Jeder Ausdauersportler kennt es, fühlt es, assoziiert etwas damit – meistens Schmerz. Jahrzehntelang galt es als bloßes Abfallprodukt, als „Müll“ in den Zellen. Heute hat sich sein Image gewandelt. Zumindest in der Wissenschaft. Der Stoff, aus dem die Schmerzen sind, heißt: Laktat. Dies war natürlich eine grobe Vereinfachung. Noch immer wird nicht zu 100 Prozent verstanden, wie und was Laktat bewirkt. Doch klar ist: Einige „Wahrheiten“ zu dem Stoffwechselprodukt haben sich als falsch herausgestellt. Immer noch kursieren viele Fehlinformationen. Neuere Studienergebnisse zeigen: Laktat ist mehr und kann mehr, als man bisher glaubte. Die Entstehung: Im Ruhezustand gewinnt der Körper seine Energie zu drei Vierteln aus Fett.
Die restliche Energie stammt hauptsächlich aus Kohlenhydraten. Diese werden zur Energiegewinnung in Einfachzucker zerlegt. 75 Prozent davon nutzt das Nervensystem, besonders das Gehirn. Die Mitochondrien, die „Kraftwerke“ der Zellen, liefern unter Verwendung von Sauerstoff Energie. Da Sauerstoff notwendig ist, wird von einer aeroben Energiebereitstellung gesprochen. Steht nicht genug davon zur Verfügung, so wird Energie weniger effizient ohne ihn, „anaerob“, gewonnen. Unter anderem mittels der sogenannten Milchsäuregärung, bei der auch Laktat entsteht.
Ermüdung und Leistung
Laktat ist das Salz der Milchsäure. Im Deutschen wird im Sprachgebrauch nicht zwischen Milchsäure und Laktat unterschieden. Im Körper zerfällt die entstehende Milchsäure fast vollständig in Laktat und positiv geladene Wasserstoffteilchen H+. Je mehr Wasserstoffionen vorhanden sind, desto saurer werden Flüssigkeiten und Gewebe eingestuft. Diese H+-Ionen wurden lange als Ursache der muskulären Ermüdung gesehen. Es ist somit nicht das Laktat, das „sauer“ macht.
Im Gegenteil: Es wirkt sogar schwach basisch. Neuere wissenschaftliche Untersuchungen sehen Laktat nicht mehr als Ursache der muskulären Ermüdung an – sondern als Veränderungen des Stoffwechsels. Diese wirken sich demnach negativ auf die Muskelkontraktion und Aktivierungsprozesse aus. Die intrazelluläre Übersäuerung zeigt neueren Studien zufolge kaum direkte Auswirkungen auf die Muskelfunktion – und scheint auch bei hohen Intensitäten die Glykolyse nicht zu beeinträchtigen. Stattdessen wird in dem Phosphat, das während der Belastung durch den Abbau von Kreatinphosphat ansteigt, eine weitere Hauptursache für die gesamte Muskelermüdung gesehen.
Hier wird das Laktat demnach „entlastet“. Doch der positive „Imagegewinn“ geht noch weiter: Der Stoff ist sogar ein Energieträger – und kann somit während des Sports genutzt werden. Generell ist die anaerobe Energiegewinnung aus Glukose im Vergleich zu der aeroben viermal so effizient. Dabei entsteht aus Glukose das sogenannte Pyruvat. Der Vorgang erfordert ein bestimmtes Co-Enzym, das NAD. Dieses wird jedoch bei der Glykolyse „verbraucht“. Daher kann selbst bei unendlich viel verfügbarer Glukose nur ein gewisser Teil davon zur Energiegewinnung dienen. Um schnell neues NAD zu generieren, wandelt der Körper das aus Glukose entstandene Pyruvat weiter in Laktat um. Dieses neue NAD steht nun wieder der anaeroben Energiegewinnung durch Glykolyse zur Verfügung. Bei diesem Vorgang entsteht zwangsläufig zunehmend Laktat. Die Bildung von Laktat unterstützt somit die anaerobe Energiegewinnung aus Kohlenhydraten. Es ist demnach nicht zwangsläufig das Resultat eines Sauerstoffmangels – sondern auch ein wichtiger und potenter Energieträger.
