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Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln momentum

Deutsche Sporthochschule Köln

Forschung für

Grundlagen

Anwendung

Eine Initiative aus Nordrhein-Westfalen

Praxis

Beratung und Betreuung

Wissensmanagement

E. Engelmeyer, J. Mester (Hg)

www.dshs-koeln.de/momentum


Grußwort Sehr geehrte Damen und Herren, wir freuen uns, Ihnen mit dieser Broschüre einen vertiefenden Einblick in die Arbeit des Deutschen Forschungszentrums für Leistungssport (momentum) geben zu können. Bewusst haben wir in die Forschungsfelder von Grundlagen, Anwendung, Praxis, Beratung und Betreuung sowie Wissensmanagement unterteilt. Auf diese Weise wollen wir deutlich machen, dass aus universitärer Sicht eine Verzahnung zwischen Grundlagenforschung, der Anwendung der Erkenntnisse in der Praxis und die Rückkopplung in die Grundlagenforschung unumgänglich sind. Mit den modernen Methoden der Informationstechnologie ist eine Weitergabe auch grundlagenbezogener Ergebnisse heute ungleich schneller möglich ist als noch vor wenigen Jahren. Eine saubere und gesunde Leistung sowohl im Nachwuchs- wie im Spitzenbereich kann und muss heute auf dem höchstmöglichen wissenschaftlichen und betreuerischem Niveau begleitet werden. Diese Möglichkeiten stehen in momentum zur Verfügung und wir fühlen uns verpflichtet, dieses zum Wohle der Aktiven einzusetzen. Das ist die zentrale Aufgabe von momentum. Die Arbeit von momentum ist aber auch bei wissenschaftlichen Partnern außerhalb des Sports und der Sportwissenschaft auf großes Interesse gestoßen. Klinische Fragstellungen werden hier gemeinsam mit anderen Universitäten ebenso bearbeitet wird Themen aus der Weltraumforschung. All das steht unter dem Thema „Forschung für Gesundheit und Leistung in Sport und Gesellschaft“. Wir glauben, dass eine zentrale Voraussetzung für eine international konkurrenzfähige gesellschaftliche Leistung eine international konkurrenzfähige Wissenschaft ist, ganz gleich, ob diese im Sport oder in anderen Gebieten zu erbringen ist. Wissenschaft lebt von einem offenen Diskurs und dem transparenten Wettbewerb um die besten Ideen. Fast alle Inhalte, die in dieser Broschüre vorgestellt werden, sind in entsprechenden Publikationen veröffentlicht bzw. auf internationalen Kongressen vorgestellt worden. Wir glauben, dass auf diese Weise momentum für die Herausforderung an eine international konkurrenzfähige wissenschaftliche Leistung gut vorbereitet ist. Die Landesregierung NRW stellt für momentum seit der Gründung eine wichtige finanzielle Unterstützung bereit. Mit der Sportstiftung NRW, dem LandesSportBund NRW und den Olympiastützpunkten in NRW bestehen fruchtbare Kooperationen in verschiedenen Projekten. Eine weitere Unterstützung kommt von Partnern aus der Industrie. Wir danken allen Förderern für diese Zusammenarbeit.

Prof. Dr. Walter Tokarski Rektor der Deutschen Sporthochschule Köln

Prof. Dr. Joachim Mester Vorsitzender des Vorstandes des Deutschen Forschungszentrums für Leistungssport

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Professoren

Prof. Dr. Wilhelm Bloch

Prof. Dr. Hans-Georg Predel

Deutsches Forschungszentrum für Leistungssport an der Deutschen Sporthochschule Köln Institut für Biochemie Prof. Dr. Wilhelm Schänzer (Ltg.) Prof. Dr. Mario Thevis

Prof. Dr. Gert-Peter Brüggemann

Prof. Dr. Wilhelm Schänzer

Institut für Biomechanik und Orthopädie Prof. Dr. Gert-Peter Brüggemann (Ltg.) Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Prof. Dr. Wilhelm Bloch (Ltg.) Prof. Dr. Georg Predel

Prof. Dr. Jens Kleinert

Prof. Dr. Mario Thevis

Institut für Trainingswissenschaft u. Sportinformatik Prof. Dr. Joachim Mester Psychologisches Institut Prof. Dr. Jens Kleinert

Prof. Dr. Joachim Mester

Kooperationspartner

Poliklinik für Zahnerhaltung und Parodontologie der Universität zu Köln (Prof. Dr. Michael A. Baumann)

Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie des Universitätsklinikums Köln (Prof. Dr. Peer Eysel)

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Förderer

• Innenministerium NRW • Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie NRW • Sportstiftung NRW • ARAG • IBM • RWE • TOYOTA • DSHS Köln

Kooperationen • LandesSportBund NRW • Olympiastützpunkte Rheinland Rhein-Ruhr Westfalen

Olympiastützpunkte Rheinland Rhein-Ruhr Westfalen

Impressum Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln Deutsche Sporthochschule Köln Am Sportpark Müngersdorf 6 50933 Köln Vorsitzender des Vorstandes: Prof. Dr. J. Mester Geschäftsführerin: E. Engelmeyer Kontakt: Geschäftsstelle momentum Tel.: 0221 4982-6068 Fax.:0221 4982-8180 Email: momentum@dshs-koeln.de Web: www.dshs-koeln.de/momentum © DSHS Köln 2009

Schriftenreihe des Deutschen Forschungzentrums für Leistungssport (Bd 1) 2009 Herausgeber: E. Engelmeyer. J. Mester ISSN 1868-3215 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln ist gem. § 29 HFG-NRW eine Zentrale Wissenschaftliche Einrichtung der Deutschen Sporthochschule Köln. Die Deutsche Sporthochschule Köln ist eine Körperschaft Öffentlichen Rechts. Sie wird vertreten durch den Rektor.

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Inahltsverzeichnis 1 Vorbemerkung

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2 Grundlagenforschung • Angiogenese Effekte von Hypoxie und hochfrequenter mechanischer Stimuli während einer Fahrradbelastung... • Antioxidative Kapazität Körperliche Aktivität verbessert die antioxidative Kapazität bei Typ 2-Diabetikern • Bradytrophe Gewebe Vibration-Bed-Rest-Study Allgemeines Studiendesign Anpassung von Knorpel und Knochen Anpassung von muskulärer Leistungsfähigkeit und Muskelvolumen Der Effekt von mechanischer Belastung auf die Phosphorylierung von Akt/PKB im Knorpel des femoropatellaren Gelenks Alters- und belastungsabhängige Adaptation der Epiphysenfuge • Extrazellularmatrix: Intensive Laufbelastung reguliert Matrix-Komponenten und relevante Proteasen • Genexpression Fasertypspezifische Einzelfaseranalyse der Genexpression am humanen Skelettmuskel • Hormonelle Reaktionen Wachstumshormonisoformen in der Hypophyse und im Plasma • Hypoxieforschung Einfluss von Training unter Hypoxiebedingungen auf angiogenetische Faktoren bei Elite-Skilangläufern • Laktattransport Die Effekte oraler Natrium-Bikarbonat Gabe auf den pH-Wert und die Laktatverteilung im Plasma und in Erythrozyten nach kurzer Maximal-Belastung • Myocardiale Anpassung Der β-Parvin-Signalweg ist für die Adaptation des Herzens unter kurzfristiger Vorlast... • Proteomik Massenspektrometrie-basierte Proteinanalytik zur Charakterisierung von Belastungseinflüssen • Signaltransduktion Änderung der AMPK Signaltransduktion durch Ausdauertraining differenter Funktionsbelastung... • Stammzellforschung Einfluss von Hypoxietraining auf die migratorische Aktivität von Mesenchymalen Stammzellen (MSC) Welchen Einfluss haben Trainingszustand und Hypoxie auf humane mesenchymale Stammzellen? Einfluss von Hypoxie auf die Seneszenz endothelialer Progenitorzellen Der Anstieg von IL-6 nach einem Training ist verantwortlich für die Mobilisierung von MSC • Stickstoffisotopie Retrospektive Bestimmung der metabolischen Aktivität durch Analyse der Stickstoffisotopenverhältnisse von Haar

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3 Anwendungsforschung

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• Dopinggefahren Herkunfts- und Qualitätskontrolle von synthetischem KreatinMonohydrat Clenbuterol vertrieben als Nahrungsergänzungsmittel Konsum von Nahrungsergänzungsmitteln im Nachwuchsleistungssport „Nur die anderen“ - Normative und persönliche Bewertung von Dopinggründen und Dopingbarrieren Sibutramin in pflanzlichen chinesischem Schlankheitstee • Gesundheit bei Nachwuchsathleten Wie gesund fühlen sich jugendliche Athleten? – Gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung im Leistungssport • Neuromuskuläre Diagnostik Einfluss von Muskelvoraktivierung und Gelenkwinkel auf die Stoßweiterleitung über das menschliche Kniegelenk • Physiologische Profile Hb-Grenzwertdiskussion und gerätemethodische Variabilitäten Auswirkungen von Flüssigkeitszufuhr, Körperposition und Hypoxie auf die Hb-Konzentraion ... • Physiologische Profile und Belastung Disziplinspezifische Ausdauerleistungsprofile deutscher Kaderathleten Einsatz eines Armbands zur Beschreibung des Energieumsatzes und der körperlichen Aktivität bei Läufern und Radfahrern Laktatverläufe bei Radfahrern verschiedener Altersgruppen nach maximaler Ausbelastung • Psychologische Diagnostik und Intervention Sportpsychologische Basisdiagnostik - Entwicklung & Evaluation Einfluss psychosozialer Faktoren auf die Befindlichkeiten von hochleistungsorientierten Turnerinnen Leistungssport und Schwangerschaft Mentaltalent.de - Sportpsychologische Betreuung für NRW-Talente im Kaderbereich Analyse kognitiver Handlungsschnelligkeit weiblicher Handballtorhüter • Service Biomechanisch-orthopädische Diagnostik – Wissenstransfer und Service • Vibrationstraining Die Effekte einer Überlagerung von lokaler Vibration und traditionellem Krafttraining Effekte eines fahrradspezifischen Kraftausdauertrainings mit und ohne Vibration

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4 Praxisforschung

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• Alpiner Skilauf Effekte von Aufwärmarbeit auf den Laktattransport • Badminton Körperpunktgeschwindigkeiten und Bodenkontaktzeiten beim Vorhand-Smash im Badminton der Damen • Bob/Rodel/Skeleton Antritts- und Sprintschnelligkeit • Leichathletik Höhentrainingscamps bei Mittel- und Langstreckenläufern • Rad Aktive oder passive Pausengestaltung bei Intervallbelastungen • Schwimmsport Hochintensives Training Vergleich verschiedener Stufentestmodelle im Schwimmsport • Tischtennis Energiestoffwechsel Dreidimensionale Bewegungsanalyse im Tischtennis • Tennis Talentsichtung • Turnen Diagnostik der sportlichen Leistung bei Drop Jumps auf unterschiedlichen Untergründen im Leistungsturnen der Damen IPPOLO-Individuelle Potentialprognose und Leistungsoptimierung: Bewegungs- und Leistungsanalyse ... • Wasserball Kraftdiagnostik und Elektromyostimulation Erstellung Leistungsprofil • Sportartübergreifend Auswirkung von oraler Bikarbonatgabe auf die Leistung bei Wingate Anaerobic Tests Quantifizierung von Seilkräften und Abseilgeschwindigkeiten bei Spezialeinheiten der Polizei

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5 Beratung und Betreuung (Basischek)

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Station Station Station Station Station Station Station Station Station

Ausdauerdiagnostik Kraftdiagnostik Sportmedizinisch-Internistische Untersuchung Ernährungsanalyse Zahnmedizinische Untersuchung Funktionsdiagnostik- Biomechanische Untersuchung Anthropometrie Orthopädie Psychologie

6 Wissensmanagement Symposia Internetbezogene Technologien Datenverwaltung Interface 7 Autorenverzeichnis

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Vorbemerkung

Mit dieser Broschüre stellt sich momentum erneut der Öffentlichkeit vor. Es sollen die Erfahrungen verdeutlicht werden, die bislang gesammelt werden konnten. Diese Erfahrungen sind mit einem universitären Wissenschaftsverständnis ein Einklang zu bringen, das sich an internationalen Standards orientiert. Dieses Verständnis basiert auf der Einheit von Forschung und Lehre und dem gesellschaftlichen Anspruch auf Verfügbarkeit der wissenschaftlichen Erkenntnisse. Wie der Name „Deutsches Forschungszentrum für Leistungssport“ es sagt, stehen „Leistung und Sport“ im Zentrum des Geschehens. Dieses Thema wurde und wird deshalb weiterhin die oberste Priorität behalten. Abgeleitete Themen sind hier im Nachwuchssport ebenso wie im Leistungssport der Erwachsenen zahlreich vorhanden. Es sind aber von Beginn auch an Fragen und Projektwünsche an momentum heran getragen worden, die auch zu einem intensiven Austausch mit anderen gesellschaftlichen Bereichen außerhalb des Leistungssports geführt haben. Hier sind Forschungsaktivitäten für Weltraumaufenthalte ebenso zu nennen wie solche für klinische Fragestellungen, für ältere Menschen sowie für Kinder und Jugendliche. Der besondere Nutzen ist darin zu sehen, dass die Effekte sehr unterschiedlicher Belastungsqualitäten zwischen der Schwerelosigkeit der Weltraumbedingungen und den höchsten Intensitäten des Spitzensports miteinander verglichen werden können. Das Grundverständnis orientiert sich vereinfacht an funktionalen mechanischen und metabolischen Belastungen, die für den Aufbau und den Erhalt von biologischen Geweben erforderlich sind (s. folg. Abb.). Geringe Belastung

Weltraum

Hohe Belastung

Klinik

Ältere

Kinder

Breitensport

Leistungs- Extremsport sport

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Das sowohl wissenschaftliche wie auch das praktische Ziel ist ein verbessertes Verständnis von Belastungsreizen und den daraus resultierenden Reaktionen auf verschiedenen Ebenen (Organsystem, Organe, Zellen, Moleküle). Als besondere Herausforderung ist der Versuch anzusehen, die Signalwege, also die Wirkungen von Belastungsreizen auf und zwischen diesen verschiedenen Ebenen besser aufzuklären. Daraus können dann Belastungskonzepte (Training) abgeleitet werden, die über das traditionelle Verständnis von Belastung, Erholung und Anpassung deutlich hinausgehen. Der Austausch von wissenschaftlichen Erkenntnissen und praktischen Erfahrungen zwischen den o.g. unterschiedlichen gesellschaftlichen Bereichen hat schon jetzt dazu geführt, dass wechselseitig wichtige und zukunftsorientierte Impulse gesetzt werden konnten.

Körper

Organsysteme

Organe Zellen Moleküle

Das Grundkonzept von momentum ist eine einerseits Profilierung von Forschungsinteressen –themen und -methoden, andererseits aber auch ein fließender Übergang zwischen der Grundlagenforschung und der Anwendung der Erkenntnisse in der Praxis. Die Profilierung ist einerseits erforderlich, um deutlich zu machen, dass eine Grundlagenforschung nicht in kürzester Zeit in die praktische Anwendung gebracht werden kann. Andererseits ist Grundlagenforschung unverzichtbar, um den dringend notwendigen Erkenntnisvorlauf zu gewährleisten. Forschungsaktivitäten lassen sich heute allerdings nicht mehr vereinfacht den Grundlagen oder der Praxis zuordnen. Das spielt im modernen Sport eine besonders große Rolle. Die Broschüre gliedert deshalb unter dem Leitthema „Forschung“ in die Bereiche • Grundlagen • Anwendung • Praxis • Beratung und Betreuung • Wissensmanagement

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Grundlagenforschung

Die wissenschaftliche Diskussion über das, was unter Grundlagenforschung zu verstehen ist, hat lange Tradition. In momentum verstehen wir Grundlagenforschung als die Schaffung von unverzichtbaren Basiserkenntnissen in der Tiefe der wissenschaftlichen Details, die aber das Ziel einer Anwendung nicht ausschließt. Ein wichtiges Merkmal dieser Art von Forschung liegt in der Aufstellung, Nachprüfung und Diskussion der Prinzipien, die für ein Verständnis von Reitzen, Belastung und Anpassung und damit für eine weitergehende Anwendungsforschung grundlegend sind. Die Übergänge zwischen Grundlagen und Anwendung sind damit fließend. Auch der Zeitversatz zwischen der Grundlagenforschung und der Anwendung in der Praxis ist heute nicht mehr vergleichbar mit der Situation noch vor wenigen Jahren. Die moderne Informationstechnologie und aktuelle Verfahren des Wissensmanagement haben dazu erheblich beigetragen. Die Bildung von Schwerpunkten in der Grundlagenforschung erfolgte nach dem Kriterium eines national und international vorhandenen Forschungsbedarfs. Beispiele für solche Schwerpunkte aus der Arbeit von momentum und für Forschungsergebnisse sind angefügt. Alle unter diesen Themen exemplarisch enthaltenen Forschungsarbeiten wurden Originalarbeiten und/oder auf internationalen Kongressen vorgestellt und publiziert. Angiogenese Für die Versorgung der Muskulatur mit Sauerstoff und Nährstoffen ist ein leistungsfähiges System von Blutgefäßen unerlässlich. Wichtig ist die Untersuchung von Reizqualitäten und –quantitäten, die Bildung von Blutgefäßen unterstützen. Antioxidative Kapazität Durch sog. Freie Radikale können empfindliche Schädigungen des Organismus auf Zellebene entstehen. Antioxidantien und antioxidative Enzyme können Freie Radikale abwehren. Die Antioxidative Kapazität wird bestimmt durch im Körper vorhandenen Antioxidanten und antioxidativen Enzyme, die durch körperliche Aktivität erhöht werden können oder im Falle der Antioxidantien über die Nahrung zugeführt werden können. Diese Forschung richtet sich darauf, wie durch körperliche Aktivität diese Kapazität unterstützt wurde. Bradytrophe Gewebe Hier handelt es sich um Gewebe (z.B. Knorpel), die wenig bzw. langsam durch den Stoffwechsel versorgt werden. Wichtig sind tiefergehende Erkenntnisse über Belastungsreize, die zu biopositiven Reaktionen des Gewebes führen. Extrazellularmatrix (EZM) Darunter ist das Gewebe zu verstehen, das zwischen den Zellen liegt. Für das Verständnis der Wirkungswege von Trainingsreizen ist es wichtig, die Funktionen der EZM weiter zu erforschen. Genexpression Die Aktivierung von Genen zur Bildung solcher Proteine, die für den Erhalt oder die Erhöhung der Leistung führen, ist zentrales Ziel des Trainings. Ein wichtiges Forschungsfeld liegt u.a. darin, welche Belastungsreize zu der Ausbildung welcher Muskelfasertypen führen. Hormonelle Reaktionen Hormone sind äußerst wichtige Botenstoffe, die eine Vielzahl von Anpassungsvorgängen auslösen und steuern. Die differenzierte Erforschung von Wachstumshormonen, die durch sportliche Belastungen ausgeschüttet werden, soll die Planung von Belastungsreizen verbessern.

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Hypoxieforschung Hypoxie als verringertes Sauerstoffangebot für den Organismus stellt nicht nur in der Form des „Höhentrainings“ eine wissenschaftliche Herausforderung dar. Die grundlagenbezogene Erforschung dieses Reizes ist auch für ein verbessertes Verständnis von Gewebsreaktionen auf Trainingsbelastungen wichtig. Laktattransport Das Verständnis des Laktats hat sich in den letzten Jahren erheblich geändert. Die Verbesserung des Transports des Laktats von Produktions- zu den Verstoffwechselungsorten ist ein wichtiges Ziel des Trainings. Muskelfaseranpassung Die gezielte Ausprägung von Muskelfasern für bestimmte sportliche Anforderungen („Schnelligkeit“ oder „Ausdauer“) ist ein sehr wichtiges Ziel sportlichen Trainings. Mit modernen Methoden ist es möglich, diese Prozesse auf der Zellebene zu erforschen. Myocardiale Anpassung Die Anpassung des Herzmuskels auf sportliches Training gehört zu den wichtigsten Aufgaben der Forschung. Mit molekularbiologischen Verfahren können auf sehr differenzierter Ebene Anpassungsvorgänge erforscht werden. Proteomik Proteine sind die zentralen Bauelemente des Lebens. Bei der Proteomik handelt es sich um ein relativ neues Forschungsgebiet, in dem die Gesamtheit der vorhandenen Proteine untersucht wird. Besonders interessant ist die der Einfluss von körperlicher Belastung. Signaltransduktion Mechanische und/oder metabolische Reize im Verlauf des Trainings lösen biologische Signale aus, die kaskadenartig im Organismus bis auf die Ebene der Zelle geleitet wird. Diese Wege genauer zu erforschen, ist das Ziel von verschiedenen Teilprojekten in diesem Bereich. Mesenchymale Stammzellen Diese Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Regeneration von verschiedenen Geweben, wie zum Beispiel der Herzmuskulatur, Leber und Skelettmuskulatur. Sie können durch körperliche Belastungen und sportliches Training ausgebildet werden. Dieses wichtige Gebiet der Grundlagenforschung verspricht ganz neue Einsichten in das Verständnis von Belastung und Anpassung. Stickstoffisotopie Bei hohen körperlichen Belastungen kann es zu einer Verstoffwechselung körpereigener Proteine kommen. Das kann auf Überlastungen hindeuten. Durch eine Analyse des Stickstoffisotopenverhältnisses in Haaren können diese Situationen erkannt werden.

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Effekte von Hypoxie und hochfrequenter mechanischer Stimuli während einer Fahrradbelastung auf pro- und anti-angiogene Faktoren Autor:

F. Suhr1, K. Brixius2, M. de Marées1, B. Bölck2, H. Kleinöder1, S. Achtzehn1, W. Bloch2, J. Mester1

Institut: 1Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin Einleitung Verschiedene Angiogenese-induzierende Stimuli sind in der Literatur bekannt, z. B. mechanische Kräfte (hydrodynamisch induzierte Scherkräfte), Hypoxie oder Metabolite. Diese Stimuli können die Freisetzung verschiedener Matrix-Metalloproteasen (MMPs), die Formation von Endostatin und eine gesteigerte Freisetzung des Vascular endothelial growth factor (VEGF) via Exprimierung des hypoxia inducible factors-1 (HIF-1) induzieren. Hypoxie und mechanische Kräfte sind unter körperlicher Belastung durch ein erhöhtes Herz-Minuten-Volumen, reduziertem pO2 und Deformationen des Skelettmuskelgewebes im kardio-vaskulären System gegenwärtig. Deshalb spielen diese Faktoren eine Schlüsselrolle in der Organ-spezifischen Ausbildung neuer Kapillaren. Ziel dieser Studie war die Untersuchung der biologischen Response auf dem Gebiet der Angiogenese nach Induzierung hoch-intensiver Belastungen kombiniert mit Hypoxie Vibrationen.

Angiogenese

Methodik Zwölf männliche Probanden nahmen an dieser Untersuchung teil, jeder absolvierte vier jeweils 90-minütige Trainingseinheiten (Normoxie [N] ohne Vibration [V], N mit V, Hypoxie [H] ohne V, H mit V) in randomisierter Reihenfolge. Fünf Blutproben wurden jeweils entnommen (vor, 0h nach, 0.5h nach, 1h nach und 4h nach Training). Die Parameter VEGF, Endostatin, MMP-2 und MMP-9 wurden mittels ELISA-Technik bestimmt. Hypoxie wurde durch eine Hypoxiekammer (2500 m) induziert. Vibrationen wurden durch ein spezielles Fahrradergometer eingeleitet.

Ergebnisse VEGF zeigte einen signifikanten Anstieg bei 0h nach der Intervention, wenn Vibrationen eingeleitet wurden (Daten nicht dargestellt) und es konnten sehr individuelle Unterschiede in der Freisetzung detektiert werden. Endostatin zeigte nach allen Belastungen einen signifikanten Anstieg bei 0h nach dem Training. Verglichen mit Endostatin wies MMP-2 ein ähnliches Muster auf . MMP-9 erreichte das maximale Release 4h nach dem Training (Daten nicht dargestellt).

Abb.1: Individuelle VEGF Antwort

Diskussion Die Ergebnisse zeigen, dass Vibrationen, weniger Hypoxie, wichtige Stimuli für die Freisetzung von VEGF sein können, denn in dieser Untersuchung kam es zu keiner Freisetzung von VEGF unter H ohne V (Daten nicht dargestellt). Die Ergebnisse zeigen individuelle Unterschiede zwischen trainierten (S2, 4, 5, 7, 8, 10, 11) und untrainierten (S1, 3, 6, 9, 12) Probanden. Endostatin war bei 0h nach Belastung erhöht, unabhängig von der Intervention. Dies zeigt, dass körperliche Belastung per se ein suffizienter Stimulus für die Bildung und Freisetzung von Endostatin zu sein scheint. MMP-2 begünstigt die Freisetzung von Endostatin aus Kollagen XVIII, weshalb ein paralleles Release-Muster erklärbar scheint. Wegen der Proliferation-induzierenden Wirkung von MMP-9 auf Endothelzellen, erreicht dieses Molekül sein Maximum zeitversetzt nach 4h.

Abb.2: Ergebnisse für Endostatin

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Kontakt:

suhr@dshs-koeln.de

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Körperliche Aktivität verbessert die antioxidative Kapazität bei Typ 2-Diabetikern Autor: K. Brixius, U. Schmidt, E. Lenzen, N. Chung, R. Renner, Th. Schiffer, S. Geisler, Ch. Graf, T. Kreutz, D. Opitz, W. Bloch Institut: Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin

Ziel der Studie Typ 2-Diabetes geht mit einer systemisch erhöhten Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies bei gleichzeitig verminderter antioxidativer Kapazität einher. Körperliche Aktivität bewirkt langfristig eine Verbesserung der antioxidativen Kapazität und kann dadurch zu einer Herabsetzung des oxidativen Stresses beitragen. Wir untersuchten daher, ob eine körperliche Trainingsintervention bei nicht-insulinpflichtigen Diabetikern die antioxidative Kapazität und hierdurch das Zellüberleben verbessert.

Ergebnisse 1. Diabetiker

Antioxidative Kapazität

Methoden • 29 Männer, nicht-insulinpflichtige Typ 2 Diabetiker • Alter: 61±8 Jahre • Ausdauertraining: Fahrrad, 2x /Woche, 45 min bei 60% der symptom-limitierten Herzfrequenz • Kraft-Ausdauertraining, 2x/Woche, 45 min • Muskelbiopsie aus dem M. vastus lateralis vor und nach der dreimonatigen Trainingsintervention • Myosin-ATPase Färbung zur Charakterisierung der Muskelfasertypen • Erhebung von morphometrischen (Body Mass Index, BMI) und metabolischen Parametern (Glukose, Insulin, Cholesterin, Trigycerides, HDL, LDL) Immunohistochemische Färbung (Superoxiddismutase, Gluthathion-Peroxidase, Peroxiredoxin 1-6, HSP70) Schlussfolgerungen Diabetes vermindert die antioxidative Kapazität in sehr frühen Stadien der Erkrankung. Dies hat möglicherweise eine Erhöhung der intrazellulären Freisetzung von H2O2 und eine Veränderung des Redox-Signalings zur Folge. Bei gesunden Personen bewirkt körperliche Aktivität eine Verbesserung des ‚sensitiven‘ H2O2-Abbau durch eine Heraufregulation der Gluthathion-Peroxidase, wodurch es vermutlich kompensatorisch zu einer Runterregulation der ‚H202-unsensitiveren‘ Peroxiredoxin-Isoformen kommt. Bei Diabetikern bewirkt körperliche Aktivität eine Verbesserung der sensitiven antioxidativen Kapazität und erhöht dadurch den Zellschutz.

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brixius@dshs-koeln.de

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Vibration-Bed-Rest-Study (VBR-Study) - Allgemeines Studiendesign Autor:

A.M. Liphardt1,2, N. Bäcker1, A. Mündermann1, J. Mester2, M. Heer1.

Institut: 1DLR-Institut für Luft-und Raumfahrtmedizin, 2Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Stand der Wissenschaft Dekonditionierung des menschlichen Körpers während Aufenthalt in Mikro-graviation Zeitaufwendige aber wenig effektive Trainingsprotokolle (bis 2,5 Std. / Tag an 6 Tagen / Woche)

Bradytrophe Gewebe

Ziel der Studie Dem Abbau von Knochen- und Muskel-masse sowie der Dekonditionierung von Skelett-muskulatur und Herz-Kreislauf-System soll mit einer Trainingsmethode entgegengewirkt werden. Studienbedingungen und Ernährung • Luftfeuchtigkeit (54 ± 5.7 %) und Raumtemperatur (23 ± 0.9 °C ) • Kein Tageslicht • Überwachung der Einhaltung der HDT-Bettruhe • Kalorienzufuhr individuell angepasst an Körpermasse • Abgewogene Lebensmittel (Genauigkeit: 0.1g) • Kein Koffein und keine Süßigkeiten • Kontrol. Flüssigkeitszufuhr (50 ml /kgKG/Tag) • Konstante Körpermasse über den Studienzeitraum Probanden • 8 gesunde Männer • 78 ± 10 kg, 179 ± 9 cm, 26 ± 5Jahre Vibrationstraining Intensive Trainingsmethode • Grundlegende physiologische Prozesse: tonischer Vibrationsreflex / optimierte neuronale Aktivierung • aber: kontroverse Ergebnisse in der Literatur • Gehen einer definierten Strecke zum Trainings-raum • Isometrisches Training (Kniewinkel: 30°) • 2 x pro Tag für 5 x 1 Minute (Frequenz: 20 Hz Amplitude: 2 – 4 mm) • 1 Minute Pause zwischen den Wiederholungen • Zusatzgewicht: 15% der Körpermasse • Kontrollintervention: identisch mit Vibrations-trainingsprotokoll mit Ausnahme der Vibration

Methoden Blutgasanalyse: Kapillarblut, Säure-BasenHaushalt Knochen: Knochenformation und -resorption; Kalzium- absorption und exkretion Skelettmuskulatur: Muskelvolumen, muskuläre Leistungsfähigkeit, Muskelstoffwechsel Kniegelenkknorpel: Knorpeldicke und Knorpelbiologie Herz-Kreislaufsystem: Extrazellulär- und Plasmavolumen; Orthostasetoleranz; VO2max Externe Wissenschaftler: Proteinumsatz, lokale Muskeldurchblutung und -stoffwechsel

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in cooperation with Kontakt:

liphardt@dshs-koeln.de

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Vibration-Bed-Rest-Study (VBR-Studie) - Anpassungen von Knorpel-und Knochen Autor:

A.M. Liphardt1,2, N. Bäcker1, A. Mündermann1, J. Mester2, M. Heer1.

