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Exzentrisches Training warum – wie – für wen ?

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Exzentrisches Training
warum – wie – für wen ?
Hans Hoppeler
Grundlagen exzentrischer Kontraktion
Das Trainingsgerät und seine Anwendung
Trainingsantwort auf chronisch exzentrisches Training
Exzentrisches Training mit Herzpatienten
Exzentrisches Training mit Senioren
Exzentrisches Training in der Rehabilitation
Exzentrisches Training im Hochleistungssport
'The physiolgical cost of negative work.'
Abott and Bigland-Ritchie, J. Physiol. 1952
Metabolism
EMG
concentric
concentric
eccentric
eccentric
Bigland-Ritchie B., 1976
The dark side of the force-velocity relationship
The two main functions of eccentric work
Negative work
i.e. “braking”
Elastic storage of
energy
LINDSTEDT S. L., LASTAYO P.C., REICH T. E., 2001
Chronic mild eccentric exercise
Exzentrische Koordinationsfähigkeit
Schlecht koordiniert
Gut koordiniert
Concentric vs. eccentric exercise in untrained young subjects
at same metabolic load
La Stayo et al. Am. J. Physiol. 2000
Concentric vs. eccentric work
LaStayo et al. Am. J. Physiol. 2000
Eccentric exercise with cardiac patients
•
•
•
•
•
Patients from ambulatory cardiac Rehab-Program
Prospective randomized intervention
Age 42-66 y, trainings 30 min, 3/week, 8 weeks
Right heart catheter after 5th week
Constant load after catheter
100%
400
90%
300
80%
200
70%
100
Intensity [Watt]
Ecc
Con
HR (as % of HRmax)
Ecc
Con
Training characteristics
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Weeks
Steiner et al. Europ. J. Appl. Physiol. 2004
Body composition
• Mittels DXA
• 3 Kompartimente
- Knochen
- Magermasse
- Fettmasse
• Körperregionen
Muskelmasse
Muskelmasse pro Bein
*
[kg]
9.5
Exz
(n=7)
9.0
Kon
(n=6)
8.5
vor
nach
p = n.s.
Kraft der Kniestrecker
Maximal strength of concentric group (CET)
Maximal strength of eccentric group (EET)
300
300
250
250
[Nm]
[Nm]
*
200
**
200
‡
*
‡
150
150
100
100
-60°s-1
isom
pre
+60°s-1
post
+120°s-1
-60°s-1
isom
pre
+60°s-1
post
+120°s-1
Right heart catheter
Meyer et al. Med. Sci. Sports Exerc. 2003
Blood pressure
[mm Hg]
50
PA syst
40
30
20
PCPm
10
0
R
5'
10'
357 W eccentric (n=7)
15'
20'
E5'
97 W concentric (n=4)
Meyer et al. Med. Sci. Sports Exerc. 2003
Systemischer Gefässwiderstand
[dyn x s
x cm-5]
1500
1000
500
0
R
5'
357 W exz (n=7)
10'
15'
20'
97 W kon (n=4)
Echokardiographie
[%]
[mm]
65
65
60
60
55
55
50
50
45
45
EF kon
EF exz
EDD kon
EDD exz
Kon (n=6)
vor
nach
Exz (n=7)
vor
nach
p = n.s.
Zusammenfassung Koronarpatienten
Exzentrisches Training
• ist auch von älteren, unsportlichen
Koronarpatienten problemlos erlernbar
• hat den ähnlichen Effekt auf die aerobe Kapazität wie
konzentrisches Training
• bewirkt zusätzlich eine signifikante Muskelkraftzunahme
• ist hämodynamisch nicht belastender als konzentrischer
Training
Problemstellung:
NFP-53 Muskuloskelettale Gesundheit –
Chronische Schmerzen;
Chronic Eccentric Exercise Training for the Elderly
Mister Universe
Kraft und Dauerleistungsfähigkeit nehmen im Alter ab
Vandervoort, 1989, Eur J Appl Physiol
Occup Physiol.
damit steigt das Sturzrisiko
Farazdaghi and Wohlfart, 2001 Clin. Physiol.
6: 682-687 (data on women)
Governor of California
Lösungsansatz:
Trainierbarkeit im Alter bleibt erhalten
Fiatrone et al. 1990 JAMA 265: 3029-3034
(8 weeks of strength training, 90 year old men, n=10)
Fragestellung:
Welche Trainingsformen sind effektiv und anwendbar im Alter
Studiendesign
Chronic eccentric exercise training for the elderly
Pretest
3 Groups
Biopsies
(n=62)
CT Cognitive training
12 weeks, 2x45min/week
RET Strength training
12 weeks, 2x45min/week
EET Eccentric exercise
12 weeks, 2x45min/week
Posttest
Cognitive
16 CT
Resistance
23 RET
Eccentric
23 EET
None
13
14
NFP-53 Muskuloskelettale Gesundheit – Chronische Schmerzen; Chronic Eccentric Exercise Training for the Elderly
Maximalkraft
isometrisch trainingsunabhängig
Relative MEL
Pre
Post
18
Force [Nkg-1]
p=0.63
p=0.42
p<0.01
16
16.1
15.8
15.7
15.1
15.3
14.8
14
12
CT
RET
EET
NFP-53 Muskuloskelettale Gesundheit – Chronische Schmerzen; Chronic Eccentric Exercise Training for the Elderly
Exzentrische Koordination
Area under the curve [RMS]
Eccentric Coordination
Pre
Post
100
p=0.74
p=0.37
p<0.01
65.6
67.3
66.6
80
60
57.5
58.6
40
37.9
20
0
CT
RET
EET
NFP-53 Muskuloskelettale Gesundheit – Chronische Schmerzen; Chronic Eccentric Exercise Training for the Elderly
Thigh lean content
Pre
Thigh fat content
Post
75
Pre
Post
6
p=0.99
p<0.01
p<0.01
70
70.6
68.7
67.6
67.9
68.7
67.4
65
60
CT
RET
EET
Thigh fat content [kg]
Relative thigh lean content [%]
Körperzusammensetzung
p=0.99
p=0.31
p<0.01
5
4
4.14
4.17
4.32
4.20
3.71
3.45
3
2
CT
RET
EET
NFP-53 Muskuloskelettale Gesundheit – Chronische Schmerzen; Chronic Eccentric Exercise Training for the Elderly
Repair / Remodeling
Molekulare Mechanismen
3
p<0.01
p<0.01
p<0.01
Metabolism/Mitochondria
Fold expression Post/Pre
Change of gene expression (Post/Pre)
RET
EET
2
1
0
Remodeling
Metabolism
Mitochondria
Zusammenfassung Senioren
Konzentrisches und exzentrisches Training sind auch im Alterssegment >80 jährig erfolgreich durchführbar
Exzentrisches Training hat Vorteile bezüglich Kraftgewinn,
Koordinationsfähigkeit und Körperzusammensetzung
Exzentrisches Training zeigt negative Konsequenzen im Bezug auf
molekulare Marker des Muskelmetabolismus
Zur Aufrechterhaltung der funktionellen Verbesserungen ist
kontinuierliches Training notwendig
Alle Trainingsformen haben positive Auswirkungen auf psychische
Faktoren aber in unterschiedlichem Bereichen
n=10 in each group
n=9
Vogt M et al., Sportmedizin & Sporttraumatologie, 51(4), 2003
Junior Alpine Skiers, 6 weeks of eccentric exercise
Change in jumping height (mean +/- SE)
110
CMJ
jumping height (%inital)
p < 0.01
105
p = 0.30
100
p < 0.05
95
concentric training
eccentric training
SJ
jumping height (%inital)
105
p = 0.27
100
p < 0.01
95
p < 0.01
90
concentric training
eccentric training
• Increased jumping performance (+7%), ecc-group only
• Improved eccentric coordination (+50%),
• ecc-group increased leg muscle mass (+1.9%), ecc-group only
• Improved maximal isometric strength (+10%), both groups
Muscle Group Bern
Hans Hoppeler
Oliver Baum
Michael Vogt
Liliane Gfeller
Franziska Graber
Roger Steiner
Micah Gross
Felicitas Huber-Abel
Ewald R. Weibel
Hill relationship
Exzentrische Arbeit und Muskelzellschaden
Exzentrische Arbeit und Muskelzellschaden
Exzentrische Arbeit und Muskelzellschaden
Exzentrische Arbeit und Muskelzellschaden
20% reduction in
M. gracilis volume
in gracilis-semitend. graft
14 cm proximal tibio-femoral joint
Entwicklung der Beinkraft
Kraft exzentrisch
+11%
+5%
+14%
+1%
CMJ: elastodynamisch
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