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Auch die Laktat-Produktionsrate unterscheidet sich zwischen den Muskelfasertypen: In den „schnellen“ Fasern liegt sie deutlich höher als in den „langsamen“
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Zudem gilt: Trainierte Sportler weisen im Vergleich zu Untrainierten eine bessere Fettverbrennung und eine veränderte Laktatverwertung auf
Laktatoxidation
Die Umwandlung von Pyruvat zu Laktat geschieht anaerob mithilfe des Enzyms LDH. Dieser Vorgang wird als Laktatoxidation bezeichnet. In der Muskulatur hängt die Art des LDHs stark vom Typ der Muskelfaser ab: In den weißen schnellzuckenden Muskelfasern dominiert die M-Isoform, welche die Laktatproduktion katalysiert. In den roten langsamzuckenden Fasern, die bei Ausdauerspezialisten dominieren, findet sich vor allem die H-Isoform, welche die Laktatelimination begünstigt. Laktat wird nicht nur in der Muskulatur erzeugt beziehungsweise eliminiert, sondern auch in Organen und Geweben. Im Herzen dominiert die Laktatoxidation. Insbesondere unter hohen Belastungen gewinnt das Herz weit über 50 Prozent seiner Energie über die Oxidation von Laktat.
Auch das Gehirn kann Laktat aufnehmen und damit einen Teil der ansonsten notwendigen Glukose ersetzen. Auch die Laktat-Produktionsrate unterscheidet zwischen den Muskelfasertypen: In den „schnellen“ Fasern liegt sie deutlich höher als in den „langsamen“. Zudem gilt: Trainierte Sportler weisen im Vergleich zu untrainierten eine deutlich bessere Fettverbrennung und eine veränderte Laktatverwertung auf. Ergo gilt: Die jeweiligen Muskelfasertypen zeigen große Unterschiede in der Laktataufnahme und dem Laktatabbau.
Muskelfasern und Energie
Schnellzuckende Muskelfasern produzieren am meisten Laktat. In den ausdauernden Muskelfasertypen kann mitunter mehr Laktat abgebaut werden als entsteht. Bei Trainierten zeigen sich während lockerer Einheiten nicht nur verringerte Laktatwerte, sondern auch geringere Glukosekonzentrationen. Verminderte Laktat- und Glukosewerte im Blut bei niedriger Trainingsbelastung können ein Indikator für die Erholungsfähigkeit trainierter Sportler sein. Die Laktatoxidation macht mit über 75 Prozent den Hauptanteil bei der Verwertung von Laktat aus. Der Laktataustausch und damit die -elimination hängen dabei auch von der Blutflussgeschwindigkeit zwischen den unterschiedlichen Geweben ab. Der Laktatgradient zwischen Muskel und Blut könnte ein wichtiger Faktor sein, der bestimmt, ob Laktat vom Muskel aufgenommen oder abgegeben wird.
Der zweite wichtige Weg der Verwertung ist die Neugewinnung von Glukose: Ein Fünftel des Laktats wird dafür eingesetzt. Die Leber ist in der Lage, anfallendes Laktat, das von der Muskulatur ins Blut abgegeben wird, durch spezielle Enzyme in Glukose zu verwandeln und wieder ins Blut abzugeben. Von dort kann es zum arbeitenden Muskel transportiert werden. Auch in der Regenerationsphase nach dem Training spielt Laktat eine Rolle. Die Glykogenbildung im Muskel hängt in erster Linie von Glukose ab. Dennoch scheint ein nicht unwesentlicher Anteil der Muskelglykogenbildung in schnellzuckenden Muskeln über Laktat vonstattenzugehen – vor allem unmittelbar nach dem Training, wenn die zirkulierenden Laktatspiegel erhöht sind. Zudem dient der Stoff auch als wichtiges Signalmolekül – weshalb ihm auch die Bezeichnung „Laktathormon“ zukommt. Die Funktion scheint hier vor allem die Anpassung an Belastungen zu sein. Dies betrifft unter anderem die Wundheilung, Gefäßneubildung und Sympathikus-Nerv-Regulation. Doch: Die Forschung steht hier noch ganz am Anfang ihrer wichtigen Erkenntnisse.
