Hypoxie/Hypoxämie – 1. Kurzfristige Anpassungen

Take home

  • Sauerstoffsättigung, Sauerstoffabgabe
  • Atemfrequenz↑↑, Atemtiefe
  • Puls↑↑, Herzschlagvolumen, Blutvolumen
  • Grundumsatz, Appetit, Flüssigkeitsverlust, Kohlenhydrate
  • Falls nicht akklimatisiert, so früh wie möglich vor 24h den Wettkampf antreten.

Der erste Teil befasst sich mit den kurzfristigen physiologischen Anpassungen an die Höhe in den ersten 48h. In einem zweiten Teil werde ich auf die langfristigen Anpassungen im Rahmen einer Akklimatisation eingehen.

Die Zusammenfassung basiert auf dem Buch Physiology of Sport and Exercise, 6th Edition von WL Kenney, JH Wilmore & DL Costill, Human Kinetics (2015), Kap 13.

Umweltbedingungen

Der wichtigste Faktor ist der verringerte Sauerstoffgehalt (PO2) der Luft (Hypoxie), resp. des arteriellen Bluts (Hypoxämie). Weitere Faktoren sind

  • verringerter Luftdruck und Luftwiderstand,
  • kältere Lufttemperatur (1°C/150m),
  • tiefere Luftfeuchtigkeit (→stark erhöhter Feuchtigkeitsverlust über die Haut und die Atmung) und
  • intensivere Sonnenstrahlung, welche durch Reflexion durch Schnee verstärkt wird.

Atmung und Sauerstofftransport

  • reduzierter arterieller Sauerstoffgehalt (PO2) im Blut;
    ist eine direkte Folge des reduzierten PO2 in den Lungenbläschen (Lungendiffusion ist nicht limitierend)
  • reduzierte Sauerstoffsättigung (SO2) im Hämoglobin (80% auf 4300m)
  • sofortige Erhöhung vor allem der Atemfrequenz, aber auch der Atemtiefe (Atemzugvolumen)
  • respiratorische Alkalose infolge der gesteigerten Abatmung von CO2 (Hyperventilation), Anstieg des pH-Werts im Blut
  • als Kompensation scheiden die Nieren mehr Bicarbonat-Ionen aus, um das Blut wieder saurer zu machen (s. Kohlensäure-Bicarbonat-Puffersystem)
  • Verschiebung und Verflachung der Sauerstoffbindungskurve des Hämoglobins, um die relative O2-Aufnahme und -abgabe in der Höhe zu verbessern
  • Sauserstoffaustausch mit Muskel ist reduziert infolge des geringeren Difussionsgradienten vom Blut zum Muskelgewebe

Herz-Kreislauf

  • stetige Abnahme des Blutvolumens resp. das Plasmavolumens über erhöhte Abatmung von H2O und Urinausscheidung (bis zu 25%, Plateau wird erst nach ein paar Wochen erreicht);
    dies bringt eine Konzentration der roten Blutkörperchen und erlaubt mehr Sauerstoff zu den Muskeln zu pumpen pro gegebenen Herzauswurf
  • gesteigertes Herzminutenvolumen (Herzschlagvolumen und Herzschlagrate), um den verringerten Sauerstoffgehalt im Blut zu kompensieren.
  • in den ersten Stunden ist das Herzschlagvolumen wegen dem reduziertem Plasmavolumen sogar noch reduziert, der Puls dafür umso höher

Stoffwechsel

  • Grundumsatz wird erhöht, allerdings nimmt anfangs der Appetit ab, Gefahr von Gewichtsverlust
  • erhöhter Flüssigkeitsverlust, Dehydrationsgefahr
  • erhöhte Abhängigkeit von Kohlenhydraten, weil Glukose mehr Energie pro Einheit Sauerstoff liefert

Leistungsfähigkeit

  • selbst nach einer vollen Akklimatisation wird in der Höhe bei Ausdauerdisziplinen nie die gleiche Leistungsfähigkeit wie auf Meereshöhe erreicht
  • die Ausdauer ist am meisten betroffen wegen der reduzierten aeroben Energiebereitstellung
  • die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) nimmt mit der Höhe ab (~10% pro 1000m), wegen dem reduzierten arteriellen Sauerstoffgehalt und dem reduzierten maximalen Herzminutenvolumen
  • es gibt keinen Geschlechtsunterschied bzgl. der Leistungseinbusse
  • hohe VO2max auf Meereshöhe ist ein Vorteil, da es erlaubt auf tieferer relativer Intensität (%VO2max) zu kämpfen
  • nicht akklimatisierte Sportler sollten so schnell wie möglich den Wettkampf antreten, da sich die klassischen Symptome der Höhenkrankheit so noch nicht voll manifestieren können
  • nach den ersten 24h wirkt sich die Höhe oft erheblich auf die Kondition aus, z.B. wegen Dehydration, Kopfweh, Schlafstörungen

Im nächsten Teil werde ich auf die langfristigen Anpassungen im Rahmen einer Akklimatisierung resp. eines Höhentrainings (Live High, Train Low) eingehen. Eine vollständige Anpassung dauert in der Regel sehr lange (mehrere Wochen bis Monate). 3 Wochen allgemein für eine moderate Höhe (2000-3000m), je weitere 600m zusätzlich 1 Woche. Auf einer Hochtourenwoche können wir also nur beschränkt davon profitieren.

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