Über mechanische und elektrophysiologische Eigenschaften von so genannt <langsamen> und <schnellen> Muskeln. Eine Untersuchung am M.quadriceps femoris von Marathonläufern, Sprintern, Volleyballspielern und Sportstudenten - Hering, G. O. (2000)
Einerseits gibt es Literaturhinweise, die einen Zusammenhang zwischen dem Gehalt an schnellen Muskelfasern in der Oberschenkelmuskulatur und der 100-m-Bestzeit feststellen, andererseits gibt es unter den zahlreichen Trainingsstudien nur sehr wenige, die von einer Transformation der Faserzusammensetzung von langsam nach schnell berichten. Im Gegenteil, die meisten Längsschnittstudien zeigen eher Anpassungen von schnell nach langsam, infolge von Kraft- Sprung oder Fahrradergometertraining. Demgegenüber stehen wiederum zahlreiche Tierstudien, die sowohl Fasertransformationen von MHCIIB über Isoformen nach MHCI und umgekehrt von MHCI bis nach MHCIIB nachweisen. Eine verwirrende Situation, für die bis heute keine schlüssige Erklärung besteht. Dies bildete den Ausgangspunkt für die vorliegende Arbeit, deren Ziel es war, die mechanischen Eigenschaften von sogenannten langsamen und schnellen Muskeln mit Hilfe einfacher Willkürkontraktionen unterschiedlichen Anforderungsprofils zu beschreiben, um daraus Erkenntnisse über den funktionellen Zusammenhang zwischen spezifischem Trainingsreiz und Fasereigenschaften zu gewinnen. Zu diesem Zweck absolvierten 12 Sprinter, 12 Volleyballspieler, 12 Marathonläufer und 12 Sportstudenten einen Maximalkraft-Test, einen Reflex-Test, zwei Schnellkraft-Tests mit verschiedenen Anforderungen, einen Entspannungs-Test und einen Kraftausdauer-Test. Aus den gewonnenen anthropometrischen, Kraft- und EMG-Daten wurden 575 Parameter berechnet und innerhalb einer beschreibenden und korrelativen Statistik entsprechend verarbeitet und dargestellt. Die wichtigsten Ergebnisse lauten: • Der Oberschenkelumfang und das isometrische Drehmoment stehen in einer engen Beziehung zueinander, zeigen jedoch keine signifikante Korrelation zur 100-m-Zeit. Damit bestätigt sich der bei der Untersuchung subjektiv gewonnene Eindruck, dass die Physiognomie der Sprinter stark differiert und keinem Typus zuzuordnen ist. • Die normalisierten Kraftanstiegsraten der Sprinter fallen geringer aus als erwartet. Sie sind im Vergleich zu den Marathonläufern und Sportstudenten etwas größer. Signifikant sind jedoch nur die Gruppenunterschiede zwischen den Volleyballern und Sportstudenten, respektive Volleyballer und Marathonläufern. Die Ursache dieses erstaunlichen Befundes wird, auf der Grundlage elektromyographischer Meßergebnisse, in der unterschiedlichen sportartspezifischen Ansteuerung der motorischen Einheiten gesehen. • Die im Vergleich zu den Volleyballern hohe Innervationsfrequenz der Sprinter in Verbindung mit den, zu den Volleyballern geringen Kraftanstiegswerten, deuten auf einen Zusammenhang zwischen der Reizfrequenz und dem Ca2+-System hin. Es besteht die Vermutung, dass Sprinter im Gegensatz zu Volleyballspielern aufgrund ihres hohen Typ II Faseranteils speziell bei konzentrischer Kontraktionen ihrer Einheiten mit hoher Frequenz innervieren müssen, um hohe Kraftanstiege zu erzielen. Da die intrazelluläre Ca2+-Konzentration als möglicher Auslöser für MHC-Transformationen diskutiert wird, würden unter diesem Gesichtspunkt wiederholte maximale konzentrische Kontraktionen eher Faserveränderungen hin zu langsameren MHC-Isoformen auslösen. • Sollte sich in weiteren Studien bestätigen, dass die Mean Power Frequency (MPF) in einem Trainingsprozeß dann geringer wird, wenn langsame Dehnungskontraktionen mit hohem konzentrischem Anteil verwendet werden, stünde mit der MPF ein reliabler Messparameter zur Verfügung, der Transformationsprozesse