Regionale Gewebeoxygenierung während intensiver Belastung nach freiwilliger isokapnischer Hyperpnoe versus inspiratorischer Widerstandsladung bei ausdauertrainierten Personen: eine randomisierte kontrollierte Studie

Besser atmen, härter leisten

Wenn wir uns in einem harten Workout verausgaben, arbeiten Lunge und Atemmuskulatur genauso intensiv wie die Beine. Viele Sportler nutzen inzwischen spezielle Atemübungen, in der Hoffnung, durch Kräftigung dieser Muskeln und eine verbesserte Sauerstoffverteilung die Leistung zu steigern. Diese Studie stellte eine einfache, aber wichtige Frage: Verändern zwei gängige Atemtrainingsformen tatsächlich die Sauerstoffversorgung von Gehirn, Atemmuskulatur und Beinmuskulatur während einer maximalen Radsportbelastung?

Zwei Wege, die Atmung zu trainieren

Die Forschenden konzentrierten sich auf ausdauertrainierte Läufer, Radfahrer und Triathleten in ihren 20ern und 30ern. Alle waren bereits fit und an regelmäßiges Training gewöhnt. Das Team verglich über fünf Wochen zwei verbreitete Atemprogramme. Die eine Methode, freiwillige isokapnische Hyperpnoe, lässt die Teilnehmenden mehrere Minuten lang schnell und tief atmen, meist mit einem speziellen Gerät, das einen Teil der ausgeatmeten Luft wieder auftischt. Das trainiert die Ausdauer des Atmungssystems – viele schnelle, relativ leichte Atemzüge. Die andere Methode, inspiratorische Widerstandsladung, zwingt zum Einatmen gegen hohen Widerstand, ähnlich wie Krafttraining für die Atemmuskeln; hier steht Kraftzuwachs im Vordergrund. Beide Programme waren so abgestimmt, dass die Athleten wöchentlich dieselbe Gesamtanzahl an Atemzügen absolvierten.

Athleten unter harter Belastung

Vor und nach dem fünfwöchigen Programm absolvierten alle Athleten im Labor anspruchsvolle Radsporterprobungen. Zuerst ermittelte ein Rampentest die Spitzenleistung und den Spitzen-Sauerstoffverbrauch jeder Person. An einem separaten Tag fuhren sie dann bei 80 Prozent dieser Spitzenleistung – eine Belastung, die Rennbedingungen nahekommt – bis sie die vorgegebene Trittfrequenz nicht mehr halten konnten. Während dieses konstanten Belastungstests setzten die Wissenschaftler Nahinfrarotsensoren an Stirn, Zwischenrippenbereich und Oberschenkel ein, um sekündlich zu verfolgen, wie sich Blutvolumen und Sauerstoffgehalt im präfrontalen Gehirn, in den Atemmuskeln und im wichtigsten arbeitenden Beinmuskel veränderten. Dieser Ansatz erlaubte zu sehen, ob das Training unter Belastung die Verteilung des Sauerstoffs im Körper veränderte.

Was sich veränderte und was gleich blieb

Die beiden Atemprogramme führten zu deutlich unterschiedlichen Anpassungen. Die Schnellatmungsroutine verbesserte das Luftvolumen, das die Athleten ein- und ausatmen konnten, erhöhte Atemfrequenz und Atemzuggröße bei maximaler Belastung und brachte einen moderaten Anstieg des Spitzen-Sauerstoffverbrauchs – Anzeichen für eine gesteigerte Effizienz des Atmungssystems. Die Widerstands-basierte Routine hingegen erhöhte deutlich den maximalen Druck, den die inspiratorischen Muskeln erzeugen konnten, was auf einen klaren Kraftzuwachs hinweist, veränderte jedoch die aerobe Kapazität kaum. Überraschenderweise blieben die Sauerstoffverläufe im Gehirn, in der Atemmuskulatur und in den Oberschenkelmuskeln während des harten Fahrradergometers nach beiden Trainingsformen weitgehend unverändert.

Sauerstoffmuster bei hoher Belastung

Wie erwartet führten intensive Radeinheiten zu deutlichen Abnahmen des Sauerstoffgehalts in Atem- und Beinmuskulatur, während das Blutvolumen in diesen Bereichen relativ stabil blieb – ein Hinweis darauf, dass die Muskeln einfach mehr Sauerstoff extrahierten, um den hohen Bedarf zu decken. Im frontalen Gehirnbereich stiegen Blutvolumen und sauerstoffführende Moleküle mit der Zeit an, und die Gesamtsättigung blieb stabil, was darauf hindeutet, dass das Gehirn weiterhin ausreichend mit Sauerstoff versorgt wurde, obwohl die Belastung subjektiv zunahm. Nach fünf Wochen Training sahen diese Muster in beiden Gruppen im Wesentlichen gleich aus. Der einzige Hinweis auf eine Veränderung war ein kleiner, grob dreiprozentiger Anstieg einer Messgröße der Sauerstoffsättigung im Oberschenkelmuskel, beobachtet bei Athleten beider Trainingsformen. Da diese Verschiebung klein und innerhalb des normalen Messrauschens der Methode lag, warnen die Autoren davor, ihr zu viel Bedeutung beizumessen, zumal sie sich nicht in einer längeren Zeit bis zur Erschöpfung niederschlug.

Was das für Athleten bedeutet

Für ausdauertrainierte Athleten können kurze Atemprogramme das Atmungssystem tatsächlich stärken – entweder durch Verbesserung der Ausdauer oder der Kraft – doch das bedeutet nicht automatisch, dass der Körper während sehr intensiver Belastung den Sauerstoff neu verteilt. In dieser Studie zeigten Gehirn und arbeitende Muskeln nach fünf Wochen Training robuste, nahezu unveränderte Sauerstoffmuster, und die Leistung im konstanten Belastungstest verbesserte sich nicht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Atemübungen bei bereits fitten Personen über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum das respiratorische System feinjustieren können, ohne die Sauerstoffverteilung bei intensiven Belastungen grundlegend zu verändern. Längere Trainingszeiträume, andere Athletengruppen oder kombinierte Ansätze könnten nötig sein, damit sich bedeutsame Verschiebungen in Muskel- und Gehirnoxygenierung – und möglicherweise in der Leistung – zeigen.

Zitation: Ramos–López, D., Caulier–Cisterna, R., Vega–Moraga, A. et al. Regional tissue oxygenation during high-intensity exercise following voluntary isocapnic hyperpnea versus inspiratory threshold loading in endurance–trained individuals: a randomized controlled trial. Sci Rep 16, 10732 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46153-1

Schlüsselwörter: Atemmuskeltraining, Ausdauertraining, Muskelsauerstoffversorgung, Radsportleistung, Nahinfrarotspektroskopie