe oder noch höhere Zufuhren werden beispielsweise im Bodybuildingbereich erreicht. Generell gilt: Bei ausreichender Energiezufuhr kann auch der erhöhte Proteinbedarf von Leistungssportlern über die normale Ernährung gedeckt werden. Eine zusätzliche Einnahme von Protein- und Aminosäurepräparaten ist nicht nötig [8]. Dennoch gibt es Risikogruppen, bei denen die Proteinzufuhr kritisch werden kann. Dazu gehören Athleten, die auf ihr Körpergewicht achten müssen und bewusst wenig Energie zuführen oder Sportler mit Lebensmittelunverträglichkeiten, etwa einer Laktoseintoleranz. Im Prinzip können auch sie den Proteinbedarf durch eine geschickte Auswahl von Nahrungsmitteln decken. Alternativ sind Proteinshakes in diesen Fällen praktisch allerdings nicht aus physiologischen, sondern aus organisatorischen Gründen. Für Sportler spielt nicht nur die absolute Proteinmenge, sondern auch das richtige Timing eine Rolle. Die wenigen dazu vorliegenden Studien weisen darauf hin, dass g Protein nach einem Krafttraining optimal sind, um die Muskelproteinsynthese anzuregen [11, 12]. Höhere Dosierungen von 40 oder gar 60 g Protein, wie manche Hersteller sie anbieten, haben dagegen keinen zusätzlichen Effekt, sondern gehen als Energiesubstrat in den Stoffwechsel ein. Abb.2 Auch der etwas erhöhte Proteinbedarf von Ausdauer- und Kraftsportlern lässt sich problemlos mit Lebensmitteln decken. Fleisch, Quark, Milch, Eier, Getreide und Nüsse sind gute Eiweißlieferanten. Eiweißshakes oder Aminosäurepräparate sind nur in Ausnahmefällen sinnvoll, etwa bei Sportlern, die ihr Gewicht reduzieren müssen und bewusst wenig Energie zuführen (Quelle: fotolia, Africa Studio). Kohlenhydrate: Brennstoff für die Muskeln Für Sportler ebenfalls wichtig sind Kohlenhydrate. Da sie schnelle Energielieferanten sind, galt bis zu den 1990er-Jahren die pauschale Empfehlung, dass Sportler % ihrer täglichen Energie in Form von Kohlenhydraten aufnehmen sollen [13]. Insbesondere seit ca. 10 Jahren differenziert man weitaus stärker nach Trainingsphase und -belastung, nach dem Zeitpunkt vor, während und nach der Belastung, der Menge und Qualität der Kohlenhydrate [14]. Diese Detailfragen sind für Gesundheitsund Breitensportler jedoch nicht relevant. Die empfohlene Kohlenhydratzufuhr pro Kilo Körpergewicht steigt dynamisch mit der Dauer der Belastung [14]. Für leichte Trainingseinheiten sind 3 5 g Kohlenhydrate pro Kilo Körpergewicht ausreichend; das entspricht in etwa den Empfehlungen der DGE für die Allgemeinbevölkerung. Bei täglich einer Stunde Training erhöht sich der Kohlenhydratbedarf auf 5 7g, bei täglich bis zu 3 Stunden auf 6 10 g, bei extremer Ausdauerbelastung von 4 5 Stunden täglich auf 8 12 g Kohlenhydrate pro Kilo Körpergewicht [14]. Das sind sehr große Mengen, die weit entfernt sind von der Ernährung der Allgemeinbevölkerung. Fazit: Die Empfehlungen für die Kohlenhydratzufuhr sollten fein auf die individuellen Trainingsbedürfnisse abgestimmt werden. Das Training bestimmt, wie viele Kohlenhydrate man braucht. Sie liefern die notwendige Energie, um bei höheren Intensitäten möglichst lange trainieren zu können. Werden Kohlenhydrate dagegen nicht durch Training verbraucht, werden sie in Fett umgewandelt. Wie wichtig eine ausreichende Versorgung mit Kohlenhydraten für Athleten ist, zeigt eine randomisierte Cross-over-Studie, bei der 7 trainierte Läufer zweimal 11 Tage ein ehrgeiziges Trainingsdesign durchlaufen haben einmal mit 8,4 g, einmal mit 5,4g Kohlenhydraten pro kg Körpergewicht [15]. Dabei wurde die Laufgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Kohlenhydratzufuhr gemessen. In der Phase mit der hohen Kohlenhydratzufuhr konnten die Läufer ihre Laufgeschwindigkeit in etwa halten, während die Geschwindigkeit bei niedriger Kohlenhydratzufuhr abfiel. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass eine höhere Kohlenhydratzufuhr zu einer besseren Leistungsfähigkeit im Training führen kann. Wenn es also im Training und Wettkampf um eine maximale Leistung geht, ist eine optimale Versorgung mit dem Energiesubstrat Kohlenhydrate von besonderer Bedeutung. Wo genau die optimale Kohlenhydratzufuhr in einer bestimmten Trainingsphase liegt, lässt sich manchmal nur abschätzen. Sie ist aber abhängig vom Gesamtenergieumsatz und sollte in Anlehnung an die Trainingsbelastung auf die individuellen Bedürfnisse abgestimmt werden. Wie stark die Trainingsbelastung und damit die Kohlenhydratzufuhr variieren kann, zeigt das Beispiel der Sportart Leichtathletik: Während eine Marathonläuferin (50 kg) in einer intensiven Phase g Kohlenhydrate pro Tag be- Braun H. Die Besonderheiten der Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S10 S14

19 Übersicht S13 Sportlerin (50 kg) in einer intensiven Trainingsphase mit hoher Trainingsbelastung (z. B. Marathon) 8 g/kg KG 50 kg = 400 g 10 g/kg KG 50 kg = 500 g Die Kohlenhydratzufuhr sollte in etwa 400 bis 500 g pro Tag betragen Sportlerin (60 kg) an einem Tag mit geringer Trainingsbelastung (z. B. Hochsprung) 3 g/kg KG 60 kg = 180 g 5 g/kg KG 60 kg = 300 g Die Kohlenhydratzufuhr sollte in etwa 180 bis 300 g pro Tag betragen Abb.3 Die Kohlenhydratzufuhr im Hochleistungssport ist keine fixe Größe, sondern abhängig von der Trainingsbelastung. nötigt, kommt eine Hochspringerin (60 kg) an einem Tag mit geringer Trainingsbelastung mit g Kohlenhydraten aus ( " Abb.3). Nicht nur die Muskeln nutzen Kohlenhydrate als Substrat, sondern auch das Gehirn. Möglicherweise fällt der Sport leichter, wenn entsprechend kleine Mengen Kohlenhydrate während des Trainings nachgefüllt werden. Insofern könnte dies für den Freizeitsportler sinnvoll sein, denn wer Spaß am Sport hat, wird ihn auch regelmäßiger machen. Kohlenhydratnachschub: Riegel, Gele, Sportgetränke Kleinere Mengen an Kohlenhydraten während des Trainings können die kognitive und körperliche Leistungsfähigkeit verbessern [14]. Bei kurzen Belastungen von bis zu 45 min ist dies noch nicht nötig. Wer min trainiert und an sein Leistungslimit gehen möchte, sollte g Kohlenhydrate aufnehmen, je nach individuellen Vorlieben kann dies mit einem Riegel, einem Sportgetränk oder einem Gel erfolgen. Diese Empfehlungen können aber nur Richtwerte sein. Letztlich müssen Athleten selbst herausfinden, was am besten für sie passt [14, 16]. Extremausdauersportler brauchen zum Teil große Mengen (ca. 90 g pro Stunde) an Kohlenhydraten während der Belastung. Am besten verträglich erscheint eine Mischung von Glukose und Fruktose. Beide Zucker werden im Darm mithilfe unterschiedlicher Carrier (Glukose SGLT1, Fruktose GLUT5) resorbiert. Flutet ausschließlich