Muskelfasern & sportliche Leistungsfähigkeit

Muskelfasern: Wie sie deine sportliche Leistungsfähigkeit beeinflussen

17. Dezember 2021 Categories: Sport & Fitness

Du fragst dich, wie Muskelfasern funktionieren und interessierst dich besonders für ihre Bedeutung für dein Training und deine Leistungsfähigkeit? Dann ist dieser Artikel genau das richtige für dich. Hier erfährst du…

  • was Muskelfasern und Muskelfaserbündel sind und wie sie funktionieren.
  • wie du weiße Muskelfasern durch Krafttraining zum wachsen bringst.
  • warum rote Muskelfasern für dein Ausdauertraining so wichtig sind.
  • wie du die Leistungsfähigkeit deiner Muskelfasern verbesserst.
  • welche Rolle deine Genetik dabei spielt.
  • welcher Muskelfasertyp du bist und wie du sie umwandeln kannst.

Was sind Muskelfasern und Muskelbündel?

Eine Muskelfaser ist eine spindelförmige Grundeinheit der Skelettmuskulatur. Dazu sind die Fasern extrem belastbar und können dem 1.000-fachen ihres eigenen Gewichtes standhalten. Sie sind mit einem Durchmesser von 10-200 Nanometern äußerst dünn (zum Vergleich: 1 cm = 10.000.000 Nanometer).

So setzt sich eine Muskelfaser zusammen:

Eine Muskelfaser ist eine Multizelle bestehend aus verschmolzenen Zellen. Innerhalb der Muskelzelle sind Filamente (= fadenförmige Proteine) längs nebeneinander angeordnet. Sie sind kontraktil, d.h. sie können sich zusammenziehen. Außerdem bilden mehrere Filamente die so genannten Sarkomere und diese setzen sich hintereinander zu Myofibrillen zusammen. Schließlich füllen die Myofibrillen dann deine Muskelfasern aus.

Daraus besteht eine Muskelfaser:

Du hast eventuell schonmal davon gehört, dass Eiweiß der Baustoff für deine Muskeln ist. Tatsächlich bestehen Muskelfasern allerdings zu 75% aus Wasser. Die Proteine machen nur 20% der Faser aus. Die übrigen 5% setzen sich aus Fetten, Glykogen, stickstoffhaltigen Substanzen und Ionen (wie Calcium und Magnesium) zusammen.

Von der Faser zum Bündel bis hin zum Muskel:

Muskelfasern sind parallel zueinander in Muskelfaserbündeln angeordnet, sodass sie sich leicht gegeneinander bewegen können. Diese Faserbündel sind zwischen 0,1 – 1 mm dick. Schließlich ergeben die parallel angeordneten Bündel dann den Muskel selbst. Dieser geht mit seiner Bindegewebshülle über in Sehnen, die letztlich am Knochen befestigt sind.

Muskelfasern: hin zum Bündel
patrimonio - https://www.canva.com/media/MABzLCQ6hbs Science Photo Library - https://www.canva.com/media/MADmTBYU1Dk (bearbeitet durch Rico Lange)

So funktionieren deine Muskeln!

Dein Körper setzt sich aus insgesamt 656 Muskeln zusammen. Die Muskelmasse liegt bei Frauen um die 27-43% und bei Männern um die 37-57%. Für uns sind hierbei vor allem diejenigen von Bedeutung, die zur quergestreiften Skelettmuskulatur gehören. Diese charakterisieren sich dadurch, dass sie bewusst angesteuert werden können (wie z.B. der Bizeps und die Bauchmuskulatur).

Funktionen des Muskels: Kontraktion und Extraktion

Die Muskelfasern sind maßgeblich an der Kontraktion des Muskels beteiligt. Darunter versteht man das Zusammenziehen bzw. die Anspannung des jeweiligen Muskels. Dabei werden mehrere Sarkomere zusammengezogen. Die Extraktion bezeichnet die Entspannung des Muskels, also die gegensätzliche Bewegung. Dafür benötigen deine Muskelzellen ATP als Energielieferant.