Transportwege
Die Transportwege: Das Laktat kann zwischen den unterschiedlichen Muskelfasern über eine Art „Zell-Zell-Shuttle“ ausgetauscht werden, ohne dass es ins Blut übertreten muss. Die Abgabe vom Muskel ins Blut und der Transport zu Organen passiert mithilfe spezieller Transportsysteme: den sogenannten MCTs. Diese Systeme spielen vor allem bei kurzen intensiven Belastungen eine wichtige Rolle zur Aufrechterhaltung der Leistung. Die MCT-Dichte in den Zellen ist bei guttrainierten Sportlern nicht nur in der Muskulatur, sondern auch in anderem Gewebe und in Zellen höher als bei Untrainierten. Der Zahl und Funktion der Laktattransporter kommt eine zentrale Rolle bei der Leistungsfähigkeit eines Sportlers zu.
In der Trainingslehre wird aktuell oft von der „Laktatbildungsrate“ gesprochen. Um die Ausdauerfähigkeit zu steigern, ist eine geringe Laktatbildungsrate anzustreben, denn diese hängt potenziell mit einer verbesserten Fettverbrennung und einer Schonung der Kohlenhydrat-Vorräte zusammen. Die Laktatbildungsrate wird aus Messungen des Blutlaktats abgeleitet. Sie bezieht sich auf die Messwerte im Blut und nicht zwingend auf die „reale“ Rate der Laktatbildung im Muskel. Es ist richtig, dass eine gesteigerte Glykolyserate bei zunehmender Belastung mit einer Zunahme der Blutlaktatkonzentration einhergeht und dass schnellzuckende Muskelfasern – vor allem bei kurzen und intensiven Belastungen – eine höhere Laktatbildung aufweisen. Dennoch haben gut trainierte Sportler tendenziell eine niedrigere Laktatkonzentration im Blut, da sie in der Lage sind, das Laktat besser zu verwerten.
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Wie laufen Leistungstests mit Laktatmessung ab?
Leistungstests und Werte
Studien zeigen: Ein verbesserter aerober Stoffwechsel trägt zu einer besseren Laktateliminierung bei. Im Blut wird das Laktat gemessen, welches im Muskel gebildet wurde und in die Blutbahn übergetreten ist. Nicht dargestellt werden kann, wie viel Laktat im Muskel eliminiert wird und wie viel Laktat über den Bedarf von Herz, Gehirn et cetera dem Blut entnommen wird. In der Leistungsdiagnostik werden über die Messung des Blutlaktats Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit gezogen.
Der Ablauf: Man sitzt auf einem Ergometer, während der Widerstand alle drei Minuten um 20 beziehungsweise 30 Watt erhöht wird. Am Ende jeder Stufe wird je ein Tropfen Blut abgenommen, meist am Ohrläppchen. Dabei steigt der Energiebedarf und eine Messung der Laktatwerte zeigt einen Anstieg des Blutlaktats. Der Körper produziert immer nur so viel Laktat wie nötig – und versucht, das vermehrt anfallende Laktat wieder abzubauen.
Die Abbaurate ist dabei nicht gleichbleibend, sondern steigt mit der zunehmenden Laktatproduktion. So hält der Körper die Konzentration bei einer steigenden Belastung für eine gewisse Zeit annähernd konstant.
Maximale Laktatschwelle
Das Niveau mit der höchsten Blutlaktatkonzentration, bei der dies gelingt, nennt man die maximale Laktatschwelle, maxLass oder MLSS, maximal lactate steady state. Gewöhnlich wird dabei von der „Laktatschwelle“ oder kurz „Schwelle“ gesprochen. Oberhalb dieser steigt die Laktatkurve stetig weiter an. Ein weiterer gebräuchlicher Schwellenbegriff ist der der sogenannten „individuellen anaeroben Schwelle“, IAS. Der Zusammenhang zwischen der Laktatschwelle und der IAS zeigte sich in Untersuchungen bei rund 95 Prozent der Probanden.