Glukose im Darm an, ist der SGLT1-Transporter bei Mengen über 60 g pro Stunde irgendwann gesättigt, die Glukose häuft sich an und kann zu Magen-Darm-Problemen führen. Studien haben gezeigt, dass ein Kohlenhydratmix aus zwei Teilen Glukose und einem Teil Fruktose die Carrier besser auslastet, dabei die Kohlenhydratverfügbarkeit verbessert und die Magen- Darm-Verträglichkeit gesteigert ist [14, 16]. Low Carb: Kein Konzept für Leistungssportler Low-Carb-Diäten mit geringer Kohlenhydratzufuhr sind im Fitnessbereich relativ weit verbreitet, aber im Leistungssport in den meisten Fällen kontraproduktiv, da sie Verschlechterungen in den Trainingsleistungen, eine reduzierte Trainingsanpassung und erhöhte Infektanfälligkeit mit sich bringen können. Andererseits kann ein sog. Low-Glykogen-Training in ausgewählten Trainingsphasen zu verbesserten Anpassungsprozessen führen und die Leistungsfähigkeit erhöhen. Erste Untersuchungen zu den Anpassungseffekten bei einem Training mit entleerten Glykogenspeichern wurden 2005 durchgeführt [17]. Eine schwedische Arbeitsgruppe ließ Personen über 10 Wochen das jeweils linke und rechte Bein zu verschiedenen Zeitpunkten trainieren. Zunächst wurden beide Beine durch einen Beinstrecker belastet. Ein Bein machte den restlichen Tag Pause und wurde erst am nächsten Tag wieder belastet. Das andere Bein wurde nach 2 Stunden mit nahezu entleerten Gkykogenspeichern (keine Nahrungsaufnahme in den 2 Stunden) nochmals belastet und machte dafür am nächsten Tag Pause. Die Belastung erfolgte also einmal mit vollen, einmal mit leeren Glykogenspeichern. Trotz gewisser limitierender Aussagekraft der Studie lässt sich allgemein festhalten, dass das Bein, welches jede zweite Trainingseinheit mit entleerten Glykogenspeichern trainiert hat, im abschließenden Test leistungsfähiger war. Dabei ist zu beachten, dass die Ernährung der Personen mit einem Anteil von 70 % generell aber sehr kohlenhydratreich war. Darin besteht der grundsätzliche Unterschied zu Low-Carb-Diäten. Train Low wurde zum Schlagwort, die praktische Anwendung aber ist problematisch, wenn es mit Low Carb gleichgesetzt wird. Eine geringe Verfügbarkeit von Kohlenhydraten kann zu einer reduzierten Belastbarkeit im Training und geringeren Trainingseffekten führen. Zum anderen kommt es zu einer vermehrten Glukoneogenese. Das heißt, der Organismus bildet aus Aminosäuren vermehrt Glukose. Damit steigt unter Umständen das Risiko für Infekte und einem Verlust an Muskelmasse. Diese Risiken verschärfen sich zusätzlich bei Training-Zero, also chronisch niedriger Zufuhr von Kohlenhydraten [18]. Training in einem glykogenverarmten Zustand kann zu verbesserten Anpassungsprozessen führen und die Leistungsfähigkeit verbessern. Ob die Durchführung eines solchen trainlow -Konzepts auch bei gut trainierten Athleten die Leistungsfähigkeit verbessert, ist unklar [14]. Weitere wichtige Themenfelder in der Ernährung des Sportlers wie Flüssigkeitshaushalt, Mikronährstoffe und Nahrungsergänzungsmittel werden an anderer Stelle in diesem Supplement besprochen. Die Ernährung hat Einfluss auf die körperliche und mentale Leistungsfähigkeit und ist für Leistungssportler eine wichtige trainingsbegleitende Maßnahme. Es handelt sich dabei jedoch nicht um eine Ernährungsform, die für alle Sportler in