Physiologische Begriffe

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1 Intermittierende Hypoxie: Eine alternative Form des Höhentrainings Dr. Martin Faulhaber Institut für Sportwissenschaft Universität Innsbruck ABS-Trainerfortbildung am in Innsbruck Physiologische Begriffe Hypoxie Arterielle Sauerstoffsättigung (SaO 2 ) Hämoglobinkonzentration (Hb) Hämatokrit (Hkt) Gesamthämoglobinmenge Definition Hypoxie Reduzierter Sauerstoffgehalt (Sauerstoffpartialdruck) in der Atemluft durch: PRAXIS Natürliche Höhe Unterdruckkammern Hypoxiegeneratoren Höhenkammern, -zelte Masken Hypoxie in der Praxis (Auswahl) A) Reduzierung des Luftdrucks (hypobare Hypoxie) Rückatemsysteme B) Reduzierung des relativen Sauerstoffanteils bei gleichem Luftdruck (normobare Hypoxie) 1

2 Rest (N 2...) Hypoxie: hypobar vs. normobar Gesamtluftdruck 760 mmhg 380 mmhg 760 mmhg ca m 79 % 90 % Intermittierende Hypoxie: Definition Unter intermittierender Hypoxie (IH) wird die wiederholte Sauerstoffmangelexposition, unterbrochen von normoxischen Phasen, verstanden (Burtscher M, Schweizerische Zeitschrift für Sportmedizin und Sporttraumatologie 2005) O 2 79 % 21 % 21 % 10 % Normoxie Hypobare H. Normobare H. Wo findet man intermittierende Hypoxie im Alltag? Welche Parameter kennzeichnen IH-Expositionen / -Protokolle? Höhentrainingskonzepte Live High Train Low: Klassisches Höhentraining Live High Train High Live Low Train High Live High Train Low Intermittierende Hypoxie Robustester Ansatz für eine Leistungssteigerung in Tallage bei Ausdauersportlern Mechanismen noch nicht geklärt Hb-Masse vs. Ökonomisierung Empfehlung: ca. 400 h (ca. 4Wochen) auf m wohnen Große individuelle Unterschiede Responder - Nonresponder 2

3 Live High Train Low Intermittierende Hypoxie (IH) Höhentraining / Hypoxie: Einsatzbereiche Grundgedanken: Dauer der Hypoxieexpositionen minimieren Unabhängigkeit von geographischen Gegebenheiten Training möglichst nicht beeinflussen Kurze Expositionszeiten in stärkerer Hypoxie (z.b. entsprechend 4500m) Vorbereitung auf Höhenunternehmungen Leistungssteigerung in der Höhe (Wettkampfvorbereitung) Therapie verschiedenster Erkrankungen Leistungssteigerung in Tallage Hypoxie Dosis? (Intensität, Dauer, aktiv / passiv ) (Anpassungs-)Reaktionen von: Zellen / Gewebe / Organismus + oder (?) Stoffwechsel, Atmung, Blut, Abnahme der Sauerstoffsättigung mit zunehmender Höhe Leistung in Tallage / in der Höhe, Belastungstoleranz, Gestaltung??? SaO2 (%) hypobar normobar 3

4 Ausdauerleistungsfähigkeit in der Höhe Leistungssteigerung in Tallage: Wodurch? Anpassungen an Hypoxie leistungsfördernd in Tallage und / oder Training in Hypoxie höhere Trainingsreize optimierte Trainingsanpassungen Hochleitungssport Topathleten IH: Erythropoiese Für Steigerung des Gesamt-Hb längere Aufenthalte in m nötig (Levine, Stray-Gundersen 1997, Stray-Gundersen et al. 2001, Wehrlin et al. 2006, ) Responder vs. Nonresponder event. auch kürzere Expositionen in stärkerer Hypoxie Hämoglobinkonzentration (Rodriguez et al. 2000) Kombination mit Belastung in der Höhe keine Vorteile (Rodriguez et al. 1999) Nachteile??? Progressive Hypoxie event. Vorteile (Burtscher 2005) IH und Bewegungsökonomie: Beispiel IH: 14 Tage a 3 Std. entsprechend ca. 4500m Signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen auch in der 3,000-m Zeit Katayama et al. Eur J Appl Physiol

