Muskuläre Leistung im Krafttraining. Analyse verschiedener Formen der Bewegungsausführung auf die Maximal- und Schnellkraft nach der Methode der submaximalen Kontraktionen bis zur Erschöpfung unter Berücksichtigung akuter hormoneller Auslenkungen

Die vorliegende Arbeit betrachtet die Auswirkungen von drei unterschiedlichen Bewegungsausführungen im Hypertrophie-orientierten Krafttraining über einen Zeitraum von 6 Wochen: 1. intendiert-explosives Mehrsatz-Training (MSTex), 3 Sätze à 6-9 Wiederholungen bei 80% 1 RM bei einer fraktionellen Verteilung der Kontraktionsarten von intendiert-explosiv konzentrisch, 0 sec. isometrisch und 1 sec. exzentrisch, 2. kontrolliert-zügiges Mehrsatz-Training (MST), 3 Sätze à 6-9 Wiederholungen bei 80% 1 RM bei einer fraktionellen Verteilung der Kontraktionsarten von 1 sec. konzentrisch, 0.5 sec. isometrisch und 1 sec. exzentrisch, 3. betont langsames Einsatz-Training (EST), 1 Satz à 6-9 Wiederholungen bei 65% 1 RM bei einer fraktionellen Verteilung der Kontraktionsarten von 4 sec. konzentrisch, 0.5 sec. isometrisch und 4 sec. exzentrisch. Ziel der Studie war es, diejenige sportartbegleitende Krafttrainingsform im Muskelaufbautraining zu identifizieren, die zu einer Erhöhung ausgewählter Variablen der muskulären Leistung (Beinpresse, Brustpresse) unter Berücksichtigung von Maximal- (Beinpresse, Brustpresse, Beinstrecken, Bizeps Curl) und Sprungkraftveränderungen (Squat Jump) sowie akuter hormoneller Auslenkungen (human growth hormone, insulin-like growth factor 1, Testosteron, Cortisol) führt. Den theoretischen Ausgangspunkt der Studie bildete die Beobachtung von Behm und Sale (1993a), dass der schnellkraftfördernde Effekt einer Krafttrainingsform in erster Linie von der Absicht, eine schnelle Bewegung auszuführen, abhängt und nicht von einer schnellen Bewegung an sich. Auf der Basis von 67 möglichen Variablen zur Schnellkraftoperationalisierung wurden durch eine Überprüfung der Test-Retest-Reliabilität 10 reliable Variablen für die Betrachtung der muskulären Leistung identifiziert: 1. Fmax maximale momentane Kraft 2. RFDmax maximale momentane Kraftentwicklung 3. Pmax maximale momentane Leistung 4. RPDmax maximale momentane Leistungsentwicklung 5. vmax maximale momentane Geschwindigkeit 6. RVDmax maximale momentane Geschwindigkeitsentwicklung 7. DOCC Dauer der konzentrischen Phase 8. tvmax Zeitdauer bis zum Erreichen der maximalen Geschwindigkeit 9. FPmax Momentankraft bei maximaler momentaner Leistung 10. dmax zurückgelegter Gesamtweg Die Analyse der Trainingsdaten zeigte für alle drei Trainingsgruppen über den Untersuchungszeitraum von 6 Wochen eine signifikante Zunahme des Trainingsvolumens, die prozentual betrachtet in allen Gruppen gleich hoch ausfiel. Die signifikant höheren Leistungswerte der MSTex gegenüber der EST und MST in beiden Trainings- und Testübungen Bein- und Brustpresse verdeutlichen die gelungene Umsetzung der intendiert-explosiven Bewegungsausführung in dieser Gruppe. Im Hinblick auf die eingangs formulierte Fragestellung lässt sich für ein Hypertrophie-orientiertes Krafttraining feststellen, dass ein EST, MST und MSTex in den Testübungen Brust- und Beinpresse zu signifikanten Verbesserungen der isometrischen und dynamischen Maximalkraft innerhalb von 6 Wochen führen. Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten sich keine statistisch bedeutsamen Unterschiede. Es scheint, dass eine signifikant höhere Spannungsdauer bei einem Training bis zum Muskelversagen das mehr als 3-fach geringere Trainingsvolumen bzw. die mehr als 3-fach geringere Arbeit durch eine einmalige höhere metabolische Beanspruchung „kompensiert“ und zu gleichwertigen morphologischen Anpassungen führen kann (Bowtell et al., 2003; Wirtz et al., 2009; Gillies et al., 2006). Hier können unterschiedliche Ermüdungsszenarien (Toigo, 2006b) offensichtlich gleichwertige Ergebnisse bedingen. Hinsichtlich der Sprungkraft zeigten sich in der EST, MST und KON keine Veränderungen, die MSTex verbesserte ihre Sprunghöhe tendenziell. Die Variablen der muskulären Leistung zeigten sowohl gleiche als auch unterschiedliche Ergebnisse für die Testübungen Brustpresse und Beinpresse in den drei Belastungsprotokollen. Gemeinsam konnte für beide Testübungen festgestellt werden, dass zwischen den Gruppen bei einem EST- und MST-Belastungsprotokoll keine statistisch bedeutsamen Unterschiede bestehen. Unterschiede offenbarten sich im Vergleich der MSTex mit den anderen Belastungsprotokollen zum zweiten Messzeitpunkt: die MSTex zeigte in der Brustpresse bei 50% 1 RM eine signifikant höhere RFDmax als die EST und MST, in den Leistungsvariablen Pmax und RPDmax waren signifikant höhere Werte gegenüber der EST zu erkennen. Für die Beinpresse gab es keine bedeutsamen Unterschiede zwischen der MSTex und den anderen beiden Trainingsgruppen. Im Vergleich zur Kontrollgruppe offenbarte keine Trainingsgruppe signifikante Unterschiede in den Variablen der muskulären Leistung bei der Testübung Beinpresse. Für die Brustpresse hingegen waren die Zeitvariablen DOCC und tvmax in der MST gegenüber der KON zum zweiten Messzeitpunkt signifikant verringert. Die MSTex offenbarte eine signifikant höhere RFDmax bei 50% 1 RM sowie eine signifikant höhere RPDmax bei 80% 1 RM gegenüber der KON. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse der Variablen der muskulären Leistung die Bedeutung der koordinativen Anpassungen im Krafttraining (Enoka, 2008) und bestätigen die klassische Theorie der Geschwindigkeitsspezifität, basierend auf isokinetisch gewonnenen Forschungsergebnissen (vgl. Dvir, 2004; Brown & Brown, 2000; Morrissey et al., 1995; Baltzopoulos & Brodie, 1989; Bell & Wenger, 1992). Betrachtet man die Inferenzstatistik, so ist auf Basis der signifikanten Unterschiede zur Kontrollgruppe für die Kraft- und Leistungsentwicklung ein MSTex das Belastungsprotokoll der Wahl, für die Verbesserung der Zeitkomponenten hingegen ein MST. Das Hauptergebnis der Betrachtung der hormonellen Auslenkungen stellte die signifikant höhere hGH-Auslenkung der EST in Woche 1 und 6 dar, wohingegen in beiden MST-Belastungsprotokollen keine bedeutsamen Veränderungen zu erkennen waren. Die höhere hGH-Ausschüttung kann eindeutig auf eine höhere Gesamtspannungsdauer und den damit einhergehenden metabolischen Stress in der EST zurückgeführt werden (Goto et al., 2009; Goto et al., 2008). Die Beurteilung der Veränderung der hormonellen Reaktionen vom ersten (Woche 1) zum zweiten (Woche 6) Messzeitpunkt erfolgte auf Basis der „Area under curve with respect to increase“ (AUCi). Für die hormonellen Parameter Testosteron, Cortisol und hGH zeigten sich keine bedeutsamen Veränderungen. Im Hinblick auf das IGF-1 wiesen die Belastungsprotokolle MST und MSTex zum zweiten Messzeitpunkt signifikant höhere Auslenkungen auf. Diese Veränderung ist unter Berücksichtigung der unveränderten basalen hGH-Werte durch eine Zunahme der trainingsinduzierten, muskulär stimulierten IGF-1 Ausschüttung in Folge des gesteigerten Trainingsvolumens zu erklären. Betrachtet man die dargestellten Ergebnisse im Gesamtkontext, so lassen sich aus der vorliegenden Arbeit sieben Kernaussagen ableiten: 1. Die EST-, MST- und MSTex-Belastungsprotokolle führen zu gleichwertigen Verbesserungen der isometrischen und dynamischen Maximalkraft. 2. Die MST-Belastungsprotokolle weisen eine höhere praktische Bedeutsamkeit zur Verbesserung der dynamischen Maximalkraft auf. 3. Die Ergebnisse der Variablen der muskulären Leistung bestätigen die Theorie der geschwindigkeitsspezifischen Anpassungen im Krafttraining. 4. Ein MSTex-Belastungsprotokoll ist geeignet, um die Kraft- und Leistungskomponente der muskulären Leistung zu entwickeln. 5. Für die Verbesserung der Zeitkomponenten ist ein MST-Belastungsprotokoll die Trainingsform der Wahl. 6. Ein EST führt zu signifikant höheren akuten hGH-Auslenkungen nach dem Training. 7. Die MST-Belastungsprotokolle erhöhen die trainingsinduzierte, muskuläre stimulierte IGF-1 Ausschüttung nach einem 6-wöchigen Training. This doctoral thesis considers the importance of three different movement types in the hypertrophy-oriented strength training over a period of six weeks: 1. intended maximum concentric acceleration multiple-set training (MSTex), 3 sets of 6-9 repetitions at 80% 1 RM, fractional distribution of contraction types: intended maximum concentric acceleration, 0 sec. isometric and 1 sec. eccentric, 2. controlled-fast multiple-set training (MST), 3 sets of 6-9 repetitions at 80% 1 RM, fractional distribution of contraction types: 1 sec. concentric, 0.5 sec. isometric, and 1 sec. eccentric, 3. slow motion single-set training (SST), one set of 6-9 repetitions at 65% 1 RM, fractional distribution of contraction types: 4 sec. concentric, 0.5 sec. isometric and 4 sec. eccentric. The aim of this study was to identify the sport accompanying hypertrophy-oriented strength training form, leading to an increase of selected variables of muscular power (leg press, chest press) in consideration of maximum strength development (leg press, chest press, leg extension, biceps curl), jump performance (squat jump) and acute hormonal reactions (human growth hormone, insulin-like growth factor 1, testosterone, cortisol). The theoretical starting point of the study was the observation of Behm and Sale (1993a) that the effect of strength training on high-velocity strength performance was primarily caused by the intention to perform a rapid movement, and not by a rapid movement itself. Ten reliable variables for measuring muscular power were identified through test-retest reliability of 67 possible variables to quantify speed strength: 1. Fmax maximum strength 2. RFDmax maximum rate of force development 3. Pmax maximum power 4. RPDmax maximum rate of power development 5. vmax maximum velocity 6. RVDmax maximum rate of velocity development 7. DOCC duration of the concentric phase 8. tvmax time to maximum velocity 9. FPmax strength at maximum power 10. dmax maximum displacement The