Muskelstoffwechsel - Energiebereitstellung im Sport

Damit wir unsere Muskeln bewegen können, benötigen diese Energie. Die Energie wird dem Muskel durch das sog. Adenosintriphosphat (ATP) zur Verfügung gestellt, dass sich in dessen Zellen befindet. Bewegen wir den Muskel, so wird die im ATP vorhandene chemische Energie in mechanische Energie und Wärme umgewandelt. Da der Muskel keine großen Mengen an ATP speichern kann, muss es durch den Stoffwechsel ständig neu zur Verfügung gestellt werden (Muskelstoffwechsel). Je schneller das gelingt, umso leistungsfähiger ist der Mensch.

Die Rolle des ATP im Muskelstoffwechsel

Die wichtigsten Energie-Lieferanten des Menschen sind Kohlenhydrate und Fette, die unser Körper speichern und bei Bedarf abrufen und aus ihnen ATP produzieren kann. Dabei unterscheidet man zwei verschiedene Prozesse, die zur Bildung von ATP führen und zwar die aerobe und die anaerobe Energiegewinnung. Bei der aeroben Bereitstellung von Energie wird Sauerstoff verbraucht, bei der anaeroben dagegen geschieht dieser Prozess ohne Sauerstoff zu verbrauchen. Welchen Stoffwechselvorgang der Körper bevorzugt auswählt, hängt von der Intensität der Belastung, nicht aber von der Dauer der Belastung ab. Die Zellen gewinnen den Sauerstoff aus den roten Blutkörperchen, weshalb für Ausdauersportler das Training (bzw. Doping) immer dahin zielt, den Anteil an roten Blutkörperchen möglichst hoch zu halten.
Bei Ausdauersportarten wie Joggen oder Schwimmen kommt es bevorzugt zur aeroben Umwandlung, während die Sprintsportarten im anaeroben Bereich arbeiten. In diesem Bereich kann schneller ATP zur Verfügung gestellt und der Muskel zu höherer Leistung getrieben werden.

Muskelfasertypen

Man unterscheidet beim Menschen zwischen den langsam zuckenden “roten” und den schnell zuckenden “weißen” Muskelfasern. Die langsam zuckenden Muskelfasern sind aufgrund ihrer biochemischen Eigenschaften für die aerobe Energiebereitstellung zuständig und daher für Ausdauerleistungen geeignet. Die schnell zuckenden Muskelfasern hingegen haben sich auf anaerobe Energiebereitstellung spezialisiert und dienen den Sprintsportarten.

Das Verhältnis, in dem diese beiden Muskelfasertypen vorkommen, muss wohl genetisch festgelegt sein, denn es beträgt bei den meisten Menschen 50/50.

Durch ein spezielles Training kann die Eigenschaft der Muskeln an den Bedarf angepasst werden, wobei es dem Körper scheinbar besser gelingt, die aerobe Leistungsbereitstellung zu erlernen, während man zum Sprinter eher „geboren“ sein muss.

Muskelkater und Muskelkrämpfe

Die Ursachen für Muskelkater sind nicht vollständig geklärt. Früher galt die These, dass es sich um eine Übersäuerung des Muskels durch Laktat (Milchsäure) handeln würde, doch dies gilt inzwischen als widerlegt. Laktat bildet sich besonders dann, wenn der Muskel unter der anaeroben Energiegewinnung arbeitet, es wird aber schnell wieder abgebaut und führt nur vorübergehend zu Schmerzen. Momentan vertreten Wissenschaftler die Hypothese, dass es sich beim Muskelkaterschmerz um kleine Risse im Muskelgewebe handelt, die sich nach einigen Stunden leicht entzünden. Gegen Muskelkater hilft am besten Wärme und leichte Bewegung. Massagen dagegen haben sogar eine schädliche Wirkung und verzögern das Abklingen des Schmerzes.

Muskelkrämpfe entstehen durch eine Unterversorgung des Muskels mit Magnesium oder Kalium. Die Reizweiterleitung in den Nerven ist ein komplexer chemischer Vorgang, für den ein ausgewogenes Verhältnis von Calcium, Kalium und Magnesium wichtig ist. Gerät dieses Verhältnis durcheinander, dann kann es entweder beim Sport oder auch im Ruhezustand zu ungewollten Muskelkontraktionen kommen, die für den Menschen schmerzhaft verlaufen. Als Sofortmaßnahme hilft es, den betroffenen Muskel zu dehnen, was meistens alleine möglich ist. Besonders Waden sind anfällig für Krämpfe. Viele Menschen haben schon erlebt, dass sie nachts mit einem stechenden Schmerz in der Wade aufgewacht sind, der erst vorbei ging, wenn sie die Fußspitzen in Richtung Knie gezogen haben. Das streckt den Wadenmuskel und lässt den Krampf abklingen.

Zusammenfassung Muskelstoffwechsel

Benutzen wir unsere Muskeln, so wird die chemische Energie des ATPs bei der Muskelarbeit in mechanische Energie und Wärme umgewandelt. Je schneller der Körper ATP nachliefern kann, (ATP-Bildung pro Zeit), umso höher wird die Leistung. Kohlenhydrate und Fette sind die Energiespeicher unseres Körpers, die je nach Intensität und Dauer der Bewegung der Muskeln auf unterschiedliche Art zur Gewinnung von ATP beitragen. Ist der Körper nicht ausreichend mit Magnesium und Kalium versorgt, dann kann es zu Muskelkrämpfen kommen.