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Excess Post-Exercise Oxygen Consumption

Die Auswirkung der Trainingsintensität und -dauer auf den zusätzlichen Sauerstoffverbrauch nach dem Training

bulkolly, 23.07.2011

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Ein Artikel von Bodyrecomposition.com
Von Lyle McDonald

Titel und Abstract

LaForgia J et. al. Effects of exercise intensity and duration on the excess post-exercise oxygen consumption. J Sports Sci. 2006 Dec;24(12):1247-64.

Die Regeneration nach einer Trainingseinheit wird mit einer Erhöhung der Stoffwechselrate in Verbindung gebracht, die als Excess Post-Exercise Oxygen Consumption (EPOC) bezeichnet wird. Eine Reihe von Untersuchungen, die während der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts durchgeführt wurden, berichteten von einem länger andauernden EPOC und der EPOC war eine der Hauptkomponenten der thermischen Wirkung der Aktivität. Man dachte deshalb, dass der EPOC ein wichtiger, zum täglichen Energieverbrauch und der Aufrechterhaltung der Körpermasse beitragender Faktor ist.

Während der letzten zwei oder drei Jahrzehnte durchgeführte Untersuchungen haben die experimentellen Protokolle der früheren Studien verbessert und konnten den EPOC deshalb besser charakterisieren. Es haben sich Hinweise angesammelt, die eine exponentielle Beziehung zwischen der Trainingsintensität und der Höhe des EPOC für eine spezifische Trainingsdauer nahelegen. Darüber hinaus stimuliert Training bei einer Trainingsintensität >oder=50-60% VO2max eine lineare Erhöhung des EPOC, wenn die Trainingsdauer steigt. Die Existenz dieser Beziehungen bei Widerstandstraining ist aufgrund der begrenzten Zahl von Studien und Problemen bei der Quantifizierung der Arbeitsintensität bei dieser Art von Training noch nicht geklärt.

Auch wenn kürzlich durchgeführte Studien die verlängerte EPOC Dauer, von der einige Pionierstudien berichteten, nicht unterstützen, ist offensichtlich, dass ein länger andauernder EPOC (3 bis 24 Stunden) aus einem angemessenen Trainingsstimulus (submaximal: >oder=50 min bei >oder=70% VO2max; supramaximal: >oder=6 min bei >oder=105% VO2max) resultieren kann. Doch selbst die Studien, die Trainingsstimuli verwendeten, die in einer länger anhaltenden EPOC Dauer resultierten, haben festgestellt, dass der EPOC nur 6 bis 15% der Netto Sauerstoffkosten des Trainings ausmacht. Es kann jedoch sein, dass diese Werte höher ausfallen, wenn Studien, die periodische Trainingseinheiten verwenden, konzipiert werden, die eine Bestimmung der Pausenintervall EPOCs erlauben, was logischerweise zur EPOC Bestimmung nach Beendigung der letzten Trainingseinheit beitragen sollte.

Ungeachtet des zuvor Gesagten, ist der frühe Forschungsoptimismus bezüglich einer wichtigen Rolle des EPOC beim Gewichtsabbau jedoch im Allgemeinen haltlos. Dies wird durch die Erkenntnis weiter verstärkt, dass die Trainingsstimuli, die notwendig sind, um einen länger anhaltenden EPOC zu fördern, von nichtsportlichen Personen wahrscheinlich nicht toleriert werden können. Die Rolle des Trainings bei der Aufrechterhaltung der Körpermasse wird deshalb hauptsächlich über die kumulative Wirkung des Energieverbrauchs während des eigentlichen Trainings bestimmt.

Meine Kommentare

Im letzten Jahr – oder den letzten dreien – haben sich Trainingsprogramme für den Fettabbau um das Konzept der Verwendung bestimmter Typen des Trainings (entweder Cardiotraining im Intervallstil oder ein Training mit Gewichten mit hohen Wiederholungszahlen und kurzen Pausenintervallen) zur Generierung des Fettabbaus durch einen "Nachbrenneffekt" gedreht, bei dem Kalorien nach dem Training in größerem Umfang als nach einem Standardtraining (insbesondere einem Cardiotraining mit niedriger Intensität) verbrannt werden. Aus Perspektive der realen Welt funktionieren diese Typen des Trainings ganz offensichtlich.

