Statische und dynamische Untersuchungen an unterschiedlichen Muskelgruppen von Leistungssportlern und Nachwuchsathleten mittels der 31Phosphor-Magnet-Resonanz-Spektroskopie

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Bibliographische Detailangaben
Leiter des Projekts:Wolff, Roland (Humboldt-Universität zu Berlin / Institut für Sportwissenschaft / Abteilung Sportmedizin, Tel.: 030 9717-3525, roland.wolff at rz.hu-berlin.de)
Mitarbeiter:Brechtel, Lars (Humboldt-Universität zu Berlin / Institut für Sportwissenschaft / Abteilung Sportmedizin, Tel.: 030 17-2603, Lars.Brechtel at rz.hu-berlin.de)
Forschungseinrichtung:Humboldt-Universität zu Berlin / Institut für Sportwissenschaft / Abteilung Sportmedizin
Finanzierung:Bundesinstitut für Sportwissenschaft (Aktenzeichen: 070124/01-02)
Format: Projekt (SPOFOR)
Sprache:Deutsch
Projektlaufzeit:01/2001 - 12/2002
Schlagworte:
Erfassungsnummer:PR020000106440

Zusammenfassung

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, über die Bestimmung von Phosphatmetaboliten in unterschiedlichen Muskelgruppen von Hochleistungssportlern und Nachwuchsathleten Aussagen über die Muskelfaserverteilung und den Metabolismus der einzelnen Muskelfasertypen bei unterschiedlichen Belastungen zu gewinnen. In Vorversuchen ist die Validität und Reliabilität des Verfahrens zu überprüfen. Für viele Sportarten ist eine spezifische Muskelfaserzusammensetzung notwendige Bedingung für Höchstleistungen. Die Faserverteilung gilt dabei als weitgehend genetisch determiniert, wobei der Adaptationsspielraum durch die Frequenzbreite der a-Motoneurone limitiert zu sein scheint. Durch das nichtinvasive Verfahren der 31Phosphor-Magnetresonanzspektroskopie soll versucht werden, das Faserspektrum leistungsrelevanter Muskelgruppen von Hochleistungsathleten zu erfassen. Ferner soll überprüft werden, ob im Laufe einer Trainingsperiode sportart-, disziplin- und / oder trainingsspezifische Änderungen der Konzentrationsverhältnisse der energiereichen Phosphate bzw. der Faserverteilung auftreten. Entsprechende Untersuchungen werden zusätzlich an Nachwuchsathleten durchgeführt, um eine Prognose über eine Eignung für spezielle Sportarten abzugeben. Des weiteren wird überprüft, ob sich bei jungen Athleten die Faserstruktur (der Gehalt an einzelnen Phosphormetaboliten) im Laufe des Wachstums verändert. Durch weitere Untersuchungen wird der Einfluß bestimmter Nahrungsbestandteile (Substitution) auf den auf die relativen Verhältnisse der energiereichen Phosphate zueinander im Muskel untersucht. Durch Belastungsuntersuchungen sollen zusätzliche Aussagen über die Kinetik der energiereichen Phosphate auch bezüglich sportart- / disziplinspezifischer Unterschiede gewonnen werden.
Die 31P-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) erlaubt die Bestimmung des anorganischen Phosphats (Pi), des Verhältnisses von Phosphokreatin (PCr) zu Pi und PCr zu ß-ATP. Untersuchungen fanden jedoch nur bei Erwachsenen zu einem isolierten Zeitpunkt statt. Keine Studie überprüfte bisher die Entwicklung während der Pubertät oder den Trainingseinfluß. Des weiteren soll eine Methodenüberprüfung unter der Fragestellung durchgeführt werden, ob die nicht-invasive Bestimmung der energiereichen Phosphate in Ruhe und unter Belastung die bioptischen Methoden zur Muskelfasertypisierung ersetzen kann.

(Zwischen)Ergebnisse

Die 31P-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) erlaubt die Bestimmung des anorganischen Phosphats (Pi), des Verhältnisses von Phosphokreatin (PCr) zu Pi und PCr zu ß-ATP. Untersuchungen fanden jedoch nur bei Erwachsenen zu einem isolierten Zeitpunkt statt. Keine Studie überprüfte bisher die Entwicklung während der Pubertät oder den Trainingseinfluß. Deshalb wurden 10 jugendliche Eisschnelläufer zu Beginn des spezifi-schen Trainings (U1; Alter 12,2 Jahre) und 6 Jahre später (U2) untersucht. MRS wurde vom M. quadriceps v. medialis (Q) und medialen M. gastroc-nemius in Ruhe bestimmt (1.5 T Ganzkörper-Magnetom SP 63, Siemens). Begleitend erfolgten Messungen der aeroben (VO2max im Fahrradstufentest, Oxycon beta) und anaeroben Kapazität (10 und 30 sec Fahrradtest). Zu U2 waren 4 Athleten nationale Spitze, 3 nur regional erfolgreich und 3 Drop outs. PCr/Pi und PCr/ß-ATP von Q stieg unabhängig vom Trainings-umfang und Wettkampferfolg an (p<0,05 bis 0,01). PCr/ß-ATP stieg stär-ker bei Athleten mit geringerem Trainingsumfang und bei den Drop outs (n.s.). PCr/ß-ATP von Q korrelierte invers mit dem Anstieg der VO2max (r= -0,77, p<0,05), nicht jedoch mit Parametern der anaeroben Kapazität. Der Anstieg von PCr/Pi und PCr/ß-ATP von Q scheint entwicklungsbedingt zu sein. Der individuell geringere Anstieg bei erfolgreichen Athleten ist ein Hinweis auf eine durch Ausdauertraining induzierte Verschiebung des Fa-serspektrums Richtung ST-Fasern. Eine hohe PCr/ß-ATP-Ratio kann ein Kriterium für eine geringere Trainierbarkeit der VO2max darstellen.