Vom ersten Laktatschwellenkonzept 1976 zum digitalen Stoffwechselzwilling

Eine neue Publikation in PNAS (Proceedings of the National Academy of Science) verbindet mehr als ein halbes Jahrhundert sportmedizinischer Forschung: von den ersten Konzepten der Laktatschwelle 1976 bis zur Computersimulation eines individuellen menschlichen Energiestoffwechsels. Eine zentrale Rolle spielt dabei Prof. Dr. Hermann Heck.

Prof. Heck war von 1970 bis 1991 am Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin der Deutschen Sporthochschule Köln tätig und arbeitete dort unter Wildor Hollmann. Er gehört zu den Wissenschaftler*innen, die die leistungsphysiologische Laktatforschung in Deutschland entscheidend mitgeprägt haben. Bereits 1976 war er Mitverfasser der wegweisenden Publikation von Alois Mader und Kollegen zur 4-mmol/l-Laktatschwelle und zur Beurteilung der sportartspezifischen Ausdauerleistungsfähigkeit. 1985 folgte als Erstautor seine grundlegende Arbeit zum maximalen Laktat-Steady-State (MLSS). Seine Habilitationsschrift zum Thema „Laktat in der Leistungsdiagnostik“ wurde 1988 mit der Carl-Diem-Plakette des Deutschen Sportbundes ausgezeichnet.

Nun ist Prof. Heck erneut an einer wegweisenden Publikation beteiligt. Gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam untersuchte er das bereits in den 1980er-Jahren von Alois Mader entwickelte mathematische Modell des menschlichen Energiestoffwechsels. Das Modell verbindet Glykolyse, oxidative Phosphorylierung und das Phosphokreatin-System und berechnet daraus unter anderem Laktatkonzentration, Sauerstoffaufnahme, pH-Wert und Fettoxidation während körperlicher Belastung. In der aktuellen Studie führte Prof. Heck einen wesentlichen Teil der Computersimulationen durch und diskutierte die Ergebnisse in Online-Meetings mit den internationalen Projektpartner*innen, darunter Jessie Axsom in den USA und Jeffrey Rothschild in Neuseeland.

Die Ergebnisse sind bemerkenswert: Ohne die grundlegenden Gleichungen für die einzelnen Simulationen anzupassen, reproduzierte das Modell zehn bekannte Phänomene der Belastungsphysiologie. Dazu zählen Laktatschwelle und MLSS, aktive Laktatelimination, Fettoxidation, Sauerstoffaufnahme und metabolische Ermüdung.

Für weitere Informationen lesen Sie die Pressemitteilung des Sportärztebund Nordrhein-Westfalen.