Ausdauertraining unter Hypoxie und Hyperoxie: Auswirkungen auf die Ausdauerleistungsfähigkeit, hämatologische Parameter und die Signaltransduktion im humanen Skelettmuskel

Problem: Die Manipulation des Sauerstoffgehaltes in der Atemluft stellt einen Ansatz
zur Modifikation des Ausdauertrainings dar. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass
die Reduktion des Sauerstoffgehaltes (Hypoxie: HY) in der Atemluft die Anpassung
der Ausdauerleistungsfähigkeit infolge von regelmäßigem Ausdauertraining
begünstigt. Die Erhöhung des Sauerstoffgehaltes (Hyperoxie: PER) resultiert oftmals
in einer akuten Leistungssteigerung. Die Variation des Sauerstoffgehaltes sowie die
Applikationsdauer von HY und PER wie auch die Intensität, Art und Dauer von
Trainingsbelastungen in Studien ist vielfältig. Deshalb ist es bis heute nicht möglich,
die Anpassungen unter HY und PER, unter Berücksichtigung des Studiendesigns, zu
vergleichen.
Ziel: Diese Arbeit soll erstmals einen direkten Vergleich der Anpassungen eines
Ausdauertrainings unter HY und PER ermöglichen. Dies umfasst die Ebenen der
Ausdauerleistungsfähigkeit, der Hämatologie, des Säure-Basen-Haushaltes sowie
Aspekte der Signaltransduktion im humanen Skelettmuskel.
Methodik: 11 männliche Probanden haben sich einem unipedalen Ausdauertraining
in HY, PER und Normoxie (NOR) in zwei Trainingsperioden über jeweils vier Wochen
unterzogen. In Studie 1 wurden global-physiologische Parameter der
Ausdauerleistungsfähigkeit via Leistungsdiagnostik vor und nach der
Trainingsintervention ermittelt. In Studie 1 und 2 wurden Muskelbiopsien zu
verschiedenen Zeitpunkten entnommen und in Bezug auf das mitochondriale
Signalling (Studie 1) sowie das mTOR-assoziierte Signalling (Studie 2) untersucht.
Studie 3 untersuchte die Anpassung hämatologischer Parameter anhand von
venösen und kapillären Blutentnahmen.
Ergebnisse: Studie 1: Die Applikation von HY führt zu einer signifikant reduzierten
Trainingsintensität während PER eine tendenzielle Erhöhung der akuten
Leistungsfähigkeit induziert. Studie 1 und 2: Trotz einer signifikant reduzierten Trainingsintensität in HY, stellt das Training in HY keinen nachteiligen Effekt auf die
Anpassung global-physiologischer Parameter sowie das mitochondriale und mTORSignalling
dar. Studie 3: PER führt zu einer potentiellen Reduktion erythrozytärer
Parameter (MCH, [Hb], MCHC) nach 4 Wochen, während HY eine Verbesserung auf
dieser Ebene herbeiführt. Das Training in PER reduziert und in HY erhöht den akuten
pH-Wert im arterialisierten Kapillarblut.
Fazit: Diese Arbeit ermöglicht einen Vergleich zwischen den akuten und chronischen
Trainingsanpassungen infolge von HY und PER. Es stellt sich heraus, dass HY zwar
eine Reduktion der akuten Leistungsfähigkeit bewirkt, aber dadurch die gleichen
Anpassungen wie ein Training in PER bei erhöhter Trainingsintensität im Vergleich
zu Normoxie induziert. Dies führt zu einer hohen praktischen Relevanz von HY im
klinischen bzw. rehabilitativen Setting in Situationen, die eine Reduktion der
muskuloskeletalen Belastung erfordern. PER hingegen kann die akute
Leistungsfähigkeit erhöhen und dadurch erst ein Training bei Erkrankungen des
kardiopulmonalen Systems ermöglichen. Um diese Annahmen zu bestätigen sind in
der Folge dieser Arbeit Untersuchungen an Patientenkollektiven anzustreben.