Wie die Art der Muskelfasern unsere Regeneration beeinflusst!

Typ I und II: Wie die Art der Muskelfasern unsere Regeneration beeinflusst!

Das Konzept der unterschiedlichen Muskelfasertypen sowie das Wissen darüber, dass unsere Genetik und zum Teil auch unser Verhalten beeinflussen, wie groß der Anteil an Typ I und Typ II Muskelfasern in unserem Körper ist, dürfte hinreichend bekannt sein. Während Typ I Fasern langsam kontrahieren, dafür ausdauernder sind und weniger stark in ihrer Größe wachsen können, sind Typ II Muskelfasern dazu in der Lage, schnell anzuspannen, deutlich stärker zu wachsen, mehr Kraft aufzubringen und dafür aber früher zu ermüden. Wie die Verteilung der Muskelfasern unsere Regeneration beeinflusst, hat jetzt eine neue interessante Studie zutage gefördert.

Bisher gab es einige Hinweise darauf, dass der Typus einer Muskelfaser beeinflusst, wie schnell sie während des Krafttrainings ermüdet und dass dementsprechend Menschen mit unterschiedlicher Verteilung dieser Fasern ebenfalls mehr Ausdauer oder mehr Kraft und Muskelmasse besitzen. In der Vergangenheit wurde jedoch wenig darüber bekannt, welchen Einfluss die Verteilung der Muskelfasern auf unsere Regeneration hat. Die Studie, die wir heute besprechen werden, erweitert unseren Horizont in genau dieser Hinsicht [1].

Die Studie

In der vorliegenden Untersuchung wählten die Forscher jeweils zehn Probanden mit überproportionalem Anteil an Typ I Muskelfasern und überproportionalem Anteil an Typ II Muskelfasern aus. Alle Teilnehmer waren zuvor bereits sportlich aktiv und wiesen eine wöchentliche Trainingszeit von drei bis sechs Stunden auf. Beide Gruppe absolvierten drei maximale anaerobe Tests auf einem Wingate-Ergometer über eine Dauer von je 30 Sekunden und vier Minuten Pause. Im Anschluss wurde über fünf Stunden hinweg die maximale isometrische Kraft des Quadrizeps' überwacht.

>> Bei Muscle24 könnt ihr das heißeste Fitness-Clothing zum besten Preis bestellen! <<

Anhand einer Reihe von neuromuskulären Leistungstests bewertete man eine Stunde vor dem ermüdenden Protokoll auf dem Fahrrad die Erschöpfung sowie die neuromuskuläre Regeneration. Hierbei werden wir vor allem auf die Bewertung des maximalen Drehmoments bei einer Kniestreckung eingehen. Zusätzliche wurde der Laktatspiegel sowie der pH-Wert im Blut gemessen. Diese Tests wurden ebenfalls zehn, 20, 30, 50, 80, 120, und 300 Minuten im Anschluss wiederholt, um die Regeneration infolge des Testes zu untersuchen.

Um die Verteilung der Muskelfasern zu beurteilen und daraufhin die Teilnehmer auszuwählen, verwendete man ein Verfahren, welches im Gegensatz zu früheren Studien keine Biopsie benötigt. Man bediente sich einer Methode namens Protonenmagnetische Resonanzspektroskopie und wendete sie am gastrocnemius, dem zweiköpfigen Wadenmuskel, der Teilnehmer an. Die Technik ermittelt den Carnosingehalt der Muskulatur, worüber man einen Aufschluss über den Anteil der Muskelfasern erhalten kann. Carnosin ist ein Molekül in der Muskulatur, welches im Rahmen eines Puffermechanismus' dazu beiträgt, die Säurelast von Laktat zu mildern. Typ II Muskelfasern enthalten mehr Carnosin als Typ I Muskelfasern [2].

Muskelfasern Regeneration
Die Verteilung der Muskelfaser-Typen bestimmt, wie groß unser Potenzial für Muskelwachstum ist, aber auch, wie schnell unsere Muskulatur ermüdet und regeneriert.

Die Ergebnisse

Die Teilnehmer mit einem höheren Anteil an schnellkontrahierenden Typ II Muskelfasern waren schwerer und besaßen eine größere Magermasse, einen größeren Umfang des Quadrizeps und ein größeres Drehmoment bei einer maximalen Kniestreckung. Innerhalb dieser Tests erfuhren die Teilnehmer mit mehr Typ II Muskelfasern eine größere Erschöpfung, wodurch der Rückgang ihrer Power von Sprint zu Sprint stärker abnahm als in der Gruppe mit mehr Typ I Muskelfasern (-62 Prozent gegenüber -41 Prozent). Die Gesamtabnahme der Power wies eine signifikante Korrelation mit dem Carnosingehalt der Muskulatur auf. Die insgesamt verrichtete Arbeit in den Wingate-Sprints war in beiden Gruppen jedoch ähnlich.

