Was passiert in den Muskeln nach einer Anstrengung?

Warum haben wir nach körperlicher Anstrengung Muskelkater? Wie funktionieren unsere Muskeln und welche physiologischen Prozesse lösen diese so häufig auftretenden Schmerzen nach dem Training aus? Ob Gelegenheitssportler oder regelmäßiger Sportler: 24 bis 48 Stunden nach einer intensiven körperlichen Betätigung ist es üblich, Muskelsteifheit oder dumpfe Schmerzen zu verspüren. Dieser berühmte Muskelkater, der oft fälschlicherweise der Milchsäure zugeschrieben wird, hängt in Wirklichkeit mit einer komplexen Verkettung von Stoffwechselreaktionen und Mikroverletzungen der Muskeln zusammen.

Um die Ursache von Muskelkater zu verstehen und zu wissen, wie man ihm vorbeugen oder ihn wirksam lindern kann, ist es unerlässlich, die Funktionsweise des Muskels, die Mechanismen der Energieproduktion (ATP) und die inneren Faktoren – Hormone, Nerven, Ernährung -, die die Muskelleistung beeinflussen, zu erforschen. Dieser Artikel gibt einen umfassenden Überblick über die physiologischen Grundlagen des Muskelkaters: von seiner Definition über seinen Zusammenhang mit dem Energiestoffwechsel und der Muskelstruktur bis hin zu den Schlüsseln für die Muskelanpassung. Eine nützliche Lektüre, um die Reaktionen Ihres Körpers nach körperlicher Anstrengung besser zu verstehen.

Was ist der Zusammenhang zwischen Stoffwechsel und Muskelschmerzen?

Der Stoffwechsel spielt eine grundlegende Rolle bei der Art und Weise, wie unser Körper auf körperliche Anstrengung reagiert. Wenn er intensiv beansprucht wird, kann er Rückstände produzieren, die für die Muskelschmerzen verantwortlich sind, die Sie nach dem Sport verspüren.

Wozu dient der Energiestoffwechsel bei körperlicher Anstrengung?

Der Energiestoffwechsel ist für die Funktion des Körpers von entscheidender Bedeutung. Er liefert die Energie für Bewegungen, die Regulierung der Körpertemperatur und interne Stoffwechselprozesse. Die Makronährstoffe – Kohlenhydrate, Fette und Proteine – in der Nahrung dienen als Energiequellen. Etwa 60% dieser Energie wird in Wärme umgewandelt, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, der Rest treibt Stoffwechselprozesse und die Muskelarbeit an.

Adenosintriphosphat (ATP) ist der Hauptbrennstoff der Muskeln und wird bei einer Muskelkontraktion in Adenosindiphosphat (ADP) und ein freies Phosphat zerlegt, wodurch Energie freigesetzt wird. Das ADP wird anschließend wieder in ATP umgewandelt, wodurch eine konstante Energieversorgung gewährleistet wird. Die Resynthese von ATP kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, je nach Intensität und Dauer der Anstrengung.

Es gibt vier Hauptarten der Energiegewinnung: Kreatinkinase, anaerobe Glykolyse, aerobe Glykolyse und Lipolyse. Jede nutzt unterschiedliche Energiequellen und ist von der Verfügbarkeit von Sauerstoff abhängig. Phosphokreatin, eine schnelle Energiequelle, wird bei körperlicher Anstrengung als Erstes verbraucht, gefolgt von Kohlenhydraten und Fetten.

Die anaerobe Glykolyse produziert ohne Sauerstoff schnell Energie, erzeugt aber Laktat, das zu Muskelermüdung führen kann. Die langsamere aerobe Glykolyse nutzt Sauerstoff, um Glukose vollständig abzubauen. Die Lipolyse baut aerob Fett in Fettsäuren ab und bietet eine nahezu unerschöpfliche, aber langsame Energiequelle.

Auch Proteine dienen als Energiequelle, vor allem bei Mangelerscheinungen. Im Sport hängt die Art des Energiestoffwechsels von der ausgeübten Sportart, der Intensität und der Dauer der Belastung ab. Rote Muskelfasern sind für Ausdauerbelastungen geeignet, während weiße Muskelfasern für kurze, kraftvolle Bewegungen optimal sind. Das Training kann die Zusammensetzung und die Leistung der Muskelfasern beeinflussen.

Wie funktioniert ein menschlicher Muskel?

Der Muskel besteht aus Muskel- und Bindegewebe, Blutgefäßen und Nerven. Die Muskelzellen mit ihren Aktin- und Myosinfilamenten ziehen sich zusammen, um die Länge und Form der Zelle zu verändern, wodurch Kraft und Bewegung erzeugt werden. Sie spielen eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Körperhaltung, der Fortbewegung und der Funktion der inneren Organe, wie z. B. der Herzkontraktion.

Das Muskelgewebe, das aus dem embryonalen Mesoderm hervorgegangen ist, wird in drei Typen unterteilt: Skelettmuskulatur, Herzmuskulatur und glatte Muskulatur. Die Skelettmuskeln ziehen sich willkürlich zusammen, während die Herz- und glatten Muskeln unwillkürlich kontrahieren. Die Skelettmuskelfasern werden in schnell und langsam kontrahierende Fasern unterteilt.

Die Muskeln beziehen ihre Energie unter aeroben Bedingungen aus der Oxidation von Lipiden und Kohlenhydraten und unter anaeroben Bedingungen durch chemische Reaktionen. Bei diesen Reaktionen entsteht Adenosintriphosphat (ATP), die Energiequelle für die Muskelbewegung.

