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Hitze – Der unbekannte Feind im Leistungssport? Kühlen oder Aufwärmen vor dem Training?

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Richard Staudner

Precooling ist in unseren Breitengraden noch nicht so wirklich angekommen. Vielleicht weil wir in Österreich noch immer glauben, dass wir keine extremen klimatischen Bedingungen haben, wie etwa Sportvereine in Mitten von Nevada oder bei der Australischen Football League. Dennoch werden die Sommer in Österreich zunehmend wärmer und die Zahl der extrem heißen Tage hat sich in den letzten Jahren verdoppelt (1)

Es geht hier nicht nur um Gefahrenvermeidung. Ein Hitzeschlag ist natürlich problematisch und gefährlich und sollte demnach unter allen Umständen verhindert werden. Aber es geht auch um die Performance. Diese nimmt deutlich ab, wenn es heiß wird. Um genau zu sein etwa 10% wenn es über 30°C heiß ist (2). Der Körper braucht zunehmend Energie für die Kühlung und kann sich nicht auf den Sport fokussieren. 

“Die Bedeutung des Wärmehaushaltes wird beim Sporttreiben noch total unterschätzt. Eine optimale Thermoregulation ist für die Leistung entscheidender als die Menge der roten Blutkörperchen” (Boutellier 2007). 

Womit der Autor sicherlich auch den doch international hohen Investment in beispielsweise Höhentraining und ausgefeilte Trainingskonzepte meint. Und dabei fristet die Thermoregulation auch heute noch, 14 Jahre später, ein Schattendasein im Leistungssport. 

Unsere Körperkerntemperatur im sportlichen Kontext

Zuerst musst du berücksichtigen, dass durch das klassische Aufwärmen deine Körpertemperatur auf 38,5 – 39° steigt. Wir haben gelernt, lange und intensiv aufzuwärmen. Auch zur Vorbeugung von Verletzungen. Natürlich macht dies bis zu einem gewissen Grad auch Sinn. 

Dann kommt aber vielleicht auch noch eine hohe Außentemperatur dazu. Ein sehr intensive Intervall-Lauftraining mit hohen Tempo im Hochsommer beispielsweise. Deine Körpertemperatur kann sich selbst nur schwer wieder zu ihrem optimalen Wert runter regulieren. Leistungseinbußen sind wahrscheinlich. 

Die höchsten Körperkerntemperaturen die bei Marathonläufern gemessen wurden, lagen bei über 40° (Adams et al., 1975). 

Diese hohen Werte können vom Körper zwar toleriert werden, aber mindern die Leistung! 

Der optimale Temperaturbereich im Training lehnt sich an den Normwert der Körperkerntemperatur von 37° an (Ückert 2007). Dein Körper wird immer versuchen diese 37° zu erreichen. Koste es was es wolle. 

Die ideale Umgebungstemperatur für Ausdauersportarten wie der Marathonlauf liegt bei 10-15°. Keine Frage, dass ein Wettkampf im Sommer, beispielsweise der New York Marathon mit über 35°, eine enorme Belastung für den Organismus ist und weiters zu Verschiebungen im Energiehaushalt führt. Kurz gesagt, die Performance sinkt! 

“Im lebenden Organismus gehen nahezu alle Umwandlungen freier Energie letzten Endes in Wärme über” (Aschoff et al., 1971) 

Temperatur und Energiehaushalt gehören demnach untrennbar zusammen! 

Ein großer Teil unserer Energie (75%) wird als Wärme abgegeben, der Rest steht für muskuläre Arbeit zur Verfügung! (Ückert 2007)

Eine katastrophale Relation sagst du? 

Natürlich gilt diese Problematik vorrangig im Sport, den im Alltag hat das für uns Warmblüter große Vorteile. Wir müssen uns nicht wie Eidechsen in die Sonne legen um unsere Körpertemperatur anzukurbeln. 

Aber was passiert da genau in unserem Körper?

Es gibt mehrere Theorien, was dabei im Körper passiert. Bei heißen Temperaturen wird das Blut in die Peripherie, also an die Oberfläche, die Haut, gebracht, sodass es leichter abkühlt. Dieses Blut fehlt natürlich dann im Herz-Kreislaufsystem, in der Lunge und in den Muskeln. 

Die Theorie der Thermoregulation besagt, dass unser Körper permanent an der Herstellung eines Gleichgewichtes von Wärmeproduktion einerseits und Wärmeabgabe andererseits arbeitet. Das Ziel ist es, einen theoretischen Idealwert von ca 37° zu erhalten.  

