Hypoxietraining

Höhentrainingszentrum Piatra Arsa (1.950 m) im Bucegi-Gebirge/Rumänien (Lage45.38027777777825.4913888888891950)

Als Höhentraining bezeichnet man in der Trainingslehre im weitesten Sinne den Versuch, durch natürliche oder simulierte Seehöhe einen Trainingseffekt zu erzielen. Da die Akklimatisation an den Sauerstoffmangel (Hypoxie) aufgrund des in großer Höhe abnehmenden Luftdrucks der wichtigste Faktor bei dieser Trainingsform ist, spricht man häufig auch von Hypoxietraining. Eine Sonderform des Höhentrainings ist das Höhenanpassungstraining, das eine Leistungssteigerung in großer Höhe zum Ziel hat. Während die Wirksamkeit des Höhenanpassungstrainings insbesondere für Ausdauersportarten gut belegt ist, gilt die Sinnhaftigkeit von Höhentraining als Vorbereitung auf Leistungen im Flachland durchaus als umstritten.

Geschichte

Im Alpinismus, insbesondere im Höhenbergsteigen und in der Luftfahrtmedizin beschäftigte man sich hauptsächlich mit Leistungen in sehr großen Höhen. Die Olympischen Sommerspiele 1968 in Mexiko-Stadt wurden auf einer Höhe von 2.240 m ausgetragen. Die Vorbereitung auf diese Wettkämpfe gaben den Anstoß zu einer ersten systematischen Entwicklung von Methoden des Höhenanpassungstrainings als Vorbereitung für Leistungen in mittlerer Höhe. Die großen Erfolge von Langstreckenläufern aus den Hochländern Kenias und Äthiopiens auch in tiefen Höhenlagen führten zu einer Konzentration auf Höhentraining als Vorbereitung für Wettkämpfe im Flachland. Heute werden vielfach speziell ausgerüstete Höhentrainingszentren (meist in Höhen von ca. 2.000 m) verwendet. Zur Simulation höhenspezifischer Trainingseffekte in tiefen Lagen wurden Verfahren wie Höhenkammern und Training mit Atemmasken entwickelt.

Einflüsse von Höhe auf sportliche Leistungen

Barometrische Höhenformel: Durchschnittlicher Luftdruck in Abhängigkeit von der Höhe

Die Bedingungen in großer Höhe unterscheiden sich durch mehrere Wirkfaktoren von denen in tiefen Lagen.

• Sauerstoffpartialdruck: Die Barometrische Höhenformel beschreibt die Abnahme des Luftdrucks mit zunehmender Seehöhe. Beispielsweise beträgt der Luftdruck auf Meereshöhe 760 mmHg und in 2500 Metern Höhe nur noch 560 mmHg. Die Luftzusammensetzung und damit der Sauerstoffanteil ist (im für Höhentraining relevanten Bereich) auf verschiedenen Höhen weitgehend gleich, der Sauerstoffpartialdruck sinkt daher mit zunehmender Höhe linear zum Luftdruck, sodass ein Kubikmeter Atemluft in der Höhe weniger Sauerstoff enthält als auf Meeresniveau. Der daraus resultierende Sauerstoffmangel kann in großer Höhe zu Höhenkrankheit und in extremen Fällen zum Tod führen.
• Luftwiderstand/Luftdichte: Die in der Höhe verringerte Luftdichte führt zu einem gesenkten Strömungswiderstand, was insbesondere bei Sportarten wie Wurfsportarten, Sprint, Radfahren oder Skifahren relevant ist, da hier hohe Geschwindigkeiten auftreten.
• Wasserdampfdruck der Luft: Da in der Höhe der Wasserdampfdruck stark abnimmt, muss die Atemluft stärker befeuchtet werden, was insbesondere bei tiefer Umgebungstemperatur relevant ist. Dies führt zu austrocknenden Schleimhäuten und erhöhtem Flüssigkeitsbedarf. Wassermangel kann zu Blutverdickung führen, die mehrere Nachteile wie größere Belastung des Herzens, verschlechterter Sauerstoffversorgung des Gewebes, Neigung zu Thromben und Erfrierungsgefahr durch schlechtere Durchblutung peripherer Körperregionen mit sich bringt.
• Temperatur: Meist nimmt in großer Höhe auch die Temperatur ab, die tageszeitlichen Temperaturschwankungen hingegen steigen.
• Strahlung: Erhöhte Strahlung, unter anderem im ultravioletten Bereich belastet den Körper.
• Reinheit der Luft: Häufig ist in großer Höhe geringere Luftverschmutzung zu finden.
• Psychische Faktoren: Die psychischen Faktoren wie die auf alle Sinne wirkenden unterschiedlichen Reize durch Landschaft, soziales Umfeld oder veränderte Lebensumstände in der Höhe sind noch wenig bekannt. Es gibt jedoch Hinweise, dass solche Umstände relevant sein könnten. Auch Belastungen durch Reisen, beispielsweise Entfernung von der Heimat und Jetlag sind zu beachten.^[1]