Kreatin wirkt nachweislich leistungssteigernd im anaeroben Training und daher auch im Krafttraining.

Mehr zum Kreatin als Supplement im Krafttraining

Anders gesagt benötigt die Entspannung des Muskels sogar mehr Energie als die Anspannung. ATP gilt hierbei als wichtiger Energiespeicher für deine Muskulatur.

Muskelfasern und Muskelaufbau

Das ultimative Ziel beim Aufbau von Muskulatur liegt darin die vorhandenen Muskelfasern dicker zu machen und somit den Umfang bzw. das Volumen dieser zu vergrößern.

Hypertrophie-Training zum Muskelquerschnittswachstum!

Die Muskelhypertrophie bezeichnet zielgerichtetes Krafttraining, welches auf eine Vergrößerung des Querschnitts der Muskelfasern ausgerichtet ist. Es geht darum den Muskel mechanisch zu überlasten und somit die Muskelfasern strukturell zu zerstören.

Regeneration zur Steigerung der Leistungsfähigkeit!

Nach dem Training (ca. 24h) arbeitet dein Körper an der Regeneration der beschädigten Fasern. Auf den Reiz folgt dabei eine adaptive Reaktion deines Körpers, damit er in Zukunft ähnliche Belastungen standhalten kann. Diese Reparatur geht mit der Einlagerung von Proteinen im Muskel einher und die Muskelfasern werden dicker.

Prinzip für optimalen Muskelaufbau: Superkompensation [Details]

Dein Körper stellt nach der Trainingsbelastung nicht nur das gleiche Leistungsniveau wieder her, sondern er steigert im Verlauf der Regeneration bzw. der Erholung die Leistungsfähigkeit über das ursprüngliche Niveau hinaus.

Die 3 Muskelfasertypen: Ein tabellarischer Überblick

Die folgende Tabelle soll zunächst einen Überblick über die 2 bzw. 3 unterschiedlichen Fasertypen geben. Diese unterscheiden sich dabei in verschiedenen Eigenschaften bzw. Aspekten untereinander.

Eigenschaften

Typ 1 [ST]

Slow-Twitch 

langsam zuckend

Typ 2a [FT]

Fast-Twitch Intermediärtyp

Typ 2x [FT]

Fast-Twitch

schnell zuckend

Farbe

Rot

Hellrot

Weiß

Anzahl Myoglobin & Mitochondrien

viele

mittel

wenige

Energiegewinnung

aerob

aerob & anaerob

anaerob

Hauptenergie-Bereitstellung

Kohlenhydrate und Fettsäuren

Kohlenhydrate (v.a. Zucker) und Kreatin

ATP und Kreatin

Reaktionszeit /

Kontraktionsgeschwindigkeit

80 ms

sehr langsam

50 ms

eher schnell

30 ms

sehr schnell

Ermüdung

sehr langsam

(> 30 Minuten)

eher langsam

(1-30 Minuten)

schnell

(< 60 Sekunden)

Kraft

gering

mittel

hoch

Volumen

dünn

eher dick

dick

Hypertrophie-Potenzial

(Querschnittsvergrößerung)

klein

mittel

hoch

Involviert bei (Sportarten)

längeres Joggen,  Steady State Cardiotraining

Mittelstreckenlauf, schnell schwimmen, klettern

Krafttraining,

Turnen,

Sprint

Die besondere Funktion der Mitochondrien

Die Energie-Bereitstellung ist ein wesentliches Merkmal, dass die Muskelfasern und ihre Funktionen unterscheidet. Dabei spielen die Mitochondrien eine zentrale Rolle, da sie die „Kraftwerke“ deiner Muskelzellen sind. In ihnen werden Fette und Glukose in Energie (in Form von ATP) umgewandelt.

Zusatz-Information:

Die Mitochondrien sind entscheidend für die Farbgebung. Eine hohe Anzahl an ihnen führt auch zu einer hohen Anzahl an Myoglobin und somit zur roten Farbe. Mitochondrien liegen zwischen den Myofibrillen und sind für die Energieversorgung verantwortlich.