Institut: 1DLR-Institut für Luft-und Raumfahrtmedizin, 2Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Wissenschaftlicher Hintergrund und Methoden

Bradytrophe Gewebe

in cooperation with Kontakt:

liphardt@dshs-koeln.de

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Vibration-Bed-Rest-Study (VBR-Studie) - Anpassung von muskulärer Leistungsfähigkeit und

Muskelvolumen. Autor:

A.M. Liphardt1,2, J. Zange1, N Bäcker1, H. Kleinöder2, A. Mündermann1, J. Mester2, M. Heer1,

Institut: 1DLR-Institut für Luft-und Raumfahrtmedizin, 2Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Einleitung Aufenthalte in Mikrogravitation führen zu einer Abnahme der muskulären Leistungsfähigkeit der Beine. Die bisher eingesetzten Trainingsmaßnahmen um dem entgegenzuwirken müssen aber weiter optimiert werden. Die Anwendung von Vibrationstraining (VT) führte in der Literatur mit geringem Zeitaufwand zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit der Muskulatur. Deshalb wurde eine positive Veränderung der Effekte von Immobilisation auf die muskuläre Leistungsfähigkeit durch den Einsatz von isoliertem Vibrationstraining erwartet.

Bradytrophe Gewebe

• Isometrische (maximal voluntary contraction (MVC)) and dynamische (power) Leistungsfähigkeit der Kniestrecker und -beuger wurde an den Studientagen -1, R1 und R5 gestestet. • Muskelvolumen wurde mit Hilfe von MRT-Aufnahmen gemessen (1.5 Tesla; 512 x 256 Pixel = 40 x 20 cm2; 4mm Schichtdicke, 50 – 60 Schnitte = 20 – 24 cm). Analyse der Bilder wurde mit der Softwear SliceOmatic durchgeführt.

Ergebnisse

Diskussion Die Ergebnisse zeigen, dass Verluste an muskulärer Leistungsfähigkeit und Muskelvolumen nach 14 Tagen HDT-Bettruhe nur muskelspezifisch auftreten. Das hier angewande Trainingsprotokoll konnte den Verlusten in MVC und Muskelvolumen nicht wie erwartet entgegenwirken. Möglicherweise war das Trainingsintensität nicht hoch genug um den Effekten von Bettruhe auf die Skelettmuskulatur entgegenzuwirken. in cooperation with

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Kontakt:

liphardt@dshs-koeln.de

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Der Effekt von mechanischer Belastung auf die Phosphorylierung von Akt/PKB im Knorpel des femoropatellaren Gelenks Autor:

A. Niehoff1, M. Offermann1, J. Dargel1, A. Schmidt2, G.P. Brüggemann1, W. Bloch2

Institut: 1Institut für Biomechanik und Orthopädie, 2Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin Einleitung Chondrozyten sind in der Lage, mechanische Belastungen wahrzunehmen und darauf mit einer Änderung des Metabolismuses zu reagieren (Davisson et al. 2002, Jin et al. 2003). Hierbei stellen Spannungen und Dehnungen die Stimuli dar, welche verschiedene Signaltransduktionswege auslösen und so zu einer adaptiven Antwort des Knorpels führen. Bis heute ist nur wenig über Signalwege der Mechanotransduktion im Knorpel bekannt. Die Akt/Proteinkinase B (Akt) ist an vielen zellulären Prozessen, wie metabolische Signalwege, Transkription, sowie Zellwachstum und -erhaltung beteiligt. Akt kann durch mechanische Belastung in verschiedenen Geweben und Zelltypen aktiviert werden (Boyd et al. 2003, Sakamato et al. 2003). Das Ziel dieser Studie war es, den Effekt von zyklischen Kompressionsbelastungen auf die Phosphorylierung von Akt im femoropatellaren Kniegelenksknorpel des Schweins zu untersuchen.

Ergebnisse Akt und seine phosphorylierte Form (pAkt) konnten in allen Zonen des Gelenkknorpels nachgewiesen werden. Mit dem Western blot konnten die erwarteten Signale im Bereich von 60 kDa sowohl für Akt, als auch für pAkt nachgewiesen werden (Abb. 1). Abb. 1. Akt und pAkt konnten im Knorpelgewebe in einer erwarteten Größe von 60 kDa durch Western blots nachgewiesen werden.

Bradytrophe Gewebe

Methodik Das linke femoropatellare Kniegelenk von 15 Schweinen (Alter: 3 Monate, Masse: 42 ± 2 kg) wurde unmittelbar nach Exitus durch zyklische Kompressionen belastet. Die Intervention wurde mit einem speziell angefertigten Kompressionsapparat durchgeführt. Es wurden maximale Kräfte von 500 N für 150 s appliziert. Die Versuchtiere wurden zufällig in drei Belastungsgruppen eingeteilt. In Gruppe 1 (n = 5) und 2 (n = 5) wurde die Kraft dynamisch bei Frequenzen von 12 Hz und 1 Hz induziert. In Gruppe 3 (n = 5) wurden die Belastung in Form einer statischen Kompression aufgebracht. Das rechte Kniegelenk diente als nicht belastete Kontrollseite. Anschließend wurden Proben über die gesamte Dicke des Knorpels zum Zeitpunkt 0 (direkt nach der Gelenkeröffnung und 2 ± 1 min nach der Belastung), nach 300 s und nach 1200 s entnommen. Es wurden Western blots und immunhistologische Analysen mit Antikörpern gegen Akt und pAkt durchgeführt. Die immunhistologischen Färbungen wurden semi-quantitativ ausgewertet.

Die Phosphorylierung von pAkt in den Chondrozyten des unbelasteten Knorpels veränderte sich zu keinem der gemessenen Zeitpunkte. Im Gegensatz dazu kam es 300 s nach der zyklischen Kompressionsbelastung zu einem Abfall von pAkt in der Radialzone verglichen mit dem nicht belasteten Gewebe (Abb. 2). Bei allen drei Interventionsbedingungen war die Phosphorylierung von Akt nach 300 s signifikant (p<0,05) niedriger (Abb. 3). Nach 1200 s hatte sich die Aktivität von Akt auf das Niveau der Kontrollseite reduziert.

Abb. 2. Immunohistologische Färbung von pAkt in der oberen (u) und unteren (l) Radialzone des femoropatellaren Knorpelgewebes des Schweins nach dynamischer Belastung bei Frequenzen von 12 Hz und 1 Hz oder nach statischer Kompression (static) verglichen mit nicht belastetem Knorpelgewebe (control), der Balken entspricht 100 μm.

Abb. 3. Effekt unterschiedlicher Belastungsfrequenzen auf die Phosphorylierung von Akt (MW±SE). *Signifikanter Unterschied zu nicht belastetem Knorpel mit p<0.05, ** Signifikanter Unterschied zu nicht belastetem Knorpel mit p<0.01 (paired t-test).

Diskussion Mit diesem quasi in vivo Belastungsmodell des Knorpels konnte erstmals gezeigt werden, welchen Einfluss zyklische Kompressionsbelastung auf die Phosphorylierung von Akt im femoropatellaren Gelenkknorpel des Schweins hat. Die Phosphorylierung von Akt ist von der Belastungsfrequenz und der Zone des Knorpels abhängig. Dies ist möglicherweise auf die morphologischen Unterschiede und die andersartige Zusammensetzung der Knorpelschichten zurückzuführen, da dies bei mechanischer Belastung zu verschiedenen Dehnungsmustern führt. Unsere Fazit ist, dass Akt eine wichtige Rolle in der Mechanotransduktion des Knorpels spielt.

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Alters- und belastungsabhängige Adaptation der Epiphysenfuge: Mechanische, morphologische und biochemische Veränderungen Autor:

A. Niehoff, U.G. Kersting, F. Zaucke, M.M. Morlock, G.P. Brüggemann

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

Bradytrophe Gewebe

Einleitung Die mechanische Belastung der Wachstumsfuge ist zur Entwicklung der physiologischen Beinstellung unerläßlich (Pauwels, 1965). Verschiedene Studien mit klinischer Relevanz zur Knochenverlängerung (Alberty et al., 1993) und Korrektur von Deformitäten (Mente et al., 1999) bestätigten ein Adaptationspotential der Fuge. Jedoch existieren über den Effekt von vermehrter mechanischer Belastung durch körperliche Aktivität auf die Epiphysenfuge widersprüchliche Aussagen. Einige wenige Studien konnten Veränderungen in der Morphologie (Huang et al., 2002; Swissa-Sivan et al., 1989) und im Knochenlängenwachstum (Kiuchi et al., 1998; Umemura et al., 1995) nachweisen. Die Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften der Wachstumsfuge sind nicht geklärt. Ziel dieser Studie war es, den Effekt von zeit- und dosisabhängiger mechanischer Belastung auf die mechanischen, morphologischen und biochemischen Eigenschaften der distalen Femurepiphysenfuge im Tiermodell zu untersuchen. Methodik Neunzig 3 Wochen alte weibliche Sprague-Dawley Ratten wurden in eine hochtrainierte (HT, n=30), eine niedrigtrainierte (NT, n=30) und eine nicht-aktive Kontrollgruppe (KON, n=30) unterteilt. Die Trainingstiere wurden freiwillig in einem Laufrad trainiert, wobei das Laufrad für NT nur jeden zweiten Tag zugänglich war. Zehn Tiere jeder Gruppe wurden jeweils nach 4, 8 und 12 Wochen (Alter: 7, 11 und 15 Wochen) getötet und die Femora entnommen. Am Femur des linken Hinterlaufs die mechanischen Eigenschaften der Wachstumsfuge bestimmt. Das eingegossene Präparat wurde horizontal in die Testapparatur der Materialprüfmaschine Z2.5/TN1S (Zwick) eingespannt (A + B), so dass die Epiphyse von lateral nach medial mit einem individuell angepassten c-förmigen Stempel auf Scherung belastet wurde (C). Die Proben wurden mit 0,5 N bei einer Geschwindigkeit von 0,05 mm/s vorbelastet. Es folgten drei Zyklen eines Kraft-Relaxations-Testes. Für jeden Zyklus wurde zuerst eine Scherkraft von 6 N auf die Probe aufgebracht. Die erreichte Verformung wurde für 500 s gehalten, dann die Kraft auf 0,5 N reduziert und wiederum die Verformung für 500 s nicht verändert. Nach drei Zyklen wurden die Proben für 15 min total entlastet. Anschließend wurden die drei Kraft-Relaxations-Zyklen wiederholt. Zum Schluss wurden die Proben mit einer Geschwindigkeit von 15 mm/min bis zum Bruch belastet (D). Die distale Epiphyse des rechten Femurs wurde nach MassonGoldner angefärbt und immunhistochemisch auf Kollagen II (Calbiochem) und Matrilin-3 (Klatt et al., 2000) getestet. Von jedem gefärbten Schnitt der Fuge wurden fünf Bilder in den Computer eingelesen und mit dem Programm Scion Image (Scion Corporation) ausgewertet. Es wurde die Höhe der gesamten Wachstumsfuge, der Proliferations- und Hypertrophiezone und der Matrilin-3 Färbung bestimmt, sowie Unterschiede in den Färbemustern analysiert.

Die mechanischen, morphologischen und biochemischen Veränderungen der Wachstumsfuge können sich an die vermehrte mechanische Belastung durch körperliche Aktivität anpassen und stehen dabei in enger Beziehung zueinander.

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Intensive Laufbelastung reguliert Matrix-Komponenten und relevante Proteasen Autor:

F. Suhr1,2, Ch. Rosenwick1, W. Bloch2, K. Brixius2

Institut: 1Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin Einleitung Die extrazelluläre Matrix bildet ein dichtes Geflecht von verschiedenen Proteinen und Bindegewebsstrukturen, die als strukturelle Verbindung (sog. Interzellularsubstanz) dienen, um Muskelfasern, Endothel- und Epithellen sowie auch andere Zellarten zu trennen bzw. zu verbinden. Wir konnten kürzlich zeigen, dass der Proteinumsatz und die Proteaseaktivität in der Extrazellularmatrix in Reaktion auf eine hochintensive Belastung noch innerhalb von vier Stunden nach der Belastung erhöht ist. Ziel der Studie Ziel der Studie war es, den Umsatz von Endostatin, einem Spaltprodukt von Kollagen XVIII, sowie der Matrix-Metalloproteinase-9 (MMP-9), einem EZM-spaltenden Enzym, im Vergleich bei Sprint-und Langstreckenläufern nach einem maximalen Stufentest auf dem Laufband zu Beginn und am Ende der Trainings-bzw. Wettkampf-Vorbereitungsphase zu untersuchen. Methoden 13 männliche Athleten, • Alter: 25±3 Jahre

• n = 6 Sprinter • n = 7 Langläufer

Extrazellularmatrix

Laufbandstufentest (2,5 m/s alle 5 min. um 0,5 m/s Steigerung bis zur Maximalbelastung). Die Blutabnahme erfolgte vor dem Laufbandtest, direkt im Anschluß an den Laufbandtest sowie 60 Minuten nach Laufbandtest. Der Laufbandtest wurde zu Beginn der Trainingssaison (Oktober) und am Ende der Trainingssaison/Beginn der Wettkampfphase (Februar) durchgeführt. Endostatin und MMP-9 wurden mittels ELISA (R&D Systems, Germany) gemessen.

Schlussfolgerung Diese Untersuchung gibt einen Hinweis darauf, dass bei Athleten belastungsinduzierte Veränderungen der Endostatin-Plasmakonzentration vom Trainingsstatus abhängig ist. Zumindest Sprinter reagieren in Abhängigkeit vom Trainingsstatus mit einer veränderten Matrixspaltung. Ein ähnlicher Zusammenhang wurde kürzlich im Rahmen eines dreimonatigen Trainings mit übergewichtigen Probanden festgestellt. Diese Studie zeigt weiterhin, dass es im Rahmen einer Trainingssaison zu einer Veränderung der Prozessierung der Extrazellularmatrix kommt, die möglicherweise für die Gewebeadaptation von entscheidender Bedeutung ist. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um den Zusammenhang zwischen körperlichem Training, Gewebeadaptation und Extrazellularmatrixveränderungen aufzuzeigen.

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Fasertypspezifische Einzelfaseranalyse der Genexpression am humanen Skelettmuskel Autor:

S. Frese, B. Boelck, W. Bloch

Genexpression

Institut: Institut f端r Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung f端r Molekulare und Zellul辰re Sportmedizin

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Wachstumshormonisoformen in der Hypophyse und im Plasma Autor: M. Kohler, K. Püschel, W. Schänzer, M. Thevis Institut: Institut für Biochemie/Zentrum für präventive Dopingforschung

• Die Identifizierung und Charakterisierung unterschiedlicher Wachstumshormonisoformen ist essentiell für die Me dizin und die Dopinganalytik • Die Auftrennung und Detektion unterschiedlicher endogener Isoformen ermöglicht die Diskriminierung von endogenem und rekombinantem Wachstumshormon im Plasma Einleitung Die Hauptform des endogenen Wachstumshormons (GH) hat 191 Aminosäuren und ist 22 kDa groß. Andere Isoformen wie eine 20 kDa-Splicevariante und phophorylierte, glykosylierte oder acetylierte Isoformen wurden bereits beschrieben und tragen wie auch Dimere und Fragmente (5, 17 kDa) zu der Heterogenität des humanen, endogenen Wachstumshormons bei. Rekombinantes Wachstumshormon wird in der Regel in E.coli-Zellen produziert und besteht aussschließlich aus der unmodifierten 22 kDa-Form. Die Identifizierung weiterer endogener Formen trägt zur Charakterisierung bei und kann von medizinischem Interesse sein. Des weiteren kann die Heterogenität des endogenen und die Homogenität des rekombinanten Wachstumshormons deren Unterscheidung im Plasma und damit einen Dopingnachweis ermöglichen. Identifizierung von Wachstumshormonisoformen aus Hypohpysenextrakten Hormonelle Reaktionen

stabil6.

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Abb.6: 2D-Page aus Ppasmaisolieren GH

m.kohler@biochem.dshs-koeln.de

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Einfluss von Training unter Hypoxiebedingungen auf angiogenetische Faktoren bei Elite-Skilangläufern Autor:

M. de Marées, S. Achtzehn, P. Wahl, F. Suhr, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, Insitut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin

Hypoxieforschung

Einleitung Angiogenese kann durch mehrere verschiedene Stimulie induziert werden. Im wesentlichen sind das mechanische Kräfte, wie sie durch die hämodynamischen Bedingungen im Gefäßsystem hervorgerufen werden können, sowie durch Hypoxie und Metabolite. Es ist hinreichend bewiesen, dass durch oben genannte Kräfte angiogenetische Faktoren, wie Erythropoetin (EPO) die Ausbildung von Endostatin und die Expression von Vascular Endothelia Groth Factor (VEGF) und seinen Rezptoren induziert werden. Hypoxietraining ist ein etabliertes Verfahren zur Steigerung der anaeroben Kapazität bei Elite-Skilangläufer. Die hier präsentierte Studie hat das Ziel, den angiogenen Effekt von physiologischer Belastung unter hypoxischen (HC) und normoxischen Bedingungen (NC) zu evaluieren.

Ergebnisse Unter Hypoxie konnte in der Probe 1 St nach dem Training ein signifikanter Anstieg der VEGF Konzentraion ermittelt werden (Fig. 1). Für den VEGF-R2 konnten keine Veränderungen sowohl unter normoxischen und hypoxischen Bedingungen festgestellt werden (Abb 2). Die EPO Knzentraion nahm an folgenden Zeitpunkten zu: Prä (NC) vs. prä (HC) (p < 0.05), 1h post (NC) vs. 1h post (HC) (p < 0.05), and 24h post (NC) vs. 24h post (HC) (p < 0.05) (Fig. 3). Für Endostatin konnte eine signifikante Zunahme unter Normoxie 1h nach dem Training im Vergleich zu 0.5 St nach dem Training ermittelt werden(Fig. 4).

Methode 8 Mitglieder der deutschen Skinationalmannschaft nahmen an dieser Studie teil. Es wurden Ausdauertrainings für mind. 3 Stunden im Grudnlagenbereich sowohl unter normoxischen als auch unter hypoxischen Bedingungen durchgeführt. Bei jedem Athleten wurden 4 Blutentnahmen realisiert (prä-, 0,5 St, 1 St, 24 St nach dem Training). Die Konzentraionen von EPO, Endostatin, VEGF und VEGF-Rezeptor2(R2) wurden durch ELISA (R&D Systems GmbH, Deutschland) bestimmt.

Diskussion Die Konzentraion von VEGF zeigt einen Abfall unter Hypoxie. Dieses Ergebnis ist bemerkenswert, da in vielen Studien gezeigt werden konnte, dass es unter Hypoxie zu einer Steigerung des VEGF kommt. Für den VEGF-R2 Faktor konnten keine Veränderungen festgestellt werden. Dieses Resultat ist möglicherweise darauf zurück zu führen, dass das Training einen zu geringen Reiz für das Antriggern der VEGF Produktion darstellte. Das Hypoxietraining scheint für die Indzierung von EPO ein adäquater Reiz zu sein. Unter Hypoxie konnten keine Veräderungen für Endostatin gefunden werden. 1St nach dem Training unter Normoxie konnte jedoch eine gestiegene Konzentraion von Endostation festgestellt werden. Dies scheint den gesteigerten Matrixumsatz wiederzuspiegeln. Diese Ergebnisse decken sich mit denen von Suhr et al 2007.

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Die Effekte oraler Natrium-Bikarbonat Gabe auf den pH-Wert und die Laktatverteilung im Plasma und in Erythrozyten nach kurzer Maximal-Belastung. Autor:

P. Wahl1,2, M. Müller2, Ch. Zinner1, O. Heine3, E. Lenzen2, J. Mester1, W. Bloch2

Institut:

1

Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für molekulare und Zelluläre Sportmedizin, 3Olympiastützpunkt Rheinland

Methoden 10 gesunde männliche Probanden nahmen an dieser Studie teil. Die Probanden absolvierten eine 15-18 s dauernde ju-

dospezifische Maximal-Belastung. 2 h vor Belastung bekamen die Probanden HCO3- oder ein Placebo zum Trinken. Blutproben wurden genommen, pre Aufnahme, pre Belastung (R), 0 min, 1 min, ..., 10 min nach Belastung um die [La] im VollBlut, Plasma und im Erythrozyten sowie Blutgas-Parameter im Plasma zu messen. Zur La-Bestimmung im Plasma und den Erythrozyten wurden 115 μL Blut aus dem Ohrläppchen entnommen und direkt zentrifugiert. Anschließend wurden je 20 μL Plasma bzw. Erythrozyten analysiert. Um die Laktatelimination so gering wie möglich zu halten, mussten die Probanden in der Erholungsphase ruhig auf einem Stuhl sitzen. Ergebnisse Die [HCO3-] und der pH-Wert im Plasma waren nach Aufnahme von NaHCO3 im Vergleich zur Placebo-Situation zu jedem Zeitpunkt signifikant erhöht (Fig.1,2,3). Die erhöhte [HCO3] im Plasma hatte zu keinem Zeitpunkt einen Einfluss auf die [La] und die La-Verteilung zwischen Plasma und Erythrozyten (Fig. 4&5). Das Laktat Verteilungs-Verhältnis (RBC [La]/Plasma [La]; Ratio) unter Ruhe-Bedingungen unterschied sich nicht zwischen beiden Situationen (0.49 ± 0.03 (HCO3-) vs. 0.49 ± 0.05 (Placebo)).Die Ratio zwischen RBC [La] und Plasma [La] zeigte einen signifikanten Abfall (0.34 ± 0.05 (HCO3-) vs. 0.33 ± 0.05 (Placebo)) 0 min nach Belastung in beiden Situationen, aufgrund eines schnelleren relativen Anstiegs der Plasma [La] im Vergleich zur RBC [La]. Nach Belastung dauerte es 4-5 min bis sich das Ruhe Verhältnis wieder eingestellt hatte (Fig. 6).

Laktattransport

Einleitung Die orale Aufnahme alkaliner Lösungen wie Natrium-Bikarbonat (NaHCO3) 1-3 h vor körperlicher Belastung führt zu einer Erhöhung Palsma HCO3- Konzentration und einer Erniedrigung der H+ Ionen Konzentration. Ein Anstieg der extrazellulären HCO3Puffer-Kapazität ist eine Möglichkeit den Efflux von Laktat und H+ aus der belasteten Muskulatur zu erleichtern und damit den Abfall des intrazellulären pH-Werts bei intensiver Belastung zu verzögern. In Erythrozyten werden Laktat und H+ in einem Symport durch Monocarboxylat-Transporter (MCT-1) transportiert. Unter Ruhe-Bedingungen stellt sich dabei ein elektrochemisches Gleichgewicht (Donnan-Gleichgewicht) zwischen Plasma und Erythrozyten ein, wobei die Plasma [La] ~doppelt so hoch ist wie die im Erythrozyten, das Verhältnis für H+ genau ungekehrt. Die Einnahme von HCO3- verändert möglicherweise das Erythrozyten Membran-Potential und/oder die transmembrane Konzentration u.a. von HCO3-, H+ und Laktat unter Ruhe-Bedingungen und die Reaktion (Flux) unter Belastung. Da Erythrozyten 40-45% des Blutvolumens ausmachen, agieren sie möglicherweise als wichtiger Verteilungsraum und spielen eine wichtige Rolle in der pH-Regulation. Untersucht wurden daher die Effekte von oraler Natrium-Bikarbonat Gabe auf die Laktatverteilung zwischen Plasma und Erythrozyten nach kurzer maximaler Belastung.

Diskussion Dies ist die erste Studie, die den Effekt von NaHCO3 Aufnahme auf den erythrozytären Laktattransport nach maximaler Belastung zeigt. Der Abfall der Ratio ist die Konsequenz eines verzögerten Laktat-Transports über die RBC-Membran, verursacht durch eine Sättigung der MCTs. Die schnelle Anschoppung von Laktat im Plasma übersteigt die Transport-Kapazität der RBC-Membran. Die Stärke des Ratio-Abfalls ist damit abhängig vom Konzentrationsgradienten und der Transport-Rate (mmol*L-1*min-1). Aber es muss bedacht werden, dass sich die gesamte treibende Kraft für den Co-Tranport von Laktat und H+ aus dem Laktat-Gradienten, als auch dem H+ Gradienten zusammensetzt. Einige Studien konnten zeigen, dass die extrazelluläre [H+] einen Einfluss auf den Laktat-Transport der RBC-Membran hat. Höhere extrazelluläre [H+] erhöhen den La-Influx in die RBC. In der vorliegenden Studie hatte die HCO3- Gabe und damit die Verringerung der extrazellulären [H+] keinen Einfluss auf den Laktattransport über die Membran der RBC und der Muskulatur. Evtl. war die pH-Wert Verschiebung durch die Belastung nicht groß genug, um die Effekte von HCO3- auf den Transport sichtbar zu machen. Eine gesteigerte Laktat/H+ Transport-Rate dürfte die Halbwertszeit für ein Equilibrium verringern. Die Aufnahme von HCO3- dürfte somit nicht nur die in vitro Puffer-Kapazität erhöhen, sondern auch die in vivo Puffer-Kapazität, die Fähigkeit einer Zelle H+ Ionen zu über Transport-Systeme zu beseitigen.

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Der β-Parvin-Signalweg ist für die Adaptation des Herzens unter kurzfristiger Vorlast- nicht aber bei chronischer Nachlasterhöhung von Bedeutung Autor:

K. Brixius, W. Bloch

Myocardiale Anpassung

Institut: Insitut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin

Einleitung Die Art der mechanischen Belastung ist bei Kardiomyozyten entscheidend für die hypertrophe Reaktion des Herzmuskels. Eine kurzfristige Volumenbelastung des Herzens, wie sie in Zusammenhang mit körperlicher Aktivität auftritt, kann eine reversible physiologische Herzhypertrophie induzieren. Unter pathologischen Bedingungen bewirkt eine chronische Erhöhung des Blutdrucks (Nachlast) eine pathologische Form der Herzhypertrophie, die von einer verstärkten Aktivierung von MAP-Kinasen, Proteinkinase C und Calcineurin/NFAT begleitet wird (Übersicht bei Dorn and Force 2005). Bis heute ist unklar, welche unterschiedlichen Signalwege der Volumen- und Druckbelastung des Herzens zugrunde liegen. Costamere sind integrinreiche Adhäsionskomplexe, die die sarkolemmalen Z-Scheiben mit dem lateralen Extrazellularmatrixbereich der Kardiomyozyten verbinden. Es wird angenommen, dass Costamere sog. “outside-in” Mechanotransduktionsprozesse von Myozyten regulieren (Hoshijima, 2006; Pardo et al., 1983). Aufgrund ihrer Verbindungsposition zwischen den AktinFilamenten und der Extrazellularmatrix sind ß-Parvine wichtige Bindingspartner für die Weiterleitung von mechanotransduktiven Signalwegen. Ziel der Untersuchung Um die Bedeutung von β-Parvin für die Entwicklung einer physiologischen (adaptativen) oder pathologischen (maladaptiven) kardialen Hypertrophie zu untersuchen, haben wir die Herzmorphologie, die Herzfunktion und verschiedene Signalkaskaden in Wildtyp- und ß-Parvin-Knockout Mäusen unter Basalbedingungen, nach körperlicher Belastung sowie nach Aortenstenose untersucht. Methoden Mäuse: - Wildtyp-Mäuse - homozygote transgene β-Parvin-Knockout Mäuse Trainingsprotokoll: 4 Wochen, 5 Tage/Woche, 1 h/Tag, 10° Steigung, 18m/min Echokardiographische Messungen Hochauflösende Echokardiografie mittels eines kommerziell erhältlichen Ultraschallsystems mit einem linearen Feldtransducer bei einer Emissionsfrequenz von 15 MHz (HDI-5000, Philips Medical Systems, Bothell, WA, USA) wie kürzlich beschrieben (Tiemann et al. 2002). Electronenmikroskopie In Paraformaldehyd (4%) fixierte Herzen wurden analog zu Strassburger et al. 2005 präpariert. Von diesen Präparationen wurden Semi- und Ultradünnschnitte (30 to 60 nm) angefertigt. Transmissionselektronenmicroskopie (TEM) wurde an einem 902A Elektronenmikroskop der Firma Zeiss (Oberkochen, Germany) durchgeführt. Western Blot Präparation analog zu Lorenz et al. 2007. Zusammenfassung Akt/PKB Expression war in Wildtyp- und ßParvin Kmockout Tieren gleich. Phosphorylierung von Akt/PKB war in beiden Gruppen unter Aortenkonstriktion, d.h. unter kardialer Druckbelastung sig. angestiegen. Körperliche Aktivität (d.h. erhöhte kardiale Volumenbelastung) bewirkte nur in den Wildtyp-Mäusen eine Erhöhung der Akt/PKB Phosphorylierung. Kollaborationen Diese Studie wurde in Kooperation durchgeführt mit: Prof. Dr. R. Fässler, Dr. I. Thievessen, MPI für Biochemie, Martinsried Prof. B. Fleischmann, Institut für Physiologie, Universität Bonn PD Dr. O. Dewald, Klinik für Herzchirurgie, Universität Bonn

Abb.2: Mechanismen der Aktp/PKB-Aktivierung und kardiale Hypertrophie. Der ß-Parvin-Signalweg wird nur unter erhöhter Volumenbelastung aktiviert.