Diese konstante Betriebstemperatur ermöglichte es uns Menschen, eine von der Umgebungstemperatur weitgehend unabhängigen Bewegungs- und Leistungsfähigkeit. 

Es kommt durch den Anstieg der Körpertemperatur zu einer abnehmenden Maximalleistung, bedingt durch viele Faktoren, wie verringertes Herzminutenvolumen, Flüssigkeitsverlust und verminderter Nährstofftransport durch Umverteilung des Blutes an die Körperoberfläche. Auch durch die wahrgenommene Hitze der Thermorezeptoren des Nervensystems kommt es auch zu einer willentlichen Intensitäts-Reduktion bei Sportler und Sportlerin. Viele merken gar nicht, dass sie schon runterschalten. 

Das Ganze wird auch auf einen Regelmechanismus, gesteuert durch erhöhte Temperatur im Gehirn, zurückgeführt. (2)

Es ist also eindeutig, dass die Hitze zu messbaren Performance-Verlusten führt. Wir versuchen dies oft durch passende Kleidung und kühle Getränke wettzumachen, was auch ein guter Ansatz ist, aber sichtlich nicht ausreicht. 

Und was ist Precooling? 

Precooling setzt genau hier an und kühlt den Körper schon vor der Anstrengung auf eine geringere Temperatur und erhöht so den Spielraum, bis es zu Leistungseinbußen kommt. 

Es ist der Versuch durch Equipment, Getränke oder einfachen Bädern den Körper auf seine theoretisch optimalen 37° zu halten. Für ein ideales Performance Level. 

Dabei bieten sich dem Sportler oder der Sportlerin verschiedene Methoden an: 

  • Von Innen mit der Aufnahme von kalten Getränken oder Crushed-Ice
  • Eisbaden (auch Cold Water Immersion, oder kurz CWI genannt).
  • Coolpacks oder gekühlte Räume (z.B. Cryo-Sauna oder Kammer)
  • moderne Kältewesten und/oder Kältehosen  

Hier fragt man sich jetzt natürlich: Bringt das wirklich was bei der Leistung, oder fühlt sich das nur angenehmer an? Was ist die beste Methode? Und vor allem sind die kalten Muskeln nicht nachteilig für den Sport? 

Die Wissenschaft hat dieses Thema natürlich schon aufgegriffen und es gibt viele Studien dazu. Schauen wir uns die Metaanalysen dazu an, diese fassen die Ergebnisse vieler Einzelstudien zu einheitlichen sehr aussagekräftigen Ergebnissen zusammen: 

Studienergebnisse

Die neueste Metaanalyse zu Precooling erschien 2018 (3) und hinterfragt, ob Precooling beim Ausdauersport die Performance verbessert. Hier wird CWI mit Eis-Aufnahme verglichen. 

Und tatsächlich: CWI verbessert bei Training in der Hitze die Performance signifikant. Es wird hier von einem moderaten Effekt gesprochen. Verbessert wird die Leistung sowohl bei selbstgewählter Geschwindigkeit und beim Training mit festgelegter Intensität bis zum Erschöpfungslimit. Interessanterweise wurde die wahrgenommene Erschöpfung nicht verändert, das heißt die Sportlerinnen und Sportler fanden das Training genauso anstrengend, konnten aber eine bessere Leistung erbringen. Dennoch verbesserte CWI die Hitzewahrnehmung, es kommt den Athletinnen und Athleten also weniger heiß vor. 

Aus all den Studien hat sich gezeigt, dass CWI die Körperkerntemperatur noch vor dem Training signifikant verringert. Es kommt dann während des Trainings zu der gleichem Temperaturzunahme wie sonst auch, aber dabei werden nicht so hohe Maximaltemperaturen erreicht, weil man ja schon bei einer geringeren Temperatur startet. Zusätzlich verringert CWI damit auch noch das Schwitzen. 

Eisaufnahme (Crushed Ice oder Slush) auf der anderen Seite kann die allgemeine Performance nicht verbessern. Es stellt sich aber heraus, dass mit kälterer Trinktemperatur die Performance zunimmt, ein gewisser, wenn auch sehr kleiner Effekt könnte also gegeben sein. Eis verringert die Körperkerntemperatur kurz nach dem Trinken zwar, aber der Körper heizt sich während der Anstrengung dennoch auf die gleiche Temperatur auf, als ohne kaltes Getränk. Auch die Schweißantwort, Hitzeempfindung und wahrgenommene Erschöpfung sind unverändert.

