Was passiert mit unserem Körper beim Sport

Reaktionen unseres Körpers auf körperliche Anstrengung oder Belastung kennt jeder. Sei es ein lockerer Spaziergang, Treppensteigen, Joggen oder intensives Training. Uns wird warm, wir schwitzen, kommen außer Atem, unser Herzschlag beschleunigt sich und uns klopft das Herz, sprichwörtlich, bis zum Hals. Dennoch sind die Belastungen, denen unser Körper ausgesetzt wird, sehr unterschiedlich. Betrachtet man Belastungen infolge von sportlichen Aktivitäten kann man Ausdauertraining, wie Fahrradfahren oder Joggen, von Krafttraining abgrenzen. Bei ersterem wird mehrmals die Woche eine nicht erschöpfende Tätigkeit, z. B. 30 Minuten Joggen bei einer Herzfrequenz um 130 Schläge pro Minute, ausgeführt.

Dadurch wird in erster Linie die Leistungsfähigkeit des kardiovaskulären Systems gesteigert. Bei letzterem steht die Steigerung der Muskelkraft, die durch eine Hypertrophie der Muskelfasern erreicht wird, im Vordergrund. Im Folgenden werden diese Unterschiede jedoch vernachlässigt und von einer gemischten Belastung des Körpers ausgegangen.

Stoffwechsel

Unter Belastung schüttet der Körper vermehrt Katecholamine, ACTH, STH, Cortisol und Glukagon aus. Diese Stoffwechselhormone sorgen dafür, dass dem Körper vermehrt Energie in Form von Glukose und Fettsäuren bereitgestellt wird. Gleichzeitig fällt der Spiegel von Insulin im Blut, da Insulin gegenteilige Effekte hat.
Zu Beginn einer muskulären Aktivität werden die intrazellulären ATP-Speicher als Energiequelle genutzt. Bei ATP handelt es sich um eine energiereiche Verbindung, die man auch als die Energiewährung der Zelle bezeichnen könnte.

Für kurze intensive Belastung, beispielsweise 100-Meter-Sprints, ist eine weitere Energiequelle notwendig, da die ATP-Vorräte sehr schnell aufgebraucht sind. Dabei handelt es sich um das sogenannte Kreatinphosphat, das zur weiteren, kurzfristigen Bildung von ATP herangezogen werden kann. Nach etwa 30 Sekunden wirft der Körper einen dritten Mechanismus zur Energiegewinnung an, die anaerobe, also ohne Sauerstoff ablaufende, Glykolyse. Hier wird, sehr energieineffizient, Glucose zu Laktat abgebaut, welches lange im Verdacht stand Muskelkater auszulösen. Diese Theorie ist mittlerweile überholt. Als gesichert gilt allerdings, dass das anfallende Laktat für das typische Muskelbrennen bei andauernder, starker Kontraktion verantwortlich ist.
Nach etwa einer Minute setzt nun die sauerstoffverbrauchende, also aerobe, Glykolyse ein, die Glucose deutlich energieeffizienter abbaut. Eine andauernde Belastung ist also nur mit Hilfe von ausreichend Sauerstoff zu vollbringen, was die Anpassung der Atmung erklärt.

Muskeln

Kontrahiert sich ein Muskel steigt sein Bedarf an Sauerstoff und Nährstoffen. Da er beides aus dem Blut bezieht muss folglich auch seine Durchblutung ansteigen. Dies erklärt auch, warum die Muskeln von Ausdauerathleten, wie Marathonläufern, deutlich stärker von kleinen Blutgefäßen, sogenannten Kapillaren, durchzogen sind, als die von untrainierten Menschen.
Bis sich Atmung und Herz-Kreislauf-System angepasst haben und eine gesteigerte Durchblutung gewährleisten können muss sich der Muskel mit einer erhöhten Sauerstoffausschöpfung des Blutes behelfen.
Hat sich das Herz-Kreislauf-System dann angepasst kann die Durchblutung des aktiven Muskels bis auf das 40-fache gegenüber der Ruhedurchblutung gesteigert werden. Eine ausreichende Durchblutung des Muskels ist allerdings nur möglich, wenn dieser entspannt ist, da bei Kontraktion die versorgenden Blutgefäße zu stark komprimiert werden. Dies erklärt, warum wir dynamische Arbeiten, wie Laufen, bei denen sich Phasen der An- und Entspannung abwechseln, viel länger aufrechterhalten können, als tonische Muskelkontraktionen, wie das Halten eines Gegenstandes am ausgestreckten Arm, bei denen der Muskel dauerhaft angespannt ist.

Das bereits erwähnte Laktat fällt unter Belastung vor allem in der Muskulatur an und wird ins Blut zur weiteren Verstoffwechselung abgegeben. Diesen Umstand macht man sich in der Leistungsdiagnostik beim sogenannten Laktattest zunutze. Es wird vor, während und nach einer Belastung der Laktatspiegel im Blut des Probanden bestimmt. Je höher der Laktatspiegel, desto schlechter der Trainingszustand, da der Körper verstärkt auf anaerobe Energiegewinnung zurückgreifen muss und das aerobe System nicht so gut funktioniert.