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Massenspektrometrie-basierte Proteinanalytik zur Charakterisierung von Belastungseinflüssen M. Thevis

Autor:

Institut: Insitut für Biochemie

Einleitung Moderne Analytik erlaubt sensitive und spezifische Bestimmung von Proteinen mittels Proteomik-Strategien • 2-dimensionale Gelelektrophorese zur Auftrennung der Proteine nach isoelektrischem Punkt (horizontal) sowie Größe (vertikal) Praktische Anwendung: Analytik von Muskelbiopsie-Proben vor und nach 2-stündiger Ausdauerbelastung Spots repräsentieren Proteine sowie deren Isoformen und Abbauprodukte. Diese werden assenspektrometrisch identifiziert, z.B. A

III IV V VI VII

myosin myosin myosin myosin myosin

light light light light light

chain chain chain chain chain

2 2 2 2 2

(fragment (fragment (fragment (fragment (fragment

Proteomic

Abb. 1: Auftrennung von Muskelproteinen mittels 2D-Gelelektrophorese. Oben: VOR Belastung, unten NACH Belastung

B C D E G H 1 2 3 4 5 6 I W Z

H+-transporting two-sector ATPase (ec 3.6.3.14, mitochondrial) albumin heat shock protein 27 fatty acid binding protein troponin c myosin light chain 1 fatty acid binding protein (P05413) Tropomyosin a-Actin (skeletal muscle) Hb (a+b) / myoglobin ? Myosin alkali light chain 3/myosin light chain 1 Myosin regulatory light chain 2 (slow) Myosin regulatory light chain 2 Myosin light chain 1 Troponin T creatin kinase M-chain (KCRM_human) C-term) C-term) C-term) C-term) N-term)

Nach Ausdauerbelastung sind Proteine zu verzeichnen, die zusätzlich zu bereits detektierten Substanzen auftreten (unteres Gel, eingekreiste Spots). Diese wurden mit hochauflösender Massenspektrometrie ausschließlich als Abbauprodukte der Myosin light chain 2 identifiziert. Solche bisher unbekannten Proteinfragmente eröffnen möglicherweise neue Perspektiven in der Leistungsdiagnostik. • hochauflösende Massenspektrometrie

Abb. 3: Produkt-Ionen Massenspektrum eines zweifach geladenen Peptids nach Trypsin-Verdau eines Proteins. Die ermittelte Aminosäuresequenz erlaubt die eindeutige Zuordnung zum jeweiligen Protein.

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Änderung der AMPK Signaltransduktion durch Ausdauertraining differenter Funktionsbelastung und deren Einfluss auf die VO2max Autor:

S. Gehlert, I. Heinzelmann, M. Tillmann, A. Olbrich, S. Weber, W. Bloch

Signaltransduktion

Institut: Insitut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin

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Einfluss von Hypoxietraining auf die migratorische Aktivität von Mesenchymalen Stammzellen (MSC) Autor: M. de Marées1, P. Wahl1, S. Knuth1, S. Buitrago1, F. Suhr1, S. Tandi1, S. Achtzehn1, A. Schmidt2, W. Bloch2, J. Mester1 Institut: 1Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Insitut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin Einleitung Kontrolliertes Training zeichnet sich durch ein ausgewogenes Verhältnis von Belastungs- und Regenerationsphasen aus. Hauptziel der Regeneration ist das Auffüllen von Energiespeichern und die Wiederherstellung verletzter Gewebe, welche unter der Beteiligung von Stammzellen abläuft. Für endotheliale Vorläuferzellen (EPC) konnte gezeigt werden, dass sie bei der Regeneration epithelialer Gewebe eine wesentliche Rolle spielen. MSC können sich in Knochen-, Knorpel- und Muskelgewebe differenzieren und somit zur Wiederherstellung dieser Gewebe beitragen. In der Vergangenheit konnte der Einfluss von sportlicher Betätigung auf die Aktivität von EPC [1] und MSC [2] gezeigt werden. Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Auswirkung eines Hypoxietrainings auf die migratorische Aktivität von MSC zu untersuchen.

Stammzellforschung

Methoden An dieser Studie nahmen sehr gut trainierte jugendliche Schwimmer (Hypoxie- und Kontollgruppe, je 8) teil. Die Experimentalgruppe trainierte 3 Wochen auf 2300 m, während die Kontrollgruppe 3 Wochen auf N.N. trainierte. Vor, während und nach dem Trainingslager wurden Leistungsdiagnostiken (LD) durchgeführt. Zu Beginn und nach den LD wurde den Probanden Blut abgenommen. Anschließend wurde mittels ELISA die Konzentration der Zytokine bFGF und VEGF im Serum der Probanden bestimmt. Zusätzlich wurden Migrationsversuche mit MSC durchgeführt. Hierzu wurden MSC mit dem Serum der Experimentaloder der Kontrollgruppe behandelt und ihre migratorische Aktivität mit Hilfe einer modifizierten BoydenChamber untersucht und mikroskopisch ausgewertet.

Für die Experimentalgruppe war auffällig, dass sie direkt nach der LD zumeist eine signifikant erhöhte [VEGF] aufwies (Daten nicht auf Abb.) Für bFGF konnte bei allen Gruppen beobachtet werden, dass die Serumkonzentration nach dem Trainingslager deutlich höher lag, als vor dem Trainingslager (vgl. Abb1). Die migratorische Aktivität war bei allen Gruppen nach der Leistungsdiagnostik größer als davor (vgl. Abb2). Hier waren in der Hypoxiegruppe größere Anstiege zu verzeichnen als in der Kontrollgruppe. Dies gilt im Besonderen für die Tests während (Test 3-4) und nach dem Trainingslager (Test 5-6). Zusammenfassung In der vorliegenden Studie wurde der steigernde Einfluss von körperlicher Belastung auf die migratorischen Eigenschaften von MSC gezeigt. Darüber hinaus konnte keine signifikante hyopxieinduzierte Steigerung nachgewiesen werden. Allerdings zeigten sich bei der Zusammenfassung von Test 3 + 4 und 5 + 6 signifikante Resultate nur bei der Hypoxiegruppe nicht aber bei der Kontrollgruppe. Ob die gewählte Hypoxiebelastung zu gering (Niveau 2350; Dauer 21 Tage) war, oder ein anderes Höhentrainingskonzept (LH-TL, LL-TH) differierende Ergebnisse zeigen, sollte in weiteren Studien geprüft werden. Kontakt:

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Welchen Einfluss haben Trainingszustand und Hypoxie auf humane mesenchymale Stammzellen Autor:

A. Schmidt1, E. Meinecke1, P. Wahl2, M. de Mareés2, J. Mester2, W Bloch1

Stammzellforschung

Institut: 1Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin, 2Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik Einleitung Im Allgemeinen zeichnen sich die im Knochenmark angesiedelten Mesenchymale Stammzellen (MSC) durch ihre Fähigkeit aus, in MuskelKnorpel- und Knochengewebe zu differenzieren und sind daher zur Regeneration, aber auch zum weiteren Aufbau dieser Gewebe erforderlich. Durch zahlreiche Studien konnten diese Stammzellen in der Vergangenheit genauer charakterisiert werden. Des Weiteren konnte bereits gezeigt werden, dass Stammzellen nach sportlicher Belastung verstärkt aus dem Knochenmark ins Blut übergehen. Wir konnten in der Vergangenheit zeigen, dass eine kurzzeitige intensive sportliche Belastung zu einer erhöhten Mobilisierung von MSC führte. Ungeklärt ist jedoch welchen Einfluss eine Höhenexposition und der Trainingszustand auf MSC hat. Im Rahmen dieser Studie sollte daher untersucht werden, wie sich der Trainingszustand bzw. eine Belastung in Höhe auf MSC auswirkt. Hierzu wurden humane MSC aus dem Knochenmark von Patienten isoliert, die sich einer Hüftoperation unterzogen, und kultiviert. Die isolierten MSC wurden anschließend mit Serum behandelt, dass Probanden (5 Sportler/3 Nichtsportler) 3 Tage vor, 4 Tage nach und 5 Wochen nach einem Höhentraining/Höhenaufenthalt abgenommen wurde. Insgesamt wurden 5 Probanden in die Studie mit einbezogen. Als Kontrolle diente das Serum von 3 Probanden, die sich in der Höhe aufhielten, aber nicht körperlich belasteten. Nach Serumbehandlung wurden das Migrationsverhalten, sowie die Proliferation und Apoptose der MSC untersucht. Dabei konnten wir anhand des Ausganswertes beobachten, dass die Sportler im Vergleich zu den Nicht-Sportlern eine signifikante Steigerung der Migration zeigten, während zu diesem Zeitpunkt eine signifikant erhöhte Proliferation der MSC beobachtet werden konnte, die mit dem Serum der Nichtsportler behandelt worden waren. Des Weiteren zeigte sich bei den Sportlern eine signifikant gesteigerte Apoptose der MSC direkt nach der Höhenexposition. 5 Wochen nach der Höhenexposition war die Apoptose bei den Sportlern signifikant gesteigert im Vergleich zu den Nichtsportlern. Schlussfolgernd kann man sagen, dass das Serum von Sportlern eine erhöhte Mobilität der MSC bewirkt. Eine sportliche Belastung in der Höhe scheint sich negativ auf die Apoptose der MSC auszuwirken. Material und Methoden MSCs: Humane mesenchymale Stamzellen wurden aus dem Knochenmark von Patienten gewonnen, die sich einer Hüftoperation unterziehen mussten. Hierzu wurde die Zellsuspension zunächste filtriert (70 μm mesh). Anschließend wurden die Zellen über einen Ficoll-Gradienten angereichert und im Folgenden über ihre Fähigkeit auf Plastik zu adherieren, selektiert. Migration: Für die Migrationsanlysen der MSCs wurde eine sog. modifizierte BoydenChamber verwendet. Die MSCs wurden hierzu in einer Zellzahl von 104 Zellen auf den Migrationsfilter gegeben und für 8 h inkubiert. Anschließend wurde die Membran vom Migrationsfiter entfernt und mit DAPI auf einem Objektträger eingedeckt. Im Folgenden erfolgte eine mikroskopische Auswertung durch Auszählung aller migrierten Zellen. Während des Migrationsversuchs wurden die MSCs mit dem Serum der Sportler bzw. der Nichtsportler zu den unterschiedlichen Untersuchungszeitpunkten inkubiert. Aopotose und Proliferation: Für die Apoptose- und Proliferationsuntersuchungen wurden die MSCs mit den jeweiligen Seren für 24 h inkubiert, mit 4 % PFA fixiert und anschließend immunohistochemisch mit Antikörpern gegen Ki67 (Marker für Proliferation) und PARP (Marker für Apoptose) markiert und im Folgenden mikroskopisch ausgewertet. Schlussfolgerungen 1. Der alleinige Aufenthalt in Höhe führt zu einer gesteigerten Migration der MSCs bei den Nichtsportlern. 2. Insgesamt ist die Migration der MSCs bei den Sportlern unter Normalbedingungen deutlich höher als bei Nichtsportlern. 3. Eine Sportliche Belastung in der Höhe wirkt sich nachhaltig negativ auf die Apoptose der MSCs aus. Ergebnisse A: Probandendaten vor Beginn der Höhenexposition. B: Migration der MSCs, dargestellt als MW±SD im Verlauf der Untersuchungszeitpunkte Die mit * markierten Mittelwerte zeigen einen signifikanten Unterschied zwischen der Gruppe der Sportler und der Gruppe der Nichtsportler (p<0,05). Bei den Nichtsportlern zeigt sich eine Steigerung der MSC Migration nach dem Höhenaufenthalt. Während bei den Sportlern keine deutlichen Veränderungen in der MSC Migration auftreten. C: Relativer Anteil der Proliferation in MSCs Insgesamt zeigten sich keine signifikanten Veränderungen im Proliferationsverhalten der MSCs bei den Sportlern und den Nichtsportlern D: Relativer Anteil der Apoptose in MSCs Der mit * markierte Mittelwert zeigt einen signifikanten Unterschied zwischen der Gruppe der Sportler und der Gruppe der Nichtsportler (p<0,05). Vor der Höhenexposition ist die Apoptose in MSCs für Sportler und Nichtsportler gleich. Nach dem Höhenaufenthalt liegt die Apoptose bei den Sportlern jedoch deutlich höher als bei den Nichtsportlern. Auch fünf Wochen nach Höhe ist die Apoptose der MSCs bei den Sportlern signifikant erhöht.

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Einfluss von Hypoxie auf die Seneszenz endothelialer Progenitorzellen Autor:

M. de Marées1, D. Nebe2, T. Weber2, J. Kolling2, B. Bölck2, K. Brixius2, J. Mester1, W. Bloch2

Institut: 1 Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin Einleitung Körperliche Aktivität und Hypoxie sind wesentliche Auslöser angiogenetischer Prozesse und für Gefäßremodelling. Es scheint, dass ein wesentlicher Bestandteil dieser Prozesse, endotheliale Progenitorzellen sind (EPC). Um die Effekte von Hypoxie auf die Seneszenz von EPC zu untersuchen, wurden die folgenden Studien durchgeführt. In Studie 1 wurden die akuten Effekte von Hypoxie auf die EPC untersucht, während im Fokus der 2. Studie die Langzeitauswirkungen standen. Methods In Studie 1 wurden Stufentests bis zur subjektiven Belastungsgrenze unter normobarer Hypoxie, entsprechend einer Höhe von 4000 m (12,5% pO2) durchgeführt. Direkt vor dem Test, 10min und 240min danach wurden Blutproben entnommen. Mit den präkonditionierten Plasmaproben wurden EPC inkubiert und immunhesotchemische Untersuchungen im Bezug auf das Proliferations (Ki67) - und Apoptoseverhalten (K3) der EPC sowie die zelluläre Seneszenz (β-Galactosidase-Färbung) durchgeführt. An der zweiten Studie nahmen Mitglieder der deutschen Leichtathletiknationalmannschaft, welche ein Höhentraining (2100m) absolvierten, teil. Eine Kontrollgruppe absolvierte ein Trainingslager auf Meeresniveau. Vor und nach dem Trainingscamps wurden Ergospirometrien auf dem Laufband durchgeführt und Blutproben vor der Belastung abgenommen. Mit den gewonnenen EPC wurden Galactosidasefärbungen durchgeführt.

Abb 1.: Proliferation- anti Ki67 positive Zellen

Abb 2.: Apoptose- anti caspase 3 positiv

Stammzellforschung

Ergebnisse Studie 1 Das präkonditionierte Serum induzierte eine Abnahme der Seneszenz der EPC von Zeitpunkt 10 und 240 gegenüber 0 (Abb.3). Die Marker für Proliferation und Apoptose blieben nahezu unverändert (Abb.1,2).

Abb 3.: Senescens- β-Galactosidase positiv

Ergebnisse Studie 2 In der zweiten Studie war eine signifikante Zunahme der Seneszenz der EPC nach dem Höhentraining gegenüber vor dem Höhentraining zu verzeichnen (Abb.4). Für die Kontrollgruppe wurde ebenfalls eine Zunahme der Seneszenz verzeichnet, welche wesentlich geringer und nicht statistisch signifikant im Vergleich zur Höhengruppe ausfiel. Diskussion Der Abfall der Seneszenz der EPC, welcher durch akute Hypoxie ausgelöst wurde, könnte auf eine Zunahme der regenerativen Kapazität der EPC hinweisen. Im Gegensatz dazu scheint eine längerfristige Hypoxieexposition bei den EPC einen mehr inaktiven Zustand zu induzieren.

Abb 4.: Senesces- β-Galactosidase positiv Höhengrupe v. Kontrollgruppe

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Der Anstieg von IL-6 nach einem Training ist verantwortlich für die Mobilisierung von MSC Autor:

A. Schmidt, St. Bierwirth, S. Weber, P. Platen, W. Bloch

Stammzellforschung

Institut: Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin

Einleitung Es ist bekannt, dass Training die Anzahl von Stammzellen in der Zirkulation erhöht. Derzeit noch unbekannt ist, welche zellulären Prozesse hierfür verantwortlich sind. Um dieser Frage nachzugehen, analysierten wir den Einfluss von Serum von Sportlern auf humane mesenchymale Stammzellen (MSC). Das Serumwurde vor und nach einem intensiven Training entnommen. Als zelluläre Parameter wurde die Proliferation, die Apoptose und die Migration der MSCs analysiert. In Bezug auf die Proliferation und die Apoptose konnten wir nach dem Training keine Veränderungen beobachten. Im Gegensatz dazu war die migratorische Aktivität der MSC nach dem Training signifikant erhöht. Um Faktoren finden zu können, die verantwortlich für diesen Effekt sein könnten, analysierten wir die semiquantitative Serum Konzentration von 120 verschiedenen Zytokinen. Von diesen Zytokinen waren BDNF, CTACK, EGF-R, GITR-Ligand, GRO-alpha, IL-1a, IL-6, IL-8, IL-15, PARC und sTNF RII signifikant erhöht nach dem Training, während MIF signifikant erniedrigt war nach dem Training. Es ist bekannt, dass IL-6 die Migration von MSC steigert. Auch ist bekannt, dass kontrahierende Muskeln IL-6 synthetisieren und in die Zirkulation freisetzten. Es liegt daher die Vermutung nahe, dass ein direkter Bezug zwischen Training, der Freisetzung von IL-6 und der Stammzellrekrutierung besteht. Material und Methoden Zellkultur: MSC humanem Ursprung wurde aus dem Knochenmark des Femurs oder des Hüftkopfes isoliert. Das Knochenmark wurde auf einen Filter mit einem 70 μm mesh gegeben, filtriert und gewaschen. Anschließend folgte eine Aufreinigung über einen Ficoll-Gradienten. Die Zellen wurden anschließend in Medium (alpha-MEM, 20% FCS, 200 μM L-Glutamin, 100 U/ml Penicillin, 100 U/ml Streptomycin) kultiviert. Der erste Mediumwechsel erfolgte zwei Tage nach Kultivierung (95% Feuchtigkeit, 5% CO2). Die Zellen wurden nur bis zur 3. Passage verwendet. Für jede Passage sowie die Experimente wurden die Zellen mit 2000 Zellen/ cm² plattiert. Ein Mediumwechsel erfolgte zweimal die Woche . Migration/Boyden-Chamber. Zur Untersuchung des Migrationsverhaltens von MSC wurde ein modifiziertes Boyden-Chamber System mit 24-well HTS Fluoro BlokTM Inserts verwendet, mit einer Porengröße von 8 μm (Falcon Becton Dickinson GmbH, Heidelberg). Jeweils 104 Zellen wurden auf jedes Insert gegeben und für 8 h inkubiert. Anschließend erfolgte eine Fixierung mit 4% PFA. Die Membran wurden nachfolgend mikroskopisch ausgewertet. Hierzu wurde die Gesamtzahl der migrierten Zellen analysiert. Serum Analyse von Zytokinen und Chemokinen. Zur Detektion von 120 Zytokinen und Chemokinen wurde der Zytokin/Chemokin Array Kit von (Ray Biotech Inc., Norcross, GA) verwendet und nach Herstellerangaben angewandt. Densitometrie. Für die densitometrische Analyse wurde die Software ImageJ Version 1.33 vom NIH verwendet.

Abbildung 1

Zusammenfassung IL-6 ist ein chemotaktisch wirkendes Zytokin, das die Migration von MSC steigert. Die Kontraktion von Muskeln führt zur Synthese und Freisetzung von IL-6. Die gesteigerte Migration von MSC nach intensivem Training wird vermutlich durch IL-6 bewirkt. Abbildung 2

Abbildung 1: Einfluss des Serums von Sportlern vor und nach sowie eine Sunde (60’) nach dem Training. A) Proliferation, B) Apoptose, C) Migration von MSC. (* signifikante Veränderungen). Abbildung 2: Beispiel einer semi-quantitativen Analyse der Zytokin Serumkonzentration. Markiert mit Kästchen sind hier die verschiedenen Kontrollen (positiv und negativ) und die doppelten Spots für IL-8 und MIF. A) Beispiel eines Serumprofils vor Training. B) Beispiel eines Serumprofils nach dem Training des selben Donors. Abbildung 3: Das Histogramm gibt einen Überblick über alle Faktoren mit signifikanten Veränderungen in der relativen Konzentration. Geziegt sind die relativen Konzentraionen vor dem Training (weiße Balken) und nach dem Trining (schwarze Balken)

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Abbildung 3


Retrospektive Bestimmung der metabolischen Aktivität durch Analyse der Stickstoffisotopenverhältnisse von Haar Autor:

F. Hülsemann1, U. Flenker1, K. Köhler1, H. Braun1, W. Schänzer1, J. Mester2

Institut: 1Institut für Biochemie, 2Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Methoden Stickstoffisotopenverhältnisse von Haar (δ15NHAIR) wurden ermittelt mit Hilfe der Elementaranalyse-Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (EA-IRMS) und werden ausgedrückt als: δ155N = [(RProbe/RStandard) – 1] x 103

Abb. 2: Durchschnittlicher täglicher Energieverbrauch im Training (EETraining) eines professionellen Fußballspielers und die korrespondierenden Stickstoffisotopenverhältnisse seines Kopfhaares (δ15NHAIR). A: Monatliche Durchschnittswerte für den Zeitraum August 2006 und Juni 2007. δ15NHAIR Werte und EETraining zeigen eine hohe Korrelation (r = 0,89). B: Kompletter Datensatz und chronologische Sequenz der d15NHair Werte mit korrespondierendem Energieverbrauch.

[‰]

wobei R das Verhältnis 15N/14N ist. Haarproben wurden durch Abschneiden von 20 bis 30 Haaren nahe der Kopfhaut entnommen. Büschel von 5 bis 10 Haaren wurden parallelisiert, gesäubert und in 2,5 mm lange Segmente unterteilt, die in Zinnkapseln verschlossen wurden und per EAIRMS analysiert wurden. Der Energieverbrauch der Athleten im Training (EETraining) wurde anhand standardisierter Aktivitäten berechnet auf Grundlage der aufgezeichneten Trainingsumfänge. Angaben zu den Trainingsumfängen wurden von den Athleten zur Verfügung gestellt. Ergebniss & Diskussion Die Stickstoffisotopenverhältnisse von menschlichem Kopfhaar (δ15NHAIR) sind hoch korreliert (r = 0,89) mit dem durchschnittlichen täglichen Energieverbrauch durch Training eines Athleten (EETraining), wie in Abbildung 2 exemplarisch dargestellt für einen professionellen Fußballspieler. Experimentelle δ15NHAIR Werte zeigen eine Abhängigkeit vom Umfang und der Intensität des Trainings. Entsprechend einem Anstieg im durchschnittlichen monatlichen Energieverbrauch im Training von 106 ± 2 Kontakt:

kcal/d auf 704 ± 52 kcal/d verändern sich die Stickstoffisotopenverhältnisse ähnlich von 8,08 ± 0,05 zu 8,49 ± 0,06 ‰. Die niedrigsten δ15N Werte wurden in der spielfreien Zeit gefunden, als der Athlet sein Training auf ein Minimum von zwei regenerativen Einheiten pro Woche reduzierte. Die höchsten δ15N Werte finden sich zu Beginn der zweiten Hälfte der Saison, als der Trainingsumfang gesteigert war und Spiele erneut ausgetragen wurden. Monatliche Durchschnittswerte von δ15NHAIR und EETraining für einen semi-professionellen Mittelstreckenläufer zeigen für sechs von acht Monaten eine gleiche Korrelation (r = 0,89) wie die Daten des Fußballspielers. Zwei Monate zeigen erhöhte δ15NHAIRWerte im Vergleich zum korrespondierendem Energieverbrauch. Diese Stickstoffisotopen-verhältnisse weisen auf einen höheren Anteil von körpereigenem Protein am Stickstoff-Metabolismus hin als es anhand des Trainingstagebuches zu erwarten wäre. Dies könnte entweder durch nicht aufgezeichnete körperliche Aktivität oder veränderte metabolische Bedingungen hervorgerufen worden sein. In den jeweils vorherliegenden Monaten hatte der Athlet seine jeweiligen höchsten Trainingsumfänge der ganzen Saison absolviert und die δ15NHAIRWerte der darauffolgenden Wochen könnten durch dieses Training noch beeinflusst worden sein.

Stickstoffisotopie

Einleitung Die natürlichen Isotopenverhältnisse von organischem Stickstoff (δ15N) können zur Bestimmung des metabolischen Status sowohl von Tieren als auch dem Menschen herangezogen werden. Auf Grund einer Isotopenfraktionierung während des Aminosäure-Metabolismus kommt es zu unterschiedlichen Isotopenverhältnissen zwischen zugeführtem, ausgeschiedenem und körpereigenem Stickstoff. So führen Änderungen im Anteil des verstoffwechselten Nahrungs- oder körpereigenen Proteins zu verschiedenen Stickstoffisotopenverhältnissen in verschiedenen Kompartimenten im Körper. Auf Grund seiner Struktur und Stabilität ist Haar ein ideales Material für eine retrospektive Analyse. Die Analyse der stabilen Isotopenverhältnisse von Haar kann Informationen über den Protein-Metabolismus eines Athleten bis zu 12 Monaten liefern. Mit der Kenntnis der Ernährungsgewohnheiten des Athleten können so potentielle katabole oder anabole Zustände des Metabolismus identifiziert werden, da körperliche Aktivität sowohl mit einem Anstieg der Proteinsynthese als auch des Proteinabbaus verbunden ist.

Abb. 3: Durchschnittlicher täglicher Energievberbrauch im Training (EETraining) eines semi-professionellen Mittelstreckenläufers und die korrespondierenden Stiuckstoffisotopenverhältnisse seines Kopfhaares (δ15NHAIR). A: Monatliche Durschnittswerte für den Zeitraum Dezember 2006 und Juni 2007. Rot umrandete Datenpunkte zeigen erhöhte δ15NHAIR Werte im Vergleich zu den kalkulierten EETraining Werten, möglicherweise auf Grund intensivem Trainings kurz vorher. B: Kompletter Datensatz und chronologische Sequenz der δ15NHAIR Werte mit korrespondierendem Energieverbrauch.

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Anwendungsforschung

Ein bekanntes und oft gefordertes Forschungsprinzip im Leistungssport ist die Anwendungsforschung. Die Ausgangsfragestellung besitzt hier Nähe zur Praxis und das neu gewonnene Wissen soll schnellstmöglich in die Praxis zurückfließen und damit mittelbar oder unmittelbar Nutzern zugute kommen. Im Sport wird diese Art von Forschung oft eingesetzt, aber vielfach in der Weise missverstanden, dass eine direkte Verbesserung der sportlichen Leistung damit möglich ist und einfache Handlungsanweisungen das Resultat darstellen. Gerade bei Hoch- und Höchstleistungen kann aber bestenfalls nur die Wahrscheinlichkeit der Leistungsverbesserung erhöht werden. Eine Sicherheit kann es nicht geben. Die Anwendungsforschung darf die Ankopplung an eine international konkurrenzfähige Grundlagenforschung auf keinen Fall verlieren. Dopinggefahren Wirkungsvolle Anti-Doping Strategien müssen sich auch den Gefahren zuwenden, die von verunreinigten Nahrungsergänzungsmitteln ausgehen. Bei der Dopingprävention ist wissenschaftlich ebenso die Gefahr einer Dopingmentalität zu beachten, die sich schon im Nachwuchsbereich entwickeln kann. Energieumsatz bei Läufern und Radsportlern Traditionell orientiert sich die Belastungssteuerung an Umfängen und Intensitäten. Die sog. Intensitätszonen sind dabei nur unzureichend objektiv zu definieren und auf das Individuum auszurichten. Hier können Forschungen beitragen, die den Energieumsatz als Steuergröße in den Vordergrund stellen. Neue Biomarker für Leistungsdiagnostik und –steuerung Zur Untersuchung von Belastungsreaktionen gibt es heute eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Meistens werden diese Kenngrößen im venösen Blut gemessen, aber auch Kapillarblut und Speichel können wertvolle Informationen liefern. Solche Biomarker können für die Trainingsplanung Hinweise auf überbeanspruchtes Gewebe (z.B. Muskulatur) ebenso liefern wie auf Regenerations- und Aufbauprozesse. Entwicklung und Optimierung sportartspezifischer Bewegungstechniken Sog. Technikleitbilder gehören seit vielen Jahren zu wichtigen Zielgrößen im Training. Die Analyse individueller Abweichungen von solchen Leitbildern gehört zu wichtigen Aufgaben in der Anwendungsforschung mit modernen biomechanischen Anwendungen. Gesundheit bei Nachwuchsathleten Die Entwicklung eines Gesundheitsbewusstseins ist in besonderer Weise für den leistungssportlichen Nachwuchs wichtig. Methoden zur Erfassung der Selbsteinschätzung sind hier ebenso wichtig wie medizinische Untersuchungen zur Feststellung des Gesundheitsstatus. Hämatologische Parameter im Ausdauersport Kenngrößen im Blut, wie die Hämoglobin-Konzentration und der Hämatokrit, sind für den Anti-Doping Kampf relevant. Sie liefern aber wichtige Informationen über Anpassungsprozesse durch Training. Individualität und Höchstbelastungen Leistungs- und Spitzensport bewegen sich im Grenzbereich der Belastbarkeit. Diese Belastbarkeit ist von individuellen Voraussetzungen in starkem Maß abhängig. Die Untersuchung von individuellen Belastungsreaktionen mit Hilfe spezieller empirischer Techniken (Einzelfall-, Zeitreihenanalyse) kann helfen, die individuellen Reaktionen aufzuklären. Neuromuskuläre Diagnostik Bei der Beurteilung muskulärer Leistungsfähigkeit kann heute dem Zusammenwirken von neuronalen und muskulären Prozessen mit modernen Methoden besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.