Der intermediäre Typ als Unterform des Typen-2x

Die hellroten Muskelfasern des Typen-2a werden zu den schnell zuckenden Muskelfasern gezählt, da ihre Reaktionszeit mit 50 ms eher schnell ist. Sie sind von ihren Charakteristika eine Mischform zwischen den weißen und roten Fasern. Im Zuge dieses Artikels wird auf eine detaillierte Auseinandersetzung mit diesem intermediären Untertypen verzichtet. Der Grund liegt darin, dass daraus keine besonderen Schlussfolgerungen im Bezug auf dein Training gezogen werden können.

Weiße Muskelfasern: Für schnelle Explosivkraft und große Kraftleistungen

Die weißen Muskelfasern (auch Fast-Twitch oder Typ-2x-Fasern) sind schnell ermüdende Muskelfasern mit einem hohen Energieverbrauch. Dabei werden ATP und Kreatin als Energielieferanten genutzt. Die Energie wird hierbei ohne Sauerstoff gewonnen (anaerob). Außerdem kontrahieren sie sehr schnell mit einer Reaktionszeit von ca. 30 ms nach dem Nervenimpuls.

Hierbei werden die schnell zuckenden Muskelfasern beansprucht!

Du aktivierst deine weißen Muskelfasern vor allem bei kurzen und intensiven Kraftanstrengungen. Dazu gehört z.B. der Sprint oder das Krafttraining. Zudem sind beispielsweise auch Kurzstrecken-Schwimmer auf leistungsstarke weiße Muskelfasern angewiesen.

Weiße Muskelfasern trainieren
Nejron - https://www.canva.com/media/MABAj5F0jGE Getty Images Signature - https://www.canva.com/media/MAEEdQCEN_0 Pexels - https://www.canva.com/media/MADyQ1bVpRM (bearbeitet durch Rico Lange)

Nutze ihr Hypertrophie-Potenzial für deinen Muskelwachstum!

Durch ihr dickes Volumen und der groß ausgeprägten Kraft, gepaart mit der schnellen Ermüdung, besitzen die weißen Muskelfasern ein großes Potenzial zum Querschnittwachstum. Damit einher geht auch das Potenzial zum Muskelaufbau.

Wie kannst du deine weißen Muskelfasern trainieren?

Du kannst durch effizientes Training deine Muskelfasern verdicken und somit die Leistungsfähigkeit steigern. Der trainierte Muskelfasertyp nimmt dann mehr Fläche im beanspruchten Muskel ein. Dazu kannst du das angesprochene Muskelaufbaupotenzial bei den weißen Fasern durch intensives und hartes Krafttraining optimal für dich nutzen.

Verfolge das Prinzip der progressiven Überlastung!

Wie bereits erörtert wachsen deine weißen Muskelfasern im Anpassungsprozess in Folge einer Belastung, die über das eigentlich Leistungspotenzial hinausgeht. Der Mechanismus der progressiven Überlastung beschreibt, dass du immer wieder deine Gewichte steigerst , damit du kontinuierlich neue Reize setzen kannst. So maximierst du deinen Muskelaufbau.

Take Home Message für dein Training:

Sportwissenschaftler sind der Meinung, dass sich ein gezieltes Training von einzelnen Fasertypen für verschiedene Muskelgruppen  i.d.R. nicht lohnt. Stattdessen ist ein Krafttraining im Bereich von 6-12 Wiederholungen effizient, da es zu dickeren Typ-2x (weißen) Muskelfasern führt.

Rote Muskelfasern: Für eine langanhaltende Energie-Bereitstellung

Die roten Muskelfasern (auch Slow-Twitch oder Typ-1-Fasern) sind ermüdungsresistente Muskelfasern mit einem geringen Energieverbrauch. Dabei werden Fettsäuren und Kohlenhydrate als Energielieferanten genutzt. Die Energie wird hierbei mit Hilfe von Sauerstoff  gewonnen (aerob). Außerdem kontrahieren sie sehr langsam mit einer Reaktionszeit von ca. 80 ms nach dem Nervenimpuls.

Hierbei werden die langsam zuckenden Muskelfasern beansprucht!