Herz-Kreislauf-System

Zuerst einmal wollen wir die Anpassung der Blutgefäße an die Belastung betrachten. Wie oben bereits erwähnt muss mehr Blut zu den Muskeln gelangen. Dies wird über eine Erweiterung der Blutgefäße erreicht. Diese besitzen Rezeptoren für Hormone, die bei Belastung ausgeschüttet werden. Durch die Erweiterung der Gefäße nimmt der sogenannte totale periphere Kreislaufwiderstand ab und die Durchblutung der Muskulatur zu. Dies trifft allerdings nur auf die Arterien zu.

Die Venen werden gleichzeitig verengt, was zur Folge hat, dass das in ihnen gespeicherte Blut zum Herzen gepresst wird. Dem Herz steht damit mehr Blut zur Verfügung, das in der Lunge mit Sauerstoff angereicht und zur Muskulatur gepumpt werden kann.
Auch das Herz, als das zentrale Kreislauforgan, passt sich an die Belastung an. Sowohl die Herzfrequenz, als auch die Kontraktilität, also die Stärke der Kontraktion, nehmen zu. Gleichzeitig nimmt das pro Schlag vom Herzen ausgeworfene Volumen, als auch, infolge der gesteigerten Herzfrequenz, das Herzzeitvolumen zu. Das Herzzeitvolumen bezeichnet die Menge Blut, die das Herz pro Minute pumpt. Im Ruhezustand beträgt es etwa 5 Liter pro Minute. Untrainierte Personen können es unter Belastung auf das 3 bis 4-fache, also ca. 20 Liter pro Minute steigern. Bei Leistungssportlern kann das Herzzeitvolumen auf 30 bis 40 Liter pro Minute ansteigen. Das Herzzeitvolumen ist im Übrigen auch der limitierende Faktor unserer Leistungsfähigkeit und nicht etwa das Atemzeitvolumen, also die durch die Atmung aufgenommene Menge an Sauerstoff.

Bei niedriger Belastung, unter der sogenannten Dauerleistungsgrenze, die diejenige Belastung bezeichnet, die quasi unendlich, ohne Ermüdung der Muskulatur, aufrecht erhalten werden kann, erreicht die Herzfrequenz nach anfänglichem Anstieg ein Plateau. Wird nun die Belastung innerhalb dieses sogenannten Steady States erhöht steigt die Herzfrequenz in gleichem Maße, wie die Leistung, also linear. Bei schwerster körperlicher Belastung verlässt man diesen Steady State und die Herzfrequenz steigt deutlich stärker an, als die Leistung, was man als Ermüdungsanstieg bezeichnet.
Das kennt jeder Hobbysportler. Will man auf seiner Laufrunde eine neue Bestzeit aufstellen, beginnt locker zu laufen und schafft die Runde in 15 Minuten ist es kein Problem durch steigern des Tempos und damit auch der Herzfrequenz seine Zeit auf 12, oder sogar 10 Minuten zu verbessern. Will man nun die letzten Sekunden bis zur absoluten Leistungsgrenze herauskitzeln steigt die Herzfrequenz deutlich an, obwohl man die Zeit nur noch um wenige Sekunden drücken kann.

Nach Beendigung einer Belastung fällt die Herzfrequenz wieder auf den Ruhewert. Dies geschieht, je nach Stärke der Belastung unterschiedlich schnell und dauert bei intensiven Belastungen länger, als bei Belastungen unterhalb der Dauerleistungsgrenze.
Auch der Blutdruck bleibt von Belastungen des Körpers nicht unbeeinflusst. Durch die oben erwähnte Erweiterung der Arterien und Verengung der Venen steigt in der Summe der systolische Blutdruck um etwa 20 mmHg, während der diastolische Wert nur leicht steigt oder sogar fällt. Bei einer Belastung, die nur die Arme betrifft, beispielsweise das Training des Bizeps mit Gewichten, steigt der Blutdruck stärker an, als bei einer Belastung, die nur die Beine betrifft.
Ursächlich hierfür ist, dass bei dem Armtraining eine geringere Muskelmasse tätig ist, weniger Gefäße weit gestellt werden und somit weniger Gefäße dem, durch das Herz verursachten, höheren Druck entgegenwirken. In der Bevölkerung wird hoher Blutdruck in der Regel mit Krankheit, Herzinfarkt und Gefahr assoziiert. Dies trifft allerdings nur auf dauerhaft erhöhten Blutdruck zu. Dieser schädigt das Herz-Kreislauf-System. Blutdruckerhöhungen im Rahmen sportlicher Aktivitäten, die nur ein bis zwei Stunden dauern sind Forschungen zufolge sogar gesundheitsfördernd.

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