Heute erklären wir die VO2max. Wie ist die genaue Definition?
Dies ist Teil 1 (wir sprechen v.a. über die Rolle der Lunge), in Kürze wird der zweite Teil folgen, in dem wir über die Rolle des Herzens sprechen.
Wir können es vorweg nehmen: Die Rolle des Herzens ist für deine VO2max von höchster Relevanz!
Wenn du Lust hast, den wichtigsten Trainingsparameter (VO2max) zu erhöhen, darfst du dir gerne die folgenden Contents hierzu von unserem Coach Anton hier auf SpeedVille anschauen.
- Laktat von A-Z: Wie beeinflusst der Laktatwert deine Leistung im Training?
- Laktatbildungsrate (VLamax) verständlich erklärt
- VO2max Up: unser 3-monatiger Trainingsplan!
VO2max Definition
– Teil 1 (Lunge)
Von Anton Schiffer (@antonschiffer)
Der wahrscheinlich bekannteste physiologische Parameter in der Ausdauerleistungsphysiologie ist die VO2max.
Heute wollen wir uns mal anschauen wie der Wert zustande kommt, was er aussagt und welches biologische Teilsystem euch daran hindert, diesen zu erhöhen.
Maximale Sauerstoffaufnahme zur Energieerzeugung
Die VO2max ist die sogenannte maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit und beschreibt, wie viel Sauerstoff euer Körper unter Belastung maximal zur Energieerzeugung verwenden kann.
Die Formel hierzu lautet:
(linksventrikuläres (LV) enddiastolisches Volumen − LV endsystolisches Volume) × Herzfrequenz × arteriovenöse Sauerstoffdifferenz
Die ersten beiden Faktoren lassen sich zusammenfassen als Herzminutenvolumen (HMV) und beschreiben die Pumpleistung eures Herzens.
Sauerstoff muss in die Muskeln
Der dritte Faktor, die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz, dieser gibt an, wie viel Sauerstoff eure Muskeln aus dem Blut zum Stoffwechsel verwenden können.
Dieser Faktor wird gemessen am Sauerstoffgehalt des arteriellen Systems, subtrahiert mit dem Sauerstoffgehalt des venösen Rückstroms.
Verschiedene biologische Teilsysteme sind nun dafür verantwortlich, dass der Sauerstoff aus der Umwelt in eure Muskulatur gelangen kann.
Erster Stopp des Sauerstoffs ist die Lunge
Der erste Schritt des Sauerstoffs in der Reise zu unseren Muskeln ist das Lungenatmungssystem, den wir uns im heutigen ersten Teil der VO2max Reihe einmal genauer anschauen wollen.
Die Ventilation beschreibt dabei euer Atemzugvolumen und eure Atemfrequenz.
(Naive) Fragestellung:
Bedeutet eine schnellere Atmung vielleicht mehr Sauerstoff?
Untersuchungen haben gezeigt, dass die Ventilation unter sportlicher Belastung eure Leistungsfähigkeit nicht begrenzt.
Das lässt sich dadurch erklären, dass euer Atemgrenzwert – also wie viel Liter Luft ihr willkürlich über eine Minute ein- und ausatmen könnt – selbst unter maximaler Belastung niemals erreicht wird.
So maß man in Untersuchungen Atemgrenzwerte von rund 400 l x min⁻¹, während das Atemminutenvolumen unter Belastung bei maximal 250 l x min⁻¹ lag (Hollmann & Strüder, 2009).
(Eine Messung des Atemgrenzwertes bitte nur unter ärztlicher Anleitung => Gefahr der Hyperventilation!)
Potenzial bei der Atemarbeit
Hier liegt das Potential eher in einer Ökonomisierung der Atemarbeit.
In Ruhe verbraucht die Atemmuskulatur etwa 3-5% der VO2, während dieser Anteil unter intensiver Belastung unproportional auf 15-16% der VO2max ansteigt (Aaron et al., 1992; Harms et al., 1998).
Entsprechend liegt hier die Möglichkeit der Leistungssteigerung durch ein Training und Ökonomisieren der Atemhilfsmuskulatur.
