Belastungstoleranz und Trainierbarkeit im Kindes- und ... · ÎEntwicklung = Summe aller...

Belastungstoleranz und Trainierbarkeit Belastungstoleranz und Trainierbarkeit im Kindesim Kindes-- und Jugendalter aus internistischund Jugendalter aus internistisch--

leistungsphysiologischer Sichtleistungsphysiologischer Sicht

Prof. Dr. Petra PlatenRuhr-Universität Bochum

22. Internationaler Workshop„Talentsuche und Talentförderung“

4. und 5. Juni 2007

Kenntnis des normalen Entwicklungsverlaufs wichtig für

Beurteilung der motorischen Entwicklung

Erkennen einer von der Norm abweichenden

Entwicklung

Entstehung motorischer Defizite

MotorischeMotorische EntwicklungEntwicklung

Entwicklung

= Summe aller Wachstums-, Differenzierungs- und

Strukturierungsvorgänge des menschlichen

Organismus

Wachstum

= Volumen- und Massenzunahme von Zellen, Geweben

und Organen in Form von Längen- + Breitenwachstum

verschiedene Organsysteme wachsen und differenzieren

unterschiedlich schnell

MotorischeMotorische EntwicklungEntwicklung

Keller in Hebestreit et al. 2002

WachstumWachstum und und DifferenzierungDifferenzierung

Körpergestalt-Wandel

Wechsel von Phasen raschen mit Phasen langsamen

Wachsens

Längen- und Breitenwachstum sind gegeneinander

versetzt

zeitlich vor Streckphasen: ausgeprägte

Körpergewichtszunahmen (Phasen der Fülle)

WachstumWachstum und und DifferenzierungDifferenzierung


1. Fülle: 3. - 5. LJ

1. Streckung: 6. - 9. LJ

relative Vergrößerung des Körperstamms, gegenüber Kopf, Abflachen des Brustkorbs, Verlängerung der Extremitäten, Ausbildung der physiologischen Krümmung der Wirbelsäule

niedrigere Lage des Körperschwerpunktes, stabileres Gleichgewicht

2. Fülle (vor-puberale Phase)

w: 9. – 10. LJ / m: 10. – 12. LJ

Verlangsamung des Wachstums, Ausgewogenheit der Körperproportionen

gute motorische Lernfähigkeit

KKöörpergestaltrpergestalt--WandelWandel


2. Streckung (erste puberale Phase):

w: ab 11. LJ / m: ab 13. LJ

verstärktes Längenwachstum (v. a. Gliedmaßen), Disproportionierung der Gesamtgestalt, Miss-verhältnis WS-Länge / Muskelkraft ( Gefahr von Haltungsschwächen), Empfindlichkeit der Wachstumsknorpel gegen Fehl- und Über-belastung, Koordinationsstörungen und vorrübergehende Leistungseinbußen

zweite puberale Phase:w: 13. – 16. LJ / m: 14. – 17. LJnach Schluss der Epiphysenfugen: volle

Belastbarkeit des Skelettsverstärktes Auftreten geschlechtsabhängiger

Differenzierungsvorgänge

KKöörpergestaltrpergestalt--WandelWandel


Kontrolle von Längenwachstum / Gewichtsentwicklung

WachstumsWachstums--PerzentilenkurvenPerzentilenkurven

WachstumsWachstums--PerzentilenkurvenPerzentilenkurven

BiologischesBiologisches / / chronologischeschronologisches AlterAlter

Reife = Stand der Entwicklung auf dem Weg von der Kindheit zum Erwachsensein

Messgrößen:

Skelettreife (Verknöcherung der Wachstumskerne)

Sexual-Reife (Tanner-Stadien, Pubertäts-Stadien)

Sexualhormonspiegel

Körperliche Reife (z. B. Zeitpunkt des maximalen Wachstums-Schubes)

große Variationsbreite der Parameter


Zeitpunkt des maximalen Wachstums-Schubes


Variationsbreite des biologischen Alters (Jungen)