jeder Situation gültig ist. Die Frage nach der optimalen Ernährung benötigt eine Auseinandersetzung mit der Sportart, der aktuellen Trainingsphase und den individuellen Bedürfnissen und Zielen der Athleten. Die Umsetzung benötigt Zeit, die Eigenmotivation der Sportler und des Fachpersonals, das sich intensiv mit den Ernährungsbedürfnissen von Sportlern auseinandersetzt. Interessenkonflikt Der Autor hat keinen Interessenkonflikt. Literatur 1 Hollmann W, Strüder HK. Sportmedizin: Grundlagen für körperliche Aktivität, Training und Präventivmedizin. 5. Auflage. Stuttgart: Schattauer; IOC consensus statement on sports nutrition Journal of Sports Sciences 2011; 29 (Suppl. 01): S3 S4 3 Loucks AB, Kiens B, Wright HH. Energy availability in athletes. Journal of Sports Sciences 2011; 29 (Suppl. 01): S7 S15 4 Desbrow B, McCormack J, Burke LM et al. Sports Dietitians Australia position statement: sports nutrition for the adolescent athlete. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2014; 24: Loucks AB. Energy balance and body composition in sports and exercise. Journal of Sports Sciences 2004; 22: 1 14 Braun H. Die Besonderheiten der Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S10 S14

20 S14 Übersicht 6 Braun H. Besonderheiten der Ernährung in Sportarten mit Gewichtsklassen. Aktuel Ernahrungsmed 2010; 35: Max Rubner Institut. Nationale Verzehrsstudie II. Karlsruhe: 2008: richt_teil_2.pdf (Zugriff ) 8 Rodriguez NR, Di Marco NM, Langley S. American College of Sports Medicine position stand. Nutrition and athletic performance. Med Sci Sports Exerc 2009; 41: Phillips SM. A Brief Review of Higher Dietary Protein Diets in Weight Loss: A Focus on Athletes. Sports Med 2014; 44 (Suppl. 02): S149 S Deutsche Gesellschaft für Ernährung. Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. 1. Auflage. Frankfurt am Main: Umschau/Braus; Phillips SM, Van Loon LJC. Dietary protein for athletes: From requirements to optimum adaptation. Journal of Sports Sciences 2011; 29 (Suppl. 01): S29 S38 12 Moore DR, Robinson MJ, Fry JL et al. Ingested proteindose response of muscle and albumin protein synthesis after resistance exercise in young men. Am J Clin Nutr 2009; 89: Position of the American Dietetic Association and the Canadian Dietetic Association: nutrition for physical fitness and athletic performance for adults. J Am Diet Assoc 1993; 93: Review. Erratum in: J Am Diet Assoc 1993; 93: Burke LM, Hawley JA, Wong SHS et al. Carbohydrates for training and competition. Journal of Sports Sciences 2011; 29 (Suppl. 01): S17 S27 15 Achten J, Halson SL, Moseley L et al. Higher dietary carbohydrate content during intensified running training results in better maintenance of performance and mood state. J Appl Physiol 2004; 96: Jeukendrup AE. Nutrition for endurance sports: Marathon, triathlon, and road cycling. Journal of Sports Sciences 2011; 29: S91 S99 17 Hansen AK, Fischer CP, Plomgaard P et al. Skeletal muscle adaptation: training twice every second day vs. training once daily. J Appl Physiol 2005; 98: Bartlett JD, Hawley JA, Morton JP. Carbohydrate availability and exercise training adaptation: Too much of a good thing? European Journal of Sport Science 2015; 15: 3 12 Braun H. Die Besonderheiten der Aktuel Ernahrungsmed 2016; 41, Supplement 1: S10 S14