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Methodenoptimierung in Kraftdiagnostik und –training Die Standardisierung von Methoden in der Kraftdiagnostik ist noch nicht hinreichend gelungen. Im Sinne angewandter Forschung werden in momentum umfangreiche Testreihen durchgeführt, um besser vergleichbare Methoden zu entwickeln. Optimierung von Laktatdiagnostik und Spirometrie Traditionell werden in der Ausdauerdiagnostik an vielen Orten Laktat-Feldstufentests durchgeführt. Daraus werden dann Trainingspläne abgeleitet. Es muss heute betont werden, dass derartige Tests mit einer erheblichen Fehlervarianz verbunden sind. Das gilt insbesondere dann, wenn ein unzeitgemäßes Verständnis des Laktats verfolgt wird. Die Anwendungsforschung liefert vielfältige Hinweise drauf, dass darüber hinaus weitere spirometrische Messgrößen auch in der Routine zum Einsatz kommen sollten. Physiologische Profile Es liegen zahlreiche diagnostische Kenngrößen zur Einordnung der sportlichen Leistungsfähigkeit vor. Die Bewertung dieser Kenngrößen anhand von nationalen und internationalen Vergleichszahlen ist allerdings oft schwer möglich. Im Rahmen des Basischecks von momentum wurden umfangreiche Daten erhoben, die für diesen Zweck verwendet werden können. Psychologische Diagnostik und Regenerationsmanagement Die Bedeutung psychologischer Maßnahmen im Leistungssport hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Schwerpunkte in der Forschung liegen u.a. in der Diagnostik von psycho-sozialen Faktoren, mentaler Stabilität und Befindlichkeitsmerkmalen. Effektivität von Höhentraining Als allgemein anerkannt gelten die Höhentrainingsprotokolle „live high–train low“ sowie „live high–train high“. Durch die Anwendung von Methoden wie der Messung der Gesamthämoglobinmenge und von Belastungsmarkern wie dem CK, dem Harnstoff u.a. kann die Entwicklung der Leistungsfähigkeit nach Rückkehr aus der Höhe trainingspraktisch begleitet werden. Vibrationstraining Das Vibrationstraining kann heute als vielfach angewendete Methode zur Erweiterung der traditionellen Reizsetzung im Krafttraining angesehen werden. Es besteht aber immer noch Forschungsbedarf hinsichtlich der Effekte der konventionellen Reize und der Vibrationsauswirkungen.

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Herkunfts- und Qualitätskontrolle von synthetischem Kreatin-Monohydrat Autor:

F. Hülsemann, U. Flenker, K. Köhler, H. Geyer, W. Schänzer

Institut: Institut für Biochemie

Dopinggefahren

Einleitung Kreatin-Monohydrat ist eines der am meisten konsumierten synthetischen Nahrungsergänzungsmittel (NEM) im Breiten- und Spitzensport, im Jahr 2000 wurden weltweit 2,5 Millionen Kilogramm verkauft. Doch die Qualität verschiedener Kreatin-Monohydrate ist seit Jahren ein vieldiskutiertes Thema. Industriell hergestelltes Kreatin-Monohydrat kann auf Grund verunreinigter Rohmaterialien und mangelhafter Kontrolle des Syntheseprozesses teilweise gesundheitsschädliche Verunreinigungen. Zudem gab es in den letzten Jahren Fälle von verunreinigten Nahrungsergänzungsmitteln, die anabole Steroide oder Stimulantien enthielten. Derzeit gibt es nur eine Produktionsanlage für Kreatin-Monohydrat weltweit (AlzChem, Trostberg, Deutschland), in der nach GMP-(Good Manufacturing Process) Bedingungen produziert wird. Allerdings wird auf dem Nahrungsergänzungsmittel-Markt auch chinesisches Kreatin-Monohydrat von zweifelhafter Qualität zu Dumping-Preisen angeboten und vermutlich auch teilweise unter falschem Namen, bzw. als hochreines Produkt beworben. Bisher gibt es keine zuverlässige Methode zwischen dem Kreatin-Monohydrat der GMP-Anlage und aus anderen Produktionen stammenden Kreatin-Monohydraten bzw. Mischungen verschiedener Produktionen zu unterscheiden. Material und Methoden Im Rahmen einer Nahrungsergänzungsmittelstudie wurden insgesamt 39 kommerziell angebotene und als reine Kreatin-Monohydrate deklarierte Nahrungsergänzungsmittel verschiedener Abfüller aus den Jahren 2001 bis 2007 hinsichtlich der Kohlenstoff- und Stickstoffisotopenverhältnisse untersucht. Zudem wurden 32 Stichproben der deutschen Produktionsanlage (creapure® von AlzChem (vormals Degussa), Trostberg, D,) aus demselben Zeitraum analysiert, sowie fünf Kreatin-Monohydrate, die aus chinesischer Produktion stammten. Alle Kreatin-Monohydrate wurden hinsichtlich ihrer Reinheit per HPLC untersucht und anschließend per EA-IRMS (Elementar Analysator Eurovektor 3000, Hekatech, D; Delta C Massenspektrometer, Thermo Finnigan, D) gemessen. Ergebnisse Die Kreatin-Monohydrat-Stichproben der deutschen Produktionsanlage weisen über den Zeitraum 2001 bis 2006 eine Streuung der δ13C-Werte von -35,3 ± 0,5 ‰ und der δ15N-Werte von +0,2 ± 0,2 ‰ auf. Damit sind sie deutlich von dem chinesischen Kreatin-Monohydrat zu unterscheiden. Die chinesischen Produkte weisen δ13C-Werte zwischen -28,6 und -26,5 ‰ und δ15NWerte zwischen -2,3 und +2,8 ‰ auf. Der Grund für Unterschiede insbesondere in den δ13C-Werten dürfte auf verschiedene Synthesewege bzw. Edukte zurückzuführen sein. Während creapure® durch die Reaktion von Cyanamid und Sarkosinat (Methylglycinat) hergestellt wird, wird in China Thioharnstoff mit Sarkosinat umgesetzt. Die Streuung sowohl der δ13C- als auch der δ15N-Werte der untersuchten frei verkäuflichen Nahrungsergänzungsmittel war deutlich größer als die der Kreatin-Monohydrat-Stichproben der verschiedenen Produktionsanlagen. Die maximalen und minimalen δ13C-Werte lagen zwischen –44,2 und –27,9 ‰, die maximalen und minimalen δ15N-Werte zwischen -4,3 und +1,9 ‰. Dabei können basierend auf den Isotopenverhältnisse nur gut die Hälfte der NEM entweder der deutschen oder der chinesischen Produktion zugeordnet werden. Ein Teil der NEM ordnet sich zwischen der deutschen und der chinesischen Produktion ein, hier kann man vermuten, dass es sich um Gemische verschiedener Produktionen handelt.

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Clenbuterol vertrieben als Nahrungsergänzungsmittel Autor:

M.K. Parr, K. Koehler, H. Geyer, S. Guddat, W. Schänzer

Institut: Institut für Biochemie

Einleitung Studien der letzten Jahren haben gezeigt, dass Produkte, die als Nahrungsergänzungsmittel auf dem Markt sind, verschreibungspflichtige Arzneistoffe enthalten können. In einigen Präparaten wurden hohe Dosen der anabolen Steroide Metandienon und Stanozolol nachgewiesen, ohne dass diese auf der Packung angegeben waren. Unlängst tauchte im Internet ein Produkt auf, das zu Gewichtsabnahme bei gleichzeitigem Muskelaufbau führen soll. Als Inhaltsstoff waren “30 μg Clenbuterol Enetat” angegeben. Methode Das Produkt „Anabolic Burner” der Marke „natural steroid” wurde im Jahr 2007 durch telefonische Bestellung bei einer deutschen Hotlinenummer von einer Firma namens “Beach Power” bestellt. Es wurde mit einem deutschen Absender per Paketpost versendet. Das Produkt wurde in wässriger KOH suspendiert, mit t-Butylmethylether extrahiert und per GC-MS (als bis-TMS Derivat) analysiert. Eine Urinprobe, die drei Stunden nach der Einnahme einer Tablette “Anabolic Burner” abgegeben wurde, wurde per LC-MS/MS untersucht (Methode Thevis et al. 2005).

Fig. 2: Massenspektrum (EI) von Clenbuterol bis TMS, M+=420, RT=5.133min

Anmerkung Diese Untersuchung ist veröffentlicht als: Parr MK, Koehler K, Geyer H, Guddat S, Schänzer W. Clenbuterol marketed as dietary supplement. Biomedical Chromatography, 22 (2008) 298-300

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Fig.3: „Anabolic Burner“

Diskussion Die aktuelle Untersuchung zeigt, dass die Einnahme von “Nahrungsergänzungsmitteln” zu einer unbeabsichtigten Aufnahme von hohen Dosen an verschreibungspflichtigen Arzneistoffen führen kann. Das Auftreten von Nebenwirkungen aufgrund dieser Stoffe wurde beobachtet. Zusätzlich besteht für Sportler, die Dopingkontrollen unterliegen, das Risiko eines positiven Befundes bei einer Kontrolle und damit verbundene Konsequenzen für die weitere Karriere. Das untersuchte Produkt enthielt eine Menge an Clenbuterol, die der doppelten Menge der Substanz entspricht, wie sie in verschreibungspflichtigen Arzneimitteln (z.B. Spiropent® or Spasmo-Mucosolvan®) enthalten ist. Das Produkt „Anabolic Burner“ müsste in Europa als nicht zugelassenes Arzneimittel mit dem verschreibungspflichtigen Inhaltsstoff Clenbuterol eingestuft werden. Trotzdem können die Tabletten ohne Schwierigkeiten erworben werden. Die Bezahlung erfolgt durch Überweisung auf ein deutsches Bankkonto. Durch Einnahme der empfohlenen Dosierung für „Anabolic Burner” von 3 Tabletten pro Tag werden 90 μg Clenbuterol aufgenommen. Diese Menge liegt deutlich über der therapeutisch eingesetzten Dosis von 20 μg zwei- bis dreimal täglich. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen die unzureichende Überwachung der Produktion und des Handels von Nahrungsergänzungsmitteln. Verbraucher sollten sich über die Gesundheitsrisiken bei solchen Produkten im klaren sein. Für Sportler kommt noch das Dopingrisiko hinzu. Zusätzlich besteht das Risiko, dass aufgrund des Vorkommens von Clenbuterol in „Nahrungsergänzungsmitteln“ Verunreinigungen von „normalen“ Narungsergänzungsmitteln wie z.B. Vitamin- und Mineralstoffpräparaten auftreten können. Dies wurde für anabole Steroide bereits beobachtet. Neue Regeln für Handel, Produktion und Kennzeichnung solcher Produkte sind dringend erforderlich. Als kurzfristige Maßnahme sollten die Verbraucher informiert werden und „Nahrungsergänzungsmittel”, die Arzneistoffe enthalten, vom Markt genommen werden.

Dopinggefahren

Ergebnisse In den Tabletten wurde Clenbuterol in einer abgeschätzen Menge von 30 μg pro Tablette gefunden. In der Urinprobe wurde Clenbuterol nachgewiesen. Die Konzentration betrug 2 ng/ml.

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Konsum von Nahrungsergänzungsmitteln im Nachwuchsleistungssport Autor:

H. Braun1, K. Koehler1, H. Geyer1, J. Kleinert2, J. Mester3, W. Schänzer1

Dopinggefahren

Institut: 1Institut für Biochemie, 2Psychologisches Institut, 3Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

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„Nur die anderen“ - Normative und persönliche Bewertung von Dopinggründen und Dopingbarrieren Autor:

J. Kleinert, S. Jüngling, S. Breuer

Institut: Psychologisches Institut

Einführung Die Rolle der Medien und anderer gesellschaftlicher Bedingungen im Rahmen des Phänomens Doping zeigt die Bedeutung sozialer, insbesondere normativer Prozesse für das Dopinggeschehen. In diesem Zusammenhang wird von Sportlern eigenes Dopingverhalten häufig mit der Annahme begründet, dass andere sich ähnlich verhalten würden. Die persönliche Bewertung von Gründen für oder Barrieren gegen Doping soll daher in der vorliegenden Studie der Wahrnehmung normativer Bewertungen von Dopinggründen und barrieren gegenübergestellt werden. Weiterhin soll untersucht werden, mit welchen psychischen Komponenten individuelle und normative Bewertungen zusammenhängen.

Methode • Untersuchungsgruppe Die untersuchte Stichprobe besteht aus 301 Sportlern und Sportlerinnen im Alter von 14 bis 33 Jahren (M=20.9, SD=4.3; 31% Frauen), die im niedrigen, mittleren und hohen Leistungsbereich aktiv sind. • Fragebogen Die Einschätzung potenzieller Gründe für Dopingverhalten wurde auf der Basis themenrelevanter Literatur mit Hilfe von 12 Items operationalisiert, durch sieben Items wurden Dopingbarrieren erfasst (6-stufige Likert-Skala). Beide Itempools wurden aus zwei Perspektiven erfasst: (1) die Perspektive anderer (indirekte Erfassung der subjektiven Norm), (2) die eigene Perspektive (indirekte Erfassung der persönlichen Einstellung). Das Cronbach alpha dieser vier Subskalen lag zwischen .75 and .91. Als moderierende Faktoren wurden sportbiografische Eigenschaften (z.B. Leistungsniveau, Alter) und psychologische Konstrukte (z.B. Leistungsmotivation über die AMS modifiz. nach Lang & Fries, 2006; Selbstwirksamkeit nach Schwarzer & Jerusalem, 1995) erfasst.

Dopinggefahren

Modellvorstellung Bewertungen von Gründen für und Barrieren gegen die Einnahme illegaler leistungsfördernder Substanzen werden im folgenden in ein biopsychosoziales Grundmodell des Dopingverhaltens eingebettet (vgl. Abb. 1). Hierbei werden die genannten Bewertungsprozesse als Konsequenzen der subjektiven Norm sowie der persönlichen Einstellung zum Dopingverhalten aufgefasst. Subjektive Norm und persönliche Einstellung werden somit indirekt erfasst, was aufgrund der Sensibilität des Themas als geeigneter theoretischer und methodischer Zugang eingeschätzt wurde.

Abb.1: Biopsychosoziales Grundmodell des Dopingverhaltens (mod. nach Kleinert und Jüngling) Ergebnisse Vergleich persönlicher und normativer Bewertungen Beim Vergleich persönlicher Bewertungen von Gründen für oder Barrieren gegen Doping mit der Wahrnehmung normativer Bewertungen zeigte sich, dass Dopinggründe für andere deutlich höher eingeschätzt werden als Gründe für die eigene Person (T(300)=22.6; p<.001; vgl. Abb. 2). Im Falle der Barrieren verhält es sich umgekehrt (T(300)=-10.0; p<.05). Einfluss personaler Faktoren auf Bewertungen Um den Einfluss sportbiografischer Eigenschaften, der Leistungsmotivation und der Selbstwirksamkeit auf persönliche und normative Bewertungen zu prüfen, wurden vier Regressionsanalysen durchgeführt. In den Regressionsmodellen zeigen sich die stärksten Zusammenhänge zwischen Leistungs-motivation („Furcht vor Misserfolg“) und Gründen für die eigene Person (beta = .28) sowie zwischen Alter und Dopingbarrieren bei anderen (beta = -.25). Insgesamt bleiben die aufgeklärten Varianzen gering (R2korr .05-.10).

Diskussion Das vermutete Ungleichgewicht zwischen der persönlichen Bewertung von Dopinggründen und -barrieren und der Einschätzung der Sichtweise anderer konnte bestätigt werden. Die Akzeptanz von Doping bei anderen Sportlern und Sportlerinnen wird höher eingeschätzt als bei der eigenen Person. Diese Datenlage lässt sich nur teilweise durch die untersuchten psychischen Personmerkmale erklären. Entsprechend scheint es notwendig, auch den Einfluss anderer psychischer Faktoren zu prüfen. Aufgrund des biopsychosozialen Grundmodells sollten auch körperliche und insbesondere soziale Einflussgrößen (z.B. soziale Belastung, soziale Unterstützung, soziale Verantwortung) als Prädiktoren für Einstellungen untersucht werden. Kontakt:

kleinert@dshs-koeln.de

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Sibutramin in pflanzlichem chinesischem Schlankheitstee Autor:

K. Koehler, H. Geyer, S. Guddat, A. Orlovius, M.K. Parr, M. Thevis, W. Schänzer

Institut: Institut für Biochemie

Dopinggefahren

Einleitung Das Problem von gefälschten und/oder kontaminierten Nahrungsergänzungsmitteln ist seit Jahren bekannt. Vor Allem gilt dies für Produkte aus dem Internethandel. Auch wenn Produktfälschungen primär im Zusammenhang mit anabolen androgenen Steroiden bekannt wurden, sind auch einige Fälle mit Stimulatien wie Amphetamin und N-nitroso-fenfluramine aufgetreten. Kürzlich berichteten Jung et al. 2006, in Chinesischen Schlankheitskapseln den nach WADA-Reglement verbotenen Wirkstoff Sibutramin gefunden zu haben. Im Zusammenhang hiermit beschlagnahmte der deutsche Zoll mindestens 1.3 Millionen Kapseln zweier Schlankheitsprodukte “auf pflanzlicher Basis”. Ein regelmäßiger Nutzer dieser Schlankheitsprodukte berichtete nach dem Konsum eines ebenfalls “rein pflanzlichen” Abnehmtees von vergleichbaren Nebenwirkungen wie nach der Verwendung von o.g. Kapseln. Experimenteller Teil Urinanalyse: Der Nutzer stellte insgesamt 15 Urinproben, die allesamt nach dem Teekonsum gesammelt wurde, zur Verfügung. Die Analyse der Proben erfolgte auf Basis einer Routinemethode von Thevis et al. 2006: Nach chemischer Hydrolyse und nachfolgender Reinigung wurden die Analyten bei pH 9.6 mit t-butyl-Methylether extrahiert. Nach Evaporation wurde der Rückstand in 0.06 N HCl gelöst und mittels LC-MS/MS gemessen. Zur Konzentrationsabschätzung der Hauptmetaboliten Desmethyl-sibutramine (M1) und Bisdesmethyl-sibutramine (M2) wurde eine Blindprobe mit je 50 ng·mL-1 M1 und M2 versetzt. Analyse der LiDa-Produkte: LiDa Nice Figure Slimming Tea wurde per Internethandel bezogen. Laut Auszeichnung enthielt der Tee „Wilden Tee, Sichelsaaten und Goldkeule “. Ein Beutel wurde mit 200 mL kochendem Wasser 5 Minuten lang extrahiert. Der Überstand wurde für die LC-MS/MS-Messung mit 0.06 N HCl verdünnt. Der Beutel wurde dann zwei weitere Male mit jeweils200 mL 0.06 N HCl extrahiert, der Überstand wurde wiederum vor der Messung verdünnt. Weiterhin wurde eine Kapsel LiDa Dai Dai Hua Jiao Nang auch mit 0.06 N HCl extrahiert und nach Verdünnung auf LC-MS/MS gemessen. Eine Regressionsgerade wurde mit 8 Kalibratoren (Konzentration: 0.5 – 22 μg·mL-1; R2 = 0.993) erstellt Ergebnisse Urinanalyse: Der Ausscheidungsverlauf der zwei Hauptmetaboliten nach dem Konsum des Tees ist in Abbildung 1 dargestellt. Wie in Abbildung 2 dargestellt waren M1 und M2 eindeutig nachweisbar, während fast kein unverstoffwechseltes Sibutramin ausgeschieden wurde (RT = 6.60). M2 konnte bis 53 h nach dem Konsum detektiert werden. Eine Identifizierung von M2 nach WADA-Kriterien war selbst in der Probe, die 20 h nach Teekonsum gesammelt wurde, eindeutig möglich.

Tabelle 1: Charakteristika der LC-MS/MS-Analyse Abbildung 1: Urinäre Ausscheidung von M2 (schwarz) und M1 (blau) nach Konsum des Schlankheitstees.

Abbildung 1: Chromatogramm einer Urinprobe, die 5 Stunden nach dem Konsum des LiDa Nice Figure Slimming Tea. Abgebildet sind die charakteristischen Ionenübergänge für M2 (links), M1 (Mitte) und Sibutramin (rechts)

Analyse der LiDa-Produkte: Die quantitative Untersuchung des Tees ergab eine Konzentration von 2 mg Sibutramin pro Portion. Spuren von Desmethyl-sibutramine konnten ebenfalls nachgewiesen werden. Die erste Extraktion erfolgte nicht quantitativ, in den weiteren Extrakten fanden sich vergleichbare Konzentrationen. Die Analyse der Kapseln ergab eine Konzentration von 34 mg Sibutramin pro Kapseln, was mehr als dem Doppelten der höchsten therapeutischen Empfehlung entspricht. Diskussion Dieser Bericht zeigt erneut die Gefahr, die von gefälschten Nahrungsergänzungsmitteln ausgeht. Im beschriebenen Fall hätte der Konsum des „rein pflanzlichen” Tees vor einem Wettkampf unvermeidbar zu einem positiven Dopingtest geführt. Für Sibutramin wurden gravierende Nebenwirkungen auf das Herzkreislaufsystem beschrieben. Zudem werden mindestens 49 Todesfälle mit der Verwendung von Sibutramin in Zusammenhang gebracht. Deshalb sollten Athleten sowie normale Nutzer über die Gefahren solcher Produkte aufgeklärt werden, da eine effektive Marktkontrolle weiterhin fehlt.

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Wie gesund fühlen sich jugendliche Athleten? – Gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung im Leistungssport Autor:

S. Breuer, J. Kleinert

Institut: Psychologisches Institut

Ziel der Studie Es soll ein Überblick über die gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung bei jugendlichen Leistungssportlern gegeben werden. Gleichzeitig wird die Bedeutsamkeit person- und sportbezogener Bedingungen für die gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung untersucht.

Gesundheit bei Nachwuchsathleten

Hintergrund Es wird angenommen, dass die gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung mit der sportlichen Leistungsfähigkeit in Verbindung steht. Dieser Annahme liegen zwei modellhafte Überlegungen zu Grunde: Die objektive Gesundheit steht in Zusammenhang mit der sportlichen Leistungsfähigkeit. Die subjektiv wahrgenommene gesundheitliche Situation spiegelt somit die sportliche Leistungsfähigkeit wider. In einer zweiten Überlegung vermittelt stattdessen das Selbstvertrauen des Athleten zwischen Gesundheitsempfinden und Leistung. Ein Athlet der sich „nicht gut“ fühlt, erlebt zumeist Einschränkungen im Selbstvertrauen und der Selbstwirksamkeit. Diese Variablen sind wiederum für eine optimale sportliche Leistung unbedingt notwendig. Weiterhin ist davon auszugehen, dass die Wahrnehmung der gesundheitlichen Situation abhängig von unterschiedlichen person- und sportbezogenen Bedingungen ist. Daher wird in der vorliegenden Studie die Bedeutung der Faktoren Geschlecht, Sportart und Alter für die gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung überprüft. Untersuchungsgruppe Teilnehmer des Basischecks des Deutschen Forschungszentrums für Leistungssport (momentum): 125 nordrhein-westfälische Kaderathleten verschiedener Sportarten, 52 männlich, 73 weiblich, im Alter von 10 bis 28 Jah-ren (M = 16.68, SD = 3.20), 16 % A/B-Kader, 16 % C-Kader; 53 % D-/DC-Kader und 15 % Sonstige. Datenerhebung Die gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung wurde durch verschiedene psychologische und psychosoziale Faktoren operationalisiert (s. Abb. 1 und 2) und mittels Online-Fragebogen erhoben. Die Faktoren wurden auf einer fünfstufigen Ratingskala abgebildet. Ergebnisse Die deskriptive Auswertung der Daten zeigt, dass die gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung der jugendlichen Athleten bei allen Variablen im positiven Bereich liegt (s. Abb. 1).Dennoch ist herauszuheben, dass jeder dritte Athlet sich nach dem Schlafen nicht erholt fühlt, jeder fünfte Athlet bezogen auf seine Stressbewältigung negativ konnotierte Verhaltensweisen nennt und jeder sechste sich zu wenig erholt. Jeder siebte Sportler fühlt sich weniger „fit“ sowie körperlich nicht gut, und jeder neunte Sportler beschreibt problematische Schlafgewohnheiten. Unter den Befragten geben 81 % an, ihr Leben gesünder gestalten zu wollen (vgl. Abb. 2). Die varianzanalytische Auswertung konnte für die Faktoren Sportart und Alter keine signifikanten Unterschiede in der gesundheitsbezogenen Selbsteinschätzung nachweisen. Dagegen zeigen sich für den Faktor Geschlecht hinsichtlich der Variablen Gesundheitsgefühl, Psychische Befindlichkeit, Körperliche Befindlichkeit, Alltagsbewältigung und Schlaf-gewohnheiten signifikante Unterschiede zu Gunsten der männlichen Untersuchungsteilnehmer (s. Abb. 3). Diskussion Die beobachtete Untersuchungsgruppe weist im Durchschnitt eine positive gesundheitsbezogene Selbsteinschätzung auf. Dennoch sind bei unerwartet vielen jugendlichen Leistungssportlern Anzeichen für eine eingeschränkte gesundheitliche Situation gegeben. Neben dem Fitnessgefühl und der körperlichen Gesundheit sind hier insbesondere stressassoziierte Merkmale (Erholung, Schlaf, Stressbewältigung) auffallend, was darauf hinweisen könnte, dass bei steigenden äußeren Belastungen psychische und psychosoziale Ressourcen zu gering ausgebildet sind. Erstaunlich ist die relativ hohe Rate an Intentionen zu gesundheitsbezogenen Verhaltensänderungen. Dies zeigt die subjektiv hohe Bedeutsamkeit des Themas und den Wunsch der Optimierung der eigenen Situation. Daher sollte im Nachwuchsleistungssport neben der Leistung in Training und Wettkampf das Thema Gesundheit einen höheren Stellenwert erhalten. Sportart und Alter der Athleten haben sich nicht als relevante Bedingungen der gesundheitsbezogenen Selbsteinschätzungen erwiesen. Es zeigten sich jedoch Geschlechtereffekte in den Befindlichkeitsvariablen und im Gesundheitsgefühl sowie in der Alltagsbewältigung und in den Schlafgewohnheiten. Die weiblichen Untersuchungsteilnehmer geben hierbei durchweg negativere Einschätzungen ab als die männlichen Teilnehmer. Zum einen könnte dieses Ergebnis mit der objektiven

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gesundheitlichen Situation in Verbindung stehen. Schließlich kann der Geschlechterunterschied auch in der Wahrnehmung und Bewertung der eigenen Situation bestehen: dementsprechend müsste der Schluss gezogen werden, dass weibliche Athleten im Vergleich zu männlichen Athleten über eine stärker ausgeprägte Sensibilität für negativ konnotierte körperliche und seelische Erlebensanteile verfügen und somit deutlich häufiger ihre gesundheitliche Situation negativer einschätzen. Der Vergleich von subjektiven und objektiven Gesundheitsfaktoren könnte die Realitätsnähe der Selbsteinschätzungen belegen. Auch sind aus solchen Ansätzen Hinweise zu erwarten, inwiefern objektive gesundheitliche Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen vorliegen oder ob unterschiedliche Wahrnehmungsund Bewertungsmuster die Ursache für die Geschlechterdifferenzen sind.

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Einfluss von Muskelvoraktivierung und Gelenkwinkel auf die Stoßweiterleitung über das menschliche Kniegelenk Autor:

W. Potthast, A. Arndt, A. Lundberg, G.-P. Brüggemann

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

Neuromuskuläre Diagnostik

Einleitung Knochen und Knorpel reagieren auf stoßförmige Belastungen mit Überlastungs- oder Anpassungserscheinungen. Ob Verletzungen oder Adaptationsprozesse hervorgerufen werden, hängt von der Spannungsverteilung im Biomaterial ab. Bei Lokomotion beeinflusst die Weiterleitung/Abschwächung externer Stöße die Spannungsverteilung im Biomaterial. Aktive (Gelenkwinkel, Beinsteifigkeit) und passive (intraund periartikuläre Strukturen) Mechanismen könnten die Weiterleitung modulieren. Die Weiterleitung externer Stöße in vivo über das Muskelskelettsystem ist jedoch nicht vollständig verstanden. Fragestellung: Wie beeinflusst die gezielte Variation der Muskelaktivität und des Kniewinkels die Stoßweiterleitung von der Tibia zum Femur? Methodik • 3 Kniewinkelbedingungen: 0°; 20° und 40° Kontrolliert mit Goniometer (1000 Hz) • 3 Muskelaktivitätsniveaus: 0%; 30% und 60% von MVC • 5 Muskeln: GM, GL, ST, VM, VL • Oberflächen EMG (1000 Hz) • Integral über 50 ms • Pneumatische Einleitung von 10 Stößen unter die Ferse in jeder der neun Winkel-Aktivitäts-Kombinationen • Initiierung des Impacts erfolgte, wenn GM und VM das jeweilige Aktivierungsniveau erreichten (MW über 100 ms; 0%, 30% oder 60% ± 10% von MVC). • Die Muskelaktivierung wurde durch Biofeedbacksystem gesteuert. • Rechnerischer Ausgleich der Ausrichtung der Sensorenachsen zu den Segmentachsen • Referenzmessung mit Bewegungsanalysesystem (5 Kameras, Qualisys®). • Beschleunigungssensoren wurden für die Referenzmessung mit reflektierenden Markern versehen. Abhängige Variablen • Maximale axiale Tibia- und Femurbeschleunigung (ACCtib; ACCfem) • Beschleunigungssensoren (1000 Hz) an Knochenschrauben (3 mm; Apex®) montiert, die medial in Femur und Tibia eingedreht wurden • Beschleunigungsübertrag RAT von Tibia zu Femur ACCfem (RAT = ACCtib *100 • Aus zweifacher Integration des Beschleunigungs-ZeitVerlaufs wurde in der 0°-Bedungung die maximale Kniekompression (KOM) berechnet • Statistik: ANOVA mit Post Hoc (Bonferroni); p<0,05 Ergebnisse ACCtib und ACCfem reduzieren sich signifikant mit erhöhter Muskelaktivierung. Der Stoßübertrag RAT erhöht sich signifikant um 10% bis 15% mit steigender Muskelaktivität. Die Kompression KOM des Kniegelenks reduziert sich signifikant mit steigender Muskelaktivität.

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Abb.1: Schematische Darstellung der Versuchbedingungen (0°, 20° und 40° Kniewinkel)

Abb. 2: Segmentale Relativbewegung im Knie und Stoßübertrag eines Probanden.

Diskussion Erhöhte Muskelaktivität spannt möglicherweise die intra- und periartikulären Strukturen vor, so dass die Kompression durch den Stoß reduziert ist. Dies könnte die erhöhte Stoßübertrag erklären. Auch in vivo kämen dann den passiven Strukturen – wie in vitro bereits gezeigt – eine stoßreduzierende Wirkung zu, die von der Muskelaktivität beeinflusst wird.

