Belastungen in Höhenlagen
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VO Spezielle Aspekte der Leistungsphysiologie WS04 27.10.04 Alexandra Auer Belastungen in Höhenlagen PHYSIKALISCHE ASPEKTE IN MITTLEREN + GROSSEN HÖHEN Höhenanpassung Höhenakklimatisation Höhentraining = die Umstellung des Körpers auf akute Höhenwirkung = Anpassungsmechanismen an längerfristigen Höhenaufenthalt = Nutzung der Anpassungsreaktionen des Organismus an die Hypoxiebedingungen zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit 0 – 1000m niedrige Höhe 1500 – 3000m mittlere Höhe über 3000m große Höhe PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER HÖHE Luftdruck O2-Partialdruck pO2 Arterieller p O2 (pa O2) Wasserdampfdruck Luftdichte und -widerstand (bes. bei Schnellkraftdisziplinen von Vorteil, für AD eher schlecht) Atemwiderstand Gravitation UV Strahlung Tagestemperaturdifferenz Wind LUFTDICHTE Durch die verringerte Luftdichte ist auch der Atmungswiderstand und die Atemarbeit verringert, d.h. das max. AMV ist in der Höhe größer. Die Luftdichte nimmt mit zunehmender Höhe ab: führt zu weniger Atemwiderstand und weniger Luftwiderstand Vorteil für Sportarten mit hohen Eigengeschwindigkeit oder Objektgeschwindigkeit Z.B. Höhenlage von Mexiko City 2400m entspricht einem Rückenwind von 1,5 – 1,7 m/s Bei einem Langstreckenlauf macht sich die Luftdichte sehr bemerkbar. Bei Olympischen Spielen in Mexiko City wurden Zeiten bis 400m unterboten, alle längeren Strecken überboten. WASSERDAMPFDRUCK Der Wasserdampfdruck sinkt mit zunehmender Höhe Gefahr der Austrocknung der Schleimhäute (durch die erhöhte AMV in der Höhe und der trockeneren und kühleren Luft in der Höhe durch den niedrigeren Atemdampfdruck müssen die Schleimhäute die Atemluft stärker anfeuchten => Vorsicht vor Dehydration! Hoher Wasserverlust! 6 VO Spezielle Aspekte der Leistungsphysiologie WS04 27.10.04 Alexandra Auer TEMPERATUR Die Temperatur nimmt mit den Höhenmetern ab Abnahme etwa 6,5°C/1000m Bezogen auf 15°C in Meereshöhe Wetterabhängig ZUNAHME DER STRAHLUNGSINTENSITÄT kürzerer Weg der UV-Strahlung Wegfall von UV-Strahlen absorbierender Dunst- und Staubschichten Reflexion der Strahlung an Schnee und Eis KURZFRISTIGE ANPASSUNGSMECHANISMEN (nicht länger als 1 Tag) ANPASSUNG AN AKUTEN O2-MANGEL (HYPOXIE) – HÖHENADAPTION Vertiefung der Atmung Beschleunigung der Atmung AMV nimmt in Abh. von Höhen um 2-3fache zu HMV nimmt zu Erhöhte Hf Erhöhte Lungendurchblutung Öffnung und Weitstellung der Kapillaren Vermehrte O2-Abatmung respiratorische Alkalose Linksverschiebung der O2Bindungskurve erschwerte O2-Abgabe aus Blut ans Gewebe Mit zunehmender Höhe sinken Luftdruck und O2-Partialdruck, wodurch der p O2 in den Lugenalveolen und im arteriellen Blut fällt => Gefahr von Gewebshypoxie. Akute Hypoxie Geringer O2-Partialdruck pO2 in Inspirationsluft Abnahme des arteriellen pO2 Druckes Gefahr von O2 Mangel im Gewebe Akute Hypoxie 6 VO Spezielle Aspekte der Leistungsphysiologie WS04 27.10.04 Alexandra Auer ATEMNIUTENVOLUMEN AMV erhöhtes AMV Durch den niedrigeren arteriellen pO2 kommt es zu einem erhöhten AMV = sog. Hyperventilationseffekt, d.h. CO2 wird abgeatmet, der paCO2 sinkt und der paO2steigt. Trotzdem steigen Durchblutung und HMV an. Chemorezeptoren in Aorta und Art. Carotis stellen geringen pO2 fest. AMV steigt Geringe Luftdichte erleichtert Atemarbeit HERZMINUTENVOLUMEN HMV erhöhtes HMV Die HMV-Zunahme wird ermöglicht durch Abnahme des peripheren Strömungswiderstandes durch Dilatation und gesteigerte Kapillarisierung, d.h. Verkürzung der Diffusionsstrecken und Vergrößerung der Austausch-fläche. (Ruhe) Herzfrequenz steigt mit zunehmender Höhe SV (Schlagvolumen) sinkt durch steigenden Hämatokrit HMV steigt BLUT Verringerung des Plasmavolumens durch Flüssigkeitsverlust in der Höhe relative Zahl an Erythrozyten steigt Hämatokrit steigt Die Weiterstellung der Gefäße verbessert die Durchblutung. Nur hier ist das Hämatokrit ein Vorteil für die Leistung. LEISTUNGSFÄHIGKEIT UND HÖHENMETER Die max. Sauerstoffaufnahme sinkt (VO2-max sinkt) Bis 2500m ca. 5% Abnahme pro 1000m darüber ca. 10% Abnahme pro 1000m 8000m nur mehr ca. 1/3 der Leistungsfähigkeit vorhanden LÄNGERFRISTIGE ANPASSUNGSMECHANISMEN (chronische Hypoxie) AKKLIMATION Die Zeitdauer der Akklimatisation hängt ab von... · Absolut