Glykogen ist nicht gleich Glykogen: Die Bedeutung einer „moderaten Glykogenentleerung“ auf die Trainingsperformance unter der (mikroskopischen) Lupe

Krafttraining gilt als effektives Mittel zum Aufbau und Erhalt von Muskelmasse, was nicht nur für (Freizeit-)Athleten entscheidend ist, die ihre athletische Performance verbessern möchten (15), sondern auch für die immer älter werdende Bevölkerung, wo es darum geht dem altersbedingten Abbau der Skelettmuskeln („Sarkopenie“) entgegenzuwirken (16), der mit zahlreichen Einschränkungen der Lebensqualität und Gesundheit einhergeht.

Ein progressiver Abfall der maximalen Muskelkraft und Kraftgenerierung lässt sich im Zuge einer akuten Trainingsbelastung beobachten, was zu einer Einschränkung der Trainingsintensität und -dauer führt (und damit das Trainingsvolumen begrenzt).

Die muskulären Glykogenreserven, deren Verbrauch während eines typischen hoch-intensiven Workouts gemäß Studien zwischen 100 – 250 mmol/kg liegt, gehören nachweislich zu den wichtigsten Energiequellen (6)(8)(17)(18)(19)(20)(21)(24). Dabei scheint die während des Krafttrainings geleistete Gesamtarbeit – im Gegensatz zum Ausdauertraining – die Nettoverwertung des Glykogens stärker zu beeinflussen, als die Trainingsintensität an sich (17).

Dieser Umstand würde auch erklären, warum der in Studien beobachtete Glykogenverbrauch in der Regel eine äußert niedrige Variation aufweist. Dieser steigt selbst bei untrainierten Individuen, die bis zum Muskelversagen trainieren, nur bis 160 mmol/kg an, was einer Glykogenentleerung von ~30% entspricht (23). Die Skelettmuskulatur ist jedoch mit Leichtigkeit dazu in der Lage 400-600 mmol/kg an Glykogen einzulagern, insofern erscheint es in diesem Kontext falsch von einer „Erschöpfung der Glykogenreserven“ (<200 mmol/kg) zu sprechen, welche die sportliche Leistungsfähigkeit einschränkt (25).

Ist die Performance beim Krafttraining also doch nicht so kohlenhydratabhängig?

Was häufig jedoch übersehen wird, ist, dass das in den Muskeln gespeicherte Glykogen in unterschiedlichen Kompartimenten der Skelettmuskulatur eingelagert ist (nämlich als intermyofibrilläres Glykogen [zwischen den Myofibrillen], intramyofibrilläres Glykogen [innerhalb der Myofibrillen] und subsarcolemmales Glykogen [direkt unter dem Sarkolemma]), wobei unterschiedliche Speicherdepots auch unterschiedliche Auswirkungen auf Muskelfunktion und -erschöpfung haben (7).

Übersicht über das typische Lokalisierungsmuster von Glykogenpartikeln in der subsarcolemmalen Region (A, B) und der myofibrillären Region (C, D) einer Muskelfaser vor (A, C) und nach (B, D) etwa 1 Stunde erschöpfender Belastung. (Bildquelle: Ørtenblad et al., 2013)

Fasertypspezifische subzelluläre Lokalisierung von Glykogen: Fasern vom Typ I (n = 59) und II (n = 59) wurden aus Biopsien von Skelettmuskeln des Arms (M. triceps brachii) und des Beins (M. vastus lateralis) vor dem Training entnommen. A = IMF-Glykogen; B = Intra-Glykogen; C = SS-Glykogen. D = Relative Mengen von IMF-, Intra- und SS-Glykogen. Die Werte sind geometrische Mittelwerte mit 95% Konfidenzintervallen (CI). # = P<0,005 gegenüber Typ I; (*) = P = 0,10 gegenüber Typ I. (Bildquelle: Nielsen et al., 2011)

Die biochemische Bestimmung des Muskelglykogens basiert jedoch in der Regel aus homogenisierten Muskelsegmenten, was nichts anderes bedeutet, als dass diese Analyse keinerlei Auskunft über den muskelfaserspezifischen Glykogenabbau liefert. Die bekannten Unterschiede im Aktivierungsmuster und den Stoffwechselmerkmalen von Typ 1 und Typ 2 Muskelfasern beeinflussen die Nutzung von Glykogen signifikant, wie durch Studien in der Vergangenheit belegt werden konnte, in denen eine erhöhte Glykogennutzung durch Typ 2 Muskelfasern während einer akuten Trainingsbelastung mit Widerständen festgestellt wurde (3)(22)(23). Aufgrund der in diesen Studien verwendeten Methoden zur Schätzung des intrazellulären Glykogengehalts (Hellfeldmikroskopie der PAS-Reaktion) ist es jedoch nicht ersichtlich, ob die Typ-2-Muskelfasern derart erschöpft waren, dass kritische Werte erreicht wurden.

Anhand verschiedener Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass intramyofibrilläres Glykogen (subzellulärer Glykogenspeicher innerhalb der Myofibrillen) während des Widerstandtrainings, stärker beansprucht wird, als andere Glykogen-Kompartimente (intermyofibrilläre und subsarcolemmale Glykogen (26)(27)(28)(29) und dass dieser spezifische Glykogenspeicher über eine Beeinträchtigung der Kalziumfreisetzung aus dem sarkoplasmatisches Retikulum am direktesten mit dem Auftreten der Muskelermüdung zusammenhängt (30)(31).

Zusammengenommen deuten all diese Daten darauf hin, dass der Verbrauch von muskulärem Glykogen mit den häufig beobachteten Performance-Verlusten während eines Krafttrainings zusammenhängt und eine signifikante Rolle dabei spielt.

In einer aktuellen Studie analysierte ein Forscherteam nun die Auswirkungen eines hoch-volumigen Trainingsprogramms auf die Glykogennutzung im Kontext unterschiedlicher lokaler Speicher der Skelettmuskulatur in Kraftsportlern – diese Untersuchung werden wir uns im weiteren Verlauf dieses Beitrags näher ansehen, um mehr über die Zusammenhänge zwischen Glykogenverbrauch und Leistungsfähigkeit beim Kraftsport herauszufinden, (...)

Dieser Artikel erschien in der 11/2022 Ausgabe des Metal Health Rx Magazins.

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Bildquelle Titelbild: depositphotos / zrex