analysis of training data showed a significant increase in training volume for all three training groups over the study period of six weeks. The percental increase in all groups turned out equally high. The significantly higher maximum power of the MSTex compared to the values of EST and MST in both training and testing exercises (leg and chest press) illustrates the successful implementation of the intended maximum concentric acceleration in this group. With regard to the initially raised question one can assess that within 6 weeks hypertrophy-oriented strength training EST, MST and MSTex lead to a significant increase of isometric and dynamic strength in the test exercises leg press and chest press. Compared to the control group (CON) there were no statistically significant differences. It seems that a significantly higher time under tension in combination with muscular failure can compensate a more than three times lower training volume or a more than threefold lower work by one single higher metabolic stress training set and finally can induce equivalent morphological adaptations (Bowtell et al., 2003, Wirtz et al., 2009, Gillies et al., 2006). Different scenarios of muscular fatigue (Toigo, 2006b) are obviously leading to equivalent results. In reference to the jump performance EST, MST and CON showed no change whereas the MSTex improved its jump height by trend. Within the three strength training protocols the variables of muscular power showed equal as well as differing results for the test exercises leg and chest press. It was concluded for both test exercises that there were no statistically significant differences between the EST and MST groups. Differences were revealed for the post test measurement of MSTex in comparison with the other training protocols of the second measurement: MSTex showed a significantly higher RFDmax as the EST and MST in the chest press at 50% 1 RM, the variables Pmax and RPDmax were significantly higher compared to EST. There were no significant differences between the MSTex and the other two training protocols for the leg press. The test exercise leg press showed no differences between the control group and the three training groups for all variables of muscular power. For the chest press, however, the time-dependent variables DOCC and tvmax displayed significant lower values in the post test measurement for the MST group compared to the CON. The MSTex revealed a significantly higher RFDmax at 50% 1 RM and a significantly higher RPDmax at 80% 1RM compared to the CON. Overall, the results of the muscular power variables emphasize the importance of coordinative adaptations in strength training (Enoka, 2008) and confirm the classical theory of velocity specificity in strength training, based on isokinetic research results (see Dvir, 2004; Brown & Brown, 2000; Morrissey et al., 1995; Baltzopoulos & Brodie, 1989; Bell & Wenger, 1992). The statistical comparison between the control group and the training groups favors the MSTex protocol for force and power development on the one hand and on the other hand the MST protocol for the improvement of the time-dependent components. The main result of the acute hormonal reactions was the significantly higher hGH-response of the EST protocol in week 1 and 6, whereas both MST protocols elicited no significant hGH-changes at both measurement times. The higher acute hGH response is clearly related to the higher total time under tension and the associated metabolic stress as a result of the EST protocol (Goto et al., 2009, Goto et al., 2008). The assessment of change in the long term hormonal responses from the first (week 1) to the second (week 6) time of measurement was based on the "Area under curve with respect to increase" (AUCI). The hormonal response of testosterone, cortisol and hGH showed no significant changes. Both MST protocols elicited significantly higher IGF-1 responses at the second measurement point. Taking the unchanged basal hGH levels into account, this change can be explained by an increased training-induced and muscle-stimulated IGF-1 secretion as a result of the increased training volume. Overall, seven key points can be deduced from the present study: 1. The EST, MST and MSTex training protocols lead to equivalent improvements in the maximal isometric and dynamic strength. 2. The MST training protocols offer a higher practical significance for improving the dynamic maximum strength. 3. The results of the variables of muscular power confirm the theory of velocity-specific adaptations in strength training. 4. A MSTex training protocol is perfectly suitable to develop the strength and power component of muscular performance. 5. The improvement of the time-dependent component is procured by the MST training protocol. 6. An EST training protocol leads to significantly higher acute hGH reactions after training. 7. Both MST training protocols increase muscle stimulated IGF-1 secretion after six-week of strength training