Infolge dieser Einflüsse sind wesentliche sportliche Parameter wie Ausdauer, Schnelligkeit (insbesondere Reaktionsschnelligkeit), motorisches Gleichgewicht und Bewegungskoordination schon bei kurzem Höhenaufenthalt beeinträchtigt, wobei jedoch stark unterschiedliche Reaktionsschwellen gelten. Maximalkraft und Kraftausdauer hingegen sind unter akuter Hypoxie kaum verändert, Auswirkungen zeigen sich erst nach längerem Sauerstoffmangel.

Bei verschiedenen Sportarten sind dies Unterschiede von unterschiedlichem Gewicht. Während bei Sportarten, wo kürzere, anaerobe Belastungen und hohe Geschwindigkeiten auftreten, wirkt sich die Höhe insgesamt positiv auf die Leistungen aus, während bei zunehmender Belastungsdauer positive Effekte wie der verminderte Luftwiderstand hinter die negativen Auswirkungen des Sauerstoffmangels zurücktreten. So wurden beispielsweise bei den Olympischen Spielen 1968 in Mexico City nahezu alle Laufbewerbe unter zwei Minuten mit neuem Weltrekord gewonnen, bei allen längeren Strecken blieb man hingegen hinter den aktuellen Weltrekorden zurück. Die Bandbreite lag dabei zwischen einer Verbesserung um 1% (100-Meter-Lauf) und einer Verschlechterung um über 6% (Marathonlauf).^[2]

Effekte von Aufenthalt und Training in der Höhe

Bei nicht zu großer Höhe erfolgt eine Anpassung des Körpers an die höhenbedingte Hypoxie in erster Linie durch verstärkte Produktion roter Blutkörperchen (Erythropoese). Die Kapazität von Sauerstoffaufnahme und -transport wird dadurch erhöht, der Effekt ist daher mit dem von Blutdoping vergleichbar. Außerdem kommt es zu Hyperventilation, Kreislaufaktivierung (erhöhter Herzfrequenz). Die Fähigkeit des Hämoglobins, Sauerstoff zu binden, ist reduziert, sodass dieser leichter ans Gewebe abgegeben werden kann. Auch auf Zellebene kommt es zu Anpassungen im aeroben und anaeroben Stoffwechsel der Muskelzellen. Die Hyperventilation hat Veränderungen im Säure-Basen-Haushalt zur Folge. Auch neurophysiologische Anpassungen wie erhöhte Reflexaktivität treten auf.

Diesen positiven Wirkungen stehen Auswirkungen der Höhe gegenüber, die nicht durch Akklimatisation kompensiert werden können, wie ein erhöhtes Atemminutenvolumen, eine Verminderung des maximalen Herzminutenvolumens und die Reduktion der Pufferkapazität des Blutes. Solche negativen Effekte können zu einer verminderten Trainingsintensität führen und den Trainingseffekt des Höhenaufenthalts reduzieren oder ganz zunichte machen. Manche Autoren stehen dem Höhentraining daher allgemein kritisch gegenüber.