objektivieren könnte. Die begleitende Reliabilitätsstudie attestiert der MPF eine gute Reproduzierbarkeit und interindividuelle Trennschärfe. • Der vermutet hohe Typ II Faseranteil der Sprinter zeigt sich entgegen den Erwartungen nicht in den Kraftanstiegsraten, sondern eher in den Entspannungszeiten. Da Entspannungsparameter, Muskelfaserleitgeschwindigkeit und 100-m-Zeit in engem statistischen Zusammenhang stehen, wird eine funktionelle Beziehung zwischen der Sprinttechnik und den schnellen Typ II Fasern gesehen. • Die signifikante positive Korrelation zwischen der Größe des Reflex-EMGs und der 100-m-Zeit weist auf eine Verbindung zwischen Innervation und erfolgreicher Sprinttechnik hin. Erklärt werden kann dies als Resultat eines Trainingsprozesses, innerhalb dessen, Dehnungskontraktionen eine dominierende Rolle spielen. Die Aufhebung des Rekrutierungsmusters wurde jedoch gerade bei Dehnungskontraktionen beobachtet. Darum besteht mit großer Wahrscheinlichkeit ein funktioneller Zusammenhang zwischen dem Kraft-Zeit Verhalten bei kurzen Dehnungs-Verkürzungs-Zyklen und der Faserstruktur. Innerhalb dieser <<Open Loop>> Motorik könnte die Propriozeption insofern eine wesentliche Rolle in der Erstellung von spezifischen Bewegungsprogrammen spielen, als im Rahmen einer optimierten neuromuskulären Abstimmung, die als Sicherungssysteme funktionierenden Dehnungsreflexe teilweise abgebaut werden könnten. • Erstaunlicherweise besteht ein gesicherter Zusammenhang zwischen der relativen Unterschenkellänge und der 100m-Bestzeit, sowohl in der Grundgesamtheit aller Versuchspersonen als auch innerhalb der Sprintgruppe. Gemeinsam mit der negativen Korrelation zur Marathonzeit gibt dies Anlass auf eine Verbindung zwischen der Trägheit des Unterschenkels und den mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Muskelfasertypen zu spekulieren. Diese These wird durch den gemeinsamen Zusammenhang zwischen Entspannungsparametern, Muskelfaserleitgeschwindigkeit, 100-m-Zeit und normalisierter Unterschenkellänge gestützt. Die möglichen Vorteile trägheitsärmerer, distaler Extremitätenabschnitte beim Sprintlauf werden diskutiert. Als Resümee ist die große Bedeutung neuronaler Prozesse für den Kurzstreckenlauf noch einmal zu betonen. Doch in dieser Erkenntnis steckt zugleich auch eine gewisse Tragik. Trainiert der Sprinter hart, um seine Laufkoordination zu verbessern, gerät er kurzzeitig in Ermüdungssituationen und setzt damit den Reiz für die Verlangsamung der Zuckungseigenschaften seiner Muskelfasern. Im umgekehrten Fall kann er wiederum seine neuronalen Abläufe nicht optimieren. Worin ist also der Ausweg aus diesem Dilemma zu erkennen, wenn man einmal von der Einnahme verbotener Substanzen absieht, die den Transformationsprozeß von schnell nach langsam aufhalten können? Neuere Untersuchungen zeigen, dass kurze phasische Reizmuster nicht nur die schnellen Eigenschaften eines Muskels erhalten, sondern im Gegenteil eine Umwandlung von langsam Fasern in schnelle Fasern hervorrufen können. Interessanterweise liegen Reizdauer und Frequenz in einem ähnlichen Bereich, wie die Innervationsmuster innerhalb des Schnellkraftversuchs ST2 in der vorliegenden Untersuchung. Damit bleibt die Hoffnung in Zukunft Leistungsverbesserungen zu erzielen, indem man Trainingsmaßnahmen bezüglich ihres Innervationsmusters genauer analysiert und ihre Wirkung auf die Muskelstruktur sorgfältig überwacht. Dabei können technische Feedback-Systeme den Innervationsreiz objektivieren, um damit eine unerwünschte Anpassung zu verhindern. Mit dem notwendigen Wissen des Trainers, dem Talent und der Willenskraft des Athleten bleibt damit die Hoffnung, auch auf <<sauberem>> Wege Höchstleistungen zu erreichen.