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Institut für Sportwissenschaft

Sportwissenschaft IV – Sportmedizin und Sportphysiologie - Prof. Dr. Walter Schmidt

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Forschung

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Unsere Forschungsschwerpunkte liegen in der Untersuchung der Leistungsfähigkeit unter dem Einfluss unterschiedlicher Umweltbedingungen wie Höhe und Hitze, der Entwicklung von Dopingnachweismethoden und den Auswirkungen bestimmter Ernährungsformen. Im Mittelpunkt steht zumeist die Bedeutung des Blutes und seiner Anpassung für die Leistungsfähigkeit. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse sind nicht nur für den Sportbereich von Bedeutung, sondern geben wichtige Hinweise für Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems

Folgende Themen zählen zu den Schwerpunkten:

Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Hämoglobinmenge und des BlutvolumensEinklappen

Kenntnisse des Blutvolumens sind unter vielerlei sportmedizinischen und klinischen Fragestellungen wichtig. Mit der in Bayreuth entwickelten „optimierten CO-Rückatmungsmethode“ wurde ein Verfahren geschaffen, durch welches die Gesamthämoglobinmenge des Körpers und das totale Blutvolumen innerhalb von 15 Minuten bestimmt werden können. Das Verfahren ist mittlerweile vielfach validiert worden und wird im Bereich der Sportmedizin und Trainingswissenschaft weltweit als Standardmethode eingesetzt.

Die CO-Rückatmungsmethode basiert auf der Einatmung einer kleinen und unbedenklichen Menge an Kohlenmonoxid (CO) über ein speziell entwickeltes Atemgerät (SpiCO). Das CO bindet sich vollständig an die roten Blutkörperchen (Hämoglobin) und ist innerhalb von wenigen Minuten gleichmäßig im Körper verteilt. Über die Bestimmung der CO-Hämoglobin (COHb) Konzentration vor und nach der Einatmung von CO in einen Tropfen Blut aus dem Ohrläppchen kann sodann die COHb-Differenz berechnet werden. Gemäß dem Prinzip von Verdünnungsmethoden können über die Kenntnis des zugeführten Volumens an CO sowie über die COHb-Differenz die Hämoglobinmenge sowie das Blutvolumen bestimmt werden. Die Methode ist mit einem typischen Fehler von 1.4% äußert genau und zudem schnell und einfach durchzuführen.

Weitere Informationen über die Methode finden Sie in den folgenden Veröffentlichungen:

  • Schmidt, W.; Prommer, N.: The optimised CO-rebreathing method: a new tool to determine total haemoglobin mass routinely. European Journal of Applied Physiology 95: 486-495, 2005.
  • Prommer, N.; Schmidt, W.: Loss of CO from the intravascular bed and its impact on the optimised CO rebreathing method. European Journal of Applied Physiology 100(4): 383-91, 2007.
Einfluss des Blutes auf die AusdauerleistungsfähigkeitEinklappen

Das Blutvolumen und die Hämoglobinmenge korrelieren sehr eng mit der Ausdauerleistungsfähigkeit (VO2max). Eine Erhöhung oder Verminderung der Hämoglobinmenge um 1g verändert die VO2max um 4ml/min. Unter Leistungsgesichts-punkten ist es wichtig, alle physiologischen Mechanismen (Training, evtl. Höhentraining) auszuschöpfen, um eine optimale Hämoglobinmenge zu erreichen.

Einen besonderen Stellenwert nimmt in diesem Zusammenhang der Eisenhaushalt ein. In Eisensubstitutionsstudien können wir bei vorliegender Eisenmangelanämie, aber auch teilweise schon bei latentem Eisenmangel, die Verbesserung der Leistungsfähigkeit (VO2max) über die gezielte Erhöhung der Hämoglobinmenge verfolgen und steuern.

Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Veröffentlichungen: 

  • Schmidt, W.; Prommer, N.: Impact of alterations in total hemoglobin mass on VO2max. Exercise and Sports Science Reviews 38(2): 68-75, 2010.
  • Prommer, N.; Schmidt, W.: Hämoglobinmenge und Sport. Standards der Sportmedizin. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 60(9): 293-294, 2009.
Einsatz der totalen Hämoglobinmenge im Anti-DopingbereichEinklappen

Es ist das Ziel einer jeglichen Blutmanipulation, die Hämoglobinmenge zu erhöhen und damit den Sauerstofftransport zur Muskulatur zu verbessern. Da eine Reihe von Substanzen, welche die Blut-, bzw. Hämoglobinmenge erhöhen, und auch Eigenbluttransfusionen noch nicht auf direktem Wege nachweisbar sind,  wäre es ausgesprochen sinnvoll, das Ergebnis einer jeden Manipulation, d.h. die Hämoglobinmenge, bei Spitzensportlern kontinuierlich zu beobachten.In einem seit 2006 von der WADA geförderten und in Kooperation mit dem Australian Institute of Sport durchgeführten Projekt ist das Verhalten der Hämoglobinmenge über einen Zeitraum von 1-2 Jahren bei über 400 Spitzenathleten charakterisiert worden, so dass dieser Parameter nun in den biologischen Passport eingeführt werden kann. Mittels statistischer Methoden können dann, zusammen mit weiteren hämatologischen Größen, auf Manipulation beruhende Veränderungen vom normalen Verhalten des Blutes unterschieden werden.