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Hb-Grenzwertdiskussion und gerätemethodische Variabilitäten: Eine Studie mit Elite-Ausdauerathleten Autor:

S. Achtzehn1, M. de Marées1, C. Lundby2, B. Saltin2, J. Mester1

Institut: 1Institut für Trainingswissenschft und Sportinformatik, 2Muscle Research Center, Rigshospitalet, Universitätsklinik, Kopenhagen, Dänemark Einleitung Seit den Olympischen Winterspielen 2006 in Turin wird über Grenzwerte für Hämoglobin im Ausdauersport verstärkt diskutiert. Sie entscheiden oftmals über die Teilnahme der Athleten an Wettkämpfen. Die Grenzwerte dienen einerseits dem gesundheitlichen Schutz und sollen andererseits Blutmanipulationen erschweren. Gerade jüngst werden Blutprofile gefordert, bei denen naturgemäß intra-individuelle Variabilitäten der zentrale Gegenstand sind. Im Jahre 2006 wurden im Auftrag der WADA und FIS, in Kooperation mit der NADA und dem DSV, Hb-Schwankungen von 34 Elite-Skilangläufern nach definierten Interventionen untersucht. Ein sehr wichtiger Aspekt bei derartigen Messungen sind die gerätemethodischen Variabilitäten, die in diesem Teil der Studie vorgestellt werden. Methodik • Teil1 (Juni 2006): 11 deutsche Skilang-läufer des Nationalteams (Trainingslager in Willingen/Deutschland). • Teil 2 (September 2006): 11 deutsche, 12 französische und 11 schwedische Skilangläufer der Nationalteams (Höhentrainingslager, Alpen). • Es wurden jeweils 5 Blutproben an zwei Tagen nach definierten Interventionen entnommen (Körperposition, Flüssigkeitszufuhr, Trainingsbelastung). • Die zeitnahe Analyse der hämatologischen Parameter erfolgte an unterschiedlichen Geräten (zwei Sysmex KX 21N, ein Sysmex R500, ein OSM3, ein HemoCue). Physiologische Profile

Ergebnisse Zwischen nicht baugleichen Geräten (Sysmex I vs. OSM3 und Sysmex I vs. HemoCue) zeigten sich signifikante Mittelwertunterschiede. Eine genauere Betrachtung der gerätemethodischen Variabilitäten kann anhand von Regressionen durchgeführt werden. Die Fehlervarianz beträgt 15% bis 25%. Das b der Regressionsgleichung zeigt einen Unterschied von 0,9 bis 1,0 und der Ordinatenabschnitt bewegt sich zwischen 0,1 und 1,6 g/dl. Der reale Messwertunterschied betrug bis zu 2,2 g/dl (Abb.3). Zusammenfassung Für die Grenzwertdiskussion im Leistungsport und insbesondere die Erstellung von individuellen Profilen ist eine sorgfältige und hohe Standardisierung und damit Reduzierung der gerätemethodischen Variabilitäten unabdingbar • Definierte und allgemeingültige Mehrfachmessungen einer Probe • Kontrollierte Kalibrierungen bei unterschiedlichen Geräten • Prüfung der gerätemethodischen Variabilitäten durch Qualitätskontrollen • Höchster Standard durch den Einsatz baugleicher Geräte

Nahezu identische Messwerte lieferten baugleiche Geräte (r=0,99; Abb.4). Abb. 5 zeigt die Notwendigkeit von Doppelbestimmungen, da auch der maximale Messwertunterschied 0,7 g/dl betragen kann.

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Auswirkungen von Flüssigkeitszufuhr, Körperpostition und Hypoxie auf die Hb-Konzentraion von Elite-Ausdauerathleten Autor:

E. Engelmeyer1, M. de Marées1, S. Achtzehn1, C. Lundby2, B. Saltin2, J. Mester1

Institut: 1Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Copenhagen Muscle Research Centre, Copenhagen, Denmark

Physiologische Profile

Einleitung Die Hämoglobinkonzentration (Hb) sowie der Hämatokrit (Hct) werden im Ausdauerleistungssport als wichtige Messgrößen verwandt, die sie die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) und folglich die Ausdauerleistungsfähigkeit beeinflussen. Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sie sich zur Beschreibung der Effizienz verschiedener Interventionen, unterliegen jedoch einer hohen Variabilität. Diese wird durch Parameter wie Flüssigkeitszufuhr, Körperposition, Trainingsmaßnahmen und Höhenexposition beeinflusst, wobei Elite-Athleten in der Regel höhere Schwankungen unterliegen als inaktive Personen. Im Leistungssport werden für Hb und Hct Grenzwerte angegeben, die beim Überschreiten zum Wettkampfausschluss führen (Fédération Internationale de Ski (FIS): Hb Männer ≤17.0 g/dl, Frauen ≤16.0 g/dl; International Skating Union (ISU): Hb Männer ≤ 18.0 g/dl, Frauen ≤16.5 g/dl); International Biathlon Union (IBU): Hb Männer ≤ 17.5 g/dl, Frauen ≤16.0 (g/dl); International Cycling Union (UCI):Hct Männer < 50%, Frauen < 47%). Das Ziel dieser Studie bestand in der Analyse der Variabillität von Hb und Hct während folgender Interventionen: Wechsel der Körperposition (Sitzen vs. Liegen) sowie der Einfluss von Flüssigkeitszufuhr (2l, 0.5 l Wasseraufnahme und keine Zufuhr) als auch verschiedene Trainingsinterventionen, wobei zwischen Training auf Meereshöhe und Höhenexposition unterschieden wurde. Methoden Drei Langlaufnationalmannschaften aus Frankreich (F=7), Deutschland (D=7) und Schweden (SW=5) dienten als Probanden während insgesamt drei Trainingslagern. Ihr Alter, ihre Größe und das Gewicht betrugen 23.61± 3.75 jahre, 182.5 ± 5.61 cm and 75.5 ± 6.8 kg (mean ± SD). Alle drei Mannschaften führten eine „Live High-Train High (LH-TH)“ Intervention durch. In einem Cross-over Design wurden am ersten Tag Blutproben zu folgenden Zeitpunkten Blutproben entnommen: (Test 1.1) vor dem Frühstück, (Test 1.2) nach dem Frühstück, (1.3) nach 20min sitzen ohne Flüssigkeitszufuhr, (1.4) nach dem Training, welches eine Wasseraufnahme von 0.5l/h beinhaltete und (Test 1.5) nach einer Stunde Pause und einer Wasserzufuhr von 2l. Am darauffolgenden Tag wurde Blut entnommen (Test 2.1) vor dem Frühstück, (2.1) nach dem Frühstück, (2.3) nach 20min liegen und einer Wasserzufuhr von 0,5l, (Test 2.4) nach dem Training, welches eine Wasseraufnahme von 0.5l/h beinhaltete und (Test 2.5) nach einer Stunde Pause ohne Wasserzufuhr. Die Blutproben wurden mithilfe des Sysmex KX 21N (Deutschland) analysiert.

Hb [g/dl] und Hct [%] Mittelwerte für drei Nationalmannschaften (D,F,SW). Tag 1

Studiendesign

Tag 2

unterschiedliche Körperpos. Trainingsintervention Flüssigkeitszufuhr Abb. 1: Testdesign: 10 Blutabnahmen wurden in einem Crossover Design (test 1.1-2.5) an zwei aufeinanderfolgendne Tagen durchgeführt. Abb. 2: Analys der Hb und Hct Konzentration von Elite-Langläufern verschiedener Nationalmannschaften (G, F, SW) für die Tests 1.1-2.5. Signifikante Unterschiede sind gekennzeichnet.

Ergebnisse und Diskussion Innerhalb der Studie wurden die Grenzwerte für Hb und Hct nicht überschritten. Zudem konnte eine sehr große intra- und interindividuelle Variabilität von Hb und Hct festgestellt werden. Die Hb Konzentraion unterschied sich sign. im Test 1.5 zu Test 1.3 um 0.55 g/dl (absolut) und 3.7% (relativ). Ein sign. Unterschied in der Hb Konzentration zwischen Test 1.3 und Test 2.3 von 0.3 g/dl (absolut), 2% (relativ) wurde ebenfalls festgestellt. Hb und Hct waren unter Hypoxie gegenüber Meeresniveau erhöht. Die individuelle Variabilität der Hb Konzentration über alle Interventionen (Körperposition, Flüssigkeitszufuhr, Hyposie und Trainingsintervention) führte zu einem Konzentrationsunterschied von insgesamt 0.75 -1.25 g/dl (4.9 to 8.7%). Im Mittel wurde eine Variabilität von 0.9 g/dl (6.4%) ermittelt. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die gemessenen Effekte einen großen Einfluss auf Hb und Hct hatten. Dies unterstützt die Forderung, die Athleten über einen langen Zeitraum zu beobachten und individuelle Profile zu erstellen, um individuelle Referenzwerte zu erstellen. Dadurch können Tages-, interventionsabhängige oder krankheitsbedingte Schwankungen erfasst werden und dem momentanen Zustand des Athleten zugeordnet werden.

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Disziplinspezifische Ausdauerleistungsprofile deutscher Kaderathleten Autor:

M. Haegele, B. Sperlich, S. Nitsch, Ch. Zinner, P. Wahl, F. Suhr, M. de Mareés, E. Engelmeyer, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Ziel dieser Athletenprofile war es, Leistungsschwächen zu detektieren und geeignete Trainingsstrategien zu entwickeln. Gemessen wurden zuverlässige Parameter (V4, VO2max) zur Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit. Methodik Es wurden 118 Athleten (60 männliche, 58 weibliche Probanden) der verschiedenen Bundeskader (A-D/C) unterschiedlicher olympischer Disziplinen getestet. Durchschnittsalter, Größe und Gewicht lagen bei 17 ± 4 Jahren, 174,8 ± 10,7 cm, bzw. 64,6 ± 13,9 kg. Zur Erfassung der Laufgeschwindigkeit bei 4 mmol· L-1 (V4) sowie der relativen maximalen Sauerstoffaufnahme (rel. VO2max) führten alle Probanden einen Stufentest auf dem Laufband durch (Anfangsbelastung: 2.4 m·s-1, Anstieg: 0,4 m·s-1, Belastungsdauer: 5 min, Laufbandsteigung 1%).

Sportart

Sportart

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Abb. 1: Gruppenmittelwerte der einzelnen Disziplinen für die V4

Physiologische Profile & Belastung

Einführung Es gibt bereits viele wissenschaftliche Erkenntnisse über die nötigen physiologischen Anforderungen, um in Ausdauersportarten auf Hochleistungsniveau konkurrenzfähig zu sein. In der Literatur wird dabei häufig auf die besondere Bedeutung einer Grundlagenausdauer hingewiesen, die neben einer Bewältigung hoher Trainingsumfänge auch die Regeneration zwischen Wettkämpfen sichern soll. Diese ist jedoch auch bei Mannschaftssportarten oder technischen Disziplinen von hoher Bedeutung, wird dort jedoch häufig unterschätzt. Weiterhin werden in wissenschaftlichen Arbeiten mit diesen Disziplinen häufig spezifische Fertigkeiten untersucht, wobei die Erfassung einer unspezifischen Ausdauerleistungsfähigkeit unberücksichtigt bleibt. Um den Wissensstand auf diesem Gebiet zu erweitern, wurde in der aktuellen Studie die Leistungsfähigkeit von Athleten verschiedener Sportarten erfasst.

Abb. 2: Gruppenmittelwerte der einzelnen Disziplinen für die VO2max

Ergebnisse Die Mittelwerte für die V4 und rel. VO2max lagen bei 3,6 ± 0,5 m·s-1 bzw. 48.2 ± 8,6 ml·kg-1·min-1 (Abb. 1 und 3). Während des Stufentests wurden Maximalwerte von 4.8 m·s-1 und 72.8 ml·kg-1·min-1 erhoben. Damit besteht ein signifikanter Unterschied zwischen den unterschiedlichen Sportarten. Die höchsten Werte für die V4 erreichten Athleten der Ausdauersportarten wie beispielsweise Triathlon und Biathlon (4,2 und 4,1 m·s-1). Diskussion In der internationalen Literatur wird für international konkurrierende Athleten ein Wert von 60 ml·kg-1·min-1 für die rel.VO2max sowie eine submaximale Laufgeschwindigkeit von 4 m·s-1 bei 4 mmol·l-1 Laktat (V4) als Mindestkriterium angegeben (SPERLICH 2007). Trotz Teilnahme an internationalen Wettkämpfen, lagen nur 10,5 (VO2max) bzw. 21,8% (V4) der getesteten Athleten über diesen Richtwerten. Die Ergebnisse weisen eine allgemeine Diskrepanz zwischen dem momentanen physiologischen Zustand deutscher Athleten und international publizierten Werten, gemessen an der V4 und VO2max, auf.

Abb. 3: Einzelwerte der VO2max aller getesteten Athleten

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Einsatz eines Armbands zur Beschreibung des Energieumsatzes und der körperlichen Aktivität bei Läufern und Radfahrern Autor:

K. Koehler1, H. Braun1, M. de Marées2, J. Mester2, W. Schaenzer1

Institut: 1Institut für Biochemie, 2Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Physiologische Profile & Belastung

Einführung Die Quantifizierung des Energieumsatzes (EE) ist für die Beurteilung des Ernährungsstatus von Athleten zwingend notwendig. Im Labor ist die indirekte Kalorimetrie (IC) die Methode der Wahl, während die korrekte Erfassung im Feld deutlich komplexerer ist. Das SenseWear Pro Armband ist ein tragbares Gerät, das die biaxiale Accelerometrie mit der Erfassung von Haut- und körper-naher Temperatur sowie Hautleitfähigkeit kombiniert. Das Armband erscheint geeignet, EE und Aktivität von Athleten zu beobachten. Ziel der Studie war es, das Armband mit Referenzmethoden im Labor und im Feld bei gut trainierten Athleten zu vergleichen.

Methoden Fünfzehn männliche Triathleten (30.5 ± 5.9 Jahre, 80.8 ± 6.4 kg, Training: 68.9 ± 21.7 min/d) trugen über 7 Tage das SenseWear Pro3 Armband (BodyMedia, USA) und führten dabei jeweils folgende standardisierten Belastungen durch: - Laufbandtest mit ansteigender Geschwindigkeit bis zur Ausbelastung - Radergometertest mit ansteigender Leistung bis zur Ausbelastung Über den Verlauf der Belastung wurde IC durchgeführt. Aus den IC-Daten wurde EE mit Hilfe von Referenzgleichungen errechnet (Weir, 1949). Des Weiteren durften die Athleten nach Belieben trainieren (kein Schwimmen). Alle Probanden führten ein Aktivitätsprotokoll (AP). EEAP wurde auf Basis von Literaturwerten errechnet (Ainsworth, 2000).

Tabelle 1: Vergleich des Energieumsatzes gemessen mit IC und mit dem SenseWear Pro Armband für unterschiedliche Laufgeschwindigkeiten und Leistungen auf dem Radergometer während der Belastungstests; *:p < 0.05, ***: p < 0.001.

Abbildung 1: Energieumsatz eines Athleten gemessen mit IC und dem SenseWear Armband während eines Laufband- und Radergometertests; B: Vorbelastung, PW: Nachbelastung

Abbildung 3: Bland-Altman-Plot des Tages-EE gemessen mit dem Armband und errechnet aus AP-Daten. Werte wurden von 15 Athleten über jeweils 7 Tage (n = 105) gesammelt.

Abbildung 4: Differenzen zwischen EE gemessen mit dem Armband und mit IC an Tagen, an denen Athleten auf dem Rad trainiert haben (n = 44).

Ergebnisse und Zusammenfassung Während beider Leistungstests korrelierten EEArmband und EEIC, allerdings war EEIC für alle Laufgeschwindigkeiten > 2.4 m/s und Ergometerleistungen ≥140 W signifikant niedriger (Abbildungen 1,2, Tabelle 1). Tages-EEArmband (3607 ± 423 kcal/d) und Tages-EEAP (3434 ± 299 kcal/d) unterschieden sich nicht signifikant voneinander. Eine Bland-Altman-Analyse ergab, dass kein systematischer Fehler vorliegt (Abbildung 3). Allerdings war EEArmband-EEAP invers korreliert mit dem Radtraining (p < 0.01, Abbildung 4). Die vom Armband erfassten Schlaf- und Liegendzeiten waren mit selbstangegebenem Schlaf korreliert (p < 0.01), aber nur die Liegendzeit differierte nicht signifikant von selbstangegebenem Schlaf (p = 0.39). Die aktuellen Daten zeigen, dass das Armband gut im Feld einsetzbar ist. Dennoch verlangt die Messung des EE während Belastungen, besonders im Hinblick auf hohe Lauf- und Radintensitäten, eine sportartspezifische Kalibrierung des Geräts.

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Laktatverläufe bei Radfahrern verschiedener Altersgruppen nach maximaler Ausbelastung Autor:

Ch. Zinner1, P. Wahl1,2, S. Frese2, M. de Marées1, M. Haegele1, W. Bloch2, J. Mester1

Institut: 1Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik, 2Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin - Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin Einleitung Einige Studien zeigen, dass Kinder - wenn man von der maximalen Laktatkonzentration ausgeht - eine niedrigere anaerobe Leistungsfähigkeit haben als Jugendliche und Erwachsene. Höhere maximale Laktatkonzentrationen bei Jugendlichen und Erwachsenen werden immer wieder genutzt, um diese Aussage zu untermauern. Studien, die Athleten aus verschiedenen Altersgruppen miteinander untersuchen, vergleichen nur die maximalen Laktatwerte. In dieser Studie wurden die Blutlaktatverläufe nach einer maximalen Radbelastung gemessen. Zudem hatten alle Probanden einen identischen Trainingszustand, was sie gut vergleichbar macht.

Fig.1: Absolute PP

Fig.2: Absolute power outoput during 30sec sprint

Fig.3: Time course of abslolute lactate values

Fig.4: Relative PP

Fig.5: Relative power outoput during 30sec sprint

Fig.6: Time course of relative lactate values

Physiologische Profile & Belastung

Methodik Zehn männliche Kinder (13 ± 0 Jahre; 163,2 ± 7,44 cm; 52 ± 8,80 kg; 44,7 ± 8,39 kg Muskelmasse) und 13 männliche Jugendliche (17,2 ± 0,9 Jahre; 183 ± 6,12 cm; 69,8 ± 4,18 kg; 62,3 ± 3,7 kg Muskelmasse) nahmen an dieser Studie teil. Die Probanden absolvierten einen 30 sekündigen maximalen Sprint auf einem Fahrradergometer (Schoberer Rad Meßtechnik SRM GmbH, Jülich, Germany). Das Fahrradergometer regelte die Trittfrequenz auf 120 U/min. Die Probanden wurden angewiesen, den Test im Sitzen durchzuführen. Die Blutproben zur Laktatbestimmung im Vollblut wurden vorher, bei Abbruch und danach minütlich bis zur 10. Minute abgenommen. Nach dem Test verblieben die Probanden die 10 Minuten in einer ruhigen Position, um die Laktatelimination möglichst gering zu halten. Vor dem Sprint fuhren sich die Probanden 10 Minuten bei einer selbst gewählten, niedrigen Intensität warm.

Ergebnisse Die Jugendlichen zeigten signifikant höhere Peak Power (PP) Werte in dem 30 Sekunden Test als die Kinder (976,1 ± 101,5 Watt [W] vs. 600,3 ± 168,0 [W]) (Abb. 1). Die relativen PP (relPP) die die Jugendlichen erreichten (14,0 ± 1,4 W*kg-1) waren ebenso signifikant höher als die der Kinder (relPP 11.4 ± 1.8 W*kg-1) (Abb. 2). Die Durchschnittsleistung über die 30 Sekunden betrugen 445,4 ± 104,0 W für die Kinder und 697,4 ± 62,6 W für die Jugendlichen (Abb. 3). Die von Jugendlichen erreichte relative durchschnittliche Leistung betrug 10,0 ± 0,7 W*kg-1 Körpergewicht. Die Kinder erreichten 8,5± 1,2 W*kg-1 Körpergewicht (Abb. 4). Die Gruppe der älteren Probanden erreichten signifikant höhere Laktatwerte von 11,52 ± 1,53 mmol*L-1 in der 6. Minute der Erholung. Die Kinder erreichten ihren höchsten Laktatwert von 9,41 ± 1,10 mmol*L-1 zwei Minuten früher in der 4. Minute (Abb. 5). Im Gegensatz zu den absoluten Laktatwerten, zeigten die Kinder bei den relativen Laktatwerten signifikant höhere Werte als die Jugendlichen. Die Werte waren 0,18 ± 0,02 mmol*L-1*kg-1 für die Kinder und 0,16 ± 0,02 mmol*L-1*kg-1 für die Jugendlichen (Abb. 6). Diskussion Die Jugendlichen erreichten höhere absolute Laktatwerte, aber bezogen auf das Körpergewicht zeigten die Kinder signifikant höhere Laktatwerte. Das könnte ein Hinweis auf gleiche anaerobe Leistungsfähigkeit sein. Kürzere Zirkulations- und Diffusionswege bei den Kindern könnten verantwortlich, für die früheren Höchstwerte des Laktats verglichen mit den Jugendlichen sein. Das stimmt mit Ergebnissen aus der Literatur überein (Beneke et al.). Vergleiche der Leistung der beiden Gruppen zeigten signifikant höhere absolute PP, relPP und durchschnittliche Leistung über die 30 Sekunden für die Jugendlichen. Das ist mit der noch eingeschränkten Fähigkeit jüngerer Athleten höher-hierarchische motorische Einheiten zu rekrutieren zu erklären. Kontakt:

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Sportpsychologische BasisdiagnostikEntwicklung & Evaluation Autor:

J. Kleinert, S. Breuer

Institut: Psychologisches Institut

Psychologische Diagn. & Intervention

Hintergrund In der Sportpsychologie ist eine zunehmende Spezifizierung und Ausdifferenzierung diagnostischer Verfahren zu beobachten. In den verschiedensten sportpsychologischen Konstrukten (z. B. Sportmotivation, Wettkampfangst, Erholung) wurden Instrumente – überwiegend Fragebögen – entwickelt, die im Falle auftretender Probleme bei Athleten eine differenzierte Diagnose und nachfolgende gezielte Interventionen möglich machen. Eine möglichst weitreichende sportpsychologische Basisdiagnostik (Screeningansatz) wird in der Literatur nicht beschrieben. Zielstellung Entwicklung einer Basisdiagnostik: • routinemäßig (Screeningansatz) • problemunabhängig • möglichst weitreichend Anspruch: • Überprüfung grundlegender sportartübergreifender Funktionen • Aufdeckung von Störungen oder Defiziten • Hohe Praktikabillität und Ökonomie Entwicklungsansatz • Güte: Auswahl, Einsatz und Erprobung valider und reliabler Subtests. • Methodenpluralität: Einbettung sowohl apparativer Tests, Verhaltensbeobachtungen als auch verschiedener Formen der Befragung (Interview, Fragebogen). • Zielgruppenorientierung: Erprobung im Rahmen von Untersuchungen von Kaderathleten (AD). • Interdisziplinarität: Gegenüberstellung von medizinischen, trainingswissenschaftlichen und biomechanischen Daten.

Aktueller Validierungsstand Bislang wurden 167 Athleten im Rahmen der sportpsychologischen Basisdiagnostik getestet: 78 Frauen und 67 Männer im Alter von 9-43 Jahren (M = 16.6, SD = 3.9). Unter den Athleten sind 15 % A/B-Kader, 16 % C-Kader, 53 % D-/DC-Kader und 16 % Sonstige. Fast drei Viertel der Athleten kommen aus Individualsportarten. Die Subskalenwerte liegen zumeist im durchschnittlichen Bereich. Allein der Subskalenwert für „Gesundheitseinstellungen“ weicht positiv ab. Negative Tendenzen zeigen sich für die Bereiche Konzentrationsleistung, Bewältigungsressourcen sowie für das Fitnessgefühl.

Abb1.: Durchschnittliche Werte und Standardabweichungen der Untersuchungsgruppe in der sportpsychologischen Basisdiagnostik. Dargestellt in der Übersichtsgrafik der individuellen Rückmeldeinformation (ein erläuternder Text zu den einzelnen Subtests folgt jeweils nach).

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Diskussion und Ausblick Die beschriebene Basisdiagnostik erweist sich als eine sehr praktikable (30 Minuten plus Online-FB), umfassende und für den Screeningeinsatz geeignete sportpsychologische Eingangsmessung. Die Stabilität der Werte sollte über Re-Tests erfasst werden. Zudem sind korrelative Analysen der Subtests zur Darstellung übergeordneter Faktoren sinnvoll. Die Qualität der Basisdiagnostik sollte zukünftig außerdem anhand der Bewertung durch Athleten/Athletinnen und Trainer (Aussagekraft, Konsequenzen für die Planung von Training und Wettkampf) eingeschätzt werden.

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Einfluss psychosozialer Faktoren auf die Befindlichkeiten von hochleistungsorientierten Turnerinnen Autor:

J. Kleinert, A. Feldmann, A. Steinbacher

Institut: Psychologisches Institut

Hintergrund Ein Grundproblem im deutschen Kunstturnen der Frauen liegt in der geringen Zahl von Nachwuchsathletinnen. Dabei ist neben dem Problem der ausreichenden Rekrutierung vor allem eine hohe Dropout-Quote mitverantwortlich für die geringe Anzahl von Talenten (vgl. Frei, Lüsebrink, Rottländer & Thiele, 2000). Insgesamt weisen die Studien darauf hin, dass für das Dropout weniger körperliche Faktoren sondern eher psychologische Bedingungen und insbesondere auch soziale Beziehungen verantwortlich sind. Hierbei ist das soziale Umfeld und die sozialen Beziehungen hauptverantwortlich für die Befindlichkeit und Zufriedenheit der Turnerin. Letztere Aspekte beeinflussen die Motivation der Sportlerinnen. In der vorliegenden Studie soll die Annahme geprüft werden, ob und in welcher Stärke soziale Beziehungen sich auf die psychische und körperliche Befindlichkeit von Nachwuchstalenten im Kunsturnen auswirken. Es wird davon angenommen, dass soziale Beziehungen einen ebenso starken Einfluss auf die Befindlichkeit der Turnerin haben, wie Körperkonzept und Erholungsfaktoren.

Psychologische Diagn. & Intervention

Methode Befragt wurden 108 hochleistungsorientierte Turnerinnen im Alter zwischen 9 und 15 Jahren (M = 10.8, SD = 1.9) aus 9 Leistungsstützpunkten im gesamten Bundesgebiet. Zur Erfassung der unabhängigen Variablen (soziale Beziehungen, Körperkonzept und Erholung) wurden bestehende Instrumente kindgerecht modifiziert. Dies waren Subskalen der Körperkonzeptskalen (FKKS; nach Deusinger, 1998; wegen schlechter alphas als Einzelitems), des Beanspruchungs-Erholungs-Fragebogens (EBF; nach Kellmann, 2000; alpha .61 - .75) nach, der Skala zur Wahrgenommenen körperlichen Befindlichkeit (WKV; nach Kleinert, 2006; alpha .87) und der Eigenzustandsskala (EZ; nach Nitsch, 1976; alpha .89). Für die Erfassung sozialer Beziehungen wurde eigens eine Skala mit den Subskalen Eltern (Cronbach`s alpha .85), Trainer (.68) und Mannschaftskameradinnen (.73) konstruiert. Die unabhängigen Variablen (Soziale Beziehung, Körperkonzept, Erholung/Beanspruchung) wurden zu Messzeitpunkt 1 erfasst, die Befindlichkeiten wurden in den darauffolgenden fünf Monaten einmal monatlich erfasst (Messzeitpunkt 2-6). Alle 5 Befindlichkeitswerte wurden zu einem Wert zusammengefasst. Diskussion Die Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass soziale Beziehungen, insbesondere zu dem Trainer, starke Einflüsse auf die körperliche und psychische Befindlichkeit der Turnerinnen haben. Diese Einflüsse sind im Regressionsmodell deutlich größer, als Einflüsse des Körperkonzepts, des Schlafs oder von Stress- und Erholungsfaktoren. Mehr als ein Viertel der Befindlichkeitsvarianz wird allein durch die Athlet-Trainer-Beziehung aufgeklärt. Berücksichtigt man weiterhin, wie wichtige die Befindlichkeit der Turnerinnen für deren Leistung oder für die Trainingsmotivation ist, so wird die wichtige Funktion eines positiven Athlet-TrainerVerhältnisses deutlich. Trainer im Kunstturnen sollten um den hohen Einfluss einer intakten sozialen Beziehung zur Athletin auf Leistung und Motivation wissen. Auch in der Ausbildung von Trainern und Trainerinnen sollte daher dieser Faktor verstärkt aufgegriffen werden.

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Leistungssport und Schwangerschaft Autor:

J. Kleinert, M. Sulprizio

Institut: Psychologisches Institut

Hintergrund und Zielstellung Sportlich aktiven Schwangeren, die im Wettkampf- oder Leistungssport ihre Lebenserfüllung gefunden haben, haben bei der Weiterverfolgung ihrer Sport– und Trainingspläne während der Schwangerschaft teils starke Barrieren auf der körperlichen, psychischen aber vor allem auch sozialen Ebene zu bewältigen. Bislang liegen jedoch keinerlei Daten vor, die das Phänomen der „schwangeren Leistungssportlerin“ aus objektiver Sicht beschreiben. Die Zielstellung der vorliegenden Studie besteht daher darin, Veränderungen des Sport- und Aktivitätsverhaltens von schwangeren Wettkampf- und Leistungssportlerinnen zu erfassen und diese in Vergleich zu nichtsportaktiven Frauen darzustellen.