Du aktivierst deine roten Muskelfasern vor allem bei langanhaltenden bzw. ausdauernden Aktivitäten und Bewegungen. Dazu gehört z.B. ein Langstreckenlauf oder andere Cardio-Einheiten, wie das Radfahren. Dazu werden die roten Muskelfasern beispielsweise auch bei einfachen Stützbewegungen (sitzen, stehen, gehen) involviert und sind somit stetig aktiv. Die Kontraktion ist häufig über mehrere Stunden anhaltend.

Rote Muskelfasern trainieren
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Wichtig zur Vermeidung von Dysbalancen und Beschwerden!

Durch ihre langsame Ermüdung sind sie zwar nur bedingt zur Hypertrophie geeignet, da die Ermüdung als eine notwendige Bedingung für Muskelaufbau angesehen werden kann. Jedoch ist es wichtig die stetig aktiven Typ-1-Fasern zu stärken, damit deine Körperhaltung aufrecht bleibt und du z.B. Rückenschmerzen vorbeugen kannst.

Wie kannst du deine roten Muskelfasern trainieren?

Wenn du nicht zwingend mehr Kraft, sondern vor allem Ausdauer aufbauen möchtest solltest du deine roten Muskelfasern stärken. Diese werden zwar nicht besonders groß vom Volumen, sind aber dennoch wichtig für einen ausgeglichenen und trainierten Körper.

Trainiere deine Grundlagenausdauer!

Wenn du ein Fan von Ausdauersport bist und daher deine roten Muskelfasern leistungsfähiger machen möchtest, dann solltest du deine Grundlagenausdauer trainieren. Darüber hinaus kannst du durch Steady State Cardio-Training deinem Herzen etwas gutes tun, da der Herzmuskel trainiert wird.

Take Home Message für dein Training:

Zur Stärkung deiner roten Muskelfasern eignen sich neben Ausdauersportarten auch allgemeine Aktivitäten im Alltag. Zum Beispiel hilft es auch häufiger Spaziergänge in deinen Tagesablauf zu integrieren.

Faktor Genetik: Informationen zum Verhältnis der Muskelfasertypen

Die Verteilung deiner Muskelfasertypen ist genetisch festgelegt:

De Facto spielt die Genetik eine wichtige Rolle bei der Zusammensetzung deiner Muskelfasern. In 1983 haben Saltin und Gollnik ein Verhältnis von ca. 50:50 zwischen Typ 1 und Typ 2 bei den Muskelfasern erfasst. Aktuelle Forschungen ergeben eher ein Verhältnis von 55:45 zugunsten der Typ 1-(roten)-Muskelfasern.

Individuelle Varianz und Schwankungen zwischen Muskelgruppen:

Der Durchschnittsmensch hat eine relativ ausgeglichene Verteilung der beiden Fasertypen, jedoch gibt es hier individuelle Unterschiede. Auch unterscheiden sich die Zusammensetzungen je nach Muskelgruppe. Während z.B. in den Armen die weißen Muskelfasern dominieren, ist im Rumpfbereich eine Tendenz hin zu den roten Fasern zu beobachten.

Fun Fact: 

Der ehemalige 100m-Weltrekordhalter Carl Lewis soll einen Anteil von 90 Prozent an weißen Muskelfasern gehabt haben. Für einen Sprinter sind das natürlich ideale Voraussetzungen. Ein Weltklasse-Marathonläufer kann hingegen einen Anteil von bis zu 95% an roten Muskelfasern haben.

Welcher Muskelfasertyp bist du? So kannst du es bestimmen!

Welcher Muskelfasertyp du genau bist, kann nicht zu 100 Prozent bestimmt werden. Das liegt daran, dass jeder einzelne Muskel deines Körper einen unterschiedlichen Anteil an den beiden Muskelfasertypen besitzt.

Im Durchschnitt enthält z.B. der Soleusmuskel der Wade zu 80% rote Fasern, während der Trizepsmuskel durchschnittlich zu 60% aus weißen Fasern besteht.