Muskelfasern Regeneration
Die Gruppe mit mehr Typ II Muskelfasern hatte zwar mehr Kraft zu Beginn der Untersuchung, ermüdetet jedoch deutlich schneller, weshalb die aufgebrachte Leistung insgesamt vergleichbar war [1]. *p<0,05, Grafik verändert nach Primärquelle
Beim Test des maximalen Drehmomentes der Kniestreckung, welcher ähnlich einem isometrischen Maximalkrafttest an der Beinstrecker-Maschine ist, erfuhren beide Gruppen zum Zeitpunkt von zehn Minuten nach der Sprintreihe einen signifikanten Leistungseinbruch. Dieser war in der Gruppe mit mehr Typ I Muskelfasern jedoch schon nach 20 Minuten nicht mehr signifikant gegenüber der Baseline. Die andere Gruppe, die einen größeren Teil von Typ II Muskelfasern aufwies, hatte nach fünf Stunden immer noch eine signifikant geringere Kraft gegenüber ihrer Werte vor den Sprints.

Die neuromuskulären Tests deuteten in keiner der Gruppe auf ein erhöhtes Maß an zentralnervöser Erschöpfung hin, welche die fehlende Fähigkeit beschreibt, motorische Nervenimpulse im Gehirn zu generieren und auf die Muskeln zu übertragen. Der Unterschied der Auswirkung zwischen den Arten der Muskelfasern auf die Regeneration wurde also durch eine größere lokale Erschöpfung und langsamere lokale Regeneration der Muskulatur hervorgerufen. Dies beschreibt die Unfähigkeit, motorische Nervenimpulse vom Gehirn in kraftvolle Kontraktionen umzuwandeln.

Muskelfasern Regeneration
Die maximale isometrische Kraft erholte sich schneller, wenn die Teilnehmer einen höheren Anteil an Typ I Muskelfasern aufwiesen [1]. *=signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen, †=signifikant gegenüber der Baseline, Grafik verändert nach Primärquelle.
Der Laktatspiegel schien in der Gruppe mit einem höheren Anteil an Typ II Muskelfasern zu einigen, aber nicht allen Zeitpunkten der Messung signifikant höher zu sein als in der Vergleichsgruppe. Der Unterschied war jedoch nie besonders groß. Der pH-Wert des Blutes sank infolge der Wingate-Sprints in beiden Gruppen, war jedoch bei den Teilnehmern mit mehr Typ II Muskelfasern im Anschluss an jeden Sprint signifikant niedriger. Ebenso erreichte der pH-Wert in der Typ I Gruppe schon nach 80 Minuten seinen Baseline-Wert, wohingegen die andere Gruppe 120 Minuten dafür benötigte.

Interpretation der Daten

Die Studie hat sicher keine revolutionären Erkenntnisse hervorgebracht, doch unterstützt und erweitert bestehende Daten. Vorhergegangene Studien zeigten, dass Menschen mit einem höheren Anteil an Typ II Muskelfasern bei anhaltenden isometrischen oder isokinetischen Kontraktionen stärker ermüden als Menschen mit einem höheren Anteil an Typ I Muskelfasern [3, 4, 5, 6]. Basierend auf vorherigen Forschungsergebnissen und grundlegender Physiologie ist es daher keine Überraschung, dass die Teilnehmer der Typ II Gruppe in der vorliegenden Studie schneller ermüdeten.

Wie die Verteilung der Muskelfasern unsere Regeneration im Verlaufe der Zeit nach dem Training beeinflusst, wurde bisher jedoch nicht in diesem Umfang untersucht, sondern maximal im Rahmen der ersten fünf Minuten nach der Belastung [7, 8]. Durch die Beobachtung der Regeneration über einen Zeitraum von fünf Stunden war dies die erste Studie, die herausfand, dass die Art der Muskelfasern unsere Regeneration tatsächlich maßgeblich beeinflusst und Menschen mit mehr Typ II Muskelfasern nicht nur ein erhöhtes Potenzial für Kraft- und Muskelaufbau besitzen, sondern sich auch deutlich langsamer vom Training erholen. Die Regeneration über fünf Tage zu beobachten, wäre sicherlich noch deutlich spannender, aber fünf Stunden sind ein großer Fortschritt.