Zu den Arten von Muskelgewebe gehören die Skelettmuskulatur, die für die willkürlichen Bewegungen verantwortlich ist, die glatte Muskulatur, die in den Organen zu finden ist, und der Herzmuskel, der nur im Herzen vorkommt. Die quergestreifte Muskulatur, Skelettmuskulatur und Herzmuskulatur, enthalten Sarkomere, wichtige Struktureinheiten, während die glatte Muskulatur keine Sarkomere besitzt.

Die Struktur der quergestreiften Skelettmuskulatur umfasst verschiedene Ebenen von Bindegewebe: Epimysium, Perimysium und Endomysium. Die Muskelfasern, die aus Myofibrillen bestehen, enthalten Sarkomere und verleihen den Muskeln das quergestreifte Aussehen.

In der Physiologie ziehen sich die Sarkomere der Skelettmuskeln schnell zusammen und entspannen sich wieder, während die glatten Muskeln langsamere, aber kontinuierliche Kontraktionen unterstützen.

Die Muskelfunktion hängt von der Lage und den Insertionen des Muskels ab. Der Querschnitt bestimmt die erzeugte Kraft, und die Myofibrillen, Ketten von Sarkomeren, verkürzen sich bei der Kontraktion, wodurch sich die Länge der Muskelfaser ändert.

Welche verschiedenen Arten von Muskeln gibt es im Körper?

Muskeln machen 30-40 % unseres Körpergewichts aus und bestehen hauptsächlich aus Wasser (80 %), Proteinen (17 %), Glykogen, Fetten und Mineralsalzen (jeweils 1 %). Sie benötigen Sauerstoff und ATP (Adenosintriphosphat), das aus Kohlenhydraten aus der Nahrung gewonnen wird, um effizient zu funktionieren.

Wir verfügen über drei Arten von Muskeln mit unterschiedlichen Funktionen:

1. Gestreifte Skelettmuskeln: Verantwortlich für willkürliche und reflexartige Bewegungen (Gehen, ein Bein heben, Gegenstände greifen …).
2. Gestreifte Herz muskeln: Sind für die Funktion des Herzens und den Blutkreislauf unerlässlich.
3. Glatte Muskulatur: Arbeitet selbstständig bei Prozessen wie Atmung, Verdauung und Eingeweidefunktion.

Die Muskeln spielen auch eine Rolle beim Schutz vor Stößen, beim körperlichen Gleichgewicht und bei der Wärmeproduktion.

Zu den wichtigsten Eigenschaften der Muskeln gehören :

• Erregbarkeit: Reaktion auf einen Reiz.
• Kontraktilität: Die Fähigkeit, sich zusammenzuziehen und in den Ausgangszustand zurückzukehren.
• Tonus: Kraft in Ruhe oder bei Aktivität.
• Elastizität: Die Fähigkeit, sich zu dehnen und in die ursprüngliche Form zurückzukehren.

Diese Eigenschaften variieren je nach Alter, Geschlecht, Körperbau und Grad der körperlichen Aktivität.

Um eine gute Muskelgesundheit zu erhalten, sind regelmäßige körperliche und sportliche Betätigung sowie ein gutes Aufwärmen vor dem Training und Stretching nach dem Training von entscheidender Bedeutung. Das Aufwärmen bereitet den Körper auf die Belastung vor, verbessert die Leistung und beugt Verletzungen vor. Das Dehnen nach dem Sport fördert die Erholung, erhält die Elastizität der Muskeln und verringert das Risiko von Krämpfen.

Welche Faktoren beeinflussen die Muskelleistung und den Muskelkater?

Stoffwechselfaktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Muskelkontraktion, was zu einer Verringerung der intramuskulären Energiebelastung und einer Erhöhung des AMP/ATP-Verhältnisses führt. Die AMP-Kinase (AMPK), ein Sensor für den zellulären Energiestatus, beeinflusst die muskuläre Proteinsynthese. Die Aktivierung der AMPK stimuliert die Expression von Genen, die mit der Muskelanpassung in Verbindung stehen, insbesondere von Genen, die für mitochondriale Proteine kodieren. Die erhöhte AMPK-Aktivität während des Trainings hemmt die Proteinsynthese, indem sie die Aktivität des Translationsregulators mTOR verringert. Während der Erholung kommt es zu einem Rebound der Aktivität, wodurch die Muskelproteinsynthese gefördert wird.

Der Hypoxic Inductible Factor (HIF) und der Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), die durch die Muskelhypoxie reguliert werden, beeinflussen ebenfalls den Muskelaufbau. HIF fördert die Biogenese der Mitochondrien, während VEGF die Entwicklung des Kapillarnetzes stimuliert.

Zu den nervlichen Faktoren gehört die nervliche Steuerung der Motorik, die den Kalziumeinstrom in die Muskelzelle auslöst und die Calcineurine aktiviert. Letztere beeinflussen durch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFAT die metabolische und strukturelle Differenzierung der Muskeln. Myogenine, die die Genexpression von Muskelproteinen regulieren, spielen eine Rolle bei der Muskelreaktion auf das Training.

Auch die Rolle der Hormone ist entscheidend. Steroidhormone, die somatotrope Achse und Insulin koordinieren den Aufbau von Muskelmasse.IGF-1 stimuliert die Proliferation von Satellitenzellen und trägt so zur Muskelhypertrophie bei. Schilddrüsenhormone beeinflussen die Typologie der Muskelfasern.

Schließlich ist die Ernährung für das Muskelwachstum von entscheidender Bedeutung. Eine angemessene Protein- und Kalorienzufuhr ist erforderlich. Kohlenhydrate spielen eine Rolle bei der Proteinbindung, während Insulin eine anabole Wirkung auf das Muskelprotein ausübt. Die richtige Ernährung, die reich an Proteinen und Kohlenhydraten ist, ist entscheidend, um den Effekt des körperlichen Trainings zu maximieren.