Beispiel:

Unterschiedlicher Muskeltyp je nach Muskelgruppe und Bewegungsablauf:

Es gibt Menschen, die in Muskeln für Druck-Bewegungen mehr Typ-1-Fasern und in denen für Zug-Bewegungen vermehrt Typ-2 besitzen.

Mit diesem Krafttest kannst du deinen Muskelfasertyp erkennen!

Eine Tendenz zur Anzahl der Muskelfasertypen kannst du durch einfache Kraftübungen herausfinden. Zum Beispiel kannst du mit Hilfe von Kniebeugen die Verteilung in deiner Beinmuskulatur genauer untersuchen.

Vorgehen: (analog für andere Übungen und Muskelgruppen anwendbar)

  1. Maximalkraft für 1 Wiederholung bei der Übung ermitteln.
  2. Mit 80% von deinem persönlichen Maximalgewicht so viele Wiederholungen wie möglich machen.

Schaffst du weniger als 4 Wiederholungen, dann bist du eher der Fast-Twitch-Typ.

⇒ Landest du hingegen bei mehr als 5 Wiederholungen, dann besitzt du in den Beinen vermutlich mehr Slow-Twitch-Muskelfasern.

Muskelfasertypen umwandeln – Nur in eine Richtung möglich

Zum Weltklasse-Sprinter wird man geboren, zum Langstreckenläufer gemacht:

Die ST-Fasern sind antrainierbar!

Dein Körper ist empirisch bestätigt in der Lage Muskelfasern von Typ 2x in Typ 2a und schließlich in Typ 1 umzuwandeln. Durch eine Beanspruchung in Form von Ausdauertraining wird ein Koaktivator in der Proteinsynthese aktiv. Dieser hilft dabei weiße und schnell zuckende Fasern in die roten und langsam zuckenden Fasern zu transformieren.

Keine Angst vor einem schnellen Verlust deiner weißen Muskelfasern! Die Umwandlung geschieht nicht schnell. Zum Beispiel wirst du durch ein paar 30-minütige Läufe keine weißen Fasern verlieren, sondern nur bei langfristigem Training z.B. hin auf einen Marathon.

Die FT-Fasern müssen dir von von deinen Eltern gegeben werden!

In der Wissenschaft gibt es zurzeit keinen Nachweis über eine mögliche Umwandlung von Typ 1 in Typ 2 Muskelfasern. Die absolute Anzahl deiner weißen Fasern ist genetisch bedingt limitiert.

Allerdings besteht die Möglichkeit durch effektives Training mit Hypertrophie (Querschnittswachstum) deine weißen Muskelfasern dicker und leistungsfähiger zu machen. Nutze hierzu intensives Krafttraining.

Beispiel: Anteil der weißen Muskelfasern erhöhen

Umtrainieren von Muskelfasern Bsp.
Canva.com (erstellt von Rico Lange)

Krafttraining führte hier zu Querschnittswachstum:

⇒ Bei den FT-Fasern wuchs das Volumen um 200%, also auf 120 Quadratmillimeter.

⇒ Bei den ST-Fasern wuchs das Volumen nur um 50%, also auf 90 Quadratmillimeter.

Im Resultat bleibt also die Anzahl der Fasern unverändert, aber durch den deutlichen Zuwachs des Volumens der FT-Fasern nimmt dieser Fasertyp jetzt mehr Platz im Muskel ein. Es sind nun 57% statt 40% des Muskels mit den weißen Muskelfasern gefüllt.

Fazit

Muskelfasern stehen also in einem direkten Zusammenhang zu deinem Training und dem Muskelaufbau. Die Genetik spielt dabei v.a. in der Anzahl der Fasern eine entscheidende Rolle. Allerdings ist die Leistungsfähigkeit deiner Fasern mit effektivem Training maßgeblich beeinflussbar.

Abschließend kann man trotzdem festhalten, dass auch du einen Marathon schaffen wirst, wenn du hart dafür trainierst – egal, wie sich deine Muskelfasern zusammensetzen. Gerade für Nicht-Leistungssportler ist es nicht zwingend notwendig, sich auf das spezifische Training einzelner Muskelfasern zu spezialisieren.

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