Psychologische Diagn. & Intervention

Befragungsgruppe 1515 Schwangere im Alter zwischen 17 und 45 Jahren (M=30; SD=4.9) beteiligten sich an der vorliegenden Befragung (Rücklauf 57%). Alle Frauen befanden sich zur Zeit der Befragung zwischen der 34. und 36. Schwangerschaftswoche. 13.8% der Befragten gaben an keinerlei Sportaktivitäten auszuführen. Lediglich 4.4% (n=53) bezeichnen ihre Sportaktivität vor der Schwangerschaft als Wettkampf- und Leistungssport. Alle anderen waren nur geringfügig und im Bereich des Breiten- oder Gesundheitssports aktiv. Ergebnisse

Abb. 1: Veränderung von Sportaktivität in der Schwangerschaft (retrospektive Einschätzung gegen Ende der Schwangerschaft) von Frauen, die vor der Schwangerschaft Fitness-/Gesundheitssport (43%), Freizeit-/Breitensport (53%) sowie Wettkampf-/Leistungssport (4,4%) betrieben haben.

Abb. 2: Angaben zur Sportinaktivität in der Schwangerschaft (retrospektive Einschätzung gegen Ende der Schwangerschaft) von Frauen, die vor der Schwangerschaft Fitness-/Gesundheitssport, Freizeit-/Breitensport sowie Wettkampf-/Leistungssport betrieben haben.

Abb. 3 Wöchentlicher Umfang an Sportaktivität in der Gruppe der Wettkampf-/Leistungssportlerinnen (n=53).

Abb. 4 Gründe für sportliche Inaktivität in der Gruppe der Leistungssportlerinnen (n=53) und Freizeit-/Gesundheitssportlerinnen (n=1225).

Diskussion und Schlussfolgerungen Die Studie zeigt, dass sich mit steigender Dauer der Schwangerschaft das Ausmaß der Inaktivität von Leistungssportlerinnen der Inaktivität der anderen Befragten annähert. Im letzten Schwangerschaftsviertel trainieren nur noch weniger als 4% der Leistungssportlerinnen mehr als drei Stunden wöchentlich. Auch die Art der Sportaktivität verändert sich in ausgeprägter Form insbesondere in der zweiten Schwangerschaftshälfte. Trotz dieser Veränderungen bleibt die Inaktivitätsrate (28%) bei Leistungssportlerinnen deutlich unter der anderer schwangerer Sportlerinnen (35% - 42%). Die Zahlen verdeutlichen die in der Praxis häufige Unsicherheit im Umgang mit Trainingsbelastungen in der Schwangerschaft. Dies betrifft sowohl die Sportlerinnen als auch deren Trainer und die betreuenden Ärzte. Daher sollten verstärkt Forschungsergebnisse genutzt werden, um spezielle Trainingsempfehlungen für schwangere (Hoch-) Leistungssportlerinnen zu entwickeln die sowohl die negativen Auswirkungen exzessiver Sportaktivität als auch die positiven Auswirkungen von Sport- und Bewegungsausmaß bis hin zur Geburt hervorheben. Als entscheidende Größe bei derartigen Empfehlungen gilt - neben einer fachlich optimalen Betreuung - die kompetente und angemessene Belastungswahrnehmung der Schwangeren selbst.

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Mentaltalent.de - Sportpsychologische Betreuung für NRW-Talente im Kaderbereich Autor:

J. Kleinert, S. Breuer

Institut: Psychologisches Institut

Leistungsentwicklung - Prävention und Rehabilität - Alltagsbewältigung - Persönlichkeitsentwicklung

Psychologische Diagn. & Intervention

eingesetzt

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Analyse kognitiver Handlungsschnelligkeit weiblicher Handballtorh端ter Autor:

U. Speicher1, H. Kleinoeder1, G. Klein2, T. Schack3, J. Mester1

Psychologische Diagn. & Intervention

Institut: 1Institut f端r Trainingswissenschft und Sportinformatik, 2Insitut f端r Bewegungswissenschaft in den Sportspielen, 3Psychologische Institut

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speicher@dshs-koeln.de

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Biomechanisch-orthopädische Diagnostik – Wissenstransfer und Service Autor:

A. Höhne, D. Grässle, J. Ninck, G.-P. Brüggemann

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

Transfer der Erkenntnisse aus der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung in die unmittelbare Praxis durch Serviceangebote im Bereich der biomechanisch-orthopädischen Diagnostik und daraus resultierende Empfehlungen für Interventionen und medizinische Versorgungen:

• 3D-Oberflächenscan für den Fuß gestattet die dreidimensionale Rekonstruktion der Fußoberfläche und darüberhinaus die Vermessung des Fußes auf der Basis anatomischer Landmarken. Die Daten ermöglichen dem Anwender Design und Bau individueller Einlagen und Schuhleisten sowie ein Vergleich der Messdaten mit einer umfangreichen Fußdatenbank. • Dynamische Druckverteilungsmessungen mittels Druckmessplattformen und im-Schuh-Messungen durch Druckmesssohlen erlauben die Quantifizierung der Belastung unter dem Fuß und in definierten Fußregionen auf der Basis von Kraft- und Druck-Parametern.

Anwendungsforschung Service

• 3D-Bewegungsanalyse mittels Infrarot-Hochgeschwindigkeitskameras und Kraftmessplattformen erlaubt die dreidimensionale Rekonstruktion der skelettalen Bewegung, der Gelenkkinematik und Gelenkkinetik. Unter Verwendung invers dynamischer Modellierung werden resultierende Gelenkkräfte und Gelenkmomente zeitabhängig bestimmt und für die differenzierte Diagnostik herangezogen. Belastungen am Hüft-, Knieund Sprunggelenk sowie Fuß können abgeschätzt werden. Ergänzt wird die 3D-Bewegungsanalyse durch die telemetrische Elektromyographie zur Erfassung der Muskelaktivitäten. Das Gesamtsystem steht für den Routineeinsatz zur Verfügung und ist für die klinische Ganganalyse, die Laufanalyse, die Evaluation von Versorgungen mit Einlagen, Orthesen und Prothesen, aber auch die Prüfung der Wiedererlangung der Funktionalität der Lokomotion nach operativen Interventionen ausgelegt.

• 3D-Ganzkörperscan ermöglicht die dreidimensionale Rekonstruktion und Vermessung der Körperoberfläche und Körpersegmente. Damit können Körperstatik und Körperhaltung sowie Becken- und Schulterschiefstände, Beinachsen, Beinlängendifferenzen und Wirbelsäulendeformitäten quantitativ erfasst und die Wirkung von Orthesen, Prothesen und Schuherhöhungen beurteilt werden.

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hoehne@dshs-koeln.de

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Die Effekte einer Überlagerung von lokaler Vibration und traditionellem Krafttraining Autor:

H. Kleinöder, T. Remppel, Z. Yue, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Vibrationstraining

Einführung Lokale Vibrationen haben den Vorteil, dass nur ein Teil des Körpers dem Vibrationsstimulus ausgesetzt ist. Auf diese Weise können im Vergleich zur Ganzkörpervibration Transmissionsfaktoren für Kopf und Gehirn gering gehalten werden. Darüber hinaus können Muskeln auf verschiedenen Wegen dem Vibrationsstimulus ausgesetzt werden, z.B. über den Antagonisten oder direkt über den Agonisten (siehe S 1 und S 2). Zielstellung dieser Untersuchung war es herauszufinden, ob lokale Vibrationen einen geeigneten zusätzlicher Reiz für das klassische Krafttraining darstellen. Methoden In 3 verschiedenen Studien (S 1, S 2, S 3) haben insgesamt 90 krafttrainingserfahrene Sportstudenten unter 3 verschiedenen Bedingungen mit und ohne lokale Vibration trainiert (Vibrationsgruppe VG und traditionell trainierende Gruppe TTG). In der 1. Studie (n = 27) wurde der m. biceps brachii trainiert mit der Scott Curl Übung (4 Serien, 12 Wdhl.) unter Verwendung eines progressiven Belastungsprotokolls (70 % 1 RM) mit (4 mm, 18-36 Hz) und ohne lokalen Vibrationsstimulus. Studie 2 (n = 36) wurde ebenfalls mit (4 mm, 18-36 Hz) und ohne direkte Stimulation der Beinbeugemuskulatur (4 sets, 12 reps) in Kombination mit einer progressiven Last (70 % 1 RM) durchgeführt. Studie 3 (n = 27) fand mit/ohne lokale Vibration auf einem Vibrationsfahrrad statt (3 Intervalle über 5 min., 3 min Pause dazwischen, 4 mm, 20 Hz). Die Trainingsperiode war in allen Studien 4 Wochen lang und schloss eine Kontrollgruppe ein. Die Tests T1, T2 und T3 bestanden aus differenzierten Kraft- und Leistungstests an Maschinen, die mit Kraft- und Wegsensoren ausgestattet waren. Ergebnisse Alle o.g. Konditionen eines lokalen Vibrationstrainings zeigten signifikant bessere Ergebnisse der VGen im Vergleich zu den TTGen (Anova, Tukey post hoc test). Die Steigerung von Fmax und Pmax betrug 21-43 % für die VGen im Ggs. zu 4-21 % bei den TTGen. Darüber hinaus fanden diese Anpassungen signifikant früher bei den VGen im Vergleich zu den TTGen statt. Diskussion Lokale Vibrationsreize scheinen ein geeignetes Trainingsmittel zu sein um die grundlegenden Kraft- und Leistungsparameter zu verbessern. Eine Erklärung dafür ist die Nähe bzw. die direkte Stimulation der Zielmuskulatur. Als zugrundeliegende Mechanismen dafür lassen sich eine verbesserte neuromuskuläre Ansteuerung über Reflexe und eine Reduktion inhibitorischer Einflüsse des Antagonisten anführen, woraus ein höherer Kraftund Leistungsoutput resultiert. In weiter führenden Untersuchungen sollten die Belastungsnormative spezifiziert werden, um bestimmte Trainingsziele gezielter ansteuern zu können.

Training S3

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Tests S3

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Effekte eines fahrradspezifischen Kraftausdauertrainings mit und ohne Vibration Autor:

H. Kleinöder, T. Remppel, Z. Yue, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Einleitung Vibrationstraining wird in vielen Sportarten durchgeführt, wobei z.T. hohe Verbesserungen in den Bereichen Maximalkraft, Schnellkraft, Reaktivkraft und Schnelligkeit erzielt worden sind (1, 2, 3). Für den Radsport ist insbesondere die Kraftausdauer von entscheidender Bedeutung. Die zugrunde liegende Zielstellung dieser Untersuchung war, ein radspezifisches Training auf einem Fahrradergometer mit (s. Abb. 1) und ohne lokalen Vibrationsstimulus auf Effekte hinsichtlich klassischer Kraft- und Leistungsparameter zu prüfen.

Vibrationstraining

Methode 30 männliche Sportstudenten (1.84 cm +- 6.2 cm, 77.5 kg +5.6 kg) wurden randomisiert in 3 Gruppen (2 Trainings- und 1 Kontrollgruppe) eingeteilt. Vor dem Trainingsbeginn wurde eine Voruntersuchung zur Abschätzung der Vibrationsbelastung gemacht (s. Abb. 3). Beide Trainingsgruppen führten 8 Trainingseinheiten in 4 Wochen auf einem Cyclus 2 Record Ergometer von Avantronic durch(s. Tab. 1). Jede Trainingseinheit dauerte 31 Minuten (5 min Aufwärmen (80 Watt, 90 rpm), 3 x 5 min Training (60 - 70% individuell angepasst, 50 rpm), mit 3 min aktiver Regeneration dazwischen (80 Watt, 90 rpm) und 5 min Ausfahren (80 Watt, 90 rpm)). Während der 3 Trainingsintervalle trainierte die Vibrationsgruppe mit 4 mm Amplitude and 20 Hz Frequenz. Ein 2 minütiger Ergometertest and 3 isometrische und dynamische Maximalkrafttests (Gym 80 Geräte/Mechatronic Kraft- und Wegsensoren) radspezifischer Muskulatur (m. quadriceps femoris, m. biceps femoris und m. triceps surae) wurden durchgeführt zu Beginn und am Ende der Trainingsperiode. Ergebnisse Unterschiede zwischen und innerhalb der Gruppen wurden mit t-Tests geprüft. Die Vibrationsgruppe verbesserte sich signifikant vom Eingangstest zum Ausgangstest beim 2 min Ergometertest (s. Abb. 5), bei 2 isometrischen Maximalkrafttests (Beinextensoren und Waden) und dem dynamischen Test für die Wadenmuskulatur (s. Abb. 4). Die konventionell trainierende Trainingsgruppe zeigte signifikante Verbesserungen nur beim 2 min Ergometertest (s. Abb. 5) und bei 1 isometrischen Maximalkrafttest (Beinextensoren). Zwischen beiden Trainingsgruppen zeigten sich signifikante Unterschiede beim Maximalkrafttest der Beinflexoren (dynamisch and isometrisch) zugunsten der Vibrationsgruppe. Hinsichtlich der Kontrollgruppe gab es keinerlei signifikante Unterschiede. Individuell waren z.T. sehr hohe Verbesserungsraten bei der Vibrationsgruppe festzustellen. Diskussion: Die Ergebnisse zeigen, dass das Training auf dem Vibrationsfahrrad über Potential verfügt, welches weiterführend untersucht werden sollte. Offensichtlich waren die Verbesserungen der Wadenmuskulatur, welche dem Vibrationsstimulus am nächsten lag und die frühzeitigen signifikanten Verbesserungen von Kraft- und Leistungsparametern in Test 2 (s. Abb. 4 und 5). Da das o.g. Studiendesign sicherheitsorientiert war, sollte weitere Studien mit Modifikationen Belastungsparameter gemacht werden, um weitere Aussagen für den Einsatz in der Praxis zu liefern. Diskussion Die Ergebnisse zeigen, dass das Training auf dem Vibrationsfahrrad über Potential verfügt, welches weiterführend untersucht werden sollte. Offensichtlich waren die Verbesserungen der Wadenmuskulatur, welche dem Vibrationsstimulus am nächsten lag und die frühzeitigen signifikanten Verbesserungen von Kraft- und Leistungsparametern in Test 2 (s. Abb. 4 und 5). Da das o.g. Studiendesign sicherheitsorientiert war, sollte weitere Studien mit Modifikationen der Belastungsparameter gemacht werden, um weitere Aussagen für den Einsatz in der Praxis zu liefern. Kontakt:

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Praxisforschung

Die konsequente Fortsetzung von Grundlagen- über Anwendungsforschung ist die Praxisforschung, die sich direkt an die praktische Situation der Sportarten wendet. Hier werden einerseits modernste Methoden eingesetzt, um sportartspezifische Leistungsmerkmale der Aktiven aufzuklären. Andererseits werden auch gezielt Trainingsmaßnahmen im Hinblick auf ihre Wirksamkeit geprüft. Diese Praxisforschung wird in Form von sog. „Diagnostik- und Trainingscamps“ durchgeführt. Hier können die umfangreichen Einrichtungen der DSHS-Köln vor Ort genutzt werden. Je nach organisatorischen Voraussetzungen können aber solche Camps auch am Trainingsort durchgeführt werden. In jedem Fall findet eine Verknüpfung von solchen Verfahren statt, die technisch-apparativ gestützt sind (z.B. VO2-Messung, biomechanische Kinematik) und Praxistests statt (z.B. motorischen Tests). Die Ergebnisse dieser Form von Praxisforschung werden in den Kontext der Grundlagen- und Anwendungsforschung eingebettet, um möglichst weitreichende Erklärungen für Leistungsunterschiede zu finden und Trainingsempfehlungen geben zu können. Wichtiges Kennzeichen der Diagnostik- und Trainingscamps und der dort stattfindenden Praxisforschung ist die Abstimmung der Forschungsziele und der eingesetzten Methoden zusammen mit den Sportdirektoren, den Trainern und anderen Verantwortlichen aus der Praxis. Die Testbatterien und die daraus abgeleiteten Trainingsempfehlungen werden in engem Kontakt zwischen Wissenschaftlern und Praxisvertretern konzipiert, durchgeführt und auswertet. Voraussetzung für die Teilnahme an den Diagnostik- und Trainingscamps ist die, dass der Basischeck absolviert wurde. Die dort unter Laborbedingungen erhobenen Daten sind für die Interpretation der Daten aus den Diagnostik- und Trainingscamps von großer Bedeutung. Besonderer Wert wird darauf gelegt, in einer „Doppelverantwortung“ für Nachwuchs- und Spitzensport alle Zielgruppen zu betreuen. Exemplarisch werden die Diagnostik- und Trainingscamps in den folgenden Sportarten dargestellt. Alpiner Skilauf Im alpinen Rennsport muss im Startraum vor dem Start mit teilweise langen Wartezeiten unter kalten Temperaturen gerechnet werden. Wichtig ist es, vor dem Start den Organismus auf die anschließenden lokal hoch-laktaziden Belastungen optimal vorzubereiten („aufwärmen“). Hier spielen Mechanismen des Laktattransports eine besondere Rolle. Badminton Wichtig ist es im Badminton u.a., hohe Ballgeschwindigkeiten zu erzeugen. Im Schwerpunkt steht deshalb hier die Untersuchung der individuellen Techniken Erzeugung der Segmentgeschwindigkeiten des Oberkörpers und des Schlägers. Außerdem werden hier Erfordernisse der Energiebereitstellung mit spirometrischen Verfahren untersucht. Bob/Rodel/Skeleton Hier ist die zentrale konditionelle Komponente die Erzeugung einer möglichst hohen Beschleunigung des eigenen Körpers und des Gerätes auf einer kurzen Strecke, um eine entsprechende Anfahrtgeschwindigkeit zu erreichen. Das stellt besondere Anforderungen an die Schnellkraftkomponenten der unteren Extremitäten wie auch an die Kraftübertragung an den Oberkörper.

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Fußball Als konditionelle Zielgrößen sind im Profifußball solche Merkmale der Energiebereitstellung, der Schnelligkeit und Reaktivität zu entwickeln, die über die gesamte Spielzeit aufrecht erhalten bleiben können. Dafür werden sowohl im Nachwuchs- wie im Profibereich Diagnostik- und Trainingscamps durchgeführt. Aufgrund eines an vielen Stellen vorhandenen Verbesserungspotenzials bei den Trainingsmethoden werden gezielte Interventionen nach dem „HIT-Prinzip“ (HochIntensitätsTraining) eingesetzt. Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Leichtathletik Die Vielzahl der Disziplinen mit völlig unterschiedlichen Anforderungsprofilen macht entsprechend differenzierte Konzepte für Diagnostik- und Trainingscamps erforderlich. Exemplarisch werden zwei Disziplingruppen (Mittel- und Langstreckenlauf sowie Sprint/Sprung) dargestellt. Im Mittel- und Langstreckenlauf sind das Höhendiagnostik und -trainingslager. Im Bereich Sprint/ Sprung liegen die Verfahren auf dem Schwerpunkt der Sprung- und Schnellkraft. Radsport Der Radsport wird in besonders starkem Maß von umfangsorientierten Trainingsmethoden beeinflusst, auch wenn in vielen Situationen (Zielsprint, Bergetappen) anaerobe Intervalle eine große Rolle spielen. In radspezifischen Camps wird die spezielle Energiebereitstellung bei solchen hochintensiven Intervallen diagnostiziert und trainiert. Schwimmen Sportartspezifische Verfahren sind hier zwangsläufig von ähnlicher Bedeutung wie im Wasserball. In diagnostischer Hinsicht wird deshalb die Aussagekraft „Wasserstests“ mit der von Labortests verglichen. Hinsichtlich der Trainingsgestaltung überwiegen im Schwimmen in vielen Situationen umfangsorientierte Belastungen. In Diagnostik- und Trainingscamps ließ sich im Nachwuchstraining die Bedeutung hochintensiver Methoden nachweisen. Tennis Eine frühzeitige technische Vorbereitung von Talenten steht hier außer Frage. Diskutiert wird im Tennis allerdings, wie in anderen Sportarten, die Bedeutung konditioneller Maßnahmen im Nachwuchs. In den seit vielen Jahren mit mehreren hundert Kindern durchgeführten Diagnostikcamps („DTB-Talentcup“) lassen sich sowohl die Bedeutung eines frühzeitigen Konditionstrainings wie auch die Effektivität von Umstellungen der Trainingsarbeit auf Verbandsebene zeigen. Tischtennis Aufgrund der hohen Geschwindigkeit in den Ballwechseln kommen sowohl technischen wie auch konditionellen Merkmalen eine große Bedeutung zu. Direkte Vergleiche der Schlagtechnik der weltbesten Spieler mit kinematischen Verfahren untereinander zeigen die sowohl individuelle technische Varianten wie auch die unverzichtbaren Konstanten einer guten Technik. Diagnosen der Energiebreitstellung erlauben eine bessere Klassifikation der Trainingsintensitäten. Turnen Wie kaum eine andere Sportart wird das Turnen durch gymnastisch-technische Elemente wie auch gleichzeitig durch konditionelle Merkmale, z.B. in der Maximal-, Schnell- und Reaktivkraft bestimmt. Diagnostik- und Trainingscamps sind in besonderer Weise geeignet, auf diese komplexen sportartspezifischen Anforderungen einzugehen. Solche Camps werden mit Nachwuchsathletinnen ebenso durchgeführt wie mit Mitgliedern der Nationalmannschaft. Wasserball Die Bedeutung sportartspezifischer Diagnostikverfahren wird hier besonders deutlich. Der Forschungsbedarf mit modernen Verfahren, die zur Aufklärung der individuellen Leistungsmerkmale beitragen, ist hier besonders hoch. Die Ziele dieses Diagnostik- und Trainingscamps lagen deshalb schwerpunktmäßig in der Entwicklung einer Testbatterie, die in besonderer Weise die Voraussetzung im Wasser berücksichtigt (z.B. „Sprungkraftfähigkeit“, spezielle Sprintausdauer). Gleichzeitig konnte die Effektivität moderner Verfahren der Elektrostimulation zur Verbesserung der Rumpf- und Schulterstabilität nachgewiesen werden.

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Alpiner Skilauf: Effekte von Aufwärmarbeit auf den Laktattransport Autor:

P. Wahl, Ch. Zinner, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Alpiner Skilauf

Obwohl es bisher nur wenige wissenschaftliche Studien zur Effektivität und den zu Grunde liegenden Mechanismen von Aufwärmprogrammen gibt, ist das Aufwärmen selbstverständlicher Bestandteil des sportlichen Trainings. Im Allgemeinen werden Aufwärmprogramme eingesetzt, die auf den Erfahrungen von Trainern und Athleten basieren. In einem Diagnostik-Camp konnte gezeigt werden, dass der erythrozytäre Laktattransporter als Antwort auf körperliche Aktivität vom Zytoplasma der Zelle in die Membran verlagert werden. Auf diese Weise kann der Laktattransport verbessert werden. Das kann dann eine vermehrte Verstoffwechselung zur Folge haben. Wenn sich das in einem Aufwärmprogramm realisieren ließe, ist eine frühere Leistungsbereitschaft zu erwarten. Ziel war es, zu untersuchen, ob der erythrozytäre Laktattransport bei Belastung durch vorherige unterschiedliche Aufwärmintensitäten beeinflusst werden kann. Zu diesem Zweck absolvierten die Sportler drei unterschiedliche Aufwärmprogramme (ohne/extensiv/intensiv) jeweils gefolgt von einem 30 sec Maximaltest. Gemessen wurden dabei die Leistung, spirometrische Variablen und die Laktatkonzentrationen im Plasma und den Erythrozyten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein intensives Aufwärmen zu einem verbesserten Laktattransport und zu einer vergrößerten Leistungsabgabe führt.

Abb. 1: Die Intervention dauerte insgesamt 32:30 und bestand aus 12-min Aufwärmen bei 60% der VO2peak (extensives Aufwärmen) oder beinhaltete drei 10 s Intervalle (gestrichelte Linie) bei 200% der VO2peak (intensives Aufwärmen), gefolgt von einer 5-minütigen Ruhephase. Anschließend absolvierten die Probanden den 30 s Maximaltest. Die Pfeile kennzeichnen die Blutabnahmezeitpunkte.

Abb. 2: Leistungsabgabe während 30 s Maximaltest nach unterschiedlichen Aufwärmintensitäten.

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Badminton: Körperpunktgeschwindigkeiten und Bodenkontaktzeiten beim Vorhand-Smash im Badminton der Damen J.P. Goldmann, M. Sanno, B. Braunstein, G.P. Brüggemann

Autor:

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

2D-Bewegungsanalyse Drei Spielerinnen der deutschen Nationalmannschaft führten jeweils fünf Smashs in Folge aus. Mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera (200 Hz, Basler, Ahrensburg, GER) und der Bewegungsanalyse-Software Peak Motus (Vicon Peak, Oxford, UK) wurden die Bewegungen der Schulter, des Ellbogens, des Handgelenks, des Schlägerkopfs und des Balls in der Sagittalebene zweidimensional während des Smashs aufgezeichnet. Die 2D-Raumkoordinaten der anatomischen Körperpunkte wurden anschließend manuell digitalisiert. Diese Methode ermöglicht eine Abschätzung über den zeitlichen Bewegungsablauf und die zugehörigen Bewegungsgeschwindigkeiten der Körperpunkte in der Sagittalebene (Abb.1) und lässt Rückschlüsse auf das Timing und die Interaktion Ball-Schläger im Treffpunkt (TP) zu.

(a)

(b)

(c)

Badminton

Abb.1: Geschwindigkeiten einzelner anatomischer Körperpunkte der Spielerinnen S (a), K (b) und B (c) während eines Vorhand-Smashs (ungefilterte Rohdaten).

Richtungswechsel nach Vorhand-Smash Die Spielerinnen mussten nach der Durchführung eines Vorhand-Smashs aus der Rückwärtsbewegung, angespielt auf die Vorhand- (VH) bzw. Rückhandseite (RH), schnellstmöglich in die auf dem Boden markierte Ausgangsposition zurückgelangen. Die Bodenkontaktzeiten (Abb.2) während des Richtungswechsels wurden mit einer Kraftmessplatte (1000 Hz, Kistler, Winterthur, CH) ermittelt. Die Ergebnisse zeigen Unterschiede (bis zu 30%) zwischen den Spielerinnen auf beiden Seiten und geringe Differenzen im Seitenvergleich VH-RH (RH +8%). Die Dauer von Bodenkontaktzeiten wird mit der mechanischen Leistung des Massenmittelpunkts eines Körpers und der mechanischen Leistung im Sprung- und Kniegelenk in Verbindung gebracht (Walsh, 2004).

Abb.2: Bodenkontaktzeiten bei Richtungswechseln der Spielerinnen K, B, und S nach jeweils fünf Smashs über die VH- und RH-Seite

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Bob/Rodel/Skeleton: Antritts- und Sprintschnelligkeit Autor:

S. Nowak, U. Speicher, L. Wortmann, N. Wirtz, H. Kleinoeder, J. Mester

Bob/Rodel/Skeleton

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Im Bob- und Rodelsport kommt beim Start der Antrittsund Sprintfähigkeit eine besonders große Bedeutung zu. Neben Messungen auf der Bob- und Rodelbahn sind Untersuchungen unter besser standardisierbaren Laborbedingungen sinnvoll. Im Rahmen dieses Diagnostik-Camps wurden sieben Athleten des Bundeskaders aus den Bereichen Bob, Rodeln und Skeleton untersucht. Mit dieser Maßnahme sollen sportartspezifische Informationen über ausgewählte Merkmale der Leistungsfähigkeit erhoben und in die Trainingsplanung integriert werden. Die Testbatterie umfasste verschiedene Linearsprints (10m, 20m, 30m, 40m), die ergänzend zu dem klassischen Test auch mit unterschiedlichen Zusatzlasten (5kg bzw. 20kg) durchgeführt worden sind. Zusätzlich fand eine Kraftdiagnostik an der Beinpresse statt, bei der verQuelle: Spies-Bobteam schiedene isometrische (Fmax, Frel, RFD, RFDrel) und dynamische (Pmax, Prel) Kraftparameter ermittelt wurden. Biomechanische (3D-Bodyscan) und sportmedizinische Untersuchungen (CK, Harnstoff und Haaranalyse) ergänzten das Diagnostik-Camp. Die Ergebnisse verweisen auf individuelle Optimierungsmöglichkeiten im Bereich der Antriebsmuskulatur von Sprung-, Knie- und Hüftgelenk. Außerdem liefern die Belastungsmarker CK, Harnstoff und Stickstoffisotopie wichtige Hinweise auf die Periodisierung und Belastungsgestaltung.

Abb. 1: Aufbau des Schnelligkeitstests

Abb. 2: Kraftdiagnostik an der Beinpresse

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Abb. 3: Sportmedizinische Untersuchung im Labor

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Leichtathletik: Höhentrainingscamps bei Mittel- und Langstreckenläufern Autor:

M. de Marées, B. Sperlich, S. Achtzehn, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

camps in Flagstaff/Arizona USA durchgeführt. Die Daten wurden im Labor in Köln und vor Ort in Flagstaff basierend auf einem Triangel-Konzept von Basisdaten, Biomarkern und Leistungskenngrößen analysiert.

Leichtathletik

Abb. 1: Trainingsanlage Flagstaff

Seit über 50 Jahren wird Höhentraining, in seinen verschiedenen Ausprägungen (train high-live high; train low-live high; train high–live low) vor allem von Ausdauersportlern eingesetzt. Doch gibt es häufig Sportler, die nicht in der gewünschten Ausprägung von der Höhentrainingsmaßnahme profitieren. Entweder kommt es schon während des Trainingslagers oder direkt nach der Ankunft auf Meeresniveau zu einem Leistungseinbruch. Ursachen dieser Leistungseinbußen sind nicht immer eindeutig zu klären. Doch wird die Problematik der Belastungssteuerung während eines Höhentrainingslagers, neben einer manchmal etwas instabilen Immunabwehr als Hauptursache für die zum Teil negativ verlaufenden Leistungsentwicklungen genannt. Als weitere Problematik stellt sich die große individuelle Reaktion der Athleten auf Höhentrainingsmaßnahmen dar. Um diese individuelle Reaktion besser berücksichtigen und beeinflussen zu können, wurden seit 2008 mehrere Höhendiagnostik und –trainings-

Die Methode der Hämoglobinmassenbestimmung kann für die Untersuchung von Anpassungseffekten verwendet werden. Dieser Athlet zeigt eine deutliche Reaktion direkt nach den beiden Höhentrainingscamps. Diese Informationen sind für die Trainingssteuerung nach Rückkehr aus der Höhe sehr wichtig.

