Laktatkonzentrationszeitkurven nach akuter körperlicher Belastung und im Stufentest haben sich ebenso wie der Dauerleistungstest in der sportwissenschaftlichen Leistungsdiagnostik etabliert. Beide Verfahren erlauben, die Leistungsfähigkeit von Sportlern einzuschätzen und die Trainingsbelastung optimal entsprechend der Sportdisziplin zu steuern. Der Unterarm-Ischämie-Test dient dazu, Muskelerkrankungen auf der Basis von Laktat- und Ammoniakkonzentration zu differenzieren. Die Laktat-Konzentrations-Zeitkurven nach akuter Belastung, im Stufentest oder im Dauerleistungstest sowie im Unterarm-Ischämietest werden vorwiegend deskriptiv durch Parameter wie die maximale Laktatkonzentration oder Leistung bei bestimmter Laktatkonzentration ausgewertet. Das Ziel der vorliegenden Untersuchung ist, pharmakokinetische Modelle für auf der Laktatkonzentration basierende Tests zu prüfen und deren praktische Relevanz zu diskutieren. Dabei können der akute Belastungstest und der Vorderarm-Ischämietest wegen eines ähnlichen Laktatprofils (Peak-Kurven), der Dauerleistungstest (kumulative Kurven) und der Stufentest (stetig monoton steigende Kurven) getrennt betrachtet werden. Die Routinelaktatprofile von 13 männlichen Freizeitsportlern (Alter: 20-35 Jahre), die sich einem 3 Minuten dauernden akuten ergometrischen Leistungstest unterzogen, wurden zur Modellbildung herangezogen. Der Unterarm-Ischämietest wurde bei acht Patienten im Alter zwischen 20 und 45 Jahren, bei denen bei Aufnahme die Verdachtsdiagnose einer Muskelerkrankung des Glukose- oder Eiweißstoffwechsels bestand, durchgeführt. Wird die Laktatkonzentrationszeitkurve, oder im Ischämietest auch der Ammoniakkonzentrationzeitkurve, als Summe eines Produktions- und Eliminationsvorgangs, dagestellt, lassen sich zusätzliche Informationen gewinnen. Blutlaktatkonzentrationen (Cb(t)) nach akuter ergometrischer Belastung wurden mittels nichtlinearer Regression an das Grundmodell Cb(t)=Co+B*(exp(-Lp*t )-exp(-Le*t)) angepasst, wobei Co der Ruhelaktatkonzentration und B einer Konstanten entsprechen. Die Laktatproduktionsrate (Lp) und Laktateliminationsrate (Le) differenzieren zwischen der Laktatproduktion einerseits und der Laktatelimination andererseits. Der Quotient Lp/P (P=erbrachte Leistung) stellt ein standardisiertes Maß für die Laktatproduktion im Muskel dar. Dagegen charakterisiert der Quotient Le/P die Elimination des Laktats aus dem Blutkompartiment. Über die Beziehung HWZp = ln2/Lp und HWZe = ln2/Le können die entsprechenden Halbwertszeiten berechnet werden. Eine reine Laktatproduktionszeitkurve (Cp(t)) lässt sich über die Beziehung Cp(t) = Cb(t) + Le*( ∫Cb(t)-Co*t) rekonstruieren und zeigt anschaulich den Verlauf der Laktatproduktion. Die Produktionszeitkurve erreicht im Verlauf der Elimination asymptotisch einen Maximalwert (Pm) und kann, identische Verteilungsvolumina des Laktats (Vdl) vorausgesetzt, über die Beziehung Ml = Vdl * Pm Informationen über die insgesamt freigesetzte Laktatmenge (Ml) geben. 19 gesunde Probanden unterzogen sich einem standardisierten Stufentest unter folgenden Bedingungen: Vor Beginn der Bergtour (Meereshöhe, SLa), nach Ankunft auf 1700 m (1700a), nach 10tägigem moderaten Training (Bergwandern zwischen 1700 und 3000m, 6 h pro Tag) auf 1700 m (1700b) sowie nach 4 Wochen (kein spezifisches Training) erneut auf Meereshöhe (SLb). Primäres Ziel der Auswertung war, mit der Potenzfunktion der allgemeinen Form Y(x) = A+ B * X^C den funktionalen Zusammenhang zwischen Laktatkonzentration und Belastung bzw. Herzfrequenz und Belastung zu beschreiben. Neben den modellabhängigen Faktoren (Ordinatenabschnitt, Steigungsfaktor, Exponent) ließen sich durch die AUC(70-280) (Area under the curve 70 bis 280 Watt Leistung) das Ausmaß der Laktatproduktion, die entsprechende mittlere Konzentration (Cm) und durch die Laktatkonzentrationen bei 70 und 280 Watt (LT-70, LT-280) der Laktatanstieg charakterisieren. Der Dauerleistungstest hat sich neben dem akuten ergometrischen Belastungstest in der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik als Methode etabliert. Bisher konzentrierte sich die Auswertung auf die maximalen Blutlaktatkonzentrationen im steady state. Die Autoren schlagen verschiedene Modelle vor, sowohl empirische als auch mechanistische, um die Laktatkonzentrationszeitkurve im Dauerleistungstest zu beschreiben. Neben der maximalen Konzentration können nach Berechnung der Modellkurven durch nichtlineare Regression Konzentrationen zu definierten Bedingungen (z. B. LT20 = Laktat nach 20 Minuten) oder die Steigung der Kurve beurteilt werden. Darüber hinaus lässt sich die AUC (Area under the curve) als Ausmaß für die Laktatbildung während des Dauerleistungstests mit der Trapezregel bestimmen. Zusammenfassend zeigen die Untersuchungen, dass in allen Verfahren der Laktatdiagnostik, dem akuten Belastungstest, der Standardergometrie, dem Laktatischämietest und dem Dauerleistungstest, signifikante und praktikable pharmakokinetische Modelle berechnet werden können. Sie erlauben es, die