Technische Möglichkeiten für Hypoxietraining

Die bisherigen Effekte längerer Höhenaufenthalte beziehen sich auf den Aufenthalt in natürlicher Höhe mit ihren vielfältigen Auswirkungen. Um die wesentlichen erwünschten Effekte des Höhentrainings in einem leicht kontrollierbaren Rahmen erzielen zu können, wird heute vielfach versucht, die natürliche Höhe durch künstlich hergestellte Hypoxie zu ersetzen. Eine Möglichkeit hierzu ist Training bzw. Aufenthalt in Unterdruckkabinen („Barokammern“). Die Vorteile liegen in der stufenlosen schnellen Simulation verschiedener Höhen und Unabhängigkeit von Witterungseinflüssen, Nachteile sind etwa das häufig geringe Platzangebot (besonders bei längerem Aufenthalt auch verbunden auch mit psychischen Belastungen). Ähnliches gilt für Höhenkammern, die sich bei gleichbleibendem Luftdruck einer Veränderung der Luftzusammensetzung (Verringerung des Sauerstoffanteils) bedienen. Alternativ werden Atemmasken angeboten, bei denen die ausgeatmete Luft wieder eingeatmet wird und dadurch der Sauerstoffanteil sinkt. Ein Nachteil hierbei ist der steigende Kohlendioxidanteil in der Atemluft, der durch Reabsorption aufwändig wieder gesenkt werden muss. Außerdem ist der Sportler durch das Tragen der Maske in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt und der Atemwiderstand erhöht.

	natürliche Höhe	Barokammertraining	Training mit Gasgemisch	Atemmaskentraining
Erzeugung	Höhenaufenthalt	Training/Aufenthalt in Unterdruckkammer	Training/Aufenthalt in hypoxischem Gasgemisch	hypoxisches Gasgemisch durch Atemmaske
Physikalisches Prinzip	natürliche Luftdruckreduktion	künstliche Luftdruckreduktion	künstliche Reduktion des Sauerstoffanteils der Atemluft	künstliche Reduktion des Sauerstoffanteils der Atemluft
Luftdruck	verringert	verringert	unverändert	unverändert
Sauerstoffpartialdruck	verringert	verringert	verringert	verringert
Wasserdampfdruck	verringert	verringert	verringert	gleich/zunehmend
Luftdichte/Luftwiderstand	verringert	verringert	unverändert	unverändert
Atemwiderstand	verringert	verringert	unverändert/zunehmend	vergrößert
Gravitation	unerheblich[1] verringert	unverändert	unverändert	unverändert
ultraviolette Strahlung	vergrößert	unverändert	unverändert	unverändert
Tagestemperaturdifferenz	vergrößert	unverändert	unverändert	unverändert
Wind	vergrößert	unverändert	unverändert	unverändert
Kohlendioxidpartialdruck	verringert	verringert	unverändert	vergrößert

Durchführung

Formen des Höhentrainings

Besonders beim Training in natürlicher Höhe wird meist nach dem Konzept Live High-Train High (LHTH) gearbeitet. Dies bedeutet, dass der Sportler eine gewisse Zeit in großer Höhe lebt und auch dort trainiert. Durch die leichtere Erreichbarkeit von Höhentrainingszentren und die Verfügbarkeit von Höhenkammern wurden in den letzten Jahren jedoch alternative Verfahren entwickelt, da so ein schneller Wechsel zwischen verschiedenen Höhenlagen möglich ist. Insbesondere das Konzept Live High-Train Low (LHTL) gilt heute als erfolgversprechend: Sportler, die in der Höhe leben und schlafen, aber auf Normalhöhe trainieren, verbinden die Vorteile der Höhenakklimatisation mit der Möglichkeit, in voller Intensität zu trainieren, was bei Training in der Höhe nicht möglich ist.^[3] Eine weitere Möglichkeit ist Living Low-Training High (LLTH), wobei der Sportler im Tiefland lebt, aber zum Training die Höhe aufsucht.^[4] Trainingskonzepte, bei denen sich Trainingsphasen in Hypoxie und unter Normalbedingungen abwechseln, werden als „Intermittierendes Höhentraining“ oder „Hypoxiegestütztes Training“ bezeichnet und sollen die Vorteile des Trainings in Höhen- und Tallagen verbinden.

Welche dieser Methoden am besten als Trainingsmethode geeignet ist, kann stark von der fraglichen Sportart, aber auch vom jeweiligen Sportler abhängen, da Unterschiede in der individuellen Eignung für Höhentraining vermutet werden.

