Muskelkontraktion & Körperanpassung: Physiologie des Trainings

Muskelkontraktion: Wie Bewegung entsteht

Die Informationen erreichen das Gehirn, und das Gehirn entscheidet, ob die Muskeln sich anspannen oder entspannen sollen, um die Bewegung auszuführen. Das Nervensystem sendet den Befehl über das Rückenmark und entlang der peripheren Nerven, bis er die Muskelfaser erreicht.

Die neuromuskuläre Synapse

Der Bereich, wo Nerven und Muskeln aufeinandertreffen, wird neuromuskuläre Synapse genannt. In diesem Bereich wird der Nervenimpuls auf die Muskelfasern übertragen, wodurch die Kontraktion ausgelöst werden kann:

Arten der Muskelkontraktion

• Isometrische Kontraktion: Der Muskel verkürzt sich nicht, da seine Enden fixiert sind, entwickelt aber Spannung.
• Exzentrische Kontraktion: Der Muskel entwickelt Spannung, während er gedehnt wird (z. B. beim Herablassen eines Gewichts).
• Konzentrische Kontraktion: Der Muskel verkürzt sich unter Spannung (z. B. beim Treppensteigen).

Energiebereitstellung für die Muskelarbeit

ATP: Der universelle Energieträger

ATP (Adenosintriphosphat) ist eine Substanz, die Muskelkontraktion ermöglicht. Im Muskel ist ATP nur in geringen Mengen vorhanden und kann nur für wenige Kontraktionen Energie liefern, bevor es nach etwa 5 Sekunden verbraucht ist.

Anaerobe ATP-Bereitstellung (ohne Sauerstoff)

Diese Wege werden genutzt, wenn Sauerstoffmangel herrscht:

Der anaerob-alaktazide Weg

Hierbei wird Phosphokreatin genutzt, eine Substanz, die in den Muskeln gespeichert ist. Dessen Abbau, auch ATP-Transphosphorylierung genannt, ermöglicht eine schnelle ATP-Bereitstellung. Die Intensität der Arbeit ist jedoch geringer als die, die durch direkten ATP-Abbau erreicht wird.

Der anaerob-laktazide Weg (Glykolyse)

Hierbei werden Kohlenhydrate (Glukose) zur Energiegewinnung genutzt. Im Muskel ist Glukose als Glykogen gespeichert. Dieser Weg, auch anaerobe Glykolyse genannt, erzeugt aus einem Glukosemolekül zwei ATP-Moleküle und Laktat (Milchsäure).

Aerober Weg (mit Sauerstoff)

Dieser Weg wird genutzt, wenn der Muskel kontinuierliche, aber nicht intensive Anstrengungen erfährt und ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht. Er wird nach etwa 1 Minute Belastung aktiviert. Die Art und Weise, wie unser Körper die nötige Energie für die Ausführung einer Übung gewinnt, hängt maßgeblich von der Trainingsintensität ab.

Akute Anpassungen des Körpers an Belastung

Dies sind vorübergehende Veränderungen, die während oder unmittelbar nach körperlicher Aktivität auftreten:

In der Muskulatur

Muskelfasertypen

• Schnelle Fasern (Typ II): Sie entwickeln die Fähigkeit, sich schnell und kraftvoll über kurze Zeiträume zu kontrahieren.
• Langsame oder rote Fasern (Typ I): Sie haben eine hohe Ausdauerleistung und die Fähigkeit, sich über lange Zeiträume zu kontrahieren.
• Gemischte Fasern: Es gibt genetisch bedingte Unterschiede in der Verteilung der Muskelfasertypen. Obwohl Training die Anteile der Fasertypen nicht grundlegend ändert, können sich gemischte Fasern an die Art des Trainings anpassen und zu langsamen oder schnellen Fasern entwickeln. Manche Menschen sind genetisch eher für Ausdauersportarten (Marathonläufer) prädisponiert, andere für Schnellkraftsportarten (Sprinter).

Im Atmungssystem

Maximale Atemkapazität

• Die maximale Atemkapazität kann um bis zu 50 % erhöht sein. Dieser Anstieg bietet dem Athleten eine Sicherheitsreserve und ermöglicht zusätzliche Belüftung.

Sauerstoffdiffusion

• Die Fähigkeit zur Sauerstoffdiffusion: Die Kapillaren sind maximal mit Blut gefüllt, was eine größere Oberfläche für die Sauerstoffdiffusion in die Muskeln bietet.

Im Herz-Kreislauf-System

Muskel-Blutfluss

• Während der Muskelkontraktion wird die Durchblutung des Muskels stark erhöht.

Herzzeitvolumen und Herzfrequenz

• Das Herzzeitvolumen (Blutmenge, die das Herz pro Minute pumpt) steigt durch eine erhöhte Herzfrequenz. Das Herz einer untrainierten Person kann seine Schlagfrequenz auf mehr als das Vierfache der Ruhefrequenz steigern, während gut trainierte Sportler eine Steigerung auf das Sechsfache erreichen können.

Chronische Anpassungen an regelmäßiges Training

Dies sind langfristige Veränderungen, die sich durch regelmäßiges Training im Körper einstellen:

In der Muskulatur

Muskelhypertrophie

• Die Muskelkraft kann in den ersten 6-8 Wochen um bis zu 30 % steigen und sich dann stabilisieren. Dies geht oft mit einer Zunahme des Muskelvolumens (Muskelhypertrophie) einher.

Im Atmungssystem

Maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)

• Die maximale Sauerstoffaufnahme ist ein wichtiger Indikator für die aerobe Fitness eines Individuums und wird als der maximale Sauerstoffverbrauch definiert, den der Körper während intensiver Belastung aufnehmen kann.

Im Herz-Kreislauf-System

Kardiale Hypertrophie und Leistung

• Regelmäßiges Training führt zu einer Vergrößerung des Herzmuskels (physiologische Herzhypertrophie), was die Pumpleistung des Herzens verbessert.