Limitierende Faktoren der körperlichen Leistungsfähigkeit. Limiting Factors of Exercise Performance

http://www.dgsp.de/_downloads/allgemein/06_bersicht_Wagner_Final_bg.pdf

Die Ausdauerleistungsfähigkeit wird von diversen miteinander in Wechselwirkung
stehenden physiologischen und psychologischen Faktoren beeinflusst.
Diese sind sowohl eine hohe O2-Transportrate zwischen der Atemluft und den
Mitochondrien als auch eine hohe Kapazität des O2-Metabolismus für die ATPSynthese.
Der O2-Transport stellt ein Weiterleitungssystem dar, das aus den Lungen
(Ventilation und alveolar-kapillare Diffusion), dem Herz-Kreislauf-System (O2-
Transport von den Lungen zum Muskel und dem O2-Diffusionsgleichgewicht in
den Lungen und Muskel), dem Blut (Hämoglobin-Konzentration sowie Form und
Position der O2-Dissoziationskurve) sowie den Muskeln selbst (O2-Transport aus
der Mikrozirkulation in die Mitochondrien) besteht. Die vorliegende Arbeit fasst
diese einzelnen Prozesse in einem Modell- System zusammen, anhand dessen die
Abhängigkeit der maximalen O2-Transportrate von jedem systemimmanentem
Prozess auf dem Transportweg gezeigt werden kann. Weiter zeigt dieses Modell,
dass jeder Schritt im System die maximale Transportkapazität auf ähnlich nichtlineare
Weise beeinflusst. Ist der O2 -Transport niedrig, so ist der Kontrolleinfluss
auf die Gesamtsauerstoff-Flussrate hoch; bei hohem O2 -Transport hingegen ist
der Einfluss der einzelnen Prozesse auf die Gesamtsauerstoff-Flussrate niedrig.
Die Vo2max wird somit über die maximale mitochondriale metabolische Kapazität
und damit über die Sauerstoffnutzung und über die maximale Sauerstofftransport
limitiert. Die integrierte konzeptionelle Herangehensweise des vorgestellten
Modell-Systems kann mit experimentell ermittelten Daten bestätigt werden.

Endurance exercise performance depends on several interacting factors, some
physiological and some psychological. Important among these is achieving
a high rate of O2 transport from the air to the muscle mitochondria and at the
same a high capacity to metabolize O2 for ATP generation. O2 transport occurs
via an integrated, in series, system of conductances reflecting the lungs (involving
ventilation and alveolar-capillary diffusion); the heart and cardiovascular system
(involving circulatory transport from lungs to muscle and also affecting O2
diffusion equilibration in the lungs and muscle); the blood (via the concentration of
hemoglobin and also the shape and position of the O2 dissociation curve); and the
muscles themselves (involving diffusive O2 transport from the microcirculation to
the mitochondria). The present analysis combines all of these steps and processes
into a single, integrated system to explain how maximal O2 transport depends
on each and every step of the transport pathway. It further shows how each step
individually affects maximal transport similarly in a non-linear fashion - controlling
overall O2 flow when its conductance is low but having little overall effect when
high. Finally, how maximal mitochondrial metabolic capacity to use O2 can be
considered together with maximal O2 transport to set the limits to maximal VO2
is shown. Experimental data are presented to confirm this integrated, conceptual
approach.