Natürlich gilt dasselbe auch für eine Menge andere Arten des Trainings inklusive des Standard Bodybuildingmodells eines Trainings mit schweren Gewichten zur Aufrechterhaltung der Muskelmasse und der Verwendung einer Diät/eines Cardiotrainings mit niedriger Intensität für den Fettabbau, doch das ist an dieser Stelle ohne Belang. Die Frage ist, ob die hochintensiven Intervalltrainingsprogramme tatsächlich über den Mechanismus des EPOC funktionieren (wie in der Regel behauptet wird).

Anders gesagt, gibt es keinen Zweifel daran, dass es einen EPOC nach dem Training gibt. Die wichtige Frage ist, wie die Größenordnung dieser Kalorienverbrennung tatsächlich ausfällt und ob es angemessen ist, erstaunliche Resultate basierend auf dem EPOC per se zu erwarten. Das zitierte Paper betrachtet dieses Thema sehr detailliert.

Das erste diskutierte Thema ist, was der EPOC tatsächlich repräsentiert. Ein veraltetes Konzept ist, dass die Kalorienverbrennung nach dem Training eine "Sauerstoffschuld" darstellt, die den Unterschied zwischen dem repräsentiert, was der Körper benötigt hat und was verfügbar war. Dies hat sich als grob vereinfachend und falsch herausgestellt. Laktat Stoffwechsel, Phosphat Resynthese und Fettsäurezyklus sind in Verbindung mit einer Erhöhung der Katecholamin Spiegel wahrscheinlich die Ursache der Kalorienerbrennung nach dem Training. Letztendlich sind die Mechanismen weniger wichtig als die Tatsache, dass der EPOC das Resultat einer Stoffwechselstörung ist, die später "zurückgezahlt" werden muss.

Ich werde die nächste Sektion des Papers nicht näher betrachten, da sie sich um eine Reihe langweiliger methodologischer Themen dreht. Es genügt zu erwähnen, dass eine akkurate Messung des EPOC der Befolgung bestimmter Methodologien bedarf. Eine großes Problem, welches wahrscheinlich die Ursache der ganzen "Training erhöht die Stoffwechselrate für 24 Stunden" Sache ist, sind die massiven methodologischen Fehler der frühen Studien: Sie haben die thermische Wirkung des Essens nicht mit berücksichtigt. Es ist leicht, die thermische Wirkung der Nahrung mit einer Wirkung des Trainings zu verwechseln. Gute Studien berücksichtigen dies. Auch andere Themen, wie die Berücksichtigung der Stoffwechselrate im Ausgangszustand und spezielle Charakteristika der Probanden sind wichtig.

Die nächste Sektion des Papers beschäftigt sich mit kontinuierlichem Training und dem Einfluss von sowohl Dauer als auch Intensität auf den EPOC. Ohne auf jedes Detail des Papers einzugehen, zeigten die Untersuchungen, dass der EPOC linear mit der Trainingsdauer und exponentiell mit steigender Intensität ansteigt. Dies bedeutet, dass ein Training mit höherer Intensität einen höheren EPOC generiert. Dies ist wahr, falls die Dauer dieselbe ist oder falls dieselbe Menge an Kalorien verbrannt wird.

Dies bedeutet, dass wenn zwei Personen 300 kcal während des Trainings verbrennen, aber eine Person mit hoher und die andere mit niedriger Intensität trainiert, die Person, die mit der höheren Intensität trainiert, einen doppelt so hohen EPOC aufweist. Das Problem besteht jedoch darin, dass der EPOC selbst unter diesen Bedingungen absolut gesehen (d.h. die Gesamtzahl der verbrannten Kalorien) immer noch recht minimal ist.