Noch heute wird teilweise der Fehler gemacht, absolute Laktat-Werte zur Interpretation der Leistungsfähigkeit heranzuziehen. Die Anwendung der laktatbasierten Schwellenkonzepte geht auf eine wissenschaftliche Veröffentlichung aus dem Jahr 1976 zurück. Auf der Laktatleistungskurve bei einem Test wurde die „aerob-anaerobe Schwelle“ als Punkt definiert und sollte als Kriterium zur Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit dienen. Die Schwelle wurde auf einen Blutlaktatwert von vier Millimol pro Liter festgelegt, da sich dieser Wert bei den zugrunde liegenden Untersuchungen am häufigsten zeigte. Noch heute wird auf diesen Wert Bezug genommen, obwohl sich in der Praxis bei Belastungstests individuelle Werte zwischen zwei und acht Millimol ergeben.
Die absoluten Laktatwerte an der Schwelle sagen dabei nicht zwingend etwas über die absolute Leistungsfähigkeit aus. Denn: Mit der zunehmenden aeroben Kapazität eines Sportlers nimmt die Laktatkonzentration an der maximalen Laktatschwelle ab.
Funktionsleistungsschwelle
Um die Ausdauerleistung abzuschätzen, wurde die sogenannte Funktionsleistungsschwelle FTP, Functional Threshold Power, eingeführt. Die FTP ist die maximale Leistung, die über 60 Minuten hinweg erbracht werden kann. Bei hochtrainierten Sportlern stimmt sie gut mit der Laktatschwelle überein.
Für das Laktat existieren zahlreiche Schwellenkonzepte, wobei insbesondere zwei Schwellen häufig Verwendung finden: An der ersten beginnt die Laktatkonzentration durch den höheren Energiebedarf über den Ruhewert anzusteigen. Die zweite ist die Laktatschwelle und soll den Übergang zwischen der teils noch aeroben und anaeroben Energiebereitstellung markieren – wobei Letztere jedoch individuell ist.
Die Elimination von Laktat hängt sowohl von seiner Konzentration als auch vom Umsatz des aeroben Stoffwechsels ab. Je höher die Konzentration des Laktats und je höher der aerobe Energieumsatz sind, desto stärker ist auch die Elimination. Während einer starken körperlichen Belastung werden gut vier Fünftel des gebildeten Laktats in der aeroben Energiebereitstellung verwendet. Ein Sportler kann somit trotz unveränderter Laktatwerte in zwei aufeinanderfolgenden Leistungstests in der Zwischenzeit eine Steigerung seiner Leistung erfahren haben, die sich nicht in einer Veränderung der Laktatwerte widerspiegeln muss.
Ein Ziel des Trainings sollte es daher sein, die Umverteilung und Verwertung von Laktat im Körper zu optimieren – und damit die Leistungsfähigkeit des Athleten bei seinem Sport zu steigern.
Dieser Artikel erschien in der RennRad 10/2023. Hier können Sie die Ausgabe als Printmagazin oder E-Paper bestellen.
Blutlaktatkonzentration
Faktoren:
- Laktatproduktionsrate: Größer in schnellzuckenden als in langsamzuckenden Muskelfasern
- Isoformen des Enzyms LDH: Laktatbildung versus Laktatoxidation
- Blutflussgeschwindigkeit: Abbau des Laktatgradienten
- Metabolische Kapazität: Laktatelimination höher in Typ-1-Muskelfasern
- pH-Wert: Einfluss auf den Transport via Monocarboxylat-Transporter, MCTs. Diese Proteine gewährleisten unter anaeroben Bedingungen den Transport der Milchsäure aus dem Zellinneren, sodass es zu keiner Übersäuerung kommt.
- Laktattransportraten via MCT-Transporter
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Faktoren der Blutlaktatkonzentration
VLamax: Training
Ein Radsportler mit einer hohen Laktatbildungsrate, VLamax, ist in der Regel bei einem Sprint oder bei kurzen Beschleunigungen deutlich schneller als jemand mit einer niedrigen VLamax. Der große Nachteil: Mit einer hohen VLamax ist der Energiebedarf größer. Dies kann bei langen Ausdauerveranstaltungen wie einem Triathlon oder Marathon zum Problem werden.