Ergebnisse mittels Modellparametern zu quantifizieren und zu vergleichen. / Lactate concentration versus time curves following acute physical exercise, the standard exercise test using increasing levels of work load and the steady state exercise test have been established methods to characterise the fitness of athletes and to control training intensity. The ischemic forearm exercise test (IFET) is used to detect metabolic disorders of muscles based on lactate and ammonia concentration during exercise under ischemia. Lactate concentration curves following acute exercise, standard ergometries and steady state tests as well as IFET are generally analysed descriptively, i. e. maximum lactate concentrations or work load with regard to defined lactate concentrations are used. The primary objective of this study was to assess pharmacokinetic models for lactate in exercise tests and to discuss the relevance in sports science. For practical purpose, the models used in acute and IFET (asymmetric peak curves), the steady state exercise test (cumulative curves) and standard exercise tests (continuously increasing function) are dealt with separately. Routine lactate profiles of 13 male nonprofessional athletes (age: 20-35) years who underwent an acute ergometry lasting 3 minutes were used to assess different pharmacokinetic models. An IFET was performed in 8 patients (Age: 20-45 years) supposed to have disorders of glucose metabolism or lack of myoadenylate deaminase. Lactate concentration versus time curves were fitted by means of non-linear regression to different kinetic models. The modified basic curve Cb(t)=Co+B*(exp(-Lp*t )-exp(-Le*t)), where Cb denotes the baseline concentration, B a constant, Le denotes the lactate elimination constant and Lp the “absorption or production” constant, yielded remarkable nonlinear regression results in for both test settings. Lactate concentration versus time curves in acute exercise tests are mostly assessed descriptively by means of parameters such as maximum concentration or workload with regard to specified lactate levels. Additional diagnostic information can be obtained, if production and elimination processes of the concentration versus time curve are separated. Production rate (Lp) and elimination rate (Le) of lactate are to define the shape of the curve. The ratio Lp/P (P=performance, work load), where Lp denotes the workload of the ergometer, can be considered as a standardized criterion of lactate production in the muscle. On the contrary, the ratio Le/P characterizes the elimination process from the vascular compartment. The corresponding half-lives [Tp, Te] are obtained using the relations Tp = ln2/Lp and Te = ln2/Le. The absolute lactate production versus time curve [Cp(t)] is given by the following equation: Cp(t) = Cb(t) + Le*( ∫Cb(t)-Co*t). The production versus time curve reaches a maximum value (Pm) after termination of the elimination process. If lactate has identical volumes of distribution (Vdl), Pm characterizes the total amount of lactate production (Ml) due to the relation Ml = Vdl*Pm. Nineteen healthy volunteers were exposed to a standardized exercise test at sea level (SLa), at an altitude of 1700 m before (1700a) and after a moderate 10 day mountain training (1700b), with a final control four weeks later at sea level (SLb). Vital signs, blood lactate and arterial oxygen saturation were determined prior, during or after the exercise test. The primary aim of the study was to fit the power function Y(X) = A+ B * X^C as a model for lactate versus workload and heart rate versus workload data. Apart from model characteristics (intercept, slope, exponent) the extent of lactate production could be estimated by the model independent characteristic AUC(70-280) (Area under the curve between 70 and 280 Watt) and the corresponding average concentration (Cm). The degree of lactate increase was characterized by means of the lactate concentration at 70 and 280 Watt (LT-70, LT-280), respectively. Apart from the standard and acute exercise test the steady state exercise test has gained increasing relevance in practice of sports medicine. So far, lactate curves of steady state tests were characterised by means of maximum. The author suggests several models, both empirical and mechanistic models, in order to fit lactate concentration versus time curves of the steady state ergometry. In addition to the maximum lactate concentration fitted nonlinear regression curves allow to assess the concentrations at defined conditions (e.g. LT20=lactate after 20 minutes of steady state workload, EC50 of the Emax model) or the slope of the curve. Moreover, the AUC(0-tx) – a measure for the extent of lactate production – can be calculated using the trapezoidal rule. In conclusion, in all lactate based tests, acute and standard ergometry, ischemic forearm test and steady state exercise test, concentration versus time data were fitted suitable pharmacokinetic models which allow to quantify and compare the results.