Nun alle diese Ergebnisse stammen aus Studien mit Ausdauersport. Doch wie hält es sich mit dem aeroben Bereich, kurze Anstrengungen, Sprint etc.?

Auch dazu gibt es eine Metaanalyse: Über sämtliche Studien hinweg gesehen, also sowohl Ausdauer als auch Sprint, hat Precooling einen moderaten positiven Effekt. Wenn man sich aber die einzelnen Kategorien ansieht, schaut das ganze anders aus: Bei Sprint ist der Effekt von Precooling nachteilig. Das heißt die Performance ist sogar geringfügig schlechter bei gekühlten Muskeln. Bei Intervall-Sprints oder wechselnder Belastung ist ein kleiner positiver Effekt messbar und bei Ausdauersport ist der Effekt deutlich positiv. Wir nehmen also mit: je länger die Belastung desto sinnvoller Precooling. 

Genau das gleiche Prinzip gilt laut dieser Metaanalyse auch für Percooling, also der Kühlung während dem Sport, etwa durch kalte Getränke, Wind, kalten Nebel, oder Kühlwesten. Hier spricht man bei Ausdauersport von einem moderaten Effekt. Besonders effektiv ist das bei sogenanntem „nicht-kompensierbaren Hitzestress“ also, wenn es so heiß ist, dass die Körpereigenen Kühlungsmechanismen nicht mehr mithalten können. (2)

Warum sind die Ergebnisse im Sprint so schlecht?

Da Sprints nur sehr kurz dauern ist die Performance stark von der Muskelkontraktions- Fähigkeit beeinflusst, thermoregulatorische Faktoren spielen eine eher nebensächliche Rolle. Überhitzung kann dennoch zu einem kleineren Pool an Bewegungs-Nervenzellen (Motoneuronen) führen. 

Kühlere Muskeln brauchen länger um zu maximaler Anspannung zu kommen und haben einen geringeren Kraft-Output. Wenn die Oberflächentemperatur sinkt, dann ist die Kontraktilität (also die Fähigkeit anzuspannen) bei den darunterliegenden Muskeln geschwächt. Es kann auch während intensiver Belastung zu einem geringeren anaeroben Stoffwechsel kommen. Dem Körper können also nicht schnell genug die notwendigen Nährstoffe zur Verfügung gestellt werden. Weiters kann es zu einer geringeren Aktivierung von schnell zuckenden Muskelfasern („phasische“), oder einer geringeren Muskelfaser- Leitgeschwindigkeit kommen. 

Besonders problematisch scheint Precooling vor dem Sprint, wenn danach nicht aufgewärmt wird. (2)

Sind die Ergebnisse bei Frauen und Männer gleich?

Auch zeigte sich, dass Precooling (mit Eisgetränk) sowohl bei Männern als auch bei Frauen hilfreich für die Performance ist. Dabei war die Performancesteigerung gegenüber der Kontrollgruppe nicht signifikant unterschiedlich zwischen Männern und Frauen. Ein paar Unterschiede gab es dennoch: die wahrgenommene Erschöpfung war bei Frauen geringer, auch nahmen zwar beide Gruppen die Temperatur als gleich warm wahr, die Frauen empfanden die wahrgenommene Temperatur angenehmer, als die Männer. Dies kann einen erheblichen Einfluss auf die Motivation und das Wohlbefinden haben. (8)

Was ist nun die beste Methode?

Wir haben schon von mehreren Methoden gehört und sie bringen alle ihre Vor- und Nachteile, sei es Praktikabilität oder auch Wirkung, wie die Ergebnisse von Bongers und seinem Team von 2015 zeigen. Bei Precooling haben sich gemischte Methoden, also die Anwendung mehrerer Techniken gemeinsam als am wirkungsvollsten erwiesen. Von den Einzelmethoden war CWI am wirkungsvollsten, gefolgt von Eis-Getränken, Coolpacks und Kühlwesten. 

Bei Percooling während der Belastung hingegen waren Eiswesten die beste Einzelmethode, hier liegt aber nur eine Studie zur Analyse vor.(4) 

Eine der ältesten Metaanalysen zu diesem Thema zeigt uns auch noch spannende Ergebnisse. Diese Analyse vergleicht nämlich untrainierte mit trainierten Sportlern. Sie teilten die SportlerInnen nach der maximalen Sauerstoffkapazität ein. Der Effekt war dann stärker bei Trainierten, als bei weniger gut Trainierten. Sie fanden auch eine Tendenz für eine bessere Wirkung bei höheren Temperaturen und bei längerer Trainingsdauer. Diese Metaanalyse untersuchte auch unterschiedliche Methoden und fand eindeutig andere Ergebnisse als die neueren zuvor erwähnten Metaanalysen, jedoch sind in der Zwischenzeit 6 Jahre vergangen.

Es sind einigen neuen Publikationen erschienen und wir sollten wohl eher den neueren Ergebnissen vertrauen. (5)

Zuletzt beschäftigt sich eine neue Metaanalyse mit Percooling (wie gesagt: Kühlung während des Sports) alleine und fand, dass dies allgemein einen positiven Einfluss auf Ausdauer und Sprint habe, es jedoch auf die gekühlten Körperregionen ankomme, je nach Dauer der Belastung. Bei Ausdauer wurden Kühlkragen, kühle Luft, Aufnahme von kalten Getränken und Kühlwesten als positiv befunden. Die Methoden helfen bei Temperaturen über, aber auch unter 28°C bei Ausdauersport. 

Auch bei Sprints und Kurzzeitsport, also unter 75 Sekunden konnte ein kleiner positiver Effekt festgestellt werden. Hier wirkt sowohl interne (kalte Getränke) als auch externe Kühlung (Nacken, Rumpf, Gesicht) positiv, interessanterweise aber nicht bei Ganzkörper, Hand, oder Mundkühlung. (6)

Für die Science Nerds:

Zu den Studien allgemein ist zu sagen, dass einerseits hauptsächlich Studien mit einem positiven oder stark negativen Effekt veröffentlicht wurden. Das deutet auf einen sogenannten „Publication Bias“ hin. 

Ein Bias bedeutet Voreingenommenheit. So wie man PolitikerInnen nicht glaubt, wenn sie im eigenen Interesse handeln, oder mit einseitigen Daten arbeitet, ist es auch in der Forschung. Voreingenommenheit lässt sich leider nie ganz vermeiden, sei es bei LeserInnen der Studie, die vorher schon etwas zum Thema im Bekanntenkreis gehört haben, bei den MitarbeiterInnen der Studie, oder bei StatistikerInnen, die die Ergebnisse auswerten. Sie alle beeinflussen bewusst oder unterbewusst das Ergebnis. Deshalb ist es wichtig immer zu prüfen, und anzugeben, ob ein Bias vorliegt und was unternommen wurde um den Bias zu entkräften. 

Wenn also solch ein Publication Bias vorliegt, wurden vermutlich nur einseitige Ergebnisse veröffentlicht und andere nicht, weil sie nicht spannend, reißerisch oder relevant genug waren. Auch die wissenschaftlichen Zeitschriften müssen mit spannenden Artikeln punkten. Jedenfalls haben einige Metaanalysen auch dies untersucht und ein Risiko für Publication Bias gefunden. Die Ergebnisse sind also mit etwas Vorsicht zu genießen. Dennoch sind sie in gewissen Bereichen sehr eindeutig. 

Zusätzlich ist hier die Erstellung einer hochqualitativen Studie in Bezug auf die Verblindung schwierig. Verblindung bedeutet, dass weder die StudienleiterInnen noch die ProbandInnen wissen, ob sie zur Testgruppe oder zur Placebogruppe gehören. Ein Eisbad oder eine kalte Weste sind jedoch schwer zu verbergen. Deswegen ist auch hier immer ein gewisser Bias, eine Voreingenommenheit, gegeben. (2,4,6)

Wann anwenden?

Trotz der positiven Seiten sollte Precooling nicht dauerhaft angewendet werden. Eine gewisse Anpassung an die Temperatur ist auf jeden Fall möglich. Zum Beispiel hat sich bei LäuferInnen gezeigt, dass akklimatisierte LäuferInnen in heißen Bedingungen (35°) schneller sind als nicht akklimatisierte, selbst wenn sie bei kühlen Temperaturen (15°C) nicht schneller sind. Demnach sollte man im Training auf eine Anpassung an höhere Temperaturen hinarbeiten und Precooling einsetzen um die letzten Prozente rauszuholen, wenn es wirklich darauf ankommt. (7)

Also zusammengefasst: 

Es ist teilweise bereits sehr heiß in unseren Breitengraden und die Sommer werden noch heißer werden. Ein Hitzeschlag und Überbeanspruchung durch Sport in heißen Temperaturen werden allseits präsent sein und es wird Zeit, dass sich die Sport Community ernsthaft damit auseinandersetzt. 

Natürlich ist aber auch das Potential von Kälteapplikationen und -anwendungen jeglicher Art interessant um die Leistung unserer AthletInnen zu erhöhen. 

Kalte Getränke während dem Training sind durchaus sinnvoll, aber bei Extremtemperaturen oft nicht mehr ausreichend und mit einer Kombination aus Precooling und Percooling ist schlichtweg eine bessere Performance zu erreichen. 

Precooling mit CWI wirkt laut neuesten Ergebnissen am Besten. Also zum Beispiel ein Kältebad. 

Hier wird die Körperkerntemperatur verringert, sodass sich der Körper während des Trainings nicht so stark aufheizt. Es kann mehr Leistung bei gleichem Erschöpfungsgefühl erbracht werden. Die wahrgenommene Hitze und das Schwitzen werden reduziert. 

Nebenbei sind auch andere Methoden möglich, wenn CWI nicht durchführbar ist, dazu zählen zum Beispiel kalte Westen, Coolpacks, oder Eis auftragen. Auch die Aufnahme von eiskalten Getränken scheint geringfügig positiv, hat aber nur einen marginalen Effekt. 

Und das wichtigste: Das Ganze gilt nicht für Sprints, erst bei Intervallmethoden und vor allem bei Ausdauermethoden ist Precooling richtig sinnvoll. Bei Sprints hingegen kann die Performance sogar verschlechtert werden.

Ich möchte diesen Blog-Artikel mit den Worten des berühmten Sportwissenschaftlers Jürgen Weineck schliessen: 

“Leistungssport findet heute im Grenzbereich der menschlichen Leistungsfähigkeit statt. Um unter diesen Bedingungen noch Leistungssteigerung erzielen zu können, ist es erforderlich Ressourcen zu erschließen, die bislang entweder unbekannt waren oder ungenutzt geblieben sind: Verbesserte Trainingsqualität, Optimierung von Belastung und Erholungrelation, Ausschöpfung der biologischen Leistungsreserven”.  (Weineck 2007) 

Immer wieder das selbe zu tun und sich ein anderes Ergebnis zu erwarten, grenzt an Wahnsinn. Also trau dich und versuche immer neue Strategien um dein Ziele zu erreichen!

Dein Performance Optimizer & Biohacker

Richard Staudner

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Bis zum nächsten Mal!

Dein Performance Optimizer & Biohacker 
Richard Staudner

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Quellen: 

1. Koland (Hg.) WH-HM-RM-O. Österreichischer Special ReportGesundheit, Demographie und Klimawandel [Internet]. ISBN. Verlag der Österreichischen Akademie der Wissenschaften; 2019 [zitiert 31. Juli 2021]. Verfügbar unter: https://austriaca.at/8427-0

2. Tyler CJ, Sunderland C, Cheung SS. The effect of cooling prior to and during exercise on exercise performance and capacity in the heat: a meta-analysis. Br J Sports Med. 1. Jänner 2015;49(1):7–13.

3. Choo HC, Nosaka K, Peiffer JJ, Ihsan M, Abbiss CR. Ergogenic effects of precooling with cold water immersion and ice ingestion: A meta-analysis. European Journal of Sport Science. 7. Februar 2018;18(2):170–81.

4. Bongers CCWG, Thijssen DHJ, Veltmeijer MTW, Hopman MTE, Eijsvogels TMH. Precooling and percooling (cooling during exercise) both improve performance in the heat: a meta-analytical review. Br J Sports Med. 1. März 2015;49(6):377–84.

5. Wegmann M, Faude O, Poppendieck W, Hecksteden A, Fröhlich M, Meyer T. Pre-Cooling and Sports Performance. Sports Med. 1. Juli 2012;42(7):545–64.

6. Douzi W, Dugué B, Vinches L, Sayed CA, Hallé S, Bosquet L, u. a. Cooling during exercise enhances performances, but the cooled body areas matter: A systematic review with meta-analyses. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 2019;29(11):1660–76.

7. Marino F, Lambert M. Superior performance of African runners in warm humid but not in cool environmental conditions. Journal of applied physiology (Bethesda, Md : 1985). 1. Jänner 2004;96:124–30.

8. Iwata R, Kawamura T, Hosokawa Y, Chang L, Suzuki K, Muraoka I. Differences between sexes in thermoregulatory responses and exercise time during endurance exercise in a hot environment following pre-cooling with ice slurry ingestion. Journal of Thermal Biology. 1. Dezember 2020;94:102746.

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