Aerobe Schwelle

ÜBERSICHT #

Die aerobe Schwelle beschreibt jenen Belastungsbereich, ab dem der Körper beginnt, seinen Energiestoffwechsel zunehmend auf anaerobe Prozesse zu verlagern. In der Spiroergometrie wird dieser Übergang über charakteristische Veränderungen in der Atemgaszusammensetzung identifiziert. Das zentrale Konzept ist die erste ventilatorische Schwelle (VT1): der Punkt, an dem die Ventilation beginnt, überproportional zur Sauerstoffaufnahme (VO2) anzusteigen, während die CO2-Abgabe (VCO2) noch proportional ansteigt. Die Spiroergometrie – auch als Kardiopulmonaler Belastungstest bezeichnet – gilt als Goldstandard zur nicht-invasiven Bestimmung der ventilatorischen Schwellen. Sie liefert kontinuierliche Atemgasdaten unter steigender Belastung und ermöglicht eine differenzierte Beurteilung der aeroben Kapazität, der Trainierbarkeit und der Trainingszoneneinteilung.

KERNPUNKTE #

• VT1 (erste ventilatorische Schwelle) markiert den Beginn des überproportionalen Atemanstiegs und entspricht konzeptionell der aeroben Schwelle – bestimmt ausschließlich über Atemgasparameter.
• VT2 (zweite ventilatorische Schwelle / respiratorischer Kompensationspunkt) markiert den Punkt, ab dem die Hyperventilation als Puffer für metabolische Azidose einsetzt – konzeptionell vergleichbar mit der anaeroben Schwelle.
• VT1 und VT2 definieren drei physiologisch relevante Trainingszonen: unterhalb VT1 (Grundlagenausdauer), zwischen VT1 und VT2 (moderate bis intensive Ausdauer), oberhalb VT2 (intensiver bzw. hochintensiver Bereich).

DETAILABSCHNITTE #

Physiologische Grundlagen der ventilatorischen Schwellen #

Bei steigender körperlicher Belastung nimmt der Energiebedarf der Muskulatur zu. Bis zu einem bestimmten Intensitätsniveau kann dieser Bedarf überwiegend aerob gedeckt werden. Mit zunehmender Intensität wird zusätzlich anaerobe Glykolyse aktiviert, die zur Bildung von Laktat und Wasserstoffionen (H+) führt. Diese Verschiebung im Stoffwechsel hinterlässt charakteristische Spuren in der Atemgaszusammensetzung, die sich messtechnisch erfassen lassen. Der Körper puffert die entstehende metabolische Azidose unter anderem über das Bikarbonat-Puffersystem. Dabei entsteht zusätzliches CO2, das über die Lunge abgeatmet werden muss. Dies führt zu einem überproportionalen Anstieg der CO2-Abgabe (VCO2) im Verhältnis zur O2-Aufnahme (VO2). Die Ventilation (VE) steigt zunächst proportional zur CO2-Abgabe an. Erst bei VT2 übersteigt die Ventilation auch die CO2-Abgabe, was auf eine respiratorische Kompensation der metabolischen Azidose hinweist.

Erste ventilatorische Schwelle (VT1) – Definition und Identifikation #

VT1 ist definiert als der Belastungspunkt, an dem das ventilatorische Äquivalent für Sauerstoff (VE/VO2) seinen Tiefstwert verlässt und zu steigen beginnt, während das ventilatorische Äquivalent für CO2 (VE/VCO2) noch konstant bleibt oder weiter fällt. Gleichzeitig beginnt der respiratorische Quotient (RER = VCO2/VO2) über seinen Basiswert anzusteigen. Praktisch bedeutet dies: Unterhalb von VT1 ist die Belastung vollständig aerob kompensierbar. Die Atemregulation erfolgt proportional zum Stoffwechselbedarf.

Zweite ventilatorische Schwelle (VT2) – Respiratorischer Kompensationspunkt #

VT2 – auch als respiratorischer Kompensationspunkt (RCP) bezeichnet – markiert den Punkt, ab dem die Ventilation auch überproportional zur CO2-Abgabe ansteigt. Das ventilatorische Äquivalent für CO2 (VE/VCO2) beginnt zu steigen. Die Atemfrequenz steigt steil an, und die Belastung ist subjektiv als sehr anstrengend wahrnehmbar. Belastungen oberhalb von VT2 sind zeitlich stark begrenzt und für Ausdauertraining im klassischen Sinne nicht dauerhaft aufrechtzuerhalten.

Bedeutung für Trainingsbereiche und Trainingssteuerung #

Die ventilatorischen Schwellen VT1 und VT2 bilden die physiologische Grundlage für ein Drei-Zonen-Modell der Trainingsintensität:

• Zone 1 – Grundlagenausdauer (unterhalb VT1): Belastungen in diesem Bereich sind vollständig aerob. Der Körper nutzt primär Fette als Energiesubstrat. Die Ventilation ist proportional und die Belastung kann über lange Zeiträume aufrechterhalten werden. Dieser Bereich ist zentral für den Aufbau der aeroben Basis, die Verbesserung der Fettoxidation und die Regenerationsförderung. In der Trainingsplanung sollte in den meisten Fällen der Großteil des Ausdauervolumens in Zone 1 absolviert werden.
• Zone 2 – Moderate bis intensive Ausdauer (zwischen VT1 und VT2): In diesem Bereich ist die Belastung aerob-anaerob gemischt. Die Bikarbonatpufferung ist aktiv, aber die metabolische Azidose ist noch kompensierbar. Dieser Bereich entspricht dem, was häufig als “Tempoausdauer” oder “Schwellentraining” bezeichnet wird. Längere Belastungen in Zone 2 sind möglich, aber metabolisch anspruchsvoller als Zone 1.
• Zone 3 – Hochintensiver Bereich (oberhalb VT2): Belastungen oberhalb VT2 sind zeitlich stark begrenzt. Die respiratorische Kompensation ist aktiv. Dieser Bereich wird für hochintensives Intervalltraining (HIIT) genutzt und stimuliert insbesondere die VO2max-Entwicklung. Längere Belastungen in Zone 3 erhöhen das Erholungsbedürfnis erheblich.