VO2 Max bei Untrainierten: Erwartbare Steigerung und Protokolle

Untrainierte Erwachsene können innerhalb der ersten 4 bis 8 Wochen eines Ausdauertrainings realistisch mit einer Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2 max) um 5 % bis 15 % rechnen, die sich über 12 bis 24 Wochen auf 10 % bis 25 % ausweitet [17]. Nach zwei Wochen sind messbare Zuwächse der VO2 max in der Regel noch nicht nachweisbar, obwohl das Plasmavolumen zunimmt und die submaximale Herzfrequenz fast unmittelbar sinkt [17]. Die individuelle Reaktionsfähigkeit variiert jedoch drastisch: Standardisierte Ausdauertrainingsprogramme zeigen, dass die Veränderungen der VO2 max von nahezu null bis über 40 % reichen können, wobei etwa 50 % dieser Varianz auf genetische Faktoren zurückzuführen sind [17].

Diese frühen Anpassungen haben erhebliche gesundheitliche Auswirkungen. Ein Anstieg der kardiorespiratorischen Fitness um nur ein metabolisches Äquivalent (1 MET bzw. 3,5 ml O2·kg⁻¹·min⁻¹) ist mit einer Verbesserung der Gesamtüberlebensrate um 10 % bis 25 % assoziiert [1].

Intensität vs. Volumen: Was die Daten zeigen

Trainingsinterventionen lassen sich im Wesentlichen in drei Strukturkategorien einteilen:

• Moderates kontinuierliches Training (MICT): Kontinuierliches Training bei 50 % bis 80 % der VO2 max (oder 40 % bis <60 % der Sauerstoffaufnahmereserve) für 30 bis 60 Minuten [7], [10].
• Hochintensives Intervalltraining (HIIT): Wiederholte Intervalleinheiten von 30 Sekunden bis 4 Minuten Dauer bei ≥80 % bis 95 % der maximalen Herzfrequenz oder 80 % bis 170 % der VO2 max, unterbrochen von Erholungsphasen [10], [13], [19].
• Sprint-Intervalltraining (SIT): Maximale, supramaximale Belastungen von bis zu 30 Sekunden Dauer bei Intensitäten von über 170 % der VO2 max [10], [19].

Beim Vergleich der Modalitäten über 4 bis 8 Wochen zeigt die Evidenz, dass Trainingsintensität, Gesamtvolumen und Dauer der Einheiten bei jungen, gesunden Erwachsenen keine signifikanten unabhängigen Prädiktoren für das Ausmaß des VO2-max-Anstiegs sind [1]. Über verschiedene Intensitäts-Tertile hinweg – von moderat (~60–70 % VO2 max) über hoch (~80–92,5 %) bis supramaximal (~100–250 %) – sind die absoluten Zuwächse der VO2 max vergleichbar: +0,29 l/min, +0,26 l/min bzw. +0,35 l/min [1]. Hochintensive Einheiten mit geringem Umfang erzielen ähnliche kardiorespiratorische Anpassungen wie kontinuierliche Einheiten mit moderater Intensität und hohem Umfang, jedoch bei wesentlich geringerem Zeitaufwand [1], [14], [19].

Metaanalysen, die kontinuierliches Training niedrigerer Intensität mit Intervalltraining vergleichen, berichten über kleine bis moderate Vorteile zugunsten des Intervalltrainings bei der Verbesserung der VO2 max; die Gesamtunterschiede bei gesunden Populationen sind aufgrund der Heterogenität der Studien jedoch oft gering oder uneinheitlich [10], [14]. Bei Personen mit Übergewicht oder Adipositas zeigen Netzwerk-Metaanalysen und systematische Übersichtsarbeiten, dass HIIT für die kardiorespiratorische Fitness besonders effektiv ist und im Vergleich zu kontinuierlichem aerobem Training größere Steigerungen der VO2 max sowie verbesserte Nüchternblutzuckerwerte bewirkt [13], [14]. Im Gegensatz dazu führt traditionelles schweres Krafttraining (>50 % 1RM für >6 Wochen) in den allermeisten Studien zu keiner nennenswerten Verbesserung der VO2 max [18].