Abb.:2 Hämoglobinmasse und Blutvolumen eines Mittelstreckenathleten (DLV-Nationalmannschaft)

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Abb.3: Hämoglobinmassenbestimmung und Blutvolumen

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Rad: Aktive oder passive Pausengestaltung bei Intervallbelastungen Autor:

M. Hägele, Ch. Zinner, B. Sperlich, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Rad

Abb. 1: Aktive Pause

Aktive oder Passiv - Der Effekt unterschiedlicher Erholungsprotokolle auf die körperliche Leistungsfähigkeit unter Berücksichtigung der Laktatkonzentration sowie des pH bei hoch intensivem Ausdauertraining (HIT). In den letzten Jahren wurde großer wissenschaftlicher Aufwand betrieben, um die Effektivität hochintensiven Ausdauertrainings (HIT) und dessen adaptive Prozesse im Vergleich zu hochumfangsorientierten Training (HVT) zu untersuchen. Hierfür beschränkten sich die meisten Studien auf die Beschreibung der Intensitäten während der eigentlichen Intervallbelastung, wobei eine Reihe unterschiedlicher Parameter genutzt wurden, um diese zu quantifizieren. In Relation dazu liegen noch wenige Erkenntnisse vor, wie die Erholungsperioden zwischen diesen Belastungen gestaltet werden sollen. Bei Beantwortung dieser Frage muss auch die Rolle des Laktats berücksichtigt werden. Immer noch werden aktive Erholungsprotokolle intuitiv von Trainern und Athleten bevorzugt, um eine rapide Senkung der Laktatkonzentration herbeizuführen, da dies hinsichtlich zukünftiger Belastungen als Leistungsfördernd interpretiert wird. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse belegen jedoch, dass Laktat neben einer Energiequelle für den oxydativen Stoffwechsel auch als Signalmolekül eine wichtige Rolle spielt. Aufgrund dieser Erkenntnisse war das Ziel der vorliegenden Untersuchung, den Einfluss einer aktiven sowie passiven Erholungsgestaltung auf die körperliche Leistungs-

Abb. 2: Aktive Pause

fähigkeit, sowie der Laktatkonzentrationen und des pH zu untersuchen. Hierfür absolvierten 12 Ausdauerathleten zweimal dasselbe Trainingsprotokoll, das vier 30 sek. Maximalbelastungen auf einem Fahrradergometer beinhaltete, unterbrochen jeweils von einer 10 min. Erholungsphase, die randomisiert entweder aktiv oder passiv gestaltet wurde.

Abbildung 3: Verlauf der Laktatkonzentrationen während der gesamten Trainingseinheit. Die dunkelgrauen Balken stellen dabei die 30 sek. Maximalbelastungen dar. Bei den mit * gekennzeichneten Werten liegen statistische Unterschiede zwischen aktiver Erholung (rot) und passiver Erholung (grau) vor (p<0,05).

Abbildung 4: Mittlere Leistung in Watt, gemessen bei beiden Gruppen für alle vier 30 sek. Intervallbelastungen. Bei den mit * gekennzeichneten Balken liegen innerhalb dieser Belastung statistische Unterschiede zwischen aktiver und passiver Erholung vor (p<0,05). Abb.5: (rechts) Mittlere Leistung in Watt, gemessen bei beiden Gruppen für alle vier 30 sek. Intervallbelastungen. Bei den mit * gekennzeichneten Balken liegen innerhalb dieser Belastung statistische Unterschiede zwischen aktiver und passiver Erholung vor (p<0,05).

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Schwimmsport: Die Effekte von umfangsorientiertem Training (HVT) vs Intensitätsorientiertem Training (HIT) Autor:

B. Sperlich, M. Haegele, I. Heilemann, Ch. Zinner, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Ein Großteil des Ausdauertrainings wird im Schwimmsport im Gegensatz zur eigentlichen Wettkampfbelastung mit geringer Intensität und umfangsbetont absolviert. Dies wird in der Regel dadurch begründet, dass aerobes Training zu einer erhöhten Regenerationsfähigkeit bzw. Ermüdungswiderstandsfähigkeit führt. Jüngste Studien zu (hoch-) intensivem Training bei Erwachsenen belegen eindeutig, dass in entsprechend kürzerer Trainingszeit ähnliche physiologische Anpassungen im Vergleich zu umfangsorientiertem Training zu erreichen sind. Das gilt auch die aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit, die sog. Grundlagenausdauer. Das Ziel der Diagnostik- und Trainingscamps Maßnahme war es deshalb, die Effekte von umfangs- vs. intensitätsbetontem Schwimmtraining im Kindesalter zu vergleichen. Zum Vergleich der beiden Trainingskonzepte wurde ein 5-wöchiges Diagnostik- und Trainingscamp mit 27 Kindern (MW: 11,5 ± 1,6 Jahre) in zwei Trainingsgruppen (intensiv vs. umfangsorientiert) durchgeführt. Vor und nach der Trainingsintervention wurde die maximale Sauerstoffaufnahme sowie die Leistung bei 4 mmol/L Laktat bestimmt. Im 50m-Becken wurde ein 2km-Test, ein 100m-Sprint mit Erfassung der Nachbelastungslaktatkinetik sowie ein 6x50m-Test durchgeführt.

Abb. 1: Trainingsumfänge der HIT und HVT Gruppe

Abb. 2: Laktatentnahme

Schwimmsport

Als Ergebnis lässt sich festhalten, dass keiner der erhobenen physiologischen Parameter signifikante Unterschiede sowohl zwischen den Trainingsgruppen als auch im pre-post Vergleich zeigt. Das deutet darauf hin, dass die im Schwimmsport häufig angewendete umfangsbetonte Trainingsstrategie auch im Kindesalter nicht zwangsläufig einen Vorteil gegenüber (hoch) intensivem Ausdauertraining besitzt. Beim intensiven Training wurden in vergleichsweise kürzerer Trainingszeit jedoch die gleichen physiologischen Effekte ohne Leistungseinbußen erzielt. Diese Zeitersparnis kommt einem deutlich höheren techno-motorischen Anteil im Training zu Gute.

Abb. 3: Schwimmzentrum

Delta prä post

Abb. 4: Delta prä post und Schwimmleistung

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Schwimmsport

Schwimmsport: Vergleich verschiedener Stufentestmodelle im Schwimmsport Autor:

Ch. Zinner, M. Krüger, B. Sperlich, J. Mester

Institut:

Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Der Stufentest nach Pansold ist ein mehrstufiger Test im Schwimmen zur Ermittlung der Intensitätsvorgaben im Training. Der Vorteil dieses Tests ist, dass für diverse Athletentypen (Sprinter, Mittel-, Langstreckler) ein angepasster Testablauf zur Verfügung steht. Dieser Test wird vom Deutschen Schwimmverband (DSV) im Rahmen der komplexen Leistungsdiagnostik durchgeführt und die Ergebnisse dienen der Steuerung des Trainings. Der Pansold-Test stützt sich im Rahmen seiner Auswertung vor allem auf drei Kenngrößen. Auf die Leistung (Schwimmgeschwindigkeit) bei 4mmol*L-1 Laktat (aerobe Leistungsfähigkeit). Die maximale Laktatkonzentration, als Niveau der anaerob-laktaziden Energiebereitstellung. Als dritte Kenngröße wird die Steigung der Laktatleistungskurve als Niveau der Kraftfähigkeit angenommen. Aus mehreren Gründen ist dieser Test in die Kritik geraten. In einer Studie, an der 20 Schwimmer des NordrheinWestfälischen Landeskaders teilnahmen, wurden drei Stufentestmodelle im Schwimmen miteinander verglichen. Die Ergebnisse zeigen dass der Stufentest nach Pansold den Athleten und Trainern deutlich bessere aerobe Leistungsfähigkeiten bescheinigt, als ein standardisierterer Testablauf. Der Vergleich von Geschwindigkeiten bei fixen Laktatwerten (2, 3, 4 mmol*L-1 Blutlaktat), zeigen signifikant schnellere Geschwindigkeiten für den Pansoldtest, als für einen Test mit gleich bleibender Stufendauer. Das bedeutet, dass der Stufentest nach Pansold den Athleten und Trainern deutlich bessere aerobe Leistungsfähigkeiten bescheinigt, als ein standardisierterer Testablauf. So müssten die Probanden beispielsweise bei einer Serie die im 3mmol*L-1 Blutlaktat Bereich geschwommen werden soll aufgrund der Ergebnisse des Pansold Tests pro 100m 2,3 Sekunden schneller schwimmen als nach den Ergebnissen aus einem standardisierterem Testablauf (1:14,8 – 1:17,1 min/100m). Aus diesem Grund kann eine Steuerung des Trainings mit den in einem Pansoldtest ermittelten Schwimmgeschwindigkeiten zu einer Stagnation oder sogar einem Rückgang der Leistung führen.

Abb.1: Vergleich der Schwimmgeschwindigkeiten verschiedener Stufentestmodelle bei 4mmol*L-1 Blutlaktat

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Abb.2: Ablauf eines Stufentests nach Pansold

Abb.3: Pulsmessung

Abb.4: Laktatabnahme

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Tischtennis: Energiestoffwechsel Autor:

B. Sperlich, S. Nitsch, M. Hägele, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Die metabolische Trainings- und Wettkampfbelastung jugendlicher Tischtennisspieler ist bisher weitestgehend unerforscht. Aus diesem Grund war es Ziel dieses Daigsnotik-Camps, den Energiestoffwechsel, sowohl während intensivem und moderatem Training, als auch im Wettkampf zu analysieren. Laktat (Lac), Herzfrequenz (HR), Sauerstoffaufnahme (VO2) und subjektives Belastungsempfinden (RPE) wurden engmaschig während spezieller Trainingseinheiten (TE) und eines internationalen Wettkampfs bei 8 deutschen Nationalspielern erhoben. Maximale Mittelwerte während einer intensiven TE: Lac: 2,1±1,1 mmol/l (3,9 mmol/l), HR: 147,4 ±18,6 B/min (168,0 B/min), VO2: 31,1±8,7 mL/min/kg (44,1 mL/min/kg), RPE: 16,2±2,3 (20,0) auf der BORG´s Skala. Höchstwerte wurden nach 200 Bällen, die ohne Pause mit Maximalgeschwindigkeit gespielt wurden, erreicht. In den technischen TE zeigten sich folgende Werte: Lac: 1,0±0,2 mmol/l, HR: 125,2±40,2 B/min, VO2: 20,2±5,4 mL/min/kg-1, RPE: 14,4±3,4.

Tischtennis

Lediglich für int. Ballwechsel ohne Unterbrechung wurden höhere Werte für Lac (~3.5 mmol/l) und VO2 erhoben. Das mittlere Lac während der TE und im Wettkampf (~1.0-2.0 mmol/l) lässt auf einen niedrige Stoffwechselaktivierung schließen, die zu keiner Verbesserung der Ausdauerleistung führt. Im Hinblick auf die nur sehr begrenzte Trainingszeit, die für die Entwicklung der Ausdauerleistungsfähigkeit im TT zur Verfügung steht, sollte Trainingsformen wie hoch intensives Ausdauertraining (HIT) durch seine zeitliche Ersparnis in besonderem Maße Berücksichtigung finden.

Abb. 1.: Zeitachse der ermittelten pysiologischen Parameter

Abb. 3.: Laktatwerte während zweier TE (intensiv vs technisch) Abb. 4: Lac und RPE während eines internationalen Wettkampfs

Abb. 2.: Tischtennisspieler mit portabler Spiro

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Tischtennis: Dreidimensionale Bewegungsanalyse im Tischtennis Autor:

J.P. Goldmann, M. Sanno, B. Braunstein, G.P. Brüggemann

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

3D-Bewegungsanalyse In der Biomechanik wird die Bewegungsanalyse häufig zur Leistungsdiagnostik und Leistungsoptimierung in unterschiedlichen Sportarten eingesetzt. Bei sehr schnellen Bewegungen wie dem Tischtennisschlag werden Hochgeschwindigkeitskameras benötigt, um den Informationsverlust gegenüber herkömmlichen Filmkameras zu minimieren. Die dreidimensionale Bewegungsanalyse ermöglicht die Rekonstruktion anatomischer Körperpunkte und –segmente in allen drei Ebenen. Mit Hilfe eines Mehrkörpermodells wurde im Folgenden versucht, Bewegungsmuster während des Wettkampfs im Tischtennis (World Team Cup Magdeburg 2007) quantitativ zu analysieren.

Tischtennis

3D-Mehrkörpermodell Mit vier synchronisierten Hochgeschwindigkeits-Videokameras (100 Hz, Basler, Ahrensburg, GER) wurden die Bewegungen der Spieler während des Wettkampfs mittels der Bewegungsanalyse-Software Peak Motus (Vicon Peak, Oxford, UK) dreisimensional aufgezeichnet. Die Videokameras wurden auf das Aktionsfeld (3 m x 3 m x 2 m) des Spielers von anterior, posterior und sagittal ausgerichtet (Abb.1). Die 3D-Raumkoordinaten der anatomischen Körperpunkte (Schulter, Becken, obere/untere Extremitäten), des Schlägers und des Balls wurden nach den Aufnahmen manuell digitalisiert. Dieses Mehrkörpermodell ermöglicht (a) eine qualitative Analyse des Bewegungsverhaltens eines Spielers während des Wettkampfs und (b) eine quantitative Analyse kinematischer Parameter wie Körperpunktgeschwindigkeiten und -beschleunigungen von Ball, Schläger, Handgelenk, Ellbogen, Schulter, etc., aber auch Winkeländerungen von Segmenten (Unterarm-Oberarm) und Änderungen des Körperschwerpunkts in der Sagittal-, Frontal- und Transversalebene (Abb.2).

Abb.1: Versuchsaufbau Bewegungsanalyse

Abb.2: Bildausschnitte der Kameras (links), Mehrkörpermodell (Mitte), Rekonstruktion des Spielers in der Ansicht von oben (rechts).

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Tennis: Talentsichtung Autor:

S. Nowak, U. Speicher, L. Wortmann, N. Wirtz, H. Kleinoeder, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Einleitung Im Sinne einer frühzeitigen sportmotorischen Förderung findet seit dem Jahr 2004 jährlich im Rahmen des DTB-Talentcups ein tennisspezifisches Diagnostikcamp statt. Talentierte Nachwuchs-Tennisspieler/innen (10-11 Jahren) aller Landesverbände des DTB nehmen an dieser Untersuchung jeweils teil (n=160-180). Methode In Kooperation mit der Sportwissenschaft der Bergischen Universität Wuppertal Arbeitsbereich Bewegungswissenschaft ist eine Testbatterie zusammengestellt worden, die folgende Komponente umfasst: 20m-Linearsprint (Lichtschranken 5m, 10m, 20m), T-Run (Lichtschranken), Ballpendel (tennisspezifisches Diagnostikinstrument auf Schnelligkeit und Treffsicherheit), Medizinballweitwurf (beidarmig 2kg, einarmig links und rechts 500g) und Sprunganalyse (SJ, CMJ, DJ). Es werden Einzel- sowie Landesverbandsranking zur Einstufung der sportmotorischen Leistungen der Talente den Trainern zur Verfügung gestellt. Im Weiteren kann die allgemeine sportmotorische Leistungsentwicklung der Nachwuchsspieler/innen seit 4 Jahren überprüft werden.

Tab. 1: Ranking der Verbände

Abb. 2: Sprunganalyse

Abb. 4: Sprungdiagnostik

Abb. 3: Medizinballstoßen

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Tennis

Ergebnisse Als Ergebnis kann u.a. festgehalten, dass auch im Alter von 10-11 Jahren deutliche Einflüsse der konditionellen Voraussetzungen auf der Spielfähigkeit im Tennis gesichert werden konnten. Effekte der wiederholten Diagnostikcamps zeigen sich auch darin, dass auf der Ebene der Landesverbände Veränderungen der Trainingskonzepte stattgefunden haben, die sich in einer verbesserten morischen und konditionellen Leistungsfähigkeit der Nachwuchsspieler niederschlagen.

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Turnen: Diagnostik der sportlichen Leistung bei Drop Jumps auf unterschiedlichen Untergründen im Leistungsturnen der Damen Autor:

J.P. Goldmann, K. Heinrich, M. Sanno, B. Braunstein, G.P. Brüggemann

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

Turnen

Einleitung In vielen Sportarten, vor allem im Leistungsturnen, findet ein mechanischer Energieaustausch zwischen Athlet und elastischem Untergrund statt (Ferris, 1997; Farley, 1998; Ferris, 1999). Der Athlet scheint sich dabei auf die Eigenschaften des Untergrundes einzustellen und kann dadurch seine sportliche Leistung variieren (Sanders, 1993; Bosco, 1997; Arampatzis, 2001; Kerdok, 2002). Bei hohen Sprungintensitäten oder kurzen Dehnungs-Verkürzungs-Zyklen wie beim Drop Jump ist es das Ziel, die vertikale Abfluggeschwindigkeit zu maximieren, um eine möglichst große Flughöhe zu erzielen (Arampatzis, 2004).

Abb.1: Modell der unteren Extremität

Methodik 13 Turnerinnen der deutschen Nationalmannschaft führten jeweils drei Drop Jumps auf unterschiedlichen Untergründen (Tartan vs Schwingboden) aus. Die Absprunghöhe betrug 0.36 m. Die Untergründe wurden auf einer Kraftmessplatte (1080 Hz, Kistler, Winterthur, CH) fixiert. Die Turnerinnen wurden an 10 anatomischen Punkten der unteren Extremität mit reflektierenden Markern beklebt und während der Sprünge von acht Highspeed-Infrarotkameras (120 Hz, Vicon, Oxford, UK) gefilmt. Die Auswertung erfolgte über Matlab (Matlab, The Mathworks, Natick, US).

Ergebnisse Zwischen den Drop Jumps auf Tartan und Schwingboden konnte bei gleich bleibenden Winkelpositionen im Knie- (Abb.4) und Sprunggelenk (MW 13° ± 0.5°) in der Umkehrphase der Bewegung und gleich bleibenden Bodenkontaktzeiten (MW 0.15 s ± 0.02 s) eine signifikante Zunahme (p < 0.001) der Flughöhe (Abb.2) und der Abfluggeschwindigkeit (Abb.3) festgestellt werden. Diskussion Schwingbodenelemente haben einen signifikanten Einfluss auf die sportliche Leistung im Turnsport. Die Knie- und Sprunggelenkwinkel in der Umkehrphase der Bewegung und die Bodenkontaktzeiten bleiben zwischen hartem und weichem Untergrund unverändert. Der Energieverlust scheint für den harten Untergrund geringer zu sein, die Sprungleistung ist jedoch für den weichen Boden größer. Arampatzis et al. (2004) fanden einen Grund dafür in einem größeren Verhältnis zwischen positiver und negativer mechanischer Arbeit, die der Athlet während der Bodenkontaktphase auf dem weichen Untergrund im Vergleich zum harten Untergrund aufbringt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, Diagnostiken zur Überprüfung der sportlichen Leistung bei Drop Jumps im Turnsport auf Schwingbodenelementen durchzuführen.

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Turnen: IPPOLO - Individuelle Potentialprognose und Leistungsoptimierung Bewegungs- und Leistungsanalyse im Hochleistungs-Geräteturnen Autor:

K. Heinrich, R. Müller, K. Karamanidis, G.P. Brüggemann

Institut: Institut für Biomechanik und Orthopädie

3D-Bewegungsanalyse: Die Aufnahme der 3D-Bewegung erfolgte mit einem System aus 3 Hochgeschwindigkeits-Videokameras (bis zu 200Hz). Um die 3D-Raumkoordinaten von wichtigen anatomischen Körperpunkten zu erhalten, wurden diese mit Hilfe der Software Peak Motus einzeln Bild für Bild digitalisiert. Die Messung der an der Reckstange auftretenden horizontalen und vertikalen Reaktionskräfte erfolgte über 4 Kraftaufnehmer in der Reckstange.

3D-Mehrkörpermodell: Die anthropometrischen Daten der Körpersegmente, die 3D-Koordinaten der erfassten anatomischen Körperpunkte und die aufgezeichneten Reaktionskräfte werden in der Modellierung eines 3D Mehrkörpermodells zusammengeführt.

Turnen

3D-Körperoberflächenerfassung: Die Körperoberfläche wird mit einem 3D-Oberflächenscanner erfasst. Aus den dreidimensional rekonstruierten Körpersegmenten wurden die anthropometrischen Informationen der Segmente ermittelt und eventuelle Fehlhaltungen festgestellt.

Muskelfunktionsdiagnostik: Die Muskelarchitektur (Fiederungswinkel, Muskeldicke, Faserbündellänge) der unteren Extremität wurden mit Hilfe der Ultrasonographie erfasst. Die Muskelkraftkapazität der Waden- sowie Kniestreckermuskulatur wurden an einem Dynamometer mit drei verschiedenen Gelenkwinkelkonfigurationen bestimmt. Die Längenänderung der Achillessehne und Aponeurose, und der Quadricepssehne und Aponeurose wurde mittels Ultraschall ermittelt. Durch diese am Institut entwickelte Methode, lassen sich die mechanischen und morphologischen Eigenschaften von Muskeln und Sehnen (wie z.B. die Sehnensteifigkeit) in vivo und nicht invasiv am menschlichen Körper erfassen.

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Wasserball: Kraftdiagnostik und Elektromyostimulation Autor:

U. Speicher, S. Nowak, L. Wortmann, H. Kleinöder, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Wasserball

Im Wasserball sind besondere Fähigkeiten im Bereich der sog. Kraftausdauer der unteren Extremitäten aber auch Schnellkraft- und Stabilsationsfähigkeiten des Oberkörpers und des Rumpfes erforderlich. Zusammen mit Topnachwuchs-Wasserballspielern aus NRW wurden mehrere Diagnostik- und Trainingscamps durchgeführt, in die das Trainingsverfahren Elektromyostimulation (EMS) integriert wurde. EMS-Training bietet u. a. die Stärkung der tieferen Rückenmuskulatur, so dass eine Anwendung in der Sportart Wasserball mit hoher Verletzungsanfälligkeit im Rücken- und Schulterbereich als sinnvoll erschien. Neben isometrischen und dynamischen kraftdiagnostischen Verfahren vor und nach dem vierwöchigen Trainingsintervall, wurden Blutanalysen vor und nach EMS-Trainingseinheiten durchgeführt, um ebenfalls hormonelle und enzymatische Reaktionen auf das Training im Vergleich zu klassischem Einheiten nachzuweisen. Die Kraftdiagnostik zeigte insbesondere eine Verbesserung der isometrischen Maximalkraft an der Backextension bis zu 17% durch ein EMS-Training auf. Diese Trainingseffekte bedürfen jedoch einer Regenerationsphase von zwei Wochen. Die hohe Intensität von EMS-Training konnte neben diesem Langzeiteffekt durch hohe Kreatinkinase-Werte im Blut bestätigt werden, obwohl die Nachwuchswasserballer als sehr gut krafttrainiert einzustufen sind.

Abb. 1: Ergebnisse der isometrischen Kraftdiagnostik in den Traininggruppen Elektromyostimulation (EG), klassisches Krafttraining (TG) und einer Verbindung beider Verfahren (MG). Die Testzeitpunkte sind jeweils vor, direkt nach dem Training und nach zweiwöchiger Regeneration.

Abb. 2: Mittelwert und Standardabweichung der Kreatinkinase während der Trainingsintervention. # p < 0.05 signifikante Unterschiede zwischen der MG und der TG. * p < 0.05 signifikante Anstiege zur Baseline. ° p < 0,05 signifikante Abnahmen zum Zeitpunkt “pre exercise” dritte Woche.

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Abb. 3. Kraftdiagnostik Abb. 4 Kraftdiagnostik der Beinmusder schrägen Bauchmus- kelkette kulatur

kleinoeder@dshs-koeln.de

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Wasserball: Erstellung Leistungsprofil Autor:

T. Focke, J. Mester

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Ziel des Diagnostik-Camps war die langfristige Erstellung eines umfangreichen und aussagekräftiges Leistungsprofils für die einzelnen Athleten hinsichtlich ihrer wasserballspezifisch physiologischen und anthropometrischen Voraussetzungen. 15 Sportler aus verschiedenen Kaderstufen (C-A Kader) nahmen an 12 wasserballspezifische Tests in Koop. mit dem Schwimmverband-NRW teil. Es wurde eine umfangreiche Testbatterie zur Früherkennung von Defiziten im wasserballspezifisch muskulären Bereich durchgeführt, um akute Mängel im Stoffwechselbereich durch praxisnahe Testverfahren zu erkennen.

Wasserball

Dabei wurden an verschiedenen Kraftgeräten (AducctorMachine, Abductor-Machine, Twister und Pullover) isometrisch und dynamisch die Maximalkraft gemessen. Im Wasser fanden parallel an 6 Stationen wasserballspezifische Untersuchungen statt. Dabei wurde die Wurfgeschwindigkeit mit Hilfe einer Radarpistole ermittelt, die Sprunghöhe (Jump und Reach im Wasser) sowie die zyklische (Zusatzgewicht) und azyklische Beinkraft (vgl. Abb...) gemessen. Anaerobe Tests in Anlehnung an den Wingatetest wurden mit Hilfe einer Zugwiderstandsmaschine (Semi-Tethered-Machine-STM) durchgeführt. Zusätzlich diente ein 400m Schwimmtest zur Bestimmung der Belastungsfähigkeit. Lakattentnahmen sowie Herzfrequenzmessungen wurden am Beckenrand durchgeführt. Des Weiteren werden anthropometrische Daten der einzelnen Athleten erfasst und im Verhältnis zu den jeweiligen Testergebnissen untersucht und bewertet.

Abb.1: Azyklischer Beinkraft-/ Sprungtest

Abb.2: Zyklischer Beinkrafttest mit Zusatzlast

Vor dem Hintergrund der sportlich stagnierenden Entwicklung des Wasserballsports in Deutschland und der ausbaufähigen Situation in der Nachwuchsförderung bilden die Daten für eine Verbesserung der wasserballspezifischen Leistungsdiagnostik und der daraus abgeleiteten Trainingssteuerung.

Abb.3: Laktatmessung

Abb.5: Vertikale Sprunghöhe/Reichweite Kontakt:

focke.tim@googlemail.com

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Abb.4: Wurfgeschwindigkeitstest

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Auswirkung von oraler Bikarbonatgabe auf die Leistung bei Wingate Anaerobic Tests Autor:

Ch. Zinner, P. Wahl, M. de Marées, J. Mester

Sportartübergreifend

Institut: Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik

Der Wingate Anaerobic Test (WAnT) dient der Bestimmung der alaktaziden Leistungsfähigkeit. Nach einem kurzen Aufwärmen (10 min) muss der Proband auf einem Radergometer über 30 Sekunden maximale Leistung erbringen. Das Ergometer regelt dabei im isokinetischen Modus die maximale Pedalgeschwindigkeit auf 120 Umdrehungen pro Minute. Die maximale Leistung („Peak Power“) wird in der Regel nach 3 – 5 sec erreicht. Die „Peak Power“ ist identisch mit der maximalen alaktaziden Leistungsfähigkeit. Die durchschnittliche Leistung über die 30 Sekunden ist die alaktazide Leistungsfähigkeit. Mit dem Ermüdungsindex („Fatigue Index“) wird der prozentuale Leistungsabfall des Probanden über die 30 Sekunden errechnet. In einer Studie absolvierten acht Sportstudenten der Deutschen Sporthochschule Köln vier WAnTs hintereinander mit einer fünf Minütigen Pause zwischen den Tests. Diese Belastung wurde von den Probanden zweimal absolviert. An einem Testtag wurde den Probanden Bikarbonat, an dem anderen Testtag ein Placeboprodukt verabreicht. Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen welche Auswirkung die orale Gabe von Bikarbonat auf die Leistung bei hochintensiven anaeroben Belastungen hat. Die Ergebnisse zeigen keine Unterschiede der Peak Power Werte zwischen den beiden Testtagen. Jedoch konnte die mittlere Leistung im Laufe der Test nach der Gabe von Bikarbonat wesentlicher besser aufrechterhalten werden. Erhobene Parameter: • Laktat (im Vollblut, Plasma, Erythrozyten) • Analyse von Blutgasen und Elektrolyten (im Vollblut, Plasma, Erythrozyten) • Maximale Leistung („Peak Power“) • Relative Maximale Leistung („rel. Peak Power“) • Mittlere Leistung („Mean Power“) • Ermüdungsindex („Fatigue Index“)

Abb. 1: Wingate Anaerobic Test auf dem SRM Ergometer

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Kontakt:

Abb. 2: Typischer Leistungsverlauf während eines Wingate Anaerobic Test

Abb. 3: Berechnung des prozentualen Leistungsabfalls während eines Wingate Anareobic Test nach INBAR Fatigue index (FI)= (Peak Power-Lowest Power)*100 Peak Power

Abb. 4: Verlauf der mittleren Leistung über alle vier Wingate Anaerobic Tests nach oraler Gabe von Bikarbonat (Bic) oder Placebo (Pl)

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Quantifizierung von Seilkräften und Abseilgeschwindigkeiten bei Spezialeinheiten der Polizei (SEK) Autor:

B. Braunstein, J.P. Goldmann, G.P. Brüggemann

Institut: Insitut für Biomechanik und Orthopädie

Bei Fast-Roping-Manövern handelt es sich um Vorgänge zur taktischen Positionierung von Personal der Spezialeinheiten aus der Luft, in der Regel aus Helikoptern. Diese Manöver werden im Einsatzfall ohne Personensicherung durchgeführt. Das heißt es handelt sich, um einen durch die oberen und unteren Extremitäten gebremsten/geführten freien Fall. Aus diesem Grund ist es unerläßlich solche Manöver in der Ausbildung bzw. im Training von Beamten immer wieder zu repräsentieren um eine Automatisierung des Ablaufs zu gewährleisten. Bei häufiger Wiederholung des Fast-Ropings, zum Beipiel am Übungsturm aus einer Helikopterkanzel-atrappe, konnte eine erhöhte Verletzungshäufigkeit im Bereich der oberen Extremität festegestellt werden. Es gibt jedoch keine verfügbaren Informationen über Seilkräfte, das Seil-Hand bzw. das Seil-Fuss Interface bei solchen Manöver. Ziel dieser Pilotstudie ist: (A) die Quantifizierung von Seilkräften, während Fast-Roping-Maneuvern, sowie (B) die Quantifizierung der Geschwindigkeits- Zeitverlauf des Beamten am Seil.

