Ausdauertraining bei gleichzeitiger Kälteadaptation: Auswirkungen auf den Muskelstoffwechsel

Summary

Objective: In the past years several studies documented an immediate reaction of heart rate under the influence of cold. But there has yet no research been done about immediate reaction on aerobic muscle metabolism under these conditions. About the connection between the process of a developing state of endurance training under simultaneous exposure to cold, in the sense of a cross adaption or an additive effect, no relevant studies can be found in literature, too. So far no author could point out, whether the adaptation to a cool environment during endurance training, goes along with an increased efficacy.

Subjects: The goal of the here presented study was therefore to quantify the improvement of aerobic performance by endurance training with and without cooling of body shell, to prove a cross adaptation. At the same time was to be observed, whether cool conditions do not only improve endurance training effect, but whether an immediate effect on aerobic performance could be proved. Above that, that study should answer the question, whether these effects occur, when the training subject's body core is cooled, or whether reducting the temperature of body shell would be enough. The effectiveness of isolated cooling of the body shell during training had to be proved.

Design: During endurance training with simultaneous cold adaptation the effects of a cool body shell on the muscle metabolism was examined. To do this terrain cures, lasting three weeks, were conducted: With one group of test subjects (n = 63) the body shell was kept defined cool during a terrain walk; the skin temperature was lowered by 2 C, the core temperature was not influenced. The control group (n = 61) did a terrain cure under thermally balanced conditions. A third group (n = 29) did not participate in the therapy. The effect of endurance training was evaluated using ergometric tests, taken at the begin and at the end of the therapy. Additionally the actual aerobic fitness was measured under different thermal conditions. Most important measuring parameter was the blood lactate concentration.

Results: The result showed, that reduced skin temperature, during work, has two effects on the muscle metabolism:

• As immediate effect, the actual aerobic capacity of muscle metabolism is increased: Doing the same work the lactate concentration is under cool conditions by 0,4 mmol/l significantly lower (p ≤ 0.01).

• In the long term, the training effect is almost doubled by the cold induced improvement of aerobic metabolism: The subjects, who trained under lowered skin temperature, showed a by 1 mmol/l significantly (p ≤ 0.01) higher training effect than the control group.

Conclusions: The increase of the muscle metabolism's aerobic capacity, because of the cool body shell, makes the actual aerobic mastering if work easier and doubles the endurance training effect. Therefore, these results have clinical relevance for patients with low exercise tolerance: Adaptations are made possible at relatively low training intensity.

Kurzfassung

Problemstellung: In den letzten Jahren wurden durch mehrere Studien Sofortreaktionen der Herzfrequenz während Kälteeinwirkung auf die Haut dokumentiert. Sofortreaktionen auf den aeroben Muskelstoffwechsel unter diesen Bedingungen wurden dagegen nicht untersucht. Über die Zusammenhänge zwischen dem Prozeß eines sich entwickelnden Ausdauertrainingszustandes bei gleichzeitiger Kälteexposition im Sinne einer Kreuzadaptation oder eines additiven Effektes finden sich in der Literatur ebenfalls keine relevanten Studien. Bisher konnte von keinem Autor dargelegt werden, ob die Adaptation an kühle Umgebungsbedingungen während eines Ausdauertrainings mit einer erhöhten Wirksamkeit desselben einhergeht.

Gegenstand: Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Verbesserung der aeroben Leistungsfähigkeit durch ein Ausdauertraining mit und ohne Abkühlung der Körperschale zu quantifizieren, um eine allfällige Kreuzadaptation zu belegen. Gleichzeitig sollte festgelegt werden, ob sich durch die kühlen Bedingungen nicht nur eine Verbesserung des Ausdauertrainingseffektes, sondern auch ein Soforteffekt auf die aerobe Leistungsfähigkeit nachweisen läßt. Darüber hinaus sollte die Frage beantwortet werden, ob diese Effekte erst bei einer Abkühlung des Trainierenden bis in den Körperkern auftreten oder ob bereits eine Reduzierung der Temperatur der Körperschale ausreicht: Die Wirksamkeit der isolierten Abkühlung der Körperschale während des Trainings sollte bewiesen werden.

Versuchsplan: Während eines Ausdauertrainings mit gleichzeitiger Kälteadaptation (3wöchige klimatische Terrainkur) wurden die Auswirkungen einer kühlen Körperschale auf den Muskelstoffwechsel untersucht: Bei einer Probandengruppe (n = 63) wurde die Körperschale während der Terrainwanderung definiert kühl gehalten; die Hauttemperatur wurde um 2 °C erniedrigt, die Kerntemperatur nicht beeinflußt. Die Kontrollgruppe (n = 61) absolvierte eine Terrainkur unter thermisch ausgeglichenen Bedingungen. Eine dritte Probandengruppe (n = 29) nahm am Therapieprogramm nicht teil. Der Ausdauertrainingseffekt wurde mittels ergometrischer Tests, welche am Therapieanfang und Therapieende vorgenommen wurden, untersucht. Zusätzlich wurde dabei die aktuelle aerobe Leistungsfähigkeit unter verschiedenen thermischen Bedingungen festgestellt. Wichtigster Meßparameter war der Milchsäurespiegel.

Ergebnisse: Eine reduzierte Hauttemperatur während Arbeit hat zwei Auswirkungen auf den Muskelstoffwechsel:

• Als Soforteffekt wird die aktuelle aerobe Kapazität des Muskelstoffwechsels vergrößert: Bei gleicher Arbeit liegt der Laktatspiegel unter kühlen Bedingungen um 0,4 mmol/l signifikant (p ≤ 0,01) niedriger.

• Langfristig wird der Trainingseffekt durch die kältebedingte Verbesserung des aeroben Metabolismus annähernd verdoppelt: Die Personen, welche bei erniedrigter Hauttemperatur trainierten, wiesen einen um knapp 1 mmol/l signifikant (p ≤ 0,01) größeren Trainingseffekt als die Kontrollgruppe auf.

Schlußfolgerung: Die Vergrößerung der aeroben Kapazität des Muskelstoffwechsels aufgrund der kühlen Körperschale erleichtert die aktuelle aerobe Bewältigung der Arbeit und verdoppelt den Ausdauertrainingseffekt. Damit haben diese Ergebnisse eine klinische Relevanz für Patienten, welche nur leicht belastbar sind: Adaptationen werden schon bei relativ geringer Trainingsintensität ermöglicht.

Key words

Muscle metabolism - endurance training - cold adaptation

Schlüsselwörter

Muskelstoffwechsel - Ausdauertraining - Kälteadaptation