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Säurepufferung für anaerob-laktazide und Intervall-Sportarten
Soda-Loading nennt man die Supplementierung mit Natrium-Bikarbonat und/oder –Citrat. Vor allem Sportler, die hochintensiven anaeroben Belastungen von ca. 1 bis 10 Minuten ausgesetzt sind (Schwimmer, Ruderer, Mittelstreckenläufer, Skifahrer etc.) können vom Soda-Loading deutliche Leistungsverbesserungen erwarten. Ernährungsexperte Remo Jutzeler erklärt die Zusammenhänge.
Normalerweise weist das Blut einen beinahe neutralen pH um 7,4 und der Magensaft einen sauren pH von ca. 1,8 auf. Im Stoffwechsel beeinflusst der pH die Aktivität von Enzymen, die Bildung und Funktion von Signalsubstanzen und damit auch die Reizleitung in der Muskulatur. Damit dies koordiniert funktionieren kann, muss die Anzahl an positiv geladenen Teilchen (z.B. Wasserstoff-Ionen H+, Protonen) über Puffersysteme möglichst konstant gehalten werden. Während über die Nahrung sowie körperliche Aktivität beträchtliche Mengen an Säuren zugeführt, respektive gebildet werden, existieren in und ausserhalb der Zellen spezifische Puffersysteme, welche diese Säuren neutralisieren. In den Zellen sind hauptsächlich Phosphat und Proteinpuffer (z.B. Carnosin, Anserin, Beta-Alanin) von Bedeutung. Ausserhalb der Zelle spielt vor allem das Kohlendioxid-Bikarbonat-Puffersystem (CO 2 /HCO 3 -) eine bedeutende Rolle. Die Puffersysteme innerhalb und ausserhalb der Zelle arbeiten parallel und aufeinander abgestimmt. Bei hochintensiven, anaeroben Belastungen von kurzer Dauer tragen verschiedene Faktoren zur Ermüdung bei. Es sind dies die Abnahme der Energiespeicher (ATP, Creatin, Glucose), Reizleitungsstörungen im Bereich der Kontraktion/Relaxation, die Überhitzung, die Dehydrierung, die beschränkte Sauerstoffverfügbarkeit sowie die Anhäufung von Wasserstoff-Ionen, Laktat und Ammoniak. Während solchen Belastungsformen kann der pH-Wert im Blut von 7,4 bis 6,8 und in der Zelle von 7,0 bis 6,4 sinken. Diese Spanne reflektiert jeweils den pH-Unterschied zwischen Ruhe und maximaler, laktazider Belastung. Weder die oben beschriebenen Puffersysteme innerhalb noch ausserhalb der Zelle sind kurzfristig in der Lage, die bei diesen Belastungsformen eintretende Säureansammlung und in der Folge den pH-Abfall im Blut zu verhindern. Diese Säureanhäufung beeinträchtigt über verschiedene Mechanismen die körperliche Leistungsfähigkeit, man spricht von «sauren Muskeln». Als Belastungsindikator wird in der Leistungsdiagnostik der sogenannte Laktatwert gemessen.
Bei Spitzensportlern aus anaerob-laktaziden Sportarten sind maximale Laktatwerte um die 20 mmol/l nahe an der physiologischen Grenze möglich, während Ausdauersportler üblicherweise eine Laktattoleranz zwischen 4-6 mmol/l aufweisen. Die unterschiedlichen pH-Werte von Blut und Muskelzellen, als auch die Komplexität des Bikarbonat-Puffersystems, machen es schwierig das Säurepufferungs-Potential des Körpers zu mit wirksamen Substanzen supplementieren. Solche Substanzen müssen entweder möglichst dem jeweiligen pH entsprechen, oder während der Belastung Protonen neutralisieren und so als indirekter Puffer wirken. Ersteres trifft eher für Natrium-Bikarbonat zu, letzteres für Natriumcitrat. Beide Substanzen sind die meist untersuchten in Bezug auf Erhöhung des Säurepufferung-Potentials des Blutes und schon um 1930 kamen Forscher auf die Idee, das Säure-Basen-Gleichgewicht solchermassen zu beeinflussen. Natrium-Bikarbonat erhöht die Bikarbonatkonzentration (HCO 3-) im Blut und verbessert damit die Pufferkapazität des Blutes. Die verbesserte Pufferkapazität soll dabei zu einem erhöhten Wasserstoffionen- und Laktat-Abtransport aus dem Zellinnern führen, den intrazellulären pH stabilisieren und damit die körperliche Leistungsfähigkeit verbessern. Natrium-Bikarbonat wird auch als Puffersubstanz zur direkten Neutralisation der Magensäure eingesetzt. Natriumcitrat erzeugt durch seine 3 Carboxyl-Gruppen bei physiologischem pH eine dreifach negative Ladung durch Ionenbildung, erhöht dadurch den pH und den Bikarbonat-Puffer im Blut.
Es gibt mehrere Hypothesen dazu:
1. Blut- und zelluläre Protonenpufferung.
2. Protonenaufnahme während der Citrat-Oxidation im Tricarbonsäurezyklus.
3. HCO 3- Produktion als Stoffwechsel-Beiprodukt.
4. Die negative Ladung von Citrat erhöht den Gradient zwischen Blut und Zellen, was die Protonenzahl verringert und HCO 3- erhöht.
5. Potenzierung der ATP-Inhibierung von Phosphofructokinase, was die Glycolyse-Rate und damit die Protonenproduktion vermindert.
6. Eine durch den hohen Natriumgehalt induzierte erhöhte Chloridausscheidung soll die HCO 3- Konzentration im Blut erhöhen.
Untersuchungen über die Degradation von Citrat im Stoffwechsel zeigen, dass ein Protonen-Überschuss während des Tricarbonsäurezyklus entsteht und darum keine Protonenaufnahme während der Verstoffwechselung von Citrat stattfindet. Auch wird kein HCO 3 – daraus gebildet. Somit kann die Citratverstoffwechselung nicht zu einer erhöhten Toleranz eines Protonen-Überschusses beitragen. Damit bleibt der verbleibende Mechanismus für die basische Wirkung im Blut nach Citrat-Einnahme die direkte Pufferung und/oder die elektrochemische Erklärung von Kowalchuk et al (Kowalchuk JM, Maltais SA, Yamaji K, Hughson RL. The effect of citrate loading on exercise performance, acid-base balance and metabolism. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1989;58(8):858-64).
Funktion und Wirkung eines Soda-Loadings
Die Supplementierung mit Natrium-Bikarbonat und/oder –Citrat wird auch Soda-Loading genannt. Werden Natrium-Bikarbonat und Natrium-Citrat bei hochintensiven anaeroben Belastungen von ca. 1 bis 10 Minuten in der Praxis eingesetzt, können deutliche Leistungsverbesserungen erwartet werden. Die Leistungsverbesserungen scheinen umso deutlicher auszufallen, je stärker die belastungsinduzierte, metabolische Azidose ausgeprägt ist. Dies bedeutet in der Praxis, dass anaerobe Belastungen gewohnte Sportler wie Mittelstreckenläufer, Ruderer, Schwimmer, Skifahrer, etc. deutlich mehr von einer Supplementierung profitieren als z.B. ausdauergewohnte Athleten wie Langstreckenläufer, Triathleten, Radfahrer. Dies weil anaerobe Leistungen erbringende Sportler trainingsbedingt eine deutlich höhere Laktat-Toleranz als Ausdauersportler aufweisen. Eine weitere Sportlergruppe, welche einen potentiellen Nutzen aus einem Soda-Loading ziehen kann, sind solche mit repetitiven Intervall-Belastungen. Dies gilt für viele Team-, Ball- und Kampfsportarten. Auch für Kraftsportler ist ein Soda-Loading höchst interessant, da das isolierte Trainieren weniger Muskeln lokal sehr hohe Laktatwerte erzeugt, welche raschmöglichst wieder abtransportiert werden müssen. Bleibt der Muskel zu lange sauer, kann der nächste Satz nicht genügend rasch und nicht mit genügender Belastung durchgestanden werden. Da ein Soda-Loading aber auch eine erhöhte Natriumaufnahme bedeutet, kann eine Supplementierung im Kraftsport nicht ständig durchgeführt werden, sondern sollte gezielt intensiven Phasen vorbehalten bleiben.
Aufgrund der Wirkungsweise eines erhöhten Bikarbonat-Puffers im Blut erscheint klar, dass durch ein Soda-Loading nicht zwingend der individuell erreichbare Laktatwert eines Sportlers, sondern primär die Laktattoleranz erhöht wird. Dies bedeutet, dass der Sportler mit dem durch seine Trainingsadaptation erarbeiteten, individuellen Laktatwert eine Belastung länger durchhalten oder eine höhere Leistung erbringen kann. Dies bedeutet damit auch, dass die gefühlte Belastung für den Sportler nicht unbedingt als geringer empfunden wird, sofern nicht eine vorgegebene Leistung sondern die maximal erreichbare Leistung bzw. Zeit bis zur Erschöpfung gemessen wird. Jedoch ist eine deutlich schnellere Erholung zu erwarten, weil der Säureabtransport durch die erhöhte Puffer-Kapazität beschleunigt abläuft. Also schnelleres Verschwinden des «steifen» Muskelgefühls nach der Belastung und raschere Erholungsfähigkeit.
Eine erste Meta-Analyse von 1993 untersuchte 29 Studien an Sportlern mit Soda-Loading. Insgesamt war die Leistung bis Erschöpfung deutlich erhöht mit durchschnittlich 27%. Aufgrund der Diversität der Studiendesigns allerdings auch mit grosser Streuung von +7% bis +47%. In der Zwischenzeit wurden viele weitere Studien durchgeführt und Soda-Loading gilt als eine der gesichert ergogen wirkenden Supplementierungen.
Dosierung und Einnahme
Während früher ein akutes Soda-Loading ca. 3 h vor dem Wettkampf praktiziert wurde, was bei einer Einnahme von 0.3-0.5 g Natrium-Bikarbonat und/oder –Citrat pro kg Körpergewicht eine enorme Dosis darstellte, wurde in neueren Studien Natrium-Bikarbonat und Natriumcitrat über mehrere Tage eingenommen. Dadurch konnten die nicht geringen gastro-intestinalen Probleme einer solchen Einzelgabe umgangen wird Dieses neuere, mehrtägige Einnahmeprotokoll beinhaltet das Verteilen der (gleichbleibenden) Tagesdosis auf ca. 4 Einzeldosen über den Tag verteilt während 4-6 Tagen. Interessanterweise scheint bei dieser mehrtägigen Einnahme die leistungsfördernde Wirkung des Natrium-Bikarbonats ebenfalls bis zu 2 Tage nach Absetzen der Supplemente anzuhalten. Dies ist wiederum für mehrtägige Sportanlässe von Bedeutung.
Mögliche Nebenwirkungen
Im Zusammenhang mit der Supplementation von Natrium-Bikarbonat und Natrium-Citrat sind potentielle Magen-Darm-Probleme zu berücksichtigen, insbesondere eine leichte Diarrhoe ist nicht zuletzt bedingt durch die gleichzeitige Wettkampfnervosität möglich . Dem wird allerdings durch das neue mehrtägige Einnahmeprotokoll entgegengewirkt. Die Einnahme sollte keinesfalls zusammen mit Milch geschehen, da dies zum Milch-Alkali-Syndrom mit erhöhten Blutcalciumwerten und Calciumablagerungen in der Niere führen kann. Salzsensitive Bluthochdruckpatienten und Personen mit eingeschränkter Nierenfunktion sollen auf die Verwendung von Natrium-Bikarbonat und Natrium-Citrat verzichten.
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