Syfte och frågeställningar Syftet var att undersöka reliabiliteten i Pansolds step-testprotokoll i simning. Följandefrågeställningar har använts i denna uppsats: Håller Pansolds step-testprotokoll hög reliabilitet gällande erhållen laktattröskel? Håller Pansolds step-testprotokoll hög reliabilitet gällande uppmätt simtid? Skiljer sig den digitala- och analoga mätningen av hjärtfrekvensen? Hur väl kan simmare kontrollera sin hastighet utifrån uppsatta måltider? Metod Försökspersonerna var åtta till antalet, fyra män och fyra kvinnor i åldern 19,8 ± 3,6 år och innehavande av minst 650 FINA-poäng. Pansolds step-testprotokoll genomfördes i form av ett test-retest med 48 timmars mellanrum. Vid genomförandet av testet utfördes laktat- och hjärtfrekvensmätningar samt tidtagning av försökspersonerna. Variationen för laktattröskeln mellan de två testtillfällena analyserades för att undersöka testets reliabilitet. Försökspersonernas förmåga att kontrollera sin hastighet utifrån uppsatta måltider granskades. Hjärtfrekvensen mättes digitalt med Freelap Pro Coach samt analogt under tio sekunder för att undersöka om de två mätmetoderna genererade olika resultat. Resultat Det är en relativt stor differens i antal hjärtslag/minut mellan en analog och digital mätning av hjärtfrekvens då differensen låg på 8.86 slag. Av de sex försökspersoner som genomförde hela studien förbättrade fem sin förmåga att kontrollera sin hastighet utifrån uppsatta måltider. Alla försökspersoner uppvisade en variation i uppmätt laktattröskel mellan de två testen, med en beräknad variationskoefficient på 14.7%. Försökspersonernas CV% för tiden och uppsatta måltider var 4.0% vid test 1 och 3.3% vid test 2. Slutsats Pansolds step-testprotokoll bör standardiseras ytterligare då en god standardisering ökar möjligheten för reliabla testresultat. Vid utförandet av step-tester rekommenderas en digital mätning av hjärtfrekvensen eftersom att denna tros vara mest tillförlitlig. Reliabla resultat kan erhållas vid genomförandet av Pansolds step-testprotokoll. Testet ställer dock stora krav på simmares förmåga att kontrollera sin hastighet då detta tycks spela en avgörande roll i hur vida en reliabel laktattröskel kan uppmätas.