Schmerzhafte Angelegenheit: Wie entsteht Muskelkater und kann man trotzdem trainieren?

Es gibt ihn seit Menschengedenken, doch lange Zeit schien auch die Forschung nicht so richtig zu verstehen, was hinter dem schmerzhaften Gefühl steckt, welches etwa zwölf bis 36 Stunden nach einer harten Trainingseinheit eintritt. Muskelkater stellt für viele Kraftsportler ein Zeichen für ein erfolgreiches Workout dar, doch fragen sich viele, ob man trotz der Muskelschmerzen […]

Wie der Großteil der Studien kommt auch diese jedoch nicht ohne gewisse Störfaktoren aus. Zum einen waren die Athleten in der Gruppe mit höherem Typ II Muskelfaseranteil etwas schwerer, hatten mehr Magermasse, dickere Beine und auch mehr Kraft als die andere Gruppe. Dementsprechend könnte man die Daten durch die Brille des Unterschiedes in Kraft und Muskelmasse interpretieren anstatt auf Grundlage der Muskelfasertypen. Die Tatsache, dass beide Gruppen am Ende eine ähnliche Arbeitsleistung in der Gesamtheit der drei Sprints erreichten, sollte diese Besorgnis allerdings ausräumen. Stattdessen wissen wir, dass Typ II Muskelfasern mehr Kraft und Hypertrophie erreichen können als Typ I Fasern und dieser Unterschied wahrscheinlich daher zustande kam.

Ein weiterer Punkt, den wir bedenken sollten ist, dass die Muskelfaserverteilung ausschließlich im zweiköpfigen Wadenmuskel der Teilnehmer bestimmt wurde. Der Wingate-Test beanspruchte jedoch vorrangig den Quadrizeps, in dem auch die Regeneration gemessen wurde. Uns ist keine Untersuchung bekannt, die besagen würde, dass die Muskelfaserverteilung der Waden eng mit der in den Oberschenkeln korrelieren würde. Die Forscher nutzen die Waden für die Bestimmung, dass sie hierfür gute Daten hatten, wie der Carnosingehalt der Muskulatur mit dem Anteil von Typ I und II Fasern korreliert, also bestand schon eine gewisse Logik dahinter.

Allerdings zeigte der Elektrostimulationstest (EMG-Test) zu Beginn der Studie, dass die Gruppeneinteilung "korrekt" war, denn die EMG-Rate der Entwicklung des Drehmoments war höher und die Entspannungszeit geringer in der Typ II Gruppe, was mit der Faserverteilung im Quadrizeps übereinstimmt. Auch wenn die Verteilung der Muskelfasern im Quadrizeps nicht direkt bestimmt wurde, erscheint es damit wahrscheinlich, dass Menschen mit einem überdurchschnittlichen Anteil an Typ II Fasern in einer Muskelgruppe generell einen größeren Anteil an Typ II besitzen.

Blood Flow Restriction tightness
Blood Flow Restriction: Können wir dank BFR-Training mit wenig Gewicht Muskeln aufbauen?

Noch immer sind die Fitnessstudios weltweit aufgrund der Corona-Krise geschlossen und die meisten von uns auf ihr eigenes Körpergewicht, Widerstandsbänder und bestenfalls leichte Gewichte angewiesen, um das Beste aus der aktuellen Lage zu machen. Wie wir bereits mehrfach angesprochen haben, gibt es aber keinen Anlass dazu, den Kopf in den Sand zu stecken, da wir […]

Was können wie daraus lernen?

Nun, alles, was wir jetzt mutmaßen werden, könnte sich durch zukünftige Studien bewahrheiten oder als vollkommen falsch herausstellen. Auch wenn es auf Grundlage des aktuellen Wissensstandes logisch erscheint, ist dieser Teil des Artikels mit ein wenig Vorsicht zu genießen.

Zunächst scheint es so, als ob die Art der Muskelfasern unsere Regeneration dahingehend beeinflusst, dass Menschen mit mehr Typ II Fasern von längere Pausen profitieren. Typ II Muskelfasern erfahren einen größeren anaeroben Stress und besitzen eine geringere Kapillarisierung als Typ I Fasern, weshalb sie länger brauchen, um ihr metabolisches Gleichgewicht nach einer Belastung wiederzuerlangen. Ähnlich dazu besitzen beispielsweise Frauen ein dichteres Kapillarnetz in ihren Muskeln als Männer, weshalb sie zwischen den Sätzen deutlich schneller regenerieren.

Ungeahnte Ursache? - Warum Frauen beim Krafttraining weniger schnell ermüden als Männer!

Das typische Klischee besagt, dass Männer die besseren Athleten seinen, wohingegen Frauen aus genetischer Sicht geringeres Potenzial für maximale körperliche Leistungen hätten. In der evidenzbasierten Trainingslehre ist jedoch hinreichend bekannt, dass Damen zum einen das gleiche muskuläre Potenzial hinsichtlich der Hypertrophie besitzen wie Männer und Frauen beim Krafttraining zum anderen innerhalb eines Satzes deutlich langsamer […]

Weiterhin könnte man ableiten, dass Personen mit einem höheren Typ II Anteil vorsichtig damit sein sollten, viele Wiederholungen beim Krafttraining ausführen oder zu nah an das Muskelversagen heran trainieren sollten und damit eine starke Ermüdung provozieren. Ein Wingate-Test ist metabolisch gesehen sehr viel erschöpfender als ein Krafttraining, aber er zeigt, dass drei intensive Belastungen ohne exzentrische Phase ausreichend sind, um die Kraft bei Personen mit vorrangig Typ II Muskelfasern für mindestens fünf Stunden zu reduzieren, wohingegen sich die Kraft bei Menschen, die hauptsächlich Typ I Fasern besitzen, bereits nach 20 Minuten erholt hatte.  Das könnte bedeuten, dass Sätze mit vielen Wiederholungen bis zum Muskelversagen besonders zu Beginn des Trainings die Trainingsleistung insgesamt je nach Faserverteilung unterschiedlich beeinflussen.

Die wohl wichtigste Ableitung, die wir auf Grundlage der Untersuchung treffen können ist, dass Menschen mit einem höheren Typ II Anteil eventuell mit einer geringeren Trainingsfrequenz trainieren sollten, solange alle anderen Faktoren unverändert bleiben. Die Studie beobachte zwar nur, wie die Art der Muskelfasern unsere Regeneration innerhalb von fünf Stunden beeinflusst, dabei sollte man jedoch bedenken, dass es bei einem Wingate-Test keine exzentrische Phase gibt wie beim Krafttraining.

Es gab keine Anzeichen für eine zentralnervöse Erschöpfung. Allein lokale Störungen der Homöostase waren ausreichend, um die Kraft langanhaltend zu reduzieren. Beim Krafttraining sorgt die exzentrische Phase sogar für eine noch stärkere lokale Erschöpfung in den Typ II Fasern. Einige Daten deuten darauf hin, dass sie durch exzentrisches Training einen höheren Grad an Muskelschäden erfahren als Typ I Fasern [9]. Wenn die Probanden in der vorliegenden Studie also Kniebeugen statt Wingate-Sprints absolviert hätten, wäre der Unterschied im Grad, wie die Muskelfasern unsere Regeneration beeinträchtigen, wahrscheinlich noch größer und länger anhaltend gewesen.

Trainingsfrequenz: Wie oft sollte man einen Muskel pro Woche trainieren?

Im Krafttraining spielen bezüglich der Gestaltung des Trainingsplanes drei Faktoren eine wesentliche Rolle. Neben dem Trainingsvolumen als maßgebliche Triebgröße für den Muskelaufbau und der Intensität als Marker der relativen Last bezogen auf die Maximalkraft diskutieren wir häufig über die Trainingsfrequenz. Sie beschreibt, wie oft wir einen Muskel oder Muskelgruppe pro Woche trainieren oder wie viele […]

Können wir unsere Muskelfaserverteilung einfach bestimmen?

Um für sich selbst die optimale Trainingsfrequenz, den Abstand bis zum Muskelversagen sowie die Pausenzeiten zu bestimmen, wäre es durchaus sehr interessant zu wissen, wie beim eigenen Körper die Muskelfasern verteilt sind. Leider gibt es bisher keine billige, nicht-invasive Methode dafür. Vielleicht hat der eine oder andere ein Labor in der Nähe, welches eine Protonenmagnetische Resonanzspektroskopie durchführen kann. Für die meisten trifft dies allerdings nicht zu. Aus diesem Grund sollte man im Hinterkopf behalten, dass all diese Parameter auf Erfahrungswerten personalisiert werden müssen.

Außerdem sollte man nicht außer Acht lassen, dass die Teilnehmer dieser Studien dahingehend rekrutiert wurden, eine überproportionale Verteilung der Muskelfasern aufzuweisen. Die meisten Menschen werden irgendwo in die Mitte zwischen diesen beiden Extremen fallen und eine "normale" Verteilung besitzen. Nur weil du zwischen den Sätzen schneller regenerierst oder zwischen den Einheiten etwas länger brauchst als deine Trainingspartner, bedeutet das nicht automatisch, dass du zu einem der beiden Extreme gehörst. Es gibt einige weitere Faktoren, die die akute Erschöpfung sowie die akute und chronische Regeneration beeinflussen.

Fazit und Zusammenfassung

Während die Messung der Muskelfaserverteilung noch nicht für jeden frei und kostengünstig zugänglich ist, konnte diese Studie zeigen, dass die Art der Muskelfasern unsere Regeneration beeinflusst und dies im Hinterkopf behalten werden sollte. Nur weil du zwischen den Sätzen längere Pausen brauchst oder zwischen den Einheiten mehr Tage zur Erholung benötigst, bedeutet das nicht, dass etwas mit dir nicht stimmt. Vielleicht besitzt du einfach einen höheren Anteil an Typ II Muskelfasern als der Durchschnitt, was dir wiederum beim Aufbau von Muskelmasse und Kraft zugutekommt. In jedem Fall sollte dein Training ohnehin individualisiert werden, wobei die Art der Muskelfasern nur einen von vielen physiologischen Faktoren darstellt, die einen Einfluss haben können.

View this post on Instagram

Wie die meisten von uns schon aus dem Biologieunterricht kennen, ist unsere Skelettmuskulatur im Grunde aus Typ I und Typ II Muskelfasern zusammengestellt, die entweder kraftvoll und schnell sind, aber schnell ermüden oder ausdauernd und dafür etwas langsamer. Typ II Muskelfasern sind es, die ebenso das größte Potenzial für Wachstum haben, weshalb ein Kraftsportler oder Bodybuilder im besten Fall überproportional viele von diesen besitzt. Eine aktuelle Studie beschäftigte sich jetzt mit der Frage, wie die Verteilung der Muskelfasern die Regeneration vom Training beeinflusst und fand dabei erstaunliche Unterschiede. Einen umfassenden Bericht haben wir auf www.gannikus.de für euch zusammengefasst. 💪💪

A post shared by Gannikus.de (@gannikus_germany) on


Primärquelle:
Greg Nuckols: "The Tortoise and the Hare: People With More Fast Twitch Fibers Fatigue Faster and Recover Slower", Monthly Applications in Strength Sport (MASS), Volume 4, Issue 4

Literaturquellen:

  1. Lievens, Eline, et al. "Muscle fiber typology substantially influences time to recover from high-intensity exercise." Journal of Applied Physiology 128.3 (2020): 648-659.
  2. Baguet, Audrey, et al. "A new method for non-invasive estimation of human muscle fiber type composition." PLoS One 6.7 (2011).
  3. HÄkkinen, Keijo, and Paavo V. Komi. "Effects of fatigue and recovery on electromyographic and isometric force-and relaxation-time characteristics of human skeletal muscle." European journal of applied physiology and occupational physiology 55.6 (1986): 588-596.
  4. Komi, Paavo V., and Per Tesch. "EMG frequency spectrum, muscle structure, and fatigue during dynamic contractions in man." European journal of applied physiology and occupational physiology 42.1 (1979): 41-50.
  5. Thorstensson, Alf, and Jan Karlsson. "Fatiguability and fibre composition of human skeletal muscle." Acta Physiologica Scandinavica 98.3 (1976): 318-322.
  6. Bosco, Carmelo, et al. "Mechanical power test and fiber composition of human leg extensor muscles." European journal of applied physiology and occupational physiology 51.1 (1983): 129-135.
  7. Colliander, Erland B., Gary A. Dudley, and Per A. Tesch. "Skeletal muscle fiber type composition and performance during repeated bouts of maximal, concentric contractions." European journal of applied physiology and occupational physiology 58.1-2 (1988): 81-86.
  8. Hamada, T., et al. "Interaction of fibre type, potentiation and fatigue in human knee extensor muscles." Acta physiologica scandinavica 178.2 (2003): 165-173.
  9. Friden, J., M. Sjöström, and B. Ekblom. "Myofibrillar damage following intense eccentric exercise in man." International journal of sports medicine 4.03 (1983): 170-176.
Was denkst du hierüber?

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.