Potential durch Einatmungswiderstands
Tzelepis et al. (1994) empfehlen hierfür eine Vergrößerung des Einamtmungswiderstandes oder Hyperventilation, wodurch sie in ihrer Studie eine Verbesserung des inspiratorischen Flusses, also der Einatmungsgeschwindigkeit, feststellen konnten.
Inwieweit dies jetzt auch eine praktische Implikation für das Training im Radsport hat, ist jedoch mehr als fraglich.
Wichtig Leute: Hyperventilieren ist überhaupt nicht cool und dringend nicht zu empfehlen! Wir geben in diesem Artikel nur die aktuelle Studienlage wider.
Eine andere mögliche Ursache, bei der die Ventilation doch einen Einfluss auf eure Leistungsfähigkeit auf dem Rennrad hat, ist, dass die Atemhilfsmuskulatur im direkten Wettstreit um den Blutfluss mit der Skelettmuskulatur steht.
So konnte bei Belastungen oberhalb von 80% VO2max eine lokale Ermüdung des Diaphragmas gemessen werden (Johnson et al., 1993).
Ermüdung der Atemhilfsmuskulatur
Auch andere Untersuchungen zeigten eine Ermüdung der an der Atemarbeit beteiligten Muskulatur nach einem 20 & 40km Time Trial auf dem Fahrrad (Romer et al., 2002).
Nach einem 6-wöchigen zusätzlichen Training der Atemmuskulatur mit zweimal täglich 30 dynamischen Inspirationen gegen einen Widerstand, entdeckten die Wissenschaftler eine Verbesserung der Time Trial Leistung um 3,8 bzw. 4,6% im Vergleich zur Kontrollgruppe.
VO2max: Potenzial bei der Atemmuskulatur
Die Ventilation hat somit wahrscheinlich keinen direkten Einfluss auf die maximale Sauerstoffaufnahme, da der Atemgrenzwert oberhalb der bei Belastung auftretenden Atemminutenvolumen liegt, jedoch liegt ein gewisses Potential im Training der Atemmuskulatur gerade für länger andauernde Belastungen.
Das Lungenatmungssystem besteht außerdem aus der Distribution (Luftverteilung), der Diffusion und der Perfusion (Zirkulation in den Lungengefäßen).
Dass weder Distribution noch Perfusion einen entscheidenden Einfluss auf die Ausdauerleistungsfähigkeit von Athleten haben, ist allgemeiner Konsens. Über den Einfluss der Sauerstoffdiffusion, der über die Wände der Alveolen stattfindet, gibt es konträre Aussagen.
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Sauerstoffsättigungen über 95% auch bei maximalen Belastungen
Einerseits protokollierten Forscher selbst unter maximalen Belastungen Sauerstoffsättigungen im Blut von über 95% (Powers et al., 1989).
Dies kann als Beweis einer ausreichenden Sauerstoffversorgung über das pulmonale System bei Belastung gesehen werden.
Jedoch fand Hollmann (1963) einen signifikanten Abfall des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks (PO2) bei Weltklasse Ausdauerathleten mit einer maximalen Sauerstoffaufnahme von über 5 l x min⁻¹.
Eine mögliche Ursache hierfür ist, dass durch die vergrößerte pulmonale Leistungsfähigkeit die Geschwindigkeit des Blutflusses durch die Lunge stark zunimmt, wodurch nicht mehr genügend Zeit für den Gasaustausch übrigbleibt.
Der Effekt wird zwar teilweise durch eine Erhöhung der pulmonalen Kapillargefäße aufgehoben, jedoch bleibt hier die Möglichkeit einer unzureichenden Diffusionskapazität bei Weltklasse Athleten unter intensiver Belastung bestehen.
Fazit unserer VO2max Definition
Als Fazit kann man festhalten:
Die Atmung über die Lunge hat keinen, bis wenn überhaupt nur einen sehr kleinen limitierenden Einfluss auf eure VO2max und damit auch eure Leistungsfähigkeit auf dem Rennrad.
Ganz anders sieht es da mit eurem Herzen aus, dessen Aufgabe und Einfluss wir uns im zweiten Teil dieser Reihe einmal genauer anschauen wollen.
Dazu dann später mehr – bleibt dran :-)
Herzlichst,
Euer Coach Anton
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