Wahl der Höhenstufe

Höhe	Anpassung
Meereshöhe – 2.000 m	problemlos
2.000 m	Reaktionsschwelle
2.000 m – 3.000 m	volle Kompensation
3.000 m – 4.000 m	Störungsschwelle
4.000 m – 6.000 m	ungenügende Kompensation
ca. 6.000 m	kritische Schwelle
6.000 m – 8.000 m	kritische Zone
ca. 8.000 m	Todesschwelle

Da über ca. 4.000 m Höhe eine Akklimatisation nur mehr ungenügend erfolgt und für ein sinnvolles Höhentraining ein gewisser Spielraum für die beim Training auftretenden Belastungen notwendig ist, werden größere Höhen im Wettkampfsportbereich kaum verwendet. Ansonsten tritt als negativer Nebeneffekt eine zu starke Verringerung der Trainingsintensität auf. Meist wird auf wesentlich niedriger Höhe trainiert, häufig im Bereich zwischen 1.900 m und 2.500 m. Im Alpinismus, insbesondere im Höhenbergsteigen, kann hingegen Akklimatisation auf wesentlich größeren Höhen sinnvoll und notwendig sein, da hier üblicherweise geringere Belastungsintensitäten auftreten und eine Akklimatisation an Höhen notwendig ist, die im Wettkampfsport nie auftreten.

Bei der Wahl der richtigen Höhe werden auch individuelle Eigenschaften des Sportlers wie z.B. seine bisherige Hypoxieerfahrung berücksichtigt.

Häufigkeit und Dauer

Meist werden für sinnvolles Höhentraining Aufenthalte von mehreren Wochen empfohlen. Häufig werden Wiederholungen des Hypoxietrainings als günstig betrachtet, es wird jedoch auch vermutet, dass allzu häufige Höhenaufenthalte kontraproduktiv sein könnten. Die Wahl des richtigen Zeitpunkts für Hypoxietrainingsphasen ist ebenfalls wichtig.

Trainingsintensität

Häufig ist in Höhenlagen ein Training mit gleicher Intensität nur schwer möglich. Meist wird daher empfohlen, die Belastung erst nach einer mehrtägigen Akklimatisationsphase auf das gewohnte Maß zu steigern.

Literatur

• Horst de Marées: Sportphysiologie. Korrigierter Nachdruck der 9., vollständig überarbeiteten und erweiterten Auflage.. 9. Auflage. Sportverlag Strauss, Köln 2003, ISBN 3-939390-00-3, S. 596-598. 
• Werner Nachbauer; Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck (Hrsg.): Höhentraining. Wirkung von sportlichem Training in mittlerer Höhe auf die motorische Leistungsfähigkeit.. Habilitationsschrift, Innsbruck April 1990. 
• Ulrich Fuchs, Manfred Reiß: Höhentraining – Das Erfolgskonzept der Ausdauersportarten. In: dsb Bundesausschuss Leistungssport (BA-L) (Hrsg.): Trainerbibliothek. 27, Philippka, Münster 1990, ISBN 3-922067-77-8. 

Weblinks

• Karl Hammerschmid: Höhentraining – Hypoxietraining. Österreichischer Radsportverband. Abgerufen am 23. Oktober 2008. (pdf)

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Werner Nachbauer; Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck (Hrsg.): Höhentraining. Wirkung von sportlichem Training in mittlerer Höhe auf die motorische Leistungsfähigkeit.. Habilitationsschrift, Innsbruck April 1990, S. 19. 
2. ↑ Werner Nachbauer; Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck (Hrsg.): Höhentraining. Wirkung von sportlichem Training in mittlerer Höhe auf die motorische Leistungsfähigkeit.. Habilitationsschrift, Innsbruck April 1990, S. 40-41. 
3. ↑ J. Wehrlin: Das Höhentrainingskonzept „Live high – train low“. In: Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin (Hrsg.): Jahrbuch 2005. Eigenverlag, Innsbruck 2005, ISBN 3-9501312-5-6, S. 165-190. 
4. ↑ Michael Vogt, Martin Flück, Hans Hoppeler: „Living low – Training high“: Eine effektive Höhentrainingsmethode zur Verbesserung der sportlichen Leistungsfähigkeit von trainierten Athleten. In: Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin (Hrsg.): Jahrbuch 2002. Eigenverlag, Innsbruck 2002, ISBN 3-9501312-2-1 (http://www.baspo.admin.ch/internet/baspo/de/home/themen/spitzensport/fachgruppen_sportwissenschaft/fachgruppe_ausdauer.parsys.66035.downloadList.87834.DownloadFile.tmp/livinglowtraininghighd.pdf ; Stand: 28. Oktober 2008).