Trainingsstrukturen für schnelle Anpassungen

Bestimmte Intervallstrukturen führen verlässlich zu schnellen Verbesserungen der kardiorespiratorischen Fitness:

• Das norwegische 4x4-Protokoll: Beinhaltet vier 4-minütige Belastungsintervalle bei 90 % bis 95 % der maximalen Herzfrequenz, unterbrochen von 3-minütigen aktiven Erholungsintervallen bei 60 % bis 70 % der maximalen Herzfrequenz [5]. Wird dieses Format 2- bis 3-mal pro Woche durchgeführt, verbessert es die VO2 max über einen Zeitraum von 8 bis 12 Wochen bei unterschiedlichsten Gruppen – von klinischen Patienten bis hin zu trainierten Athleten – zuverlässig um 7 % bis 15 % [5]. Aerobes Training bei 90 % bis 100 % der VO2 max stellt das obere Ende der aeroben Dosis-Wirkungs-Kurve für kardiorespiratorische Anpassungen dar [18].
• Polarisierte Trainingsverteilung: In der Ausdauerplanung führt eine Strukturierung des Trainingsvolumens in 75 % bis 80 % Grundlagentraining niedriger Intensität (Zone 2, unterhalb der ersten ventilatorischen Schwelle bei etwa 60–70 % der maximalen Herzfrequenz) kombiniert mit 20 % bis 25 % hochintensivem Intervalltraining zu größeren VO2-max-Zuwächsen als kontinuierliches Training moderater Intensität allein [5].
• Sprint-Intervall-Protokolle: Bereits 2 bis 4 Wochen Sprintintervalle (~30-sekündige Maximalbelastungen) können die maximale mitochondriale Atmung der Skelettmuskulatur um bis zu 25 % steigern und zentrale molekulare Signale für die mitochondriale Biogenese (wie PGC-1α, p53 und PHF20) hochregulieren, was mit minimalem Zeitaufwand schnelle periphere Anpassungen bewirkt [16].

Physiologische Treiber und limitierende Faktoren

Aerobe Verbesserungen hängen sowohl von zentralen Anpassungen (erhöhtes Blutvolumen, maximales Schlagvolumen und Herzzeitvolumen) als auch von peripheren Anpassungen (mitochondrialer Gehalt der Skelettmuskulatur, Enzymaktivität und Kapillardichte) ab [19]. Bei arbeitsäquivalenten Vergleichen bestimmt die Trainingsintensität den zellulären Stress, der zur Auslösung der mitochondrialen Biogenese erforderlich ist. Aus diesem Grund führen HIIT und SIT bereits nach 2 Wochen zu einem schnellen Anstieg der Cytochrom-c-Oxidase-Aktivität und der mitochondrialen Volumendichte [16], [19].

Auch die Adhärenz beeinflusst die Ergebnisse in der Praxis. Trotz der hohen Beanspruchung weisen HIIT-Interventionen bei zuvor inaktiven Personen geringere Abbruchquoten auf als traditionelle kontinuierliche Trainingsprogramme [7].

Systemische Faktoren können diese Trainingsanpassungen jedoch einschränken. So kann beispielsweise ein subklinischer Eisenmangel (niedriges Serumferritin ohne klinische Anämie) die VO2 max aufgrund einer verringerten Hämoglobinverfügbarkeit und einer beeinträchtigten Sauerstofftransportkapazität um 5 % bis 10 % dämpfen [5]. Schließlich führen weder kurzzeitiges HIIT noch MICT über kurze Zeiträume von 4 bis 12 Wochen ohne begleitende Ernährungsumstellung zu klinisch relevanten Reduktionen des Gesamtkörperfetts oder des viszeralen Fettgewebes, auch wenn Intervalltraining die aerobe Kapazität und Stoffwechselmarker rasch verbessert [9], [13].