Page 1

EXERCISE INDUCED  PERFORMANCE  CHARACTERISTICS  IN  JUNIOR  MALE  COMPETITIVE  NATIONAL  LEVEL  ROAD  CYCLISTS:  IMPLICATIONS  FOR  MUSCULAR  AND  PHYSIOLOGICAL  ADAPTATION  DURING  THE  COURSE  OF  THE  COMPETITION  PERIOD     1,3

2,3

Sebastian Frese  , Karsten Köhler  , Patric Looser 1, Sören Harms 1, Thorsten  Schiffer 4, Markus de Marées 3,5, Patrick Wahl 1,3,5, Wilhelm Bloch 1,3  1 

Institute of Cardiovascular Research and Sports Medicine, Department of Molecular and  Cellular Sports Medicine, German Sport University Cologne   2  Institute of Biochemistry, German Sport University Cologne   3  German Research Centre of Elite Sport Cologne, German Sport University Cologne  4  Ambulance of Sports Injuries of the German Sport University Cologne  5  Institute of Training Science and Sport Informatics, German Sport University Cologne   Abstract  Training  management  and  controlling  is  usually  derived  from  the  functional  requirements  of  the  performance.  According  to  well  known  training  regimen,  competitive road cycling is still dominated by an extensive endurance training that  favors slow twitch Type I muscle fibers (MFT I) at an oxidative working level. So far  the  importance  of  exercise‐induced  stimuli  on  fast  twitch  Type  IIA  &  IIX  muscle  fibers (MFT IIA & MFT IIX) in endurance sports has been neglected in the literature.    Given  this  fact,  the  purpose  of  this  study  was  to  perform  an  applied  real‐time  monitoring  of  the  adaptive  response  in  skeletal  muscle  plasticity  and  their  consequences for endurance performance of junior male national level road cyclists  during the competition period (CP). In order to better understand the mechanisms  of  exercise‐induced  stimuli  to  adaptation’s  specificity  of  muscle  plasticity  we  studied  the  stress  dependent  phenotype  response  (MFT  I,  IIA,  IIX)  under  real  conditions.  Ten  active,  well  trained,  junior  male  cyclists  participated  in  this  study  (17.3 ± 0.5 years;  BMI: 20.9 ± 1.7 kg/m2).  For  monitoring  purpose  the  athletes  underwent  an  incremental  cycle  ergometer  test  with  spirometry  until  exhaustion  and a muscle biopsy at the beginning and end of the competition period (feb and  oct). The subjects showed a significant increase of V˙ o2 peak (64.9 ± 5.2  vs. 70.0 ± 5.5  ml∙kg –1∙min –1  ;  p  <  0.05),  but  no  changes  in  the  max  Power  Output  [Watt,  W]  (346.4 ± 33.42 vs. 331.6 ± 33.01 W; 5.0 ± 0.32 vs. 4.7 ± 0.28 W∙kg –1). Consequently  the  energy  consumption  increased  more  at  the  same  performance  rate  (0.059  ±  0.001 kcal/min/W vs. 0.063 ± 0.002  kcal/min/W; p < 0.001). Muscle samples were  obtained from the vastus lateralis and muscle fibers were classified as Type I, IIA or  IIX  by  using  histochemical  myofibrillar  ATPase  staining.  A  fast  to  slow  transformation of the fibers could be observed determining the phenotypes (MFT I:  ‐6%;  MFT  IIA:  +3.7%;  MFT  IIX:  +2.3%).  The  decrease  of  Calcineurin  B  (p  <  0.0001),  detected immunohistochemically confirmed a fast to slow fiber shift.  © German Research Centre of Elite Sport Cologne 2010

1


The increased  energy  turnover  may  be  induced  by  the  metabolic  rate  of  the  modulated fiber types. The very homogenous adaptation of the Type IIX fibers was  a striking phenomenon. They show an increase throughout the whole dataset, with  exception of only two outliers. A comparison of the weekly exercise times between  training period (TP) and CP showed that the subjects with a TP/CP ratio >1.0 exhibit  a decrease of Type IIX fibers. All cyclists other than two showed a TP/CP ratio < 1.0  (TP/WP 0.69 ‐ 0.97) and an increase in MFT IIX. Switching from the classical, high‐ volume  extensive  endurance  training  in  TP  to  a  high‐volume,  high  intensity  programme within a competition season resulted in a slow to fast phenotype shift.  This study clearly demonstrated that a load dependent plasticity of the fast twitch  fibers occurs in an endurance sport environment as described above. To date such a  phenotype pattern was only known from specific resistance training, immobilization  or significantly reduced activity or aging.    Keywords:  muscle  plasticity,  endurance  training,  energy  consumption,  chronic training intervention, cycling economy  Contact: frese@dshs‐koeln.de 

© German Research Centre of Elite Sport Cologne 2010

2

Exercise induced performance characteristics in junior male competetive nation level road cyclist  

Implications für muscular and physiological adaptation during the course of the competition period

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you