erreichte Höhenmarke · Relativ bewältigter Höhenunterschied · Geschwindigkeit des Aufstiegs · Aufenthaltsdauer · Örtliche Klimasituation · Momentaner Gesundheitszustand · Erbfaktoren · Hormonhaushalt 6 VO Spezielle Aspekte der Leistungsphysiologie WS04 27.10.04 Alexandra Auer Rahmenzeiten zur Akklimatisation Von 0 bis 2000m 1-3 Tage 3000m 2-4 Tage 4000m 3-6 Tage 5000m 2-3 Wochen BLUT Vermehrung von Enthrozyten (nach etwa 4-6 Wochen), ist auf O2 Mangel zurückzuführen Erhöhung des Hämaglobingehaltes Verringerung des Plasmavolumens => hohe Hämatokritwerte (60 – 70% bei Expeditionsteilnehmern im Himalaja) Blut verdickt sich Steigerung der Erfrierungstendenz Blut fließt langsamer => viel Flüssigkeit trinken, Medikamente zur Blutverdünnung => Verbessern die Leistungsfähigkeit bei geringen Leistungsniveaus => zu hohe Viskosität wirkt aber negativ bei max. Belastung HMV Nimmt ab auf Werte die in Meereshöhen gemessen werden. Die Herzfrequenz sinkt wieder auf ursprüngliche Werte AMV Steigerung des AMV bereits als kurzfristige Anpassungserscheinung; bleibt nach etw. 8 Tagen konstant für die Dauer des Höhenaufenthaltes MUSKULÄRE ANPASSUNGEN Steigerung des Myoglobingehaltes Kapillardichte wird erhöht (Blut und Sauerstoffversorgung wird verbessert) Abnahme bei Muskelfaserdichte (bei längeren Aufenthalten in größeren Höhen) => bessere Versorgung des Gewebes mit O2 Durch das gesteigerte AMV in der Höhe sinkt der paCO2, wodurch der Säuregrad (H+-IonenKonzentration), der von Kohlensäure H2CO3 und Bikarbonat HCO3- abhängt, geändert wird. Mit sinkendem pCO2 verringert sich die H+-Ionen-Konzentration, d.h. das Bikarbonat überwiegt und das Blut wird alkalisch. Man spricht von der sog. Respiratorischen Alakalose. Dadurch verschiebt sich die O2-Bindungskurve nach links, d.h. das Blut ist höher O2-gesättigt und gibt aber auch weniger O2 ab, als bei der rechtsverschobenen Kurve. Die Rechtsverschiebung ist bedingt durch die Zunahme der Phosphatverbindung 2,3-DPG, welches für die O2-Abgabe ans Blut und das Gewebe verantwortlich ist. 6 VO Spezielle Aspekte der Leistungsphysiologie WS04 27.10.04 Alexandra Auer Max. O2 AUFNAHME Verbessert sich durch erhöhtes AMV und Zunahme der Hämoglobinkonzentration, bleibt aber weiterhin reduziert. Bsp. Mexiko City: 2300m Anfangsreduktion von 14% Nach 19 Tagen: Reduktion von nur mehr 6% AUSDAUERLEISTUNGSSTEIGERNDE FAKTOREN durch längeren Höhenaufenthalt + Zunahme der Sauerstoffkapazität des Blutes + Steigerung des AMV mit Hyperventilationseffekt auf den O2 Partialdruck in den Alveolen + Verbesserung der Kapillarisierung im Muskel + Verbesserung der aeroben Energiebereitstellung im Muskel Dem stehen auch LEISTUNGSMINDERNDE FAKTOREN gegenüber - Abnahme des maximalen Herzminutenvolumens - erhöhte Blutviskosität - Abnahme der Pufferkapazität des Blutes durch die Abnahme der Bikarbonatkonzentration im Blut (teilweise kompensierte respiratorische Alkalose). ZIELE DES HÖHENTRAININGS = besserer Transport und bessere Ausnutzung des vorhandenen O2 für Energietransport Nieren bilden mehr EPO regen Bildung von Erythrozyten an mehr Hämoglobin mehr O2 zur arbeitenden Muskulatur Gleichzeitig Steigerung der 2,3 DPG Synthese erleichterte O2 Abgabe ans Gewebe (bis ca. 5000m) Gleichzeitig nimmt wahrscheinlich die Kapillarisierung zu Erhöhte Anzahl an Erythrozyten ab Höhe von 4000m: vorher ca. 5 Mill/l Blut nachher ca. 8 Mill/l Blut WIRKUNG VON HÖHENTRAINING FÜR WETTKÄMPFE auf Meereshöhe ist umstritten Wirkung der Höhe wird durch die geringere mögliche Trainingsintensität wieder reduziert. In Studien werden oft nicht völlig austrainierte Sportler herangezogen. Hier bestehen möglicherweise stärkere positive Effekte von Höhentraining. Bei gut ausdauertrainierten Sportlern wiederum sind Verbesserungen oft nur gering und daher schwer messbar. TRAINING UNTER HÖHENBEDINGUNGEN Vorbereitung auf Wettkampf in gleicher oder ähnlicher Höhe Steigerung der Leistungsfähigkeit für Wettkampf im Flachland 6 VO Spezielle Aspekte der Leistungsphysiologie WS04 27.10.04 Alexandra Auer 3 FORMEN (Hypoxietrainingsformen) klassisches Höhentraining: Aufenthalt im Gebirge, natürliche Luftdruckerzeugung Bahrokammertraining: Training in Unterdruckkammer, künstliche Luftdruckerzeugung Training im Gasgemisch: In Kammer oder mit Atemmaske, künstliche Volumenreduzierung des O2 6