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Sportartübergreifend

Die Grundlage der Erhebung der Daten sind männliche Polizeibeamte (N=10), die sich in der Ausbildung (bzw. Weiterqualifikation) zum Beamten in Sondereinsatzkommandos (SEK) befinden. Jeder Beamte absolvierte 5 Fast-RopingManeuver. Zwischen der Aufhängung des FastRoping Seils und der Haltevorrichtung an der Helikopterkanzelatrappe wurde in ca. 12m Höhe ein Kraftsensor zwischengeschaltet. Das analoge Kaftsignal wurde mit einer Frequenz von 1000 Hz abgetastet. Zur Bestimmung der Abseilgeschwindigkeit der Beamten am Seil wurde das komplette Abseilvolumen mit 3 Videokameras (25 Hz) 3D-kalibriert und aufgezeichnet. Mit Hilfe der Software Motus 9.0 (ViconPeak™) wurde die Hüfte der Beamten getracked um den Geschwindigkeitsverlauf am Seil abschätzen zu können .

Ergebnisse Anhand der Ergebnisse der Pilotuntersuchung, fällt im besonderen die geringe Varianz der maximal am Seil wirkenden Kraft (FORCEmax) auf, welche auf das Körpergewicht [BW] der Beamten normiert wurde. Es konnte kein signifikanter Unterschied (p>0.05) zwischen den Beamten bzgl. FORCEmax nachgewiesen werden. Bei der maximalen (VELOCITYmax) und der durchschnittlichen Abseilgeschwindigkeit (VELOCITYave), sowie der gesamten Abseilzeit (TIMEabs) konnten keine systematischen Zusammenhänge festgestellt werden (p<0.05). Die bei Fast-Roping-Manöver gemessenen Kräfte, welche sich ca. um das 1,2 fache des Körpergewichts [BW] belaufen (inkl. Ausrüstung) lassen prinzipiell keine der auffälligen Verletzungbeschwerden an den oberen Extremitäten vermuten. Bei weiteren detaillierteren Messungen der Maneuver sollten invers-dynamische Modelle hinzugezogen werden, um die Belastungen in den einzelnen Gelenken des Beamten besser abschätzen bzw. spezifizieren zu können. Kontakt:

braunstein@dshs-koeln.de

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Beratung und Betreuung (Basischeck)

Die gesundheits- und leistungsdiagnostische Situation in Deutschland lässt sich wie folgt charakterisieren. Auf der einen Seite existiert das System der sportmedizinischen Untersuchungen, das für alle Kaderathleten auf Bundes- und Landesebene verpflichtend ist. Trotz weitgehend einheitlicher Untersuchungsbögen gibt es lokale Unterschiede, z.B. in den Belastungsprotokollen. Auf der anderen Seite werden an vielen Untersuchungszentren auf Vereins- und Verbandsebene, an den Olympiastützpunkten, kommerziellen Einrichtungen und Universitäten leistungsdiagnostische Untersuchungen angeboten, die in den meisten Fällen nicht standardisiert sind. Es werden deshalb oft Ergebnisse generiert, die nicht vergleichbar sind. Von Beginn an war des deshalb das Ziel von momentum ein differenziertes diagnostisches Instrumentarium einzusetzen, das sowohl die wichtigsten medizinischen, psychologischen und ernährungswissenschaftlichen Merkmale wie auch diejenigen anthropometrischen und konditionellen Komponenten erfasst, die in allen Sportarten von einer grundlegenden Bedeutung sind. Der Basischeck ist deshalb eine sportarten- und kader-, alters- und geschlechtsunabhängige Untersuchung zum gesundheitlichen, konditionellen und koordinativen Status der Aktiven, die modernste Methoden einsetzt. Seit Anfang der Untersuchungen im Jahre 2006 wurden mehrere Hundert Kaderathleten aller Olympischer Sportarten, Profimannschaften im Fußball und Angehörige der Spezialeinsatzkommandos der Polizei untersucht. Aufgrund der Vergleichbarkeit der eingesetzten Methoden liegt damit eine Datenbasis vor, die in dieser Form ein Alleinstellungsmerkmal von momentum ist.

Station: Ausdauerdiagnostik Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik (Prof. Dr. J. Mester)

Besondere Beachtung wird ebenfalls der Diagnose der Ausdauerleistungsfähigkeit als einer wichtigen Komponente der sportlichen Leistung geschenkt. Je nach Anforderungsprofil der Athletinnen und Athleten werden Laufband-, Rad- oder Ruderergometer eingesetzt, um detaillierte Rückschlüsse auf die Stoffwechselprozesse zu ziehen. Zur Quantifizierung der kardio-pulmonalen und metabolischen Leistungsfähigkeit werden mittels Atemgasanalyse die Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe sowie die Blutlaktatkonzentration erhoben. Folgende Daten werden während der Ausdauerdiagnostik erhoben: • Sauerstoffaufnahme, • Kohlendioxidabgabe, • Respiratorischer Quotient, • Atemminutenvolumen, • Atemäquivalent, • Laktatkonzentration, • Herzfrequenz. Ein wichtiges Arbeitsfeld zwischen Forschung und Praxis wird von momentum in der Entwicklung und Vermittlung neuer Einsichten für die Laktatdiagnostik gesehen. Aus diesem Grund wird bei verschiedenen Athletinnen und Athleten eine sogenannte „differentielle Laktatdiagnostik“ (Vollblut, Plasma, Erythrozyten) durchgeführt, um Informationen über die Transport- und Verstoffwechselungskapazitäten des Laktats zu erhalten.

72 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Station: Kraftdiagnostik Die Kraftfähigkeiten stellen neben der Ausdauer eine wichtige Basisgröße der sportlichen Leistungsfähigkeit dar. Mit hochmodernen Geräten werden alle Hauptmuskelgruppen diagnostiziert.

Institut für Trainingswissenschaft und Sportinformatik (Prof. Dr. J. Mester)

Es können sowohl isometrisch als auch dynamisch erzeugte Kräfte gemessen werden. Das ist insofern von Bedeutung, als dass in fast allen Sportarten der Verkürzungsgeschwindigkeit der Muskulatur eine zentrale Bedeutung zukommt. Hier liefern dynamische Messungen wichtige Informationen. Neben den absoluten und relativen Kraftfähigkeiten der Muskulatur wird in besonderer Weise auf die sogenannten „muskulären Balancen“ geachtet, d.h. auf die Leistungsfähigkeit der Agonisten und Antagonisten. Hier spielen Gründe der Verletzungsprävention ebenso eine Rolle wie solche der Leistungsoptimierung.

Station: Sportmedizinisch-internistische Untersuchung Sportmedizinisch-internistische Untersuchungen gehören zu den Basisroutinen bei Kadermaßnahmen. Im Rahmen von momentum wird auch hier eine deutlich differenzierte Diagnostik durchgeführt. Dazu gehören zunächst standardmäßig ein Ruhe- und ein Belastungs-EKG, um die Funktionsfähigkeit des Herzens abzuklären und dadurch Durchblutungsstörungen des Herzmuskels oder Rhythmusstörungen aufzudecken. Als weitere Maßnahme zur Untersuchung der Funktionsfähigkeit des Herzens dient die 2D-Farbdoppler-Echokardiographie. Mit ihr können die Struktur der Herzwände und Herzklappen und deren Bewegungsabläufe beurteilt werden. Ebenso wird die Wanddicke von Herzvorhöfen und Herzkammern sowie deren Volumina bestimmt. Hohe Belastungen im Sport können zu hohen Belastungen des Immunsystems führen. Aus diesem Grund wird standardmässig der Immunstatus der momentum-Athleten ermittelt, wobei neue Immunmarker mit Hilfe durchflusszytometrischer Methoden (FACS) bestimmt werden.

Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin (Prof. Dr. W. Bloch, Prof. Dr. G. Predel)

Die aus Speichel- und Serumproben bestimmte Stoffwechselparameter erlauben einen Einblick des Energiestoffwechsels der Athleten und können so zur Beurteilung von ernährungs- und belastungsrelevanten Aspekten mit einbezogen werden.

73 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Station: Ernährungsanalyse Institut für Biochemie (Prof. Dr. W. Schänzer, Prof. Dr. M. Thevis)

Für die Erfassung des Ernährungsstatus wird den Athleten im Vorfeld des momentum-Untersuchungstermins ein standardisiertes Ernährungs- und Aktivitätsprotokoll zugesandt. Vor Beginn der Protokollphase findet zur Klärung ernährungsrelevanter Fragen ein telefonisches Anamnesegespräch statt (Lebensmittelunverträglichkeiten, Erkrankungen des Gastrointestinaltrakts etc.). Diese dient zur Erläuterung der Food-Frequency- und Physical-Activity-Protokolle. Im Sinne des interdispziplinären momentum-Untersuchungsplans deckt das Ernährungs- und Aktivitätsprotokoll einen Zeitraum von einer Woche vor dem Basischecktermin ab. Dieses normierte Zeitschema erlaubt die Untersuchung von Zusammenhängen zwischen ernährungswissenschaftlichen, medizinischen und leistungsdiagnostischen Parametern. Die von den Athleten geführten Protokolle werden im Rahmen des Basischecktermins zeitnah ausgewertet, so dass die gewonnenen Ergebnisse in eine bereits am Untersuchungstag durchgeführte individuelle Ernährungsberatung einfließen können. Der Zugriff auf eine Lebensmitteldatenbank (Bundeslebensmittelschlüssel) erlaubt die Berechnung der Zufuhr der wichtigsten Makro- und Mikronährstoffe. Die parallele Durchführung eines Aktivitätsprotokolls ermöglicht eine aussagekräftige und leistungssportrelevante Kalkulation des Energieund Nährstoffbedarfs. Neben der Auswertung des Ernährungsstatus des Athleten bietet die halbstündige Beratungssitzung auch die Möglichkeit zur Besprechung individueller Fragestellungen bezüglich einer leistungssportgerechten Ernährungsoptimierung. Zudem werden bei Auffälligkeiten im Ernährungsstatus fallgerechte Nachverfolgungsuntersuchungen und weitere Beratungen unter Einbeziehung von Betreuern und Umfeld angeboten.

Station: Zahnmedizinische Untersuchung Poliklinik für Zahnerhaltung und Parodontologie der Universität zu Köln (Prof. Dr. Michael A. Baumann)

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Das zahnmedizinische Screening ist bei momentum neu hinzugekommen. Die Zähne haben zunächst einmal mastikatorische Funktion und zerkleinern die Speisen. Auf den ersten Blick scheint die Untersuchung des Zahnstatus, des Zahnfleisches und der oralen Weichgewebe keinen großen Bezug zur Leistungsfähigkeit eines Menschen zu haben. Allerdings hat jeder schon die Erfahrung gemacht, wie stark Zahnschmerzen sein können und dann unmittelbar die Leistungsfähigkeit und Konzentration beeinträchtigen. Verschiedene Sprichwörter des Volksmunds geben schon einen Hinweis auf den Zusammenhang mit gesunden Zähnen: In den letzten Jahren hat die medizinische und zahnmedizinische Forschung eine stärkere Vernetzung erfahren und dabei mehrten sich Hinweise, dass es eine stärkere Interaktion zwischen Zahngesundheit und Allgemeinorganismus gibt, als dies bis dato bekannt war. So gibt es Zusammenhänge zwischen Erkrankungen des Zahnfleisches und des Zahnhalteapparates mit Diabetes mellitus und kardiovaskulären Erkrankungen. Auch tief reichende Karies und Entzündungen der Pulpa („des Nervs“ wie der Volksmund sagt“) können zu einer starken Keimbelastung des Gesamtorganismus beitragen und verschleppte Entzündungen des Mund-Rachen-Raumes im Sinne von Tonsillitis und Pharyngitis oder ein grippaler Infekt können zu einer lebensbedrohlichen Endokariditis oder Myokarditis führen. Das zahnmedizinische Screening bei momentum besteht aus einer klinischen Funktionsanalyse, dem allgemeinzahnärztlichen Befundbogen (Restaurationen, Karies), Erhebung des DMF-Index, Mundhygienestatus, endodontischem und parodontologischem Befund sowie ggfs. Röntgenbefund. Diese Grunddaten werden mit den Befunden der anderen beteiligten Institute (Biochemie, Kreislaufforschung und Sportmedizin, Psychologie) verglichen. Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Station: Funktionsdiagnostik - Biomechanische Untersuchung der Beinstreckmuskulatur bei Vertikalsprüngen Ziel dieser Untersuchungsstation ist die Ermittlung neuromuskulärer Leistungsmerkmale in standardisierten Bewegungssituationen. Unter Verwendung der 3D-Hochgeschwindigkeitskinemetrie und der Dynamometrie werden neben den externen Kräften resultierende Gelenkmomente und die Gelenkleistung der unteren Extremität während verschiedener vertikaler Sprungformen ermittelt. Die Ergebnisse ermöglichen eine Abschätzung kompensatorischer Mechanismen (rechtes Bein vs linkes Bein, Sprung- vs Knie- vs Hüftgelenk) und eine Beurteilung der Beinbewegung in Lande-, Umkehr- und Abstoßphase.

Station: Anthropometrie - Quantitative Erfassung der menschlichen Körpermaße Ziel dieser Untersuchungsstation ist die Ermittlung der Maße des menschlichen Körpers unter Verwendung eines dreidimensionalen Ganzkörperscanners. Dabei wird die Haut des Athleten von vier Scannern abgetastet, um bestimmte anatomische Merkpunkte (Acromion, C7, SIPS, SIAS, etc) zu erfassen. Die Vermessung unterstützt die orthopädische Beurteilung von Deformitäten und Asymmetrien wie Beinlängendifferenzen, Schulterschiefständen, Beckenschiefständen, ausgeprägten Wirbelsäulenkrümmungen, etc..

Institut für Biomechanik und Orthopädie (Prof. Dr. G.P. Brüggemann)

Institut für Biomechanik und Orthopädie (Prof. Dr. G.P. Brüggemann)

75 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Station: Orthopädie Institut für Biomechanik und Orthopädie (Prof. Dr. G.P. Brüggemann) In Kooperation mit der Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie des Klinikums der Universität zu Köln (Prof. Dr. P. Eysel)

Erfahrungsgemäß liegen gerade im orthopädischen Bereich bei einer großen Zahl von Athleten auffällige Befunde oder Beschwerden vor, die nicht hinreichend erkannt oder behandelt wurden. Aus diesem Grund wird im Rahmen des Basischecks eine sehr differenzierte Untersuchung durchgeführt, die weit über den normalen Rahmen orthopädischer Tests hinausgeht. Ziel der Untersuchung ist einerseits, normabweichende Zustands- und Funktionsgrößen zu diagnostizieren und andererseits Schäden und Verletzungen des Bewegungsapparates zu vermeiden, um langfristig die Leistungsfähigkeit zu erhalten. Folgende sportarten- und praxisbezogene Auswertungen und Empfehlungen werden vorgenommen: • Einschätzung der individuellen Belastbarkeit, • Sporttauglichkeitsbeurteilung, • Prognostische Einschätzung, • Empfohlene weiterführende Diagnostik, • Therapeutische und präventive Maßnahmen. Die orthopädische Untersuchung umfasst einen allgemeinen Teil (Orthopädische Anamnese, Haltungsbeurteilung, Konstitution, Adoleszenz, Skelettreife und Fußentwicklung, Gelenkstatus, Wirbelsäulenstatus, Muskelstatus, Neurovaskulärer Status sowie einer sportartspezifischen Diagnostik. Dieser Teil der Untersuchung fokussiert die Zustandsänderung des Organismus durch die sportliche Belastung. Ziel ist es, die im Verlauf der Belastungsregulation und Belastungsanpassung entstandenen Merkmale (bio-positive und bio-negative Adaptation) zu identifizieren.

Station: Psychologische Diagnostik

Psychologisches Institut (Prof. Dr. J. Kleinert)

Die Psychologie spielt bei der Stabilisierung und Optimierung sportlicher Leistungen neben technisch-taktischen oder konditionellen Voraussetzungen eine entscheidende Rolle. Nicht ohne Grund heißt es, dass das Spiel bzw. der Wettkampf im Kopf gewonnen wird. Aus diesem Grund wird am Psychologischen Institut der Deutschen Sporthochschule Köln eine umfangreiche sportpsychologische Diagnostik durchgeführt. Folgende Bereiche werden dabei berücksichtigt: • Erhebung der Mentalen Kompetenz (z.B. Motivation, Selbstvertrauen) sowie der Trainingszufriedenheit mittels eines umfassenden Online - Fragebogens, • Durchführung einer Beanspruchungs- und Erholungsanalyse (Stressbewältigung, Schlaf, Zufriedenheit, Befindlichkeit), • Überprüfung der Konzentrationsfähigkeit (auch unter Ablenkungsbedingungen), • Erfassung der visuellen und kinästhetischen Vorstellungsfähigkeit (inkl. mentaler Chronometrie), • Computergestützte Testung der Reaktionsfähigkeit (Wiener Testsystem), • Diagnostisches Gespräch (u.a. zur Einstellung zur Psychologie und Erfahrung mit sportpsychologischer Betreuung). Die sportpsychologische Testung dient dazu, ein individuelles Stärken- und Schwächenprofil der Athleten und Athletinnen zu erstellen. Aus diesem Profil werden Ansatzpunkte sowie konkrete Empfehlungen zur Verbesserung der mentalen Stärke im Training und Wettkampf abgeleitet.

76 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


6

Wissensmanagement

Die moderne Forschung, die sich mit Fragen des Wissensmanagements auseinandersetzt, geht von weiter sinkenden Halbswertszeiten des Wissens aus. Im med.-naturwissenschaftlichen Sektor geht man von einer Halbwertszeit von ca. 4 Jahren aus. Das bedeutet, dass nach dieser Zeit nur noch ca. 50% des Wissens aktuell ist, nach 8 Jahren noch 25% usw. Wissen ist, wie andere gesellschaftliche Bereiche (Wirtschaft), in hohem Maß international bestimmt. Alle internationalen Erfahrungen belegen, dass eine Konzentration auf den deutschen Sprachraum nicht mehr ausreicht. Internationale Wettbewerbsfähigkeit im Leistungssport braucht auch eine international wettbewerbsfähige Leistungssportforschung. Schließlich ist modernes Wissen im Allgemeinen hochspezialisiert und für die Aufnahme und Umsetzung des Wissens sind besondere Erfahrungen und Qualifikationen unumgänglich. Die Problematik des „Wissens-Turnovers“ ist also besonders groß und die Anforderungen an ein „Management“ modernen Wissens sind dort besonders hoch, wo ein bedeutender praktischer Anwendungsdruck besteht. Das ist im Sport der Fall. Gleichzeitig war bislang keine bundesweite, systematische Lösung für eine Anwendbarkeit des international verfügbaren, teilweise hochspezialisierten Wissens vorhanden. Momentum versteht es deshalb als zentrale Aufgabe, sich zunächst dem wissenschaftlichen Wettbewerb um die besten Ideen auch international zu stellen. Das bringt es mit sich, dass auch die international produzierten Erkenntnisse und Ergebnisse auf allen Ebenen der Grundlagen-, Anwendungs- und Praxisforschung stringent in die eigene Arbeit einfließen. Die Weitergabe dieses international gestützen Wissens und die Einhaltung der Aktualität sind heute mit den Methoden der modernen Informationstechnologie ungleich leichter als noch vor wenigen Jahren. Mit diesen Methoden bietet momentum frei verfügbar neue Erkenntnisse dort an, wo eine gründliche wissenschaftliche Prüfung der Sachverhalte dieses erlaubt. Die Strategie beruht auf folgenden Elementen • Symposia alle • Internetbezogenen Technologien, • Datenverwaltung, • „Interfaces“.

77 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Symposia Auch wenn moderne Methoden der Informationstechnologie einen breiten Raum einnehmen, so legt momentum großen Wert auf die persönliche Begegnung der im Leistungssport handelnden Akteure (Aktive, Wissenschaftler, Ärzte, Trainer, Betreuer). Pro Jahr werden zwischen 5 und 7 Symposia organisiert. Bislang wurden folgende Themenschwerpunkte verfolgt: • Belastungsmanagement • Coaches´ Klinik Schwimmen (in Koop. Schwimmverband NRW) • Ernährung und Nahrungsergänzungsmittel • Kinder-/Jugendtraining: Belastbarkeit • Koord. und Konditionstraining bei Kindern und Jugendlichen • Laktatdiagnostik • Laktat, Laktattransport und –verstoffwechselung • Mechanische Belastung und Belastungsantwort • Reize, Wirkungen, Anpassung: Mechanische Prozesse • Reize, Wirkungen, Anpassung: Psychische Prozesse • Reize, Wirkungen, Anpassung: Energetische Prozesse • Bundestrainerforum Rückschlagspiele (in Koop. Trainerakademie Köln) • Forschung für Leistungssport (in Koop. Trainerakademie Köln) • Wissensmanagement und Informationstechnologien

Internetbezogene Technologien Die Website von momentum (www.dshs-koeln.de/momentum) bietet einen vielfältigen Service. Aktuelle Informationen zu den Aktivitäten von momentum sind dort ebenso vorhanden wie vertieft einzelne Wissensgebiete (z.B. Nahrungsergänzungsmittel). Als besonders wichtig wird angesehen, die Symposia digital verfügbar zu machen. So werden alle Vorträge aufgezeichnet und sind dann im Mitgliederbereich per web-stream verfügbar.

78 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Datenverwaltung Besonderes Augenmerk wird in momentum auf die integrative Zusammenschau der Ergebnisse der Forschung und der Betreuungsmaßnahmen (z.B. Basischeck) gelegt. Allein im Basischeck werden in der Summe mehr als 3500 Parameter erhoben. In den zahlreichen Forschungsprojekten sind es noch weit mehr. Eine vollständige Analyse und integrative Interpretation solcher Daten war in der Vergangenheit auch in anderen Wissenschaftsdisziplinen dadurch limitiert, dass die Daten nur verteilt und in unterschiedlichen Datenformaten vorhanden waren. Ein Informationsmanagement mit modernen Ansprüchen war so kaum möglich. In der Kooperation mit der IBM-Deutschland ist hier durch die „elektronische Athletenakte“ ein wesentlicher Fortschritt erzielt worden. Alle Institute pflegen ihre Daten mittels flexibler elektronischer Formulare in eine gemeinsame Datenbank ein, wo die Ergebnisse mit beliebigen Suchkriterien zusammengestellt werden können. Die Gesamtarchitektur ist in der folgenden Abbildung zusammengestellt.

Das System beruht auf moderner Portal-Technologie, die auf höchstem Sicherheitsstandard arbeitet. Die Datenerfassung kann on- und offline erfolgen, die Übergabe der Daten kann automatisch durch die Messgeräte und auch per Hand erfolgen. Leistungsstarke Suchmaschinen erlauben es, in jeder beliebigen Kombination der Messgrößen zu suchen. Durch eine Formulartechnologie können beliebige Eingabeformate entwickelt werden, die jedes beliebige Messprotokoll abbilden können.

79 The German Research Centre of Elite Sport (momentum)


Die übergeordnete Strategie bei dieser Möglichkeit, umfangreiche Datenbestände statistisch zu analysieren, besteht aus drei Segmenten: 1) Konventionelle deskriptive Statistik 2) Hypothesengeleitete konventionelle Inferenzstatistik 3) Unkonventionelle Verfahren der Explorativen Datenanalyse In traditionellen Verfahren werden in der Regel à priori-Hypothesen getestet, die zur Verifizierung von Annahmen bezüglich des Zusammenhanges zwischen Variablen entwickelt werden. Im Leistungssport, wie aber auch bei vielen klinischen Fragstellungen, sind aber solche Fälle von besonderem Interesse, die sich durch inferenzstatistische Schlüsse von der Stichprobe auf eine Grundgesamtheit allein nicht erklären lassen. Dieses Interesse lässt sich dadurch begründen, dass eine besondere körperliche Leistungsfähigkeit nicht nur durch eine ein-eindeutige physiologische Prädisposition zustande kommen kann. Im Grenzbereich der Leistungs- und Anpassungsfähigkeit gibt es keine scharfen Klassengrenzen im Zusammenwirken von bestimmten Attributen mehr. Umso wichtiger ist es, durch unkonventionelle statistische Verfahren Muster zu erkennen, die auch solche Sachverhalte berücksichtigen und eine Analyse zuführen. Hier können Verfahren der Explorativen Datenanalyse angewendet werden, die keine à priori Hypothesen verwenden sondern möglichst komplexe Datenbestände u.a. auf die Erkennung von Mustern analysieren.

Interfaces Angesichts der weiter sinkenden Halbwertszeiten des Wissens, der für die Anwendung benötigten hochspezialisierten Erkenntnisse und der Datenmengen, die für eine sachgerechte Diagnostik und Steuerung erforderlich sind, ist neben alles informationstechnischen Möglichkeiten ein intensiver persönlicher Kontakt der handelnden Personen unerlässlich. Aufgrund der zeitlichen Beschränkungen, denen das Personal unterliegt, ist es hier unumgänglich, einen speziellen Personenkreis zu etablieren, der die Nahtstelle zwischen den verschiedenen Formen der Forschung und der praktischen Anwendung bildet. Die erforderlichen personellen Möglichkeiten wurden in Zusammenarbeit mit der Sportstiftung NRW geschaffen. Diese sog. „Interfaces“ verfügen über einen großen sportpraktischen Erfahrungshintergrund (z.B. Trainerlizenzen). Darüber hinaus haben sie sich in den Methoden und Erkenntnissen spezialisiert, die für eine bestimmte Sportart von besonderer Bedeutung sind. In verschiedenen Sportarten arbeiten diese Interfaces bereits sehr erfolgreich.

80 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Autorenverzeichnis Achtzehn, Arndt, A.:

S: 12, 22, 27, 41, 42, 59 40

Boelck, B.: Baecker, N.: Bierwirth, St.: Bloch, W: Braun, H.: Braunstein, B.: Breuer, S.: Brixius, K.: Brueggemann, G.P.: Buitrago, S.:

12, 29 14, 15, 16 30 12, 13, 17, 19, 20, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 45 31, 36, 44 57, 64, 66, 71 37, 39, 46, 49 12, 13, 19, 24, 29 17, 18, 40, 51, 57, 64, 66, 67, 71 27

Chung, N.: 13 Dargel, J.: de Marées, M.: Engelmeyer, E.:

17 12, 22, 27, 28, 29, 41, 42,43,44, 45, 59, 70 42, 43

Feldmann, A.: Flenker, U.: Focke, T.: Frese, S.:

47 31, 34 69 20, 45

Gehlert, S.: Geisler, S.: Geyer, H.: Goldmann, J.P.: Graf, Ch.: Graessle, D.: Guddat, S.:

26 13 34, 35, 36, 38 57, 64, 66, 71 13 51 35, 38

Haegele, M.: Haegste, M.: Heer, M.: Heine, O.: Heilemann, I.: Heinrich, K.: Heinzelmann, I.: Hoehne, A.: Huelsemann, F.:

43, 43 14, 23 61 66, 26 51 31,

Jüngling, S.:

37

Karamanidis, K.: Kersting, U.G.: Kleinoeder, H.: Klein, G.: Kleinert, J.: Knuth, S.: Koehler, K.: Kohler, M.: Kolling, J.: Kreutz, T.: Krüger, N.:

67 18 12, 16, 50, 52, 53, 58, 65, 68 50 36, 37, 39, 46, 47, 48, 49 27 31, 34, 35, 36, 38, 44 21 29 13 62

Lenzen, E.: Liphardt, A.M.: Lundberg, A.: Lundby, C.:

13, 23 14, 15, 16 40 41, 42

Meinecke, E.: Mester, J.:

28 12, 14, 15, 16, 22, 23, 27, 28, 29, 31, 36, 41, 42, 43, 44, 45, 52, 53, 56, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 65, 68, 69, 70 18 23 67 14, 15, 16

Morlock, M.: Mueller, M.: Mueller, R.: Muendermann, A.:

45, 60, 61, 63 15, 16 67 34

81 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)


Nebe, D.: Niehoff, A.: Ninck, J.: Nitsch, S.: Nowak, S.:

29 17, 18 51 43, 63 58, 65, 68

Offermann, M.: Olbrich, A.: Opitz, D.: Orlovius, A.:

38 26 13 38

Parr, M.K.: Platen, P.: Potthast, W.: Pueschel, K.:

35, 38 30 40 21

Renner, R.: Rosenwick, Ch.: Remppel, T.:

13 19 52, 53

Saltin, B.: Sanno, M.: Schack, T.: Schaenzer, W.: Schiffer, Th.: Schmidt, A.: Schmidt, U.: Speicher, U.: Sperlich, B.: Steinbacher, A.: Suhr, F.: Sulprizio, M.:

41, 42 57, 64, 66 50 21, 31, 34, 35, 36, 38, 44 13 17, 27, 28, 30 13 50, 58, 65, 68 43, 59, 60, 61, 62, 63 47, 50 12, 19, 22, 27,43 48

Tandi, S.: Tillmann, M.: Thevis, M.:

27 26 21, 25, 38

Wahl, P.: Weber, S.: Weber, T.: Wirtz, N.: Wortmann, L.:

22, 26, 29 58, 58,

Yue, Z.:

52, 53

Zange, J.: Zaucke, F.: Zinner, Ch.:

16 18 23, 43, 45, 56, 60, 61, 62,70

23, 27, 28, 43, 45, 56, 70 30 65 65, 68

82 Das Deutsche Forschungszentrum für Leistungssport Köln (momentum)

Forschung für Grundlagen, Anwendung, Praxis, Beratung und Betreuung und Wissensmanagement  

Publikationen aus dem Deutschen Forschungszentrum für Leistungssport Köln aus den Forschungsbereichen - Grundlagen, - Anwendung, - Praxis,...

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