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Lunge und Sport

Die Lunge wird als Organ unterschätzt: Sie ist nicht nur für den Sauerstofftransport unerlässlich, sondern ist auch mit dem Abtransport von Kohlendioxid (CO2) ein wichtiger Faktor bei der Regulation des Stoffwechsels. Kein Wunder also, dass dieses sensible Organ auf Anstrengung, Allergene, Rauch und Staub sensibel reagiert und "Asthma" produzieren kann.

Lunge in Ruhe auf Sparbetrieb
Normalerweise bemerken wir die Atmung in Ruhe gar nicht. 12 Atemzüge pro Minute mit der Einatmung von einem halben Liter Luft pro Atemzug reichen uns aus. Mit diesen 6 Litern Luft können wir in Ruhe unseren Sauerstoffbedarf von 300 ml/min abdecken.
Die Luft hat ja bekanntlich nur 21% Sauerstoff und 79% Stickstoff. Zudem können wir den Stickstoff zur Atmung gar nicht brauchen. Somit sind von den 6 Litern, die wir in Ruhe atmen, nur 1.3 Liter wirklich Sauerstoff. Wenn der Körper davon 300ml/min verbraucht, dann geht also wieder ca.1 Liter Sauerstoff/min aus der Lunge hinaus mit der Ausatmungsluft, ohne gebraucht zu werden. Damit wird nur ein Fünftel der in der Lunge angebotenen Sauerstoffmenge vom Körper aufgenommen, Die Ausatmungsluft hat also immer noch ca. 16% Sauerstoff. Deshalb können wir bei einem Notfall einen anderen Menschen mit der Ausatmungsluft beatmen!
Anatomie der Atemwege
Die Lunge ist an sich eine Pumpe, die das Ziel verfolgt, in den Lungenbläschen möglichst viel frische Luft anzubieten, damit das Sauerstoffangebot für den Körper optimiert werden kann.
Die zweite Aufgabe - die genau so wichtig ist - besteht darin, dass das Abgas CO2 aus dem Körper kommt. Dies dient dem ganzen Stoffwechsel, da damit das Säure/Base-Gleichgewicht stabilisiert werden kann.
Die Röhren sind zu Beginn gross. Die Luftröhre verzweigt sich dann laufend und die luftleitenden Wege werden immer kleiner. Zu Beginn werden die Luftwege mit Knorpel stabilisiert, da sie sonst beim Ausatmen zusammengedrückt würden und so die Luft nicht aus der Lunge entweichen könnte. Die mittelgrossen Atemwege sind von Muskeln umgeben, mit dem Ziel, dass die Atemwege grösser oder kleiner gestellt werden können.
In den kleinsten Luftröhren kommen dann schon Lungenbläschen (Alveolen) vor. Dort findent der Austausch von O2 und CO2 mit dem Blut statt.
Auf diesem Bild sieht man die Bronchialmuskulatur gut. Beim Asthmatiker führt eine übermässige Reaktion dieser Muskeln (z.B. auf Pollen) zur Atemnot. Sie kann sich auch auf Anstrengung, Kälte, Wärme, andere Allergene und Staub zusammenziehen, mit dem Ziel, dass sich "der Reiz" nicht in den kleineren Luftwegen weiter verbreitet. Klar, dass durch die Engstellung der Atemwege Atemnot und Husten entstehen kann.
Die Lungenbläschen haben die Form von Trauben. Die Wand ist hauchdünn und wird von vielen kleinen Lungengefässen überzogen. Dort findet der Gasaustausch statt.
Die gesamte Austauschfläche ist so gross wie ein Tennisplatz!
Auf dieser letzten Darstellung sind nun auch noch die Blutgefässe eingezeicnnet. Im Bereich der Lungenbläschen sind die Gefässe ganz klein und die Wand hauchdünn, so dass der Sauerstoff und das Kohlendioxid hindurchwandern können.
Das sauerstoffarme Blut (blau) wird wieder mit Sauerstoff angereichert (rot) und fliesst dann wieder zum Herzen und in den Körper zur Versorgung von Muskeln und Organen.
Atmung bei körperlicher Belastung
Bei Bewegung und Sport hat die Lunge ziemlich grosse Reserven. Die Atemfrequenz kann von 12x pro Minute bis 60-70x pro Minute bei Trainierten gesteigert werden. Die Atemtiefe von 0.5 l bis gegen 4 Liter, je nach Grösse der Lunge und je nach Trainingszustand. Wenn ein kräftiger Sporlter (wie z. B ein Ruderer) an sein Maximum geht, ist es möglich, dass er mehr als 200 Liter Luft pro Minute atmen kann. Dies ist 30x mehr als in Ruhe!
Atemmuskeln sind trainierbar!
Lange wurde behauptet, dass die gesunde Lunge nicht leistungslimitierend sein kann. Klar ist aber, dass die Atmung grosse Unterschiede zeigt zwischen Trainierten und Untrainierten, im Gegensatz zum Beispiel zur Herzfrequenz (natürlich bezogen zur maximalen Leistungsfähigkeit).
So atmen Trainierte am Schluss schneller und mehr. Diese Effekte konnte Toni Held im Rahmen einer Höhenanpassungsstudie bei Trainierten und Untrainierten zeigen (Oslo, 1997).
Ventilation
Die Ventilation ist die Luftmenge, die pro Minute ein- und ausgeatmet werden kann.
Trainierte atmen bei einem fixen Anteil der VO2max, (z.B 70%) mehr Luft ein und aus, natürlich auch, weil bei Trainierten die erbrachte Leistung bei 70% der VO2max grösser ist. Auffällig, dass bei der Maximalleistung (100%) Trainierte fast 40 Liter Luft mehr pumpen können als Untrainierte!
Atemfrequenz bei Trainierten und Untrainierten
Ein ähnliches Bild zeigt sich bei der Atemfrequenz: während Untrainierte bis ca 45x pro Minute atmen können, schaffen es Trainierte über 60x/Minute.
Atemtiefe
Die Atemtiefe ist bei lockeren Belastungen (60-70%) bei Trainierten deutlich grösser, um dann bei maximalen Belastungen ähnlich wie bei Untrainierten zu sein.
Zusammenfassung Unterschiede Trainiert und Untrainiert
Die Trainierten können bei Maximalleistungen mehr Luft ein- und ausatmen, indem sie vorallem schneller atmen. Das Atemzugvolumen ist bei Maximalbelastungen bei Trainierten und Untrainierten nicht verschieden.
Bei vergleichbaren lockeren Belastungen hingegen atmen Trainierte ebenfalls mehr Luft ein und aus als Untrainierte, einerseits weil sie absolut gesehen mehr leisten und deshalb auch mehr Sauerstoff benötigen.
Erstaunlicherweise atmen nun aber Trainierte in lockeren Bereichen noch nicht schneller als Untrainierte, sondern sie atmen vor allem mehr, in dem sie zu Beginn von Belastungen tiefer atmen.
Die Trainingsanpassung erfolgt also bei lockeren Belastungen, indem durch eine besser trainierte Atemmuskulatur tiefer geatmet werden kann, bei maximaler Auslastung wird vorallem schneller und damit mehr geatmet.
Der Trainingszustand der Atemmuskeln kann sicher mitentscheidend sein, wie lange eine körperliche Maximalleistung aufrechterhalten werden kann.
Beim Schwimmen ist die Atemtechnik sehr wichtig (Bilder D. Käsermann, Magglingen)
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