Eine Reduzierung der VLamax führt jedoch nicht nur zu einem effizienteren Verbrauch der vorhandenen Energie- beziehungsweise Kohlenhydrat-Reserven, sondern meist auch zu einer Erhöhung der Schwellenleistung. Fakt ist: Senkt man die VLamax, verringert man auch die Aktivität des glykolytischen Energiesystems beziehungsweise die des glykolytischen Enzyms. Die glykolytischen Enzyme befinden sich hauptsächlich in allen Arten der schnell zuckenden Muskelfasern. Um die VLamax zu senken, müssen daher diese Muskelfasern aktiviert werden.
Schnellzuckende Muskelfasern werden hauptsächlich bei höheren Intensitäten oberhalb des Grundlagenausdauerbereichs beansprucht. Allerdings wird durch hohe Intensitäten auch das glykolytische Energiesystem aktiver. Wichtig ist daher, die Intensität zwar zu erhöhen, aber unterhalb der anaeroben Schwelle zu bleiben. Kombinieren kann man diese Intensitäten mit einer niedrigen Trittfrequenz, um die schnellzuckenden Muskelfasern dennoch verstärkt zu aktivieren.
Zusammengefasst: Man erhöht die Intensität, um die schnellzuckenden Muskelfasern anzusprechen, hält allerdings die Intensität niedrig genug, um eine hochaktive glykolytische Energieversorgung zu verhindern. Bekannt ist diese Trainingsform auch als „Sweetspot-Training“. Kombiniert werden kann das Sweetspot-Training zudem mit einer reduzierten Kohlenhydrataufnahme.
Studien
Zahlreichen Studien zufolge können Trainingseinheiten mit niedrigen Glykogenspeichern und reduzierter Kohlenhydratsubstitution eine große Wirkung auf die VLamax-Anpassung haben. Vor allem dann, wenn sie Sweetspot-Intervalle beinhalten, denn bei dieser Intensität ist der Körper immer noch in der Lage, dazu Fett als Brennstoff zu nutzen. Gemessen wird die Laktatbildungsrate in Millimol pro Liter pro Sekunde. Die Werte liegen auf einer Range zwischen 0,2 und 1,0. Ermittelt wird die VLamax in der Regel mittels eines Testverfahrens im Rahmen einer Leistungsdiagnostik.
Die Laktatbildungsrate ist einer der wichtigsten Leistungsfaktoren überhaupt. Rund 75 Prozent der Leistungsunterschiede zwischen Profis und Amateuren können hierauf zurückgeführt werden. Der Vorteil: Sie kann gut trainiert werden.
Beispieleinheiten
- 15 Minuten Warm-up, dann 3 x 15 Minuten mit 90 Prozent der FTP, TF: 55 U/min; Serienpause: 5 Minuten mit 50 Prozent, dann 15 Minuten Cool-down. 2 Stunden vor der Einheit je rund 30 – 50 Gramm Kohlenhydrate pro Stunde, während der Einheit nichts essen. Danach innerhalb von 30 Minuten ausreichend essen: Proteine und KH.
- 30 Minuten Warm-up, dann 3 x 30 Minuten mit 75 Prozent der FTP, TF: 65 U/min; Serienpause: 30 Minuten mit 55 – 70 Prozent. 2 Stunden vor der Einheit rund 30 – 50 Gramm Kohlenhydrate pro Stunde, während der Einheit rund 20 – 30 Gramm Kohlenhydrate pro Stunde. Danach innerhalb von 30 Minuten ausreichend essen: Proteine und KH.
- 4 Stunden Grundlage mit 55 – 75 Prozent der FTP. 2 Stunden vor der Einheit normal essen, während der Einheit rund 20 – 30 Gramm Kohlenhydrate pro Stunde. Danach innerhalb von 30 Minuten ausreichend essen: Proteine und Kohlenhydrate.
- 15 Minuten Warm-up, dann 3 x 8 Minuten mit 100 Prozent der FTP. Die aktive Serienpause: 4 Minuten mit 55 – 75 Prozent der FTP. Vor der Einheit kohlenhydratreich essen, auch während der Einheit mit Kohlenhydraten versorgen und danach ein normales Essen einnehmen.
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