5 Exkurs: Marathon Performance 1. Unterschiedliche Schwellen (%VO 2 max) bei gleicher VO 2 max - VO 2 max: 60ml/min/kg - %VO 2 max: Läufer 1= 60% Läufer 2= 80% 36 ml/min/kg 48 ml/min/kg Marathongeschwindigkeit: 10,3 km/h 13,7 km/h Running Economy Mögliche Gründe? 2. Unterschiedliche Laufökonomie bei gleicher %VO 2 max - %VO2max: 50 ml/min/kg Bei durchschnittlicher Laufökonomie: Marathonzeit 2:40:00 Bei höchster Laufökonomie: Marathonzeit <2:20:00 Bei sehr schlechter Laufökonomie: Marathonzeit 3:00:00 Coyle. Sports Med 2007 Fig. 1. Schematic values of the oxygen uptake cost of treadmill running (up a 1% gradient) in terms of normative data (from the American College of Sports Medicine [ACSM]), and based on pooled values for elite runners of European descent and elite runners of East African descent. The dashed vertical line represents a running velocity of 268 m/min, which is the most commonly used reference value. VO 2 = oxygen uptake. Foster, Lucia. Sports Med Pilotprojekt: 3200 Probanden: Sportstudenten (20-25 Jahre; männl., weibl.) 2 Versuchsgruppen, 1 Kontrollgruppe (a 4 Personen) 3000 Intervention: 3 Wochen Hypoxieexposition (intermittierend) 3 Wochen Hitzeexposition (intermittierend) Test/Laufökonomie: Laufbandspiroergometrie (3 min bei 12 und 14 km/h) vor und nach der Intervention VO2 (ml/min) Hypoxie Sauna Kontrolle VO21 VO22 5

6 IH: Steigerung der Bewegungsökonomie Keine Veränderung in der Bewegungsökonomie bei 4 Wochen a 5 Tage a 3 h passiv ( m) (Truijens et al. 2007) Keine Veränderung der Leistung in Tallage bei 4 Wochen a 5 Tage a 3 h passiv ( m) (Rodriguez et al. 2007) Eigene Ergebnisse bei hochtrainierten Mittelstreckenläufern deuten auf Verbesserungen hin Vorbereitung auf Wettkämpfe in mittlerer Höhe Ausdauerleistungsfähigkeit nimmt schon in mittleren Höhen v.a. bei Spitzenathleten ab (vgl. Gore CJ et al. 1997) Im Wettkampf kleine Differenzen (<1%) entscheidend optimale Wettkampfvorbereitung Akklimatisation, wenn Wettkämpfe oder (entscheidende) Wettkampfteile in der Höhe CH Timing the arrival at 2340 m altitude for aerobic performance (Schuler et al. Scand J Med Sci Sports 2007; 17: ) Schematisierte Darstellung der ventilatorischen Akklimatisation Smith et. al, 2001 verändert nach: Schuler et al. Scand J Med Sci Sports

7 Effekte einer Kurzzeitakklimatisation (3200 m) IH zur Vorbereitung auf Wettkämpfe in mittlerer Höhe Gut Trainierte 50-min Test Pmean 600 m 3200 m ( Tag) 10 gut trainierte Radsportler (38±7 Jahre) VO 2 peak 61±6 ml/min/kg 2-5 Tage Doppelblind Hypoxiegruppe 1-2 Tage Der Anstieg der Sauerstoffsättigung von Tag 1 zu Tag 3 in der Höhe erklärt 97% der Leistungsverbesserung!!! verändert nach: Burtscher et al. Int J Sports Med time trails 600 m Kontrollgruppe IH-Vorbereitung time trail 1970 m IH zur Vorbereitung auf Wettkämpfe in mittlerer Höhe W MEAN POWER OUTPUT Innsbruck 600 m Obergurgl 1970 m 281 ** ** 271 hypoxia group ca. 6% control group ca. 4 % differences between groups n.s. (p=0.08) Vorbereitung auf Wettkämpfe in mittlerer Höhe: Zusammenfassung Mindestens 1-wöchiger Aufenthalt in der geplanten Wettkampfhöhe (Schuler et al. 2007) Vor- und Nachteile??? Auch 1-2 Nächte schon Vorteile (Burtscher et al. 2006) IH (4500m, 1-2 Std.) submax. Ventilation auf 4500m (Katayama et al. 2001), nicht auf m (Katayama et al. 2007, Faulhaber et al. 2008) Andere Vorbereitungsprotokolle? Positive Effekte auf mittlerer Höhe fraglich 200 hypoxia group control group 7

8 Intermittierende Hypoxie: Eine alternative Form des Höhentrainings??? Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 8