Weitere Informationen zu dieser Thematik finden Sie in den folgenden Veröffentlichungen:

  • Prommer, N.; Sottas, P.E.; Schoch, C.; Schumacher, O.; Schmidt W.: Total hemoglobin mass – a new parameter to detect blood manipulation? Medicine and Science in Sports and Exercise 40(12): 2112-8, 2008.
  • Schmidt, W.; Prommer, N.; Steinacker, JM.; Böning. D.: Sinn und Unsinn von hämatologischen Grenzwerten im Ausdauersport – Folgerungen aus den Dopingskandalen von Turin 2006. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 57: 54-56, 2006.
  • Schmidt; WFJ; Heinicke K.: Screening der totalen Hämoglobinmenge bei Triathleten und professionellen Radrennfahrern. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 60: 146-152, 2008.
Einfluss von Höhentraining auf das BlutEinklappen

In Zusammenarbeit, insbesondere mit dem Deutschen Schwimmverband, werden die Effekte von Höhentrainingsmaßnahmen auf das Blut und auf die Leistungsfähigkeit ermittelt. Wichtigste Ergebnisse sind deutliche Steigerungen der Hämoglobinmenge ab dem 5. Tag in der Höhe bis zum Ende des jeweiligen Höhentrainingslagers, wobei Höheneffekte auf das Blut noch drei Wochen nach Rückkehr auf Meereshöhe nachweisbar sind. Statistisch belegbare Leistungsverbesserungen werden nur 3-5 Wochen nach Ende des Höhentrainingslagers gefunden.

Widersprüchliche Ergebnisse in Bezug auf die Hämoglobinmenge und das Blutvolumen zeigen sich bei Athleten, die in der Höhe wohnen und trainieren. Wenngleich professionelle Radfahrer aus den Anden (Kolumbien) deutlich höhere Hämoglobinwerte aufzeigen als vergleichbare Radprofis aus Meereshöhe, haben ostafrikanische Spitzenläufer die gleiche Menge an Blut im Vergleich zu Ihren Deutschen Kontrahenten. Die Erklärung hierfür liegt möglicherweise in veränderten Adaptationsvorgängen im Laufe der Evolution.

Weitere Informationen zu dieser Thematik finden Sie in den folgenden Veröffentlichungen:

  • Schmidt, W.; Prommer, N.: Effect of various training modalities on blood volume. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport 18(Suppl.1): 59-71, 2008.
  • Prommer, N.; Thoma, S.; Quecke, L.; Gutekunst, T.; Völzke, C.; Wachsmuth, N.; Niess, A.; Schmidt W.: Total hemoglobin mass and blood volume of elite Kenyan runners. Medicine and Science in Sports and Exercise 42(4): 791-797, 2010.
  • Schmidt, W.; Heinicke, K.; Rojas, J.; Gomez, J.M.; Serrato, M.; Mora, M.; Wolfarth, B.; Schmid, A.; Keul, J.: Blood volume and hemoglobin mass in endurance athletes from moderate altitude. Medicine and Science in Sports and Exercise 34: 1934-1940, 2002.
Bestimmungsmethoden des Energieumsatzes in Ruhe und BelastungEinklappen

Über die Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs mittels eines Spirometriesystems kann der Energieumsatz berechnet werden. Da der Sauerstoffverbrauch mit der Herzfrequenz bei Belastung sehr gut korreliert, kann allein über die Registrierung der Herzfrequenz auf den Energieumsatz rückgeschlossen werden (Herzfrequenz-Flex Methode). Voraussetzung hierzu ist die Bestimmung des individuellen Zusammenhangs von Herzfrequenz und Sauerstoffverbrauch im Rahmen eines Stufentests. Diese Methode ermöglicht somit die Quantifizierung des Energieverbrauchs über einen langen Zeitraum (mehrere Tage).

Weitere Informationen zu dieser Thematik finden Sie in den folgenden Veröffentlichungen:

  • Prommer, N.; Ziener, B.; Schmidt, W.: Kalorienverbrauch während einer 3-monatigen Vorbereitung auf einen Halbmarathon. In Ferrauti & Remmert (Hrsg.), Trainingswissenschaft im Freizeitsport (Schriften der Deutsche Vereinigung für Sportmedizin dvs-Band 157: 245-248, 2006) Hamburg: Czwalina.
  • Fröhlich, H.; Gernet, E.; Susgin, G.; Schmidt, W.: Der Einfluss von Schulsport auf den Energieumsatz von Kindern und Jugendlichen – eine Pilotstudie. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 59: 2008.
Energiebilanzen bei Programmen zur GewichtsreduktionEinklappen

Über die Bestimmung der Energieaufnahme mittels Ernährungsprotokollen sowie der Energieabgabe durch Registrierung der Herzfrequenz und Berechnung der Sauerstoffaufnahme (Herzfrequenz-Flex-Methode) können individuelle Energiebilanzen aufgestellt werden. Mittels der individuellen Energiebilanzen können bei Gewichtsreduktionsprogrammen einerseits der Umfang von Ernährungsumstellung und körperlicher Aktivität gesteuert werden und weiterhin die effektiven Gewichtsverluste vorhergesagt werden.


Verantwortlich für die Redaktion: Daria Schulz

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