2,019,017,0182,018,016,0172,517,414,9162,916,413,6152,715,312,6143,414,310,9132,513,010,5123,012,39,3112,211,08,9102,810,67,892,39,37,08

Differenz(in Jahren)

Akzelerierte(Alter in Jahren)

Spätentwickler(Alter in Jahren)

ChronologischesAlter (Jahre)

Hollmann und Bouchard 1070

Variationsbreite des biologischen Alters (Mädchen)


1,517,916,4171,616,615,0162,816,813,9152,415,413,0141,513,612,1132,713,310,7123,012,19,1112,010,38,310

Differenz(in Jahren)

Akzelerierte(Alter in Jahren)

Spätentwickler(Alter in Jahren)

ChronologischesAlter (Jahre)

Hollmann und Bouchard 1070

parallel mit der Entwicklung des Gesamtorganismus

Herzwachstum ist an Zunahme der Körpermasse gebunden

HerzwachstumHerzwachstum

EntwicklungEntwicklung von von GewichtGewicht und HV (und HV (JungenJungen))

0

10

20

30

40

50

60

70

80

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Alter (Jahre)

Gewicht (kg) / HV(ml/kg)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

HV (ml)

GewichtHV (ml/kg)HV (ml)

relatives Herzvolumen bleibt unverändert: 9,5 – 11,5 ml/kg KG

Daten von Bouchard 1977

absolute Zunahme des SV

Abnahme des Ruhepulses, dennoch Zunahme des HMV

EntwicklungEntwicklung des des RuhepulsesRuhepulses

50

60

70

80

90

100

110

4 6 8 10 12 14 16 18Alter (Jahre)

Ruhepuls (S/min)

JungenMädchen

Malina und Roche 1983

Abnahme von peripherem Widerstand und Zunahme der Gefäßelastizität

nur geringe Zunahme des RR trotz höherem HMV

gute Trainierbarkeit des Herz-Kreislaufsystems im Kindes- und Jugendalter

HerzHerz / / GefGefäßäßsystemsystem

Thorax- und Lungenwachstum mit zunehmendem Alter

Zunahme der Atemvolumina und Vergrößerung der Gasaustauschfläche

im 1. LJ: Verdreifachung von Lungengewicht und Lungenvolumen

WachstumWachstum derder LungeLunge


Wachstumsschübe: geschlechtsspezifische Unter-schiede der Lungenfunktions-Größen

VerVeräänderungnderung derder VitalkapazitVitalkapazitäätt ((““LungenvolumenLungenvolumen””))

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

8 10 12 13 14 15 16 18 20Alter (Jahre)

Liter /Jahr

JungenMädchen

Hibbert et al 1995

HormonelleHormonelle VerVeräänderungennderungen

HormonelleHormonelle VerVeräänderungennderungenViele Hormone zeigen Veränderungen mit zunehmendem

Alter mit Maximum der Blutwerte und großen biologischen Effekten zum Zeitpunkt der Pubertätsentwicklung

ausgewählte, für Wachstum und Reife relevante Systeme:

Wachstumshormon (Growth Hormon GH) und IGF1

gonadale (anabole) Steroide (Testosteron und Östradiol)

beide (GH und T/E2) beeinflussen sich gegenseitig

WachstumshormonWachstumshormon und IGF1und IGF1ausgewählte Wirkungen:

Reifung

Einfluss auf Eiweiß-, KH und Fettstoffwechsel

Skelettwachstum und Reife

Muskel-Differenzierung und Organwachstum

WachstumshormonWachstumshormon und IGF1und IGF1GH-Blutwerte im Altersgang (Jungen)

0

5

10

15

20

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17Alter (Jahre)

GH-24h-MW (ng/ml)

Martha et al 1989

WachstumshormonWachstumshormon und IGF1und IGF1IGF1-Blutwerte im Altersgang (Jungen und Mädchen)

Esoterix Inc

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 23 26 30Alter (Jahre)

IGF1 (ng/ml)

MädchenJungen

TestosteronTestosteron und und ÖÖstradiolstradiolTestosteronwerte im Altersgang (Jungen und Mädchen)

Esoterix Inc

0

100

200

300

400

500

600

700

1.-10

.LJ S1 S2 S3 S4 S5Er

wachs

ene

Alter / Pubertätsstadium

Testosteron (ng/ml)

MädchenJungen

TestosteronTestosteron und und ÖÖstradiolstradiolÖstradiolwerte im Altersgang (Jungen und Mädchen)

Esoterix Inc

0

2

4

6

8

10

12

1.-10

.LJ S1 S2 S3 S4 S5Er

wachs

ene

Alter / Pubertätsstadium

Östradiol (ng/dl)

MädchenJungen

bleibt hinter dem Wachstum des Gesamtorganismus zurück

Gewichtsanteile (aus Creatinin-Ausscheidung geschätzt):

WachstumWachstum derder MuskulaturMuskulatur

30

35

40

45

50

55

60

5 7 9 11 13 13,5 15 15,5 17 17,5 20-29Alter (Jahre)

Anteil Muskulatur/ Gesamtgewicht (%)

JungenMädchen

Malina 1969, 1986

Erhöhung der Myofibrillen-Zahl auf 15-20 faches bis 7. LJ

Beeinflussung des Wachstums ist abhängig von Geschlechtshormon-Produktion und weiteren Hormonen (GH)

wichtiger Reiz für Muskel-Wachstum ist körperliche Aktivität!

WachstumWachstum derder MuskulaturMuskulatur

WachstumWachstum derder MuskulaturMuskulatur –– kköörperlicherperliche AktivitAktivitäätt

0

10

20

30

40

50

60

70

80

11 12 13 14 15 16 17 18Alter (Jahre)

FFM (kg)

regelmäßiges Trainingunregelmäßiges Trainingkein Training

Differenzierung der Muskelfaser-Arten im 1. LJ, danach nur noch geringe Veränderungen im Kindesalter(hohe inter-individuelle Variation)

DifferenzierungDifferenzierung derder MuskulaturMuskulatur

Vogler und Bove 1985

Differenzierung der Muskelfaser-Arten im 1. LJ, danach nur noch geringe Veränderungen im Kindesalter(hohe inter-individuelle Variation)


Vogler und Bove 1985

Vastus lateralis (Jungen und Mädchen)

20

45

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8Alter (Jahre)

Typ I (%)

Einflüsse auf die Typ I Faserverteilung


Simenau und Bouchard 1995

Einflüsse auf die Typ I Faserverteilung

15

4540Genetik

Analyse

Umgebung /Bewegung

möglicherweise stärkere Zunahme der Typ I Fasern bei jungen Frauen vs. jungen Männern (hohe inter-individuelle Variation)


30

40

50

60

16. LJ 27. LJ

Typ I (%) junge Männerjunge Frauen

Glenmark et al 1992

starke Zunahme des Faserdurchmessers im Altersgang(geht mit Zunahme des Muskelquerschnitts einher)

WachstumWachstum derder MuskelfasernMuskelfasern

Aherne et al 1971

Vastus lateralis (Jungen und Mädchen)

0

20

40

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Alter (Jahre)

Typ I Durch-messer (um)

Zunahme des Faserdurchmessers in Abhängigkeit von der Faserart und dem Trainingsreiz (Jungen, 16 J.)

TrainierbarkeitTrainierbarkeit des des FaserdurchmessersFaserdurchmessers

Fournier et al 1982

Sprinttraining, 3 Monate

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Typ I Typ II a Typ II b

Fläche (um2*100)

vor TRnach TR

KEIN Effekt auf Faser-Verteilung

Zunahme des Faserdurchmessers in Abhängigkeit von der Faserart und dem Trainingsreiz (Jungen, 16 J.)

TrainierbarkeitTrainierbarkeit des des FaserdurchmessersFaserdurchmessers

Fournier et al 1982

Ausdauertraining, 3 Monate

0

2

4

6

8

10

12

Typ I Typ II a Typ II b

Fläche (um2*100)

vor TRnach TR

KEIN Effekt auf Faser-Verteilung

gute aerobe Leistungsfähigkeit im Kindesalter unabhängig vom Geschlecht und der biologischen Entwicklung

MuskelMuskel--StoffwechselStoffwechsel

Bar-Or 1986

gute aerobe Leistungsfähigkeit im Kindesalter unabhängig vom Geschlecht und der biologischen Entwicklung


75

80

85

90

95

100

105

110

115

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17Alter (Jahre)

max Energieumsatz/kg (% Erwachsene)

aerob w

aerob m

Bar-Or 1986

glykolytische (anaerobe) Leistungsfähigkeit: abhängig von Muskelwachstum und Reifeentwicklung

vor Pubertätsbeginn: geringe Aktivität der glykolytischen Enzyme

statische Muskelarbeit führt zu schneller Ermüdung

Änderung der Muskelfaser-Zusammensetzung zu mehr schnellen (Typ-2-) Fasern und bessere neuronale Steuerung mit vollständiger Aktivierung der Muskelfasern mit zunehmendem Alter



75

80

85

90

95

100

105

110

115

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17Alter (Jahre)

max Energieumsatz/kg (% Erwachsene)

anaerob wanaerob maerob waerob m

langsame Entwicklung der glykolytischen Leistungs-fähigkeit bei Kindern und Jugendlichen

Bar-Or 1986

TrainierbarkeitTrainierbarkeit von von EnzymenEnzymen des des EnergiestoffwechselsEnergiestoffwechsels

Fournier et al 1982

Sprinttraining Ausdauertrainingjeweils 3 Monate

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Aktivität (umol/g*min)

vor TR nach TR Abtrainieren

Succinat-Dehydrogenase (aerober Stoffwechsel)(Jungen 16 J.)

TrainierbarkeitTrainierbarkeit von von EnzymenEnzymen des des EnergiestoffwechselsEnergiestoffwechsels

Fournier et al 1982

Sprinttraining Ausdauertrainingjeweils 3 Monate

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Aktivität (umol/g*min)

vor TR nach TR Abtrainieren

Phosphofructokinase (anaerober Stoffwechsel)(Jungen 16 J.)

Zunahme der Bewegungs-Ökonomie im Kindes- und Jugendalter

BewegungsBewegungs--ÖÖkonomiekonomie / / SauerstoffaufnahmeSauerstoffaufnahme

Zunahme der Bewegungs-Ökonomie im Kindes- und Jugendalter

Abnahme der O2-Aufnahme bei gleicher Geschwindig-keit mit zunehmendem Alter bis ca. 14. LJ (m + w)

BewegungsBewegungs--ÖÖkonomiekonomie / / SauerstoffaufnahmeSauerstoffaufnahme

30

35

40

45

50

55

60

8 9 10 11 12 13 14 15Geschwindigkeit (km/h)

O2-

Auf

nahm

e (m

l/kg*

m

5.-6.LJ7.-9.LJ10.-11.LJ12.-13.LJ14.-15.LJ16.-17.LJ

Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit

beeinflusst von

O2 Aufnahme in der Lunge

Transport mit dem Blut

Schlagvolumen, Herzfrequenz

O2-Transportkapazität

O2-Aufnahme und Verbrauch in der Muskulatur

MaximaleMaximale SauerstoffaufnahmeSauerstoffaufnahme VOVO2max2max

Genetik erklärt ca. 50 % der Variabilität der VO2max

MaximaleMaximale SauerstoffaufnahmeSauerstoffaufnahme -- GenetikGenetik

Bouchard et al 1998

Genetik erklärt ca. 50 % der Variabilität der Trainierbarkeit der VO2max in vorher untrainierten erwachsenen Personen

TrainierbarkeitTrainierbarkeit derder VOVO2max2max -- GenetikGenetik

Bouchard et al 1999

hohe Abhängigkeit der Trainierbarkeit der VO2max von den genetischen Voraussetzungen bei jungen Erwachsenen (keine Daten von Kindern vorhanden)

TrainierbarkeitTrainierbarkeit derder VOVO2max2max -- GenetikGenetik

Bouchard et al 1992

Review: verschiedene Studien, beide Geschlechter

geringe Trainierbarkeit der VO2max < 10 Jahre

bessere Trainierbarkeit mit zunehmendem Alter

große Variabilität

TrainierbarkeitTrainierbarkeit derder VOVO2max2max -- AltersabhAltersabhäängigkeitngigkeit

Relative Änderung der VO2-Peak (ml/min*kg) in verschiedenen StudienAlter (Jahre) <= 0 % 1 - 5 % 6 - 10 % 11 - 15 % > 15 %

< 10 4 8 1 10 - 14 1 2 3 2 4

> 14 1 2

große Variabilität der Veränderung der VO2max nach 12 Wochen Ausdauertraining in Jungen und Mädchen (Alter: 10.9 – 12.8 J.)

MW: + 6.5 % (min: - 2.4 %; max: + 19.5 %)

TrainierbarkeitTrainierbarkeit derder VOVO2max2max -- VariabilitVariabilitäätt

Verteilung der Änderung der VO2max nach 12 Wochen Training

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-3 - 0 0 - 3 3 - 6 6 - 9 9 - 12 12 - 15 15 - 18 18 - 21% Änderung der VO2max

Anzahl (n)

3 Gruppen 12 jähriger Jungen (Studienbeginn)

Dauer: 3 Jahre, 1 Jahr TR (3x/Woche), 1 Jahr ohne kontrolliertes TR, 1 Jahr TR (3x/Woche)

Gruppe A: Ausdauer, Geschwindigkeit, Kraft

Gruppe B: Geschwindigkeit, Kraft, Ausdauer

Gruppe C: Kontrolle

TrainierbarkeitTrainierbarkeit unterschiedlicherunterschiedlicher MessgrMessgrößößenen durchdurchunterschiedlicheunterschiedliche TrainingsschwerpunkteTrainingsschwerpunkte ((JungenJungen))

Prus und Szopa 1997


1. beide TR-Gruppen verbesserten die Leistungsfähigkeit

Prus und Szopa 1997


2. die Leistungsfähigkeit ging in der Trainingspause wieder zurück, aber für unterschiedliche Qualitäten unterschiedlich (Kraft < Ausdauer) Prus und Szopa 1997


3. nach Trainingspause ist die Zunahme der Leistungsfähigkeit schneller als vorher

Prus und Szopa 1997


4. Beginn mit Ausdauertraining führt zu besseren Werten im Cooper-Test

Prus und Szopa 1997


5. Beginn mit Krafttraining führt zu besseren Werten in Kraftsport-Belastungen

Prus und Szopa 1997

1. beide TR-Gruppen verbesserten die Leistungsfähigkeit

2. die Leistungsfähigkeit geht in der Trainingspause wieder zurück, aber für unterschiedliche Qualitäten unterschiedlich (Kraft < Ausdauer)

3. nach Trainingspause ist die Zunahme der Leistungsfähigkeit schneller als vorher

4. Beginn mit Ausdauertraining führt zu besseren Werten im Cooper-Test

5. Beginn mit Krafttraining führt zu besseren Werten in Kraftsport-Belastungen


Prus und Szopa 1997

ÜÜberber--BelastungBelastung imim KindesKindes-- und und JugendtrainingJugendtraining ??

Körperliche Aktivität ist notwendige Voraussetzung für die Entwicklung eines gesunden Kindes !

Keine Hinweise für:

Beeinflussung des Wachstums

Beeinflussung der Reifeentwicklung

durch Leistungstraining

Aber:

Körperentwicklung im Kindes- und Jugendalter konkurriert mit Nährstoffbedarf durch Training

ausreichende, ausgewogene und vollwertige Ernährung ist Voraussetzung für gesunde Entwicklung, Reifung,Leistungsfähigkeit und Trainingsanpassung


Achtung!

Sportarten, bei denen ein kleiner, leichter Habitus eine Leistungsvoraussetzung darstellt (z. B. Turnen / Gymnastik / einige LA-Disziplinen / Skispringen)

Selektion entwicklungs-retardierter Kinder (z. B. späte Menarche)


späte Menarche im Sport


Nichtsportlerinnen, DDRNichtsportlerinnen, USA 1976Märker, DDR, 1979: Handball

KanuSportstudium

VolleyballSchwimmen

LeichtathletikWasserspringen

EiskunstlaufTurnen

Klaus 1954, BRDBausenwein 1954, BRD

Prokop 1976, ÖsterreichFauno et al., Dänemark, 1991, Schwimmen

Warren et al., USA, 1989, SchwimmenDale et al., USA, 1979, Laufen

Warren et al., USA, 1989, BallettMalina et al. 1973, USA, LA

Warren et al., USA, 1989, EislaufFrisch et al., USA, 1981, Ballett

Constantini et al., USA, 1993, SchwimmenFrisch et al., USA, 1980, Laufen

Malina et al. 1978, USA, VoBaAbraham et al., USA, 1982, Ballett

10 12 14 16 18 20Alter (Jahre)

Achtung!

Gefahr der (bewussten) Unterversorgung, wenn die genetischen Voraussetzungen nicht optimal sind

Gefahr der Entwicklung von Essstörungen oder chronischen marginalen Unterversorgungen mit vielfältigen negativen Auswirkungen (auch bei Jungen!)


Essstörungen im Sport

1994: Christy Henrich (ehemalige US- Kunstturn-meisterin) stirbt an den Folgen einer Anorexianervosa (22 Jahre, 29 kg)


Entwicklungsverzögerung bei junger Sportlerin mit Essstörung


Leistungstraining im Kindes- und Jugendalter bedarf einer intensiven, multidisziplinären Betreuung der jungen Athletin und des jungen Athleten


ZusammenfassungZusammenfassung / Take home message/ Take home message

große Variationsbreite des biologischen Alters

gute Trainierbarkeit des Herz-Kreislaufsystems im Kindes- und Jugendalter

Hormone zeigen Veränderungen mit zunehmendem Alter, tw. mit Maximum zum Zeitpunkt der Pubertät

wichtiger Reiz für Muskel-Wachstum ist körperliche Aktivität!

starke Zunahme des Muskelfaserdurchmessers im Altersgang

spezifische Adaptation der Muskelfasern und des Muskelstoffwechsels auf Kraft- und Ausdauertraining (ältere jugendliche Jungen)


Zunahme der Bewegungs-Ökonomie mit zunehmendem Lebensalter

große Variationsbreite (Genetik?) der Trainierbarkeit der VO2max (ab dem 10. LJ)

spezifische Anpassungen auf Ausdauer-, Kraft- und Schnelligkeitstraining bei Jungen (12 J.)

ausreichende, ausgewogene und vollwertige Ernährung ist Voraussetzung für gesunde Entwicklung, Reifung,Leistungsfähigkeit und Trainingsanpassung

Leistungstraining im Kindes- und Jugendalter bedarf einer intensiven, multidisziplinären Betreuung der jungen Athletin und des jungen Athleten


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