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Dissertation: Sarah Knuth


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Dissertation: Sarah Knuth

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institut für Trainingswissenschaften und Sportinformatik
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Knuth, Sarah (2008): Reaktionen im Bereich des kardio-vaskulären Systems auf Interventionen akuter und chronischer Hypoxie unter normobaren Bedingungen

Zusammenfassung:
Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit werden vier Studien dargestellt, die akute und chronische Reaktionen von Parametern des kardio-vaskulären Systems auf normobare Hypoxiereize untersuchten.
In der ersten Studie erfolgte die Erfassung der Herzfrequenzvariabilität (HRV), der Herzfrequenz (HR) und der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) unter Ruhebedingungen in Normoxie (NN) und auf drei unterschiedlichen Höhen (2000 m, 3000 m, 4000 m). Die Ergebnisse zeigten bezüglich der HR und der HRV nur auf einer simulierten Höhe von 4000 m signifikante Veränderungen. Möglicherweise ist eine bestimmte Schwellenhöhe notwendig, um Effekte der autonomen Regulation des Herzens in der Höhe unter Ruhebedingungen auslösen zu können.
Die zweite Studie wurde mit dem Ziel durchgeführt, akute Reaktionen einer maximalen Belastung in Form von VO2max-Tests in Normoxie sowie unter drei simulierten normobaren Hypoxiebedingungen (2000 m, 3000 m, 4000 m) zu untersuchen. Die untersuchten Parameter können in vier Gruppen unterteilt werden: Variablen der Leistung und Versorgung, Gefäßparameter, Laktatkonzentrationen (Vollblut, Plasma und Erythrozyten) und die HRV. Die Parameter der Leistung und Versorgung nahmen während der drei Hypoxietests erwartungsgemäß signifikant gegenüber den Werten der Diagnostiken auf NN ab. Die Reaktionen der Parameter des Gefäßwachstums (Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Matrixmetalloproteasen (MMP), Endostatin) deuten darauf hin, dass eine etwa zehnminütige, maximale Belastung auf 4000 m Höhe ausreicht, um deren Freisetzungen zu initiieren. Die mit der differentiellen Laktatdiagnostik bestimmten Laktatkonzentrationen lagen im Plasma stets signifikant über denen in den Erythrozyten und diese wiederum signifikant unter den im Vollblut bestimmten Laktatspiegeln. Bezüglich der HRV-Parameter waren auf den niedrigeren Belastungsstufen nur auf 4000 m Höhe und vereinzelt auf 3000 m Höhe zusätzliche signifikante Abnahmen gegenüber den Tests auf NN zu verzeichnen. Die niedrigere Höhe von 2000 m könnte demnach als zusätzlicher Reiz, zu der bereits signifikanten Abnahme mit zunehmender Belastungsintensität, nicht ausgereicht haben.
Aus der nach dem Konzept SL – TH durchgeführten Höhenstudie konnten Verbesserung der Schwellenleistung sowie der VO2max ausgemacht werden, die aber eher ein Ergebnis des durchgeführten Trainings und weniger des Hypoxiereizes zu sein schienen. Die ausgebliebenen signifikanten Veränderungen der Blutparameter könnten aber auch auf die geringe Probandenzahl und somit auf den, daraus mit einer größeren Wahrscheinlichkeit resultierenden, Fehler zweiter Art zurückzuführen sein.
Die Ergebnisse der SH – TL Höhentrainingsstudie zeigten Verbesserungen in den Leistungskenngrößen sowohl in der Höhen- als auch in der Kontrollgruppe. Diese fielen mit einem Unterschied zwischen den beiden Gruppen von 1,1 % bis 2,7 % in der Höhengruppe größer aus und auch die zu erwartenden Veränderungen in den Blutparametern (3,7 - 4,2 %) waren nur bei den Probanden dieser Gruppe zu verzeichnen. So kann hier ein Netto-Höheneffekt in diesen Dimensionen nach einem Höhenaufenthalt unter kontrollierten Bedingungen im Labor geschlussfolgert werden.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass für weiterführende Forschungsprojekte im Bereich des Höhentrainings die folgenden Aspekte berücksichtigt werden sollten. Die Untersuchungen sollten mit einer möglichst großen Stichprobenzahl von Leistungssportlern absolviert, intermittierendes Höhentraining möglicherweise auf großen Höhen und Höheninterventionen mit langen Nachtestphasen durchgeführt werden Auf diese Weise kann dem Ziel einer erfolgreichen Umsetzung von Höheninterventionen in die Praxis näher gekommen werden.

The present paper includes four studies, which determined acute and chronic responses of parameters of the cardiovascular system under artificial normobaric hypoxic conditions.
In the first study the heart rate variability (HRV), the heart rate and the arterial oxygen saturation were measured at rest under sea level (NN) and three different hypoxic (2000 m, 3000 m, 4000 m) conditions. Regarding the HR and the HRV the results show significant changes only at a simulated altitude equivalent to 4000 m. Maybe a critical altitude is necessary to cause an autonomic regulation of the heart under resting conditions.
The second study was carried out to examine acute reactions during maximal exercise (VO2max-test) at sea level and three different altitudes (2000 m, 3000 m, 4000 m). The analysed parameters were divided in four groups: variables of performance and supply, vascular parameters, lactate concentrations (whole blood, plasma and erythrocytes) and the HRV. As expected the variables of performance and supply decreased significantly during the three hypoxic tests compared to values measured at sea level. The responses of the parameters of angiogenesis (Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Matrixmetalloproteases (MMP), Endostatin) suggest that a maximal exercise of about ten minutes at an altitude of 4000 m is sufficient to initiate their release. The lactate concentrations analysed by the differential lactate diagnostic in the plasma were always significant higher than in the erythrocytes. In turn these values were significant lower than the concentrations in whole blood. The HRV parameters showed only at an altitude of 4000 and 3000 m significant decreases compared to the NN-tests. So the lower altitude of 2000 m could not act as an additive stimulus to the significant decrement with the incremental exercise load.
The results of the hypoxic training study of the concept „sleep low – train high” (SL – TH) could analyse increments of the anaerobic threshold and the maximal oxygen uptake. These findings appear to be a result of the training and not the hypoxic stimulus. Significant changes in the blood parameters failed to appear and this may be attributed to the small number of subjects.
The findings of the hypoxic study of the concept „sleep high – train low“ (SH – TL) showed increases in the performance parameters in the hypoxic (HG) as well as in the control group (CG). The differences between the groups regarding these variables were about 1.1 to 2.7 % with higher increments in the HG. Also the blood parameters were enhanced only in this group about 3.7 to 4.2 %. So a net hypoxic effect in this dimension can be reasoned after a hypoxic intervention under controlled conditions in laboratory.
In summary the results of the four studies show that continuative investigations have to contain the following aspects. The studies should be realised with a great sample of competitive athletes. Intermittent hypoxic training should be carried out at possibly high altitudes and hypoxic interventions with a long post test phase. Thus the aim of a successful realisation of hypoxic intervention can be approached.


28.04.2017 - 03:18