Huvuddelen av den svenska ambulanssjukvården har idag begränsat med verktyg för att effektivt kunna identifiera patienter med sepsis. Laktat ackumuleras i blodet vid syrebrist i kroppens vävnader vilket kan uppstå i samband med sepsis. Prehospital laktatbestämning kan vara en metod för att ge ambulanssjuksköterskan underlag för bedömning av patienter med sepsis. Ambulanssjuksköterskan är skyldig att arbeta patientsäkert och med evidensbaserade metoder. Prehospital laktatbestämning är en metod som bör bygga på en god vetenskaplig grund för att kunna anses vara evidensbaserad.  Syftet var att beskriva det vetenskapliga underlaget för nyttan med prehospital laktatbestämning hos patienter med sepsis.  Litteraturstudie valdes som metod och data samlades in via databaserna Cinahl, PubMed och SweMed+. Tolv artiklar kunde inkluderas, vilka alla var originalartiklar, skrivna på svenska eller engelska och publicerade mellan år 2007 och 2017. Sökorden kombinerades med hjälp av booleska sökoperatorer. Det insamlade materialet analyserades genom textanalys vilket mynnade ut i fyra teman där gemensamma mönster och regelbundenheter identifierades i de olika artiklarna.  Resultatet efter genomförd textanalys bestod av fyra teman; laktat och allvarlig sjukdomsutveckling, laktatbestämning kopplat till mortalitet, laktatbestämning bidrog till tidigare identifiering och snabbare behandling av sepsis samt nyttan med laktatbestämning kunde inte styrkas.  Slutsatsen var att resultatet tydde på att prehospital laktatbestämning kunde bidra till tidigare identifiering av patienter med sepsis och att det fanns en koppling till mortalitet. Dock ansågs det vetenskapliga underlaget vara alltför begränsat för att metoden med säkerhet skulle kunna anses vara evidensbaserad och därmed patientsäker. / Most of the Swedish ambulance service has limited access to screeningtools for efficiently identifying patients with sepsis. Lactate does accumulate in the blood as a result of hypoxia of the bodily tissues, which may occur during sepsis. Prehospital lactate reading might be a method for assisting ambulance personnel in assessing patients with sepsis. The ambulance nurse must work according to patient safety and use evidence based methods. Prehospital lactate reading is a method which should rely on a solid scientific basis to be considered as evidence based.  The aim of this study was to describe the scientific basis for the benefit of prehospital lactate reading in patients with sepsis.  The method chosen was a systematic literature review and data were collected via three databases; Cinahl, PubMed and SweMed+. A total of twelve scientific articles were included, all original articles written in swedish or English and published between year 2007 and 2017. The keywords were combined using boolean search operators. The material was analyzed using content analysis which resulted in forming of four themes where patterns and regularities were identified from the included studies.  The result consisted of four themes; lactate and poor outcome, lactate reading associated to mortality, lactate reading contributed to early identification and reduced time to treatment of sepsis and finally; the benefit of lactate reading could not be proven.  As conclusion, the result indicated that prehospital lactate reading could improve identification of septic patients and there was an association to mortality. There was not enough research available to strongly consider the method of prehospital lactate reading to be evidence based.

Background: Understanding lactate levels can provide important information aboutour body’s condition. For athletes, this can improve their training and prevent earlyfatigue. In healthcare, monitoring lactate can provide valuable information and potentially prevent life-threatening episodes. Lactate can be measured non-invasively byanalyzing sweat. This is advantageous over the typical blood sampling since it is saferand pain-free. Sweat can be stimulated by using a method called iontophoresis. Itapplies a small current between two electrodes placed on the skin’s surface, deliveringsubstances to the inner layer of the skin. Objectives: The aim of this study was to design a device that implements iontophoresis to activate sweat production and uses a microfluidic system to collect thesweat and deliver it to a lactate sensor and provide a signal. Methodology: A device was designed in AutoCAD and 3D printed. It was improvedby trial and error. A sweat collecting test was performed to validate the iontophoresissystem. The efficiency of the microfluidic system was tested by recording the time ittakes to collect enough sweat to get a lactate signal. Finally, calibration tests wereperformed to validate the lactate signal in the form of batch-mode and flow-mode. Results: The sweat collection test produced 27 µL of sweat in 15 minutes and 49 µLin 30 minutes. The microfluidic system delivered sweat to the sensor and activated itin less than 3 minutes. The linearity of the batch-mode calibration, R2-value, was0.9994, and for the flow-mode it was 0.8908.Conclusions: The iontophoresis system stimulated sweat production, which themicrofluidic system delivered to the lactate sensor successfully. The lactate sensorwas implemented into the device, and a signal was detected. However, it could not becalibrated efficiently enough to display the electric signal as a lactate concentration.

Die von Tumorzellen exzessiv exprimierte Laktat-Dehydrogenase 5 (LDH-A) ist das Schlüssel-Enzym für den katalytischen Stoffwechsel um Pyruvat in Laktat unter Gewinnung von Energie umzuwandeln. Bei LDH handelt es sich um einen wichtigen prognostischen Marker für die Einstufung der Aggressivität und die Behandlung von Tumoren. Ziel dieser Arbeit war es, das Wissen um die Funktion des Genproduktes von LDH-A (LDH-V) in Bezug auf die Proliferation von Tumorzellen, die Expression Angiogenese-Gene, maligne Konversion von Tumoren und die Metastasierung zu vertiefen. Zusätzