Einfluss von normobarer Hypoxie auf die Fettutilisation bei einer Laufausdauerbelastung

Abstract

Wir stellten uns die Frage, ob es bei einer Laufausdauerbelastung in moderater, normobarer Hypoxie zu einer veränderten Fettutilisation kommt, oder nicht. Mit derselben Fragestellung wurden daneben die intramyozellulären Fette betrachtet. In die Studie wurden 8 erfahrene und ausdauertrainierte Langstreckenläufer eingeschlossen, die eine zweistündige Belastung auf dem Laufband (Steigung 1%) mit einer Geschwindigkeit absolvierten, die 70% der Laufgeschwindigkeit ihrer individuellen anaeroben Schwelle (IAS) entspricht. Ein Versuchsteil wurde in Normoxie [N] (Sauerstoffkonzentration von 20,9%) und der andere in Hypoxie [H] (Sauerstoffgehalt der Einatemluft 15,5%, entsprechend 2500m über NN) durchgeführt. Direkt vor und nach der Belastung wurden die Probanden einer Kernspinuntersuchung unterzogen, um die intramyozellulären Fette [IMCL] im M. soleus [SOL] und M. tibialis anterior [TA] zu ermitteln. Während der gesamten Belastung wurden Herzfrequenz, Spirometriegrößen, venöses Blut, Blutgase und Laktat bestimmt, sowie das Befinden über Beschwerdescores und der Borgskala erfaßt. Ein Proband musste den Versuch in H wegen Erschöpfung abbrechen und wurde folglich nicht in die Datenerhebung und -auswertung miteinbezogen. Im Versuch fanden sich in H deutlich gesteigerte Konzentrationen der FFS und des Glyzerols. Die Glukose stieg ebenfalls im Verlauf der Belastung an, wenn auch nicht so ausgeprägt wie die FFS. Der über die Spirometrie errechnete respiratorische Quotient stieg in H auf Werte um die 1 an, in N auf etwa 0,87-0,90 und deutete demnach in beiden Versuchsteilen auf eine gesteigerte Utilisation der Kohlenhydrate hin. Der Verlauf der ermittelten Stimulatoren der Lipolyse (Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin, IL-6 und Kortisol) und des Inhibitors (Insulin) konnte mit diesem Ergebnis in Einklang gebracht werden. Bei den IMCL zeigten sich sowohl in H, als auch in N signifikante Abnahmen der Konzentrationen durch die Belastung. Diese Reduktionen fanden in beiden Muskeln in ähnlichem Maße statt (SOL H -27,1% vs. SOL N -20,5%, TA H -18,8% vs. TA N -20,6%), wobei die Utilisation in H gleichbedeutend verlief. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine 2-stündige moderate Laufausdauerbelastung in akuter normobarer Hypoxie von 2500m über NN zu einer gesteigerten Nutzung von Kohlenhydraten als Energiesubstrat führt. Ungeachtet dessen werden die IMCL sowohl in N, als auch in H verstoffwechselt und unterstreichen demzufolge deren Bedeutung als weiteres Energiesubstrat. Dagegen scheinen die peripher mobilisierten FFS vermindert oxidiert zu werden. Bei Belastung in moderater Hypoxie muß demnach wohl von einer kombinierten Utilisation der Kohlenhydrate und der IMCL ausgegangen werden.

Endurance training in high altitude induces changes in substrate utilization. We asked if there are differences in fat metabolism during moderate endurance exercise in acute hypoxia (AH) compared to normoxia (N). We examined 8 trained endurance athletes who performed a continuous treadmill run of 120min with an intensity of 70% individual anaerobic threshold (IAT) under acute hypoxia (15,5% O2 corresponding to an altitude of 2500m) and under sea level conditions (20,9% O2). Intramyocellular lipids (IMCL) considered to be a major source of non-plasma-derived FFA were quantified by 1H-MR spectroscopy in the tibialis anterior (TA) and soleus (SOL) muscles prior to and after exercise. One athlete did not finish exercise because of exhaustion, so all data used, correspond to the 7 athletes who finished performance. All athletes (7 men; age 31,6±7,5; average training experience in years 11,0±5,4; height 174,6±7,5 cm; weight 66,2±7,9 kg; IAS 15,2±1,5; HfIAS 162,2±5,2 [n=6]; average performing distance within the last 3 months in km/week 53,6±32,8; average performing time within the last 3 months in h/week 6,9±3,3) were examined by 1H-MRS before and after exercise, continuously checked by ECG and spirometry, got half-hourly examination of venous and capillary blood and were questioned about complaints and strains (via scale of Bork). Concentrations of free fatty acids (FFA) and glycerol augmented while exercising in AH, same as utilization of carbohydrates (CHO). Spirometry data showed increasing levels of respiratory quotient (RQ) in AH about 1, in N levels up to 0,87 - 0,90. These results point to an increased utilization of CHO under both conditions. Results of stimulating parameters of lipolysis (Epinephrine, norepinephrine, dopamine, Il-6 and cortisol) and inhibitors of lipolysis (insuline) are according with these findings. We found significant decreases in IMCL content in SOL and TA after exercise in AH and N (TAN -20,6%; TAAH -18,8% and p<0,05; SOLN -20,5%; SOLAH -27,1% and p<0,05). The decrease was approximately the same in SOL and TA, despite different tissue composition. There were no significant changes between AH and N. In summary, we suggest that during moderate running exercise under acute hypoxia carbohydrate utilization is altered and plasma free fatty acids play a subordinate position. On the other hand, the use of intramyocellular lipids in hypoxia should not be neglected.