Wundermittel? – Neue Infrarotlasertechnik verbessert den Muskelaufbau?

Nicht nur wir Hobby-Athleten suchen nach immer neuen Techniken, um unseren Muskel- und Kraftaufbau voranzutreiben, sondern auch die Wissenschaft. Wenn wir uns mit Faktoren befassen, die unsere Muskeln zum Wachstum anregen können, denken wir jedoch in der Regel nicht über Licht nach. Forscher fanden allerdings heraus, dass gewisse Strukturen in unserem aktiven Bewegungsapparat durch einen Prozess namens Photobiomodulation auch auf Licht, beziehungsweise Infrarot-Wellen ansprechen können. Eine aktuelle Studie befasste sich mit dem Thema, wie eine Infrarotlasertechnik den Muskelaufbau beeinflusst. 

Die Studie

Der Zweck dieser Studie bestand darin, die Auswirkungen der Phototherapie auf die neuromuskuläre Leistung zu untersuchen, wenn sie zwischen den Sätzen eines ermüdenden Trainings angewendet wird [1]. Die Autoren vermuteten, dass die Infrarotlasertechnik den Eintritt der Erschöpfung verzögern sowie ihr Ausmaß reduzieren kann. Dazu rekrutierte man je zehn gesunde Frauen und Männer im Alter von 18 bis 30 Jahren. Ein sportlicher Hintergrund war jedoch kein Einschlusskriterium für die Teilnahme.

Als eine der Limitationen ihrer Studie geben die Autoren an, dass weitere Studien die Wirksamkeit an Elite-Athleten überprüfen müssten, was uns annehmen lässt, dass die Teilnehmer nicht zu dieser Populationsgruppe gehörten. Allerdings schrieben sie auch, dass die Probanden angewiesen wurden, mindestens 48 Stunden vor dem Test keine Gewichte zu heben, wodurch wir spekulieren können, dass zumindest einige von ihnen Erfahrung im Kraftsport haben.

Die Untersuchung wurde in einem Cross-Over Design durchgeführt. Das bedeutet, dass jeder Teilnehmer zunächst zufällig in eine Gruppe eingeteilt wurde. Beide Gruppen absolvierten ein ermüdendes Training aus vier Sätzen am Beinstrecker und erhielten in den Satzpausen eine von zwei Interventionen. Nach 72 Stunden Regenerationspause wurde das Training erneut durchgeführt, wobei jeder Teilnehmer die jeweils andere Behandlung zwischen den Sätzen bekam. Die Interventionen bestanden aus:

• Phototherapie, bestehend aus Nahinfrarot-Licht, welches durch einen Laser appliziert wurde.
• Scheintherapie, wobei das gleiche Gerät genutzt, aber ein anderes Licht mit geringerer Intensität ausgesendet wurde.

Während des Trainings ermittelten die Wissenschaftler das maximale Drehmoment in Relation zur Körpermasse, das durchschnittliche Drehmoment, die gesamte Arbeitsleistung sowie die durchschnittliche Arbeitsleistung. Der Begriff Drehmoment definiert im Grunde genommen die Anwendung einer Kraft auf ein Objekt zu seiner Achse. In Bezug auf die muskuläre Arbeit wird die Kraft von einer Gruppe an Muskeln aufgebracht, die kontrahieren und mit den Gliedmaßen entweder eine ziehende oder drückende Bewegung ausführen. Hierbei stellt das Gelenk den Drehpunkt beziehungsweise die Achse dar. Die Länge der Gliedmaßen oder der Muskelgruppe beeinflusst die Hebelverhältnisse, die verwendet werden, um die Kraft zu übertragen.

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Die Ergebnisse

Da die Interventionen erst zwischen dem ersten und dem zweiten Satz angewendet wurden, unterschieden sich die gemessenen Parameter zwischen den Gruppen im ersten Satz nicht. Allerdings konnte die Leistung in den folgenden Sätzen besser aufrechterhalten werden. In Bezug auf das Drehmoment gab es nach Anwendung der Laser-Technik sogar einen Anstieg im zweiten Satz gegenüber dem ersten. Nach dem zweiten Satz sank die Leistung in beiden Gruppen gleichmäßig stark, wenngleich die absolute Leistung unter Anwendung der Phototherapie erhöht blieb.

Interpretation der Daten

Zwar hatten wir schon einmal von dem Konzept der Infrarotlasertechnik für den Muskelaufbau gehört, doch zeigt uns diese Studie, wie unterschätzt das Thema bisher ist. Bevor wir fortfahren, sollten wir uns damit befassen, wie Phototherapie tatsächlich wirkt [2, 3]. In unseren Zellen gibt es Proteinkomplexe, die auf Licht ansprechen. Diesen Prozess bezeichnet man als Photobiomodulation. In unserem Fall reagiert eines der Cytochrom-Komplexe in den Mitochondrien sowie das Hämoglobin und Myoglobin mit rotem und infrarotem Licht.

In den Mitochondrien sorgt die Bestrahlung dafür, dass sich hemmende Faktoren von der Cytochrom-C-Oxidase trennen. Im Hämoglobin und Myoglobin, welche für die Speicherung und den Transport von Sauerstoff verantwortlich sind, wird der Sauerstoff freigesetzt, den sie gerade tragen. Somit können die Mitochondrien effizienter arbeiten, wodurch der aerobe Stoffwechsel verbessert wird. Damit verbessert sich die Kraftausdauer etwas und der Muskel kann zwischen den Sätzen schneller regenerieren.

Außerdem wird der pH-Wert teilweise gesenkt, wodurch der Muskel weniger stark übersäuert und weniger Schäden auftreten.  All diese Faktoren häufen sich an und können dann einen spürbaren Effekt ausmachen. Eine interessante Tatsache für Kraftsportler ist, dass die Phototherapie außerdem die Freisetzung von Calcium-Ionen in den Zellen zu steigern scheint. Diese ist maßgeblich an der Kontraktion der Muskelfasern beteiligt.

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Anders als wir und wohl auch die meisten Interessierten in der Szene dachten, war dies aber nicht die erste Untersuchung, die sich mit der Phototherapie befasste. Tatsächlich verglich bereits 2016 eine Meta-Analyse 16 Studien zu diesem Thema [4]. Die wichtigsten Erkenntnisse daraus waren, dass Phototherapie die Wiederholungszahlen, Zeit zur Erschöpfung und den Laktatspiegel verbessert. Ein früheres Review deutet ebenfalls darauf hin, dass die Infrarotlasertechnik den Grad der Muskelschäden beim Training senkt und somit die Regeneration nach dem Training fördert [5].

Mit all diesen Punkten im Hinterkopf bestätigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie die Erkenntnisse aus früheren Untersuchungen. Die Maßnahme ist kein Wundermittel und führte zu keinem Unterschied wie Tag und Nacht, doch ist die Leistungssteigerung deutlich und messbar. Wenn wir alle Messwerte zusammen betrachten, war die Leistung der Probanden in den Sätzen zwei, drei und vier durchgängig um sieben bis zehn Prozent erhöht.

In Anbetracht der Wirkmechanismen sollte es keine Überraschung darstellen, dass die Infrarotlasertechnik das durchschnittliche Drehmoment, die gesamte geleistete Arbeit und die durchschnittliche Leistung in Watt verbesserte. Was uns jedoch als Kraftsportler am meisten überzeugen sollte, ist die Steigerung des Peak-Drehmomentes, also der maximal aufgebrachten Kraft, zwischen dem ersten und zweiten Satz.

Besonders beeindruckend ist auch die Tatsache, dass die Probanden ganze vier Minuten zwischen den Sätzen pausierten. Das sollte genügend Zeit sein, um sich zu erholen, besonders bei einer Isolationsübung wie dem Beinstrecker. Wenn sie stattdessen nur eine Minute gehabt hätten, wäre es interessant zu wissen, ob sich die Leistung zwischen dem ersten und zweiten Satz ebenfalls gesteigert hätte oder lediglich die Regeneration beschleunigt gewesen wäre. Mit anderen Worten, vielleicht wäre eine Minute Pause mit Phototherapie genauso effektiv wie zwei Minuten ohne. Wenn sie jedoch selbst bei vier Minuten Pause in der Lage ist, die Erschöpfung zu reduzieren, ist das schon ein sehr schlagkräftiges Argument.

Dennoch wissen wir, dass eine gesteigerte Regeneration langfristig gesehen nicht zwangsweise einen verbesserten Muskel- und Kraftaufbau bedeutet. Das zeigen uns Beispiele wie Schmerzmittel und Kältetherapie. Wenn überhaupt ist jedoch das Gegenteil der Fall. Mindestens fünf langfristige Studien deuten darauf hin, dass die Infrarotlasertechnik wahrscheinlich den Muskelaufbau und Kraftaufbau steigert [6, 7, 8, 9, 10].

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Funktioniert die Infrarotlasertechnik für den Muskelaufbau auch im Alltag?

Nach all den Erkenntnissen, die wir hier vorgestellt haben, erscheint die Phototherapie sehr vielversprechend. Dabei stellt sich allerdings die Frage, ob sie auch für normale Fitnessstudiobesucher anwendbar ist. Geräte, die in der Forschung und Medizin verwendet werden, kosten zwischen 10.000 und 40.000 US-Dollar. Im Internet bekommt man Apparate aber schon für etwa 150 Euro, beispielsweise für die Anwendung an den Gelenken. Diese weisen jedoch eine deutlich geringere Leistung auf, als in dieser Studie verwendet.

Andere Untersuchungen verwendeten aber auch erfolgreich Laser mit geringerer Leistung. Zwar sind Forschungsapparaturen oft sehr überteuert, doch der Unterschied erscheint immens. Ohne es ausprobiert zu haben, können wir abschließend nicht sagen, ob die günstigen Geräte für den Hausgebrauch ebenfalls hilfreich sind. Bisher haben wir keine Erkenntnisse über die Beziehung zwischen der Wattleistung der Geräte und der Wirkung auf den Muskel. Einige Studien weisen darauf hin, dass man den Apparat für etwa zehn oder mehr Sekunden über jeden Punkt des Muskels halten soll, was entsprechend auch unser Ratschlag wäre, da die Protokolle zu funktionieren scheinen.

Fazit und Zusammenfassung

Phototherapie scheint  die Trainingsleistung verlässlich zu steigern und könnte als Infrarotlasertechnik auch den Muskelaufbau und die Kraftentwicklung verbessern. Insgesamt ist die Phototherapie eine interessante Technologie, die mehr Daten im Rücken hat, als wir angenommen haben. Bisher wissen wir noch wenig über die Nützlichkeit der Heimgeräte. Die Forschung scheint jedoch in Zukunft neue Erkenntnisse liefern zu können. Dennoch könnte sich die Investition in ein solches Gerät lohnen. Falls es einer unserer Leser versucht, würden wir uns über ein Fazit jedenfalls sehr freuen.

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Primärquelle:

Greg Nuckols: „Improving Strength Endurance with Frickin Lasers. Monthly Applications in Strength Sport (MASS), Volume 3, Issue 12

Literaturquellen:

1. Borsa PA, Dale RB, Levine D, Crow JA. Muscular Preconditioning Using Phototherapy Improved the Physical Work Capacity of the Quadriceps when Applied between Repeated Bouts of Resistance Exercise. J Athl Enhanc 2019, 8:1.
2. de Freitas LF, Hamblin MR. Proposed Mechanisms of Photobiomodulation or Low-Level Light Therapy. IEEE J Sel Top Quantum Electron. 2016 May-Jun;22(3).
3. Ferraresi C, Huang YY, Hamblin MR. Photobiomodulation in human muscle tissue: an ad- vantage in sports performance? J Biophotonics. 2016 Dec;9(11-12):1273-1299.
4. Nampo FK, Cavalheri V, Dos Santos Soares F, de Paula Ramos S, Camargo EA. Low-level phototherapy to improve exercise capacity and muscle performance: a systematic review and meta-analysis. Lasers Med Sci. 2016 Dec;31(9):1957-1970.
5. Borsa PA, Larkin KA, True JM. Does phototherapy enhance skeletal muscle contractile func- tion and postexercise recovery? A systematic review. J Athl Train. 2013 Jan-Feb;48(1):57-67.
6. Ferraresi C, de Brito Oliveira T, de Oliveira Zafalon L, de Menezes Reiff RB, Baldissera V, de Andrade Perez SE, Matheucci Júnior E, Parizotto NA. Effects of low level laser therapy (808 nm) on physical strength training in humans. Lasers Med Sci. 2011 May;26(3):349-58.
7. Vieira WH, Ferraresi C, Perez SE, Baldissera V, Parizotto NA. Effects of low-level laser ther- apy (808 nm) on isokinetic muscle performance of young women submitted to endurance training: a randomized controlled clinical trial. Lasers Med Sci. 2012 Mar;27(2):497-504.
8. Ferraresi C, Bertucci D, Schiavinato J, Reiff R, Araújo A, Panepucci R, Matheucci E Jr, Cunha AF, Arakelian VM, Hamblin MR, Parizotto N, Bagnato V. Effects of Light-Emitting Diode Therapy on Muscle Hypertrophy, Gene Expression, Performance, Damage, and De- layed-Onset Muscle Soreness: Case-control Study with a Pair of Identical Twins. Am J Phys Med Rehabil. 2016 Oct;95(10):746-57.
9. Baroni BM, Rodrigues R, Freire BB, Franke Rde A, Geremia JM, Vaz MA. Effect of low-lev- el laser therapy on muscle adaptation to knee extensor eccentric training. Eur J Appl Physiol. 2015 Mar;115(3):639-47.
10. Toma RL, Vassão PG, Assis L, Antunes HK, Renno AC. Low level laser therapy associated with a strength training program on muscle performance in elderly women: a randomized double blind control study. Lasers Med Sci. 2016 Aug;31(6):1219-29.