Bei einer Studie hatten Probanden, die 80 Minuten mit 70% VO2 max (etwa 80% der maximalen Herzfrequenz) trainierten, einen EPOC, der 7 Stunden anhielt. Dies resultierte jedoch nur in zusätzlichen 80 verbrannten kcal. Ganz zu schweigen davon, dass nur die am besten trainierten Personen eine solche Trainingslast durchstehen können. Zusätzlich hierzu repräsentierte diese Kalorienmenge nur einen recht geringen Anteil der Kalorien, die durch das Training selbst verbrannt wurden. Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass die meisten Kalorien durch die 80 Minuten Training verbrannt wurden und der EPOC nur eine geringe verbrannte Kalorienmenge hinzufügte. Ja, jedes bisschen hilft, doch was wird mehr zum Fettabbau beitragen: die 700 bis 800 kcal, die während der Trainingseinheit selbst verbrannt wurden, oder die 80 kcal, die nach dem Training verbrannt werden?

Zusätzlich hierzu scheint es eine Intensitätsschwelle zu geben, die überschritten werden muss, um überhaupt einen EPOC zu generiere. Im Vergleich zu Training bei 30-50% VO2 max (50% VO2 entspricht etwa 65% der maximalen Herzfrequenz oder der typischen "Fettverbrennungszone"), generiert ein Training bei 75% VO2 max einen größeren EPOC. Die Gesamtmenge der durch den EPOC verbrannten Kalorien ist jedoch immer noch recht gering und entspricht durchschnittlich vielleicht 7% der insgesamt verbrannten Energie.

Wenn man also 600 kcal durch kontinuierliches hochintensives Training verbrennt, dann verbrennt man nach dem Training vielleicht zusätzliche 45 kcal. Auch wenn sich dies über einen längeren Zeitraum mit Sicherheit aufsummiert, ist diese Kalorienmenge im Vergleich zur direkt durch das Training verbrannten Kalorienmenge immer noch recht insignifikant. Um es noch einmal zu sagen – was ist wichtiger für den Fettabbau: 45 zusätzliche durch den EPOC verbrannte Kalorien oder die 600 Kalorien, die man durch das Training selbst verbrannt hat?

Die nächste Sektion des Papers beschäftigt sich mit supramaximaler Arbeit – im Grunde genommen Intervalle. Interessanterweise zeigen die verfügbaren Daten hier, dass relativ geringe Mengen von Intervallen einen EPOC generieren können, der mit dem durch sehr viel längere Einheiten kontinuierlichen Trainings vergleichbar ist. Mehrere Studien konnten zeigen, dass der durch relativ kurze Intervalltrainingseinheiten generierte EPOC genauso hoch wie bei sehr viel längeren (>50 Minuten) Trainingseinheiten mit moderater Intensität ausfiel.

Die Gesamthöhe (insgesamt verbrannte Kalorien) des EPOC war jedoch immer noch relativ gering und betrug nur etwa 13% der während der Trainings verbrauchten Energie (ja, etwa doppelt so viel wie die 7% bei Cardiotraining mit gleichbleibender Intensität, aber absolut gesehen immer noch sehr gering). Während also die relative Menge der nach einem Intervalltraining verbrannten Kalorien größer ausfällt, ist die absolute Menge immer noch gering.

Übertragen wir dies auf die reale Welt. Im Rahmen einer Studie liefen die Probanden 20 Intervalle a 1 Minute mit einer Intensität oberhalb des VO2 max mit 2 Minuten Pause zwischen den Intervallen. Während der EPOC etwa doppelt so hoch wie bei Probanden ausfiel, die 30 Minuten bei 70% Vo2 max trainierten, betrug die absolute Menge der durch den EPOC zusätzlich verbrannten Kalorien etwa 32 kcal, was etwa der Kalorienmenge eines halben Apfels entspricht, die durch den EPOC zusätzlich verbrannt wird. Bei dieser Rate wird man in etwa 15 Jahren definiert sein.

Die nächste Sektion des Papers beschäftigte sich etwas näher mit dem Thema der Trainingsdauer, da Studien einen gesteigerten EPOC bei zunehmender Trainingsdauer identifiziert haben. Dieser Effekt ist jedoch nur bei einem Training signifikant, das mit einer Intensität oberhalb von 50 bis 60% des VO2 max (60 bis 72% der maximalen Herzfrequenz) durchgeführt wird. Wenn man jedoch nicht gerade gewillt ist, 60 bis 90 Minuten mit dieser Intensität zu trainieren, summiert sich dies nicht auf viele Kalorien auf. Dies gilt insbesondere für Training mit einer niedrigeren Intensität, bei dem eine Dauer von 90 Minuten oder mehr notwendig ist, um einen länger anhaltenden EPOC zu generieren – und selbst dann ist die absolute Menge der zusätzlich verbrannten Kalorien immer noch gering.

Zu guter Letzt untersuchte das Paper den Einfluss eines Widerstandstrainings auf den EPOC. Zu diesem Thema wurde eine ganze Reihe von Studien durchgeführt, die eine recht lange Dauer des EPOC (15 bis 38 Stunden) und eine um 9 bis 11% erhöhte Stoffwechselrate während dieses Zeitraums fanden (eine Person mit einer Basisstoffwechselrate von 1600 kcal pro Tag könnte somit 160 zusätzliche Kalorien verbrennen). Viele dieser Studien verwendeten jedoch völlig unrealistische Satzzahlen (60 Sätze mit 8 bis 12 Wiederholungen bei einer Studie, 30 Sätze bei einer anderen) und das repräsentiert mit Sicherheit nicht die Art von "Stoffwechseltrainingseinheiten", die normalerweise empfohlen werden. Interessanterweise fand eine mit Frauen durchgeführte Studie eine sehr viel kürzere Dauer des EPOC (60 bis 90 Minuten), wobei die Gründe hierfür nicht bekannt sind. Das Paper hebt hervor, dass der durchschnittliche Trainierende nicht dazu in der Lage ist, das Volumen (30 bis 60 Sätze) oder die Intensität, die bei diesen Studien verwendet wurden, durchzustehen.

Die vielleicht interessanteste Studie war eine Studie, die ein relativ niedriges Trainingsvolumen (4 Übungen mit je 4 Sätzen a 10 Wiederholungen) bei erfahrenen Trainierenden verwendete. Bei dieser Studie konnte eine über 48 Stunden signifikant erhöhte Stoffwechselrate beobachtet werden, die während dieser Zeitspanne in zusätzlich verbrannten 700 kcal resultierte (man ging davon aus, dass dies die Energiekosten der Proteinsynthese und der Reparatur der Muskelschäden repräsentierte).

Die Ergebnisse dieser Studie konnten jedoch nie repliziert werden und die anderen Studien, die dieses Thema untersuchten, konnten nicht annähernd dieselbe Wirkung finden. Vielleicht können nur erfahrene Trainierende hart genug trainieren, um den EPOC signifikant werden zu lassen. Vielleicht war die Studie auch einfach nur ein Ausreißer und die gemessene Erhöhung der Stoffwechselrate trat nicht wirklich auf. Ohne eine Replizierung der Studie kann dies niemand wirklich sagen.

Das Paper kommt zur Schlussfolgerung, dass trotz der Variabilität der Studien die Intensität des Trainings einer der wichtigsten bestimmenden Faktoren für den EPOC zu sein scheint. Hierüber lässt sich nicht streiten. Die meisten Studien deuteten jedoch darauf hin, dass das absolute Ausmaß des EPOC wahrscheinlich keine große Rolle spielen wird.

Bei einem Intervalltraining kann der EPOC einen Wert von 14% der gesamten verbrauchten Energie erreichen, doch im Allgemeinen verbrennt ein Intervalltraining während der Trainingseinheit selbst nicht so viele Kalorien, so dass selbst wenn die relative Menge größer ausfällt, die Gesamtmenge der durch den EPOC zusätzlich verbrannten Kalorien immer noch gering ausfällt. Bei einem Training mit submaximaler Intensität liegt der EPOC bei durchschnittlich 7%. Doch auch wenn der EPOC prozentual gesehen geringer ausfällt, wird die absolute Menge der verbrannten Kalorien immer noch größer sein. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass eine Cardio Trainingseinheit mit gleichbleibender niedrigerer Intensität während des Trainings mehr Kalorien verbrennt. Cardiotraining mit gleichbleibender Intensität könnte also vorne liegen. Ich werde hierauf im nächsten Teil dieser Artikelserie zurück kommen und einige konkrete Zahlen nennen.

Darüber hinaus können – abgesehen von trainierten Sportlern – die meisten Menschen die für die Generierung eines nennenswerten EPOC notwendige Trainingsdauer (90 Minuten+) oder Intensitäten (80% der maximalen Herzfrequenz bei Cardiotraining mit gleichbleibender Intensität oder supra maximale Intervalle) nicht durchstehen. Ich möchte an dieser Stelle jedoch anmerken, dass selbst Anfänger sich mit einem richtig zusammengestellten progressiven Training bis zu diesem Level hocharbeiten können. Ein Problem, das ich mit vielen Trainings- und Fettabbau Studien habe, besteht darin, dass die Intensität oder Dauer des Trainings nie gesteigert wird, wenn die Probanden fitter werden, doch das ist ein anderes Thema für einen anderen Tag.

Das Paper schlägt vor, dass eine Fokussierung auf die Maximierung der durch das Training selbst verbrannten Kalorienmenge und Themen der Befolgung des Trainingsprogramms das primäre Ziel darstellen sollten (Anfänger + hochintensives Training sind mit einem Ausbrennen, Verletzungen und einem Beenden des Trainingsprogramms gleichzusetzen). Denn selbst wenn man nach dem Training ein paar zusätzliche Kalorien verbrennt, wird eine Erhöhung der während des Trainings verbrannten Kalorien um einige hundert kcal einen viel größeren Einfluss als die zusätzlich nach dem Training verbrannten 15 kcal besitzen – unabhängig davon, was man tut.

Zusammenfassung

Es besteht absolute kein Zweifel daran, dass eine Aktivität mit höherer Intensität einen größeren EPOC generiert, doch genau wie die Tatsache, dass ein Cardiotraining mit niedriger Intensität einen größeren Prozentsatz an Fett als ein Training mit höherer Intensität verbrennt, ist dies irreführend. 14% einer geringeren verbrannten Menge an Kalorien können immer noch weniger als 7% einer sehr viel größeren Menge verbrannter Kalorien sein. Am Ende des Tages bleibt – abgesehen von einem extrem unrealistischen Trainingslevel – die Tatsache, dass sich die absolute Höhe des EPOC nicht auf viel beläuft. Eine Studie, die eine Erhöhung der Stoffwechselrate um 14% durch den EPOC fand, maß irrelevante 32 kcal als "Nachbrenneffekt"…

Und auch wenn einige Studien, die ein Training mit Gewichten betrachteten, einen höheren EPOC nahelegen, ist das im Rahmen dieser Studien verwendete Volumen typischerweise absurd. Die eine Studie, die einen großen "Nachbrenneffekt" nach einem Training mit niedrigem Volumen beobachtet, konnte nie repliziert werden und wirft mehr Fragen auf, als sie beantwortet.

Es ist eine einfache Tatsache, dass die Kalorien, die während des Trainings verbrannt werden, am meisten zu den insgesamt verbrannten Kalorien beitragen werden – und nicht der EPOC. Somit wird eine Erhöhung dieses Wertes (wenn alle anderen Dinge gleich sind) eine sehr viel größere Auswirkung auf die Kalorienbilanz besitzen, als dies beim EPOC der Fall ist.

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