Chronische kardiopulmonale Trainingsanpassungen

Originale Autorin Wanda van Niekerk basierend auf dem Kurs von James Laskin

Top-BeitragendeWanda van Niekerk und Jess Bell

Auf dieser Seite geht es um chronische Anpassungen an Trainingsreize, d. h. Veränderungen, die auftreten, wenn eine Person regelmäßig trainiert oder ein für ihre spezifischen Ziele und ihren Sport geeignetes Trainingsprogramm absolviert.

Trainingsanpassungen ( edit | edit source )

Kardiovaskuläre Veränderungen in Ruhe ( edit | edit source )

Sobald eine Person regelmäßig trainiert, zeigen sich bestimmte Veränderungen bereits im Ruhezustand (z. B. Veränderungen vor dem Training / Woche 0 gegenüber Veränderungen nach dem Training / Woche 12). Dazu gehören:

  • eine Verringerung der Ruheherzfrequenz (Ruhepuls):
    • durch die Verringerung des sympathischen Antriebs(1)
    • durch die Verringerung der atrialen Kontraktionsrate(1)
    • Beachten Sie, dass der normale Ruhepuls 60 bis 100 Schläge pro Minute beträgt(2)
  • Zunahme des Schlagvolumens (SV)(3)

(4)

  • Senkung des Blutdrucks:(5)
    • die Senkung des systolischen Blutdrucks wird größer sein als die Senkung des diastolischen Blutdrucks(6) – dies hängt mit einer Abnahme des peripheren Gefäßwiderstands zusammen(7)
  • Zunahme des Gesamtblutvolumens bei gleichbleibender Hämoglobinkonzentration:
    • Blutvolumen = Menge des durch den Körper zirkulierenden Blutes
    • Zunahme des Plasmavolumens(8)
    • Zunahme der roten Blutkörperchen
    • Zunahme der Hämoglobinmasse(9)
    • die Sauerstofftransportkapazität steigt

Kardiovaskuläre Veränderungen bei körperlicher Belastung ( edit | edit source )

Dabei werden die Veränderungen bei der Belastung vor und nach dem Trainingsprogramm verglichen. Um diese zu erfassen kann eine Person beispielsweise vor Beginn eines Trainingsprogramms (Woche 0) einen abgestuften Belastungstest durchführen und diesen dann in Woche 12 wiederholen.

Bei jeglicher gegebenen Arbeitsbelastung sind unter anderem folgende Veränderungen möglich:

  • Verringerung der Herzfrequenz
  • Zunahme des Schlagvolumens bis zu 50 % der maximalen Arbeitsbelastung(10)
    • Erhöhung der Kontraktilität des Herzmuskels(11)
    • Zunahme des ventrikulären Volumens(12)
  • das Herzzeitvolumen (HZV) bleibt bei jeglicher Belastung gleich (vor vs. nach dem Trainingsprogramm)
    • dies geschieht durch den Ausgleich zwischen erhöhtem Schlagvolumen und geringerer Herzfrequenz
    • Herzzeitvolumen (HZV) = Schlagvolumen (SV) x Herzfrequenz (HF)(12)
    • ein Anstieg des Herzzeitvolumens ist nur bei maximaler Herzfrequenz (HFmax) zu verzeichnen, aufgrund der gleichzeitigen Erhöhung des Schlagvolumens (denken Sie daran, dass die maximale Herzfrequenz nicht trainierbar ist, so dass bei maximaler Herzfrequenz und einer Erhöhung des Schlagvolumens dies zu einem erhöhten Herzzeitvolumen bei maximaler Herzfrequenz führt)(13)
  • eine Abnahme des Herzzeitvolumens kann nur bei einer Änderung der Leistungsfähigkeit oder einem erheblichen Gewichtsverlust auftreten(13)
  • Verringerung des Blutflusses pro Kilogramm arbeitender Muskulatur bei submaximaler Belastung
    • trainierte Muskeln haben eine erhöhte Kapazität zur Sauerstoffextraktion (O2) aufgrund verbesserter Diffusionsfähigkeit und oxidativer Kapazität(14)
    • durch die Abnahme des Blutflusses in den Muskeln kann mehr Blut in die Eingeweide und die Haut geleitet werden (z. B. zur Wärmeregulierung)(14)
  • Verringerung des myokardialen Sauerstoffverbrauchs (VO2) aufgrund von folgenden Faktoren:(15)
    • myokardiale Hypertrophie(16)
    • verringerte Herzfrequenz(15)

Respiratorische Trainingsanpassungen in Ruhe ( edit | edit source )

  • Mögliche Vergrößerung der Lungenvolumina:(17)
    • verbesserte Lungenfunktion
    • keine Änderung des Atemzugvolumens (AZV)(13)
  • Erhöhte Diffusionskapazität:(17)
    • Vergrößerung der Lungenvolumina
    • Vergrößerung der alveolokapillaren Oberfläche(18)
    • Erhöhung des Blutvolumens

Respiratorische Trainingsanpassungen unter Belastung ( edit | edit source )

  • Erhöhte Diffusionskapazität
  • Erhöhte Minutenventilation(17)
  • Erhöhte ventilatorische Effizienz (Atemäquivalent)(19)
  • Verminderte Lungenventilation bei jeglicher Arbeitsbelastung aufgrund einer erhöhten Diffusionskapazität

Metabolische und morphologische Trainingsanpassungen in Ruhe ( edit | edit source )

  • Hypertrophie der Skelettmuskulatur(20)
  • Erhöhte Kapillardichte(21)
  • Vermehrte Anzahl und Größe der Mitochondrien(22)
  • Erhöhte Myoglobinkonzentration(23)
  • Erhöhte Sauerstofftransportrate (O2)

Metabolische und morphologische Trainingsanpassungen unter Belastung ( edit | edit source )

  • Verringerte Glykogenabbaurate bei jeglicher Arbeitsbelastung(24)
  • Erhöhte Fähigkeit zur Mobilisierung und Oxidation von Fettsäuren(23)
  • Erhöhtes oxidatives Potenzial der Mitochondrien(23)
  • Erhöhte Glykogenspeicherung(23)

Anpassungen an das aerobe Training ( edit | edit source )

Kardiorespiratorische Ausdauer ( edit | edit source )

Aerobes Training ist die Art von wiederholter, strukturierter körperlicher Aktivität, bei der das Stoffwechselsystem des Körpers Sauerstoff zur Energiegewinnung benötigt.

  • Kardiorespiratorische Ausdauer:
    • die Fähigkeit, eine längere, dynamische Belastung durchzuhalten
    • Verbesserungen geschehen durch multisystemische Anpassungen (Herz-Kreislauf, Atmung, Muskeln, Stoffwechsel)(25)
  • Ausdauertraining:
    • Steigerung der maximalen Ausdauerleistung = Steigerung des maximalen Sauerstoffverbrauchs (V02 max)
    • Steigerung der submaximalen Ausdauerleistung
      • niedrigere Herzfrequenz (HF) bei gleicher submaximaler Trainingsintensität
      • dies hängt eher mit der Ausdauerleistung im Wettkampf zusammen

Kardiovaskulär(edit | edit source)

  • Sauerstofftransportsystem (O2) und Ficksches Prinzip:(26)
    • Sauerstoffverbrauch (VO2) = Schlagvolumen (SV) x Herzfrequenz (HF) x arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (a-v)O2
      • VO2 = SV X HR x (a – v)O2 oder VO2 = Q x (a – v)O2
      • Daraus folgt: ↑ VO2max = ↑ max SV x → HF x ↑ max (a -v)O2 Differenz
      • (a-v)O2 bezieht sich auf die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz. Sie ist ein Maß für die Menge an Sauerstoff, die vom Blut durch das Gewebe aufgenommen wird.
  • Herzgröße:
    • mit dem Training nehmen die Herzmasse und das linksventrikuläre Volumen zu
      • höhere Zielpulsfrequenz(13)
      • kardiale Hypertrophie
      • erhöhtes Schlagvolumen (SV)
      • ein erhöhtes Plasmavolumen vergrößert das linksventrikuläre Volumen aufgrund einer erhöhten Vorlast – dies ermöglicht ein größeres enddiastolisches Volumen, was wiederum ein größeres Schlagvolumen ermöglicht(14)
  • Das Schlagvolumen nimmt nach dem Training zu:(23)
    • Ruhe-, submaximales und maximales Schlagvolumen(23)
    • ein erhöhtes Plasmavolumen erhöht das Schlagvolumen aufgrund einer erhöhten Vorlast auf das Herz – dadurch erhöht sich das enddiastolische Volumen (EDV), was das Herzzeitvolumen erhöht(14)
    • die Ruhe- und submaximale Herzfrequenz nimmt mit dem Training ab, was die Füllungszeit verlängert und zu einem erhöhten enddiastolischen Volumen führt.(23)
    • die durch das Training erhöhte linksventrikuläre Masse führt zu einer größeren Kontraktionskraft
    • die Anpassung des Schlagvolumens an das Training nimmt mit dem Alter ab
  • Herzfrequenz in Ruhe:
    • nimmt infolge der erhöhten parasympathischen und verringerten sympathischen Aktivität des Herzens deutlich ab(27)
  • Submaximale Herzfrequenz:
    • nimmt bei gleichbleibender absoluter Intensität ab(28)
  • Maximale Herzfrequenz:
    • keine signifikanten Veränderungen durch das Training(14)
    • nimmt mit dem Alter langsam ab
  • Wechselwirkungen zwischen Herzfrequenz und Schlagvolumen:
    • Herzfrequenz und Schlagvolumen interagieren zur Optimierung des Herzzeitvolumens
  • Erholung der Herzfrequenz:(29)
    • schnellere Erholung durch Training
    • indirekter Index der kardiorespiratorischen Fitness
  • Herzzeitvolumen (HZV):
    • das Training bewirkt in Ruhe und bei submaximaler Belastung wenig bis keine Veränderungen(12)
    • das maximale Herzzeitvolumen steigt durch eine Erhöhung des Schlagvolumens
  • Blutfluss:
    • erhöhter Blutfluss zum aktiven Muskel(12)
  • Verstärkte Kapillarisierung, Rekrutierung von Kapillaren:(30)
    • erhöhtes Verhältnis von Kapillaren zu Muskelfasern
    • Vergrößerung der Gesamtquerschnittsfläche für den kapillaren Austausch
  • Verminderter Blutfluss zu inaktiven Regionen(12)
  • Erhöhtes Gesamtblutvolumen:(12)
    • verhindert eine Verringerung des venösen Rückflusses durch mehr Blut in den Kapillaren
  • Blutdruck:(12)
    • verminderter Blutdruck bei gegebener submaximaler Intensität
    • Anstieg des systolischen Blutdrucks und Senkung des diastolischen Blutdrucks bei maximaler Intensität
  • Blutvolumen – das Gesamtvolumen nimmt rasch zu:(12)
    • erhöhtes Plasmavolumen durch erhöhte Plasmaproteine, erhöhte Wasser- und Natrium (Na+)-Retention (alle in den ersten 2 Wochen des Trainings)
    • Zunahme des Volumens der roten Blutkörperchen (MCV)
    • verringerte Plasmaviskosität

(31)

Referenzen(edit | edit source)

  1. 1.0 1.1 Borresen J, Lambert MI. Autonomic control of heart rate during and after exercise. Sports medicine. 2008 Aug;38(8):633-46.
  2. Olshansky B, Ricci F, Fedorowski A. Importance of Resting Heart Rate: Heart rate and Outcomes. Trends in Cardiovascular Medicine. 2022 May 25.
  3. Gould C, Hopper J. Applied cardiovascular physiology. Anaesthesia & Intensive Care Medicine. 2022 Mar 18.
  4. Whats Up Dude. What Is Stroke Volume Of The Heart – Stroke Volume Variation – Stroke Volume And Heart Rate. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=YEvm-Otmpw4 (last accessed 28/11/2022)
  5. Barone Gibbs B, Hivert MF, Jerome GJ, Kraus WE, Rosenkranz SK, Schorr EN, Spartano NL, Lobelo F, American Heart Association Council on Lifestyle and Cardiometabolic Health; Council on Cardiovascular and Stroke Nursing; and Council on Clinical Cardiology. Physical activity as a critical component of first-line treatment for elevated blood pressure or cholesterol: who, what, and how?: a scientific statement from the American Heart Association. Hypertension. 2021 Aug;78(2):e26-37.
  6. Alpsoy Ş. Exercise and hypertension. Physical Exercise for Human Health. 2020:153-67.
  7. Fagard RH. Exercise is good for your blood pressure: effects of endurance training and resistance training. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 2006 Sep;33(9):853-6.
  8. Rhibi F, Prioux J, Attia MB, Hackney AC, Zouhal H, Abderrahman AB. Increase interval training intensity improves plasma volume variations and aerobic performances in response to intermittent exercise. Physiology & behavior. 2019 Feb 1;199:137-45.
  9. Skattebo Ø, Bjerring AW, Auensen M, Sarvari SI, Cumming KT, Capelli C, Hallén J. Blood volume expansion does not explain the increase in peak oxygen uptake induced by 10 weeks of endurance training. European Journal of Applied Physiology. 2020 May;120(5):985-99.
  10. Pakkala A. Chapter-5 Cardiorespiratory Adaptation to Exercise. MED CAL SCIENCES. 2020:69.
  11. Seo DY, Kwak HB, Kim AH, Park SH, Heo JW, Kim HK, Ko JR, Lee SJ, Bang HS, Sim JW, Kim M. Cardiac adaptation to exercise training in health and disease. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology. 2020 Feb;472(2):155-68.
  12. 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 Hellsten Y, Nyberg M. Cardiovascular adaptations to exercise training. Compr Physiol. 2015 Dec 15;6(1):1-32.
  13. 13.0 13.1 13.2 13.3 Laskin, J. Chronic Adaptations to Exercise Course. Plus, 2023.
  14. 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 Brooks GA, Fahey TD, Baldwin K. Cardiovascular Dynamics During Exercise. Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Its Applications,. 2005:340 – 62.
  15. 15.0 15.1 Smith DL, Fernhall B. Advanced cardiovascular exercise physiology. Human Kinetics; 2022 Feb 27.
  16. Seo DY, Kwak HB, Kim AH, Park SH, Heo JW, Kim HK, Ko JR, Lee SJ, Bang HS, Sim JW, Kim M. Cardiac adaptation to exercise training in health and disease. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology. 2020 Feb;472(2):155-68.
  17. 17.0 17.1 17.2 McKenzie DC. Respiratory physiology: adaptations to high-level exercise. British journal of sports medicine. 2012 May 1;46(6):381-4.
  18. Patel PN, Zwibel H. Physiology, exercise. InStatPearls (Internet) 2021 Sep 18. StatPearls Publishing.
  19. Chlif M, Chaouachi A, Ahmaidi S. Effect of aerobic exercise training on ventilatory efficiency and respiratory drive in obese subjects. Respiratory Care. 2017 Jul 1;62(7):936-46.
  20. Harber MP, Konopka AR, Undem MK, Hinkley JM, Minchev K, Kaminsky LA, Trappe TA, Trappe S. Aerobic exercise training induces skeletal muscle hypertrophy and age-dependent adaptations in myofiber function in young and older men. Journal of applied physiology. 2012 Nov 1;113(9):1495-504.
  21. MacInnis MJ, Gibala MJ. Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity. The Journal of physiology. 2017 May 1;595(9):2915-30.
  22. Drake JC, Wilson RJ, Yan Z. Molecular mechanisms for mitochondrial adaptation to exercise training in skeletal muscle. The FASEB Journal. 2016 Jan;30(1):13-22.
  23. 23.0 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5 23.6 Center for Disease Control and Prevention. Chapter 3: Physiologic Responses and Long-Term Adaptations to Exercise. Available from https://www.cdc.gov/nccdphp/sgr/pdf/chap3.pdf
  24. Ørtenblad N, Nielsen J, Morton JP, Areta JL. Exercise and Muscle Glycogen Metabolism. Exercise Metabolism. 2022:71-114.
  25. Rivera-Brown AM, Frontera WR. Principles of exercise physiology: responses to acute exercise and long-term adaptations to training. Pm&r. 2012 Nov 1;4(11):797-804.
  26. Crystal GJ, Pagel PS. The physiology of oxygen transport by the cardiovascular system: evolution of knowledge. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 2020 May 1;34(5):1142-51.
  27. Seo DY, Kwak HB, Kim AH, Park SH, Heo JW, Kim HK, Ko JR, Lee SJ, Bang HS, Sim JW, Kim M. Cardiac adaptation to exercise training in health and disease. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology. 2020 Feb;472(2):155-68.
  28. Van de Vegte YJ, Tegegne BS, Verweij N, Snieder H, van der Harst P. Genetics and the heart rate response to exercise. Cellular and molecular life sciences. 2019 Jun;76(12):2391-409.
  29. Daanen HA, Lamberts RP, Kallen VL, Jin A, Van Meeteren NL. A systematic review on heart-rate recovery to monitor changes in training status in athletes. International journal of sports physiology and performance. 2012 Sep 1;7(3):251-60.
  30. Jensen L, Bangsbo J, Hellsten Y. Effect of high intensity training on capillarization and presence of angiogenic factors in human skeletal muscle. The Journal of physiology. 2004 Jun;557(2):571-82.
  31. Mike Tyler. Adaptations to Exercise | Cardiovascular System 07 | Anatomy & Physiology. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=OLGy1a3w08s (last accessed 12/12/2022)


Berufliche Entwicklung in Ihrer Sprache

Schließen Sie sich unserer internationalen Gemeinschaft an und nehmen Sie an Online-Kursen für alle Rehabilitationsfachleute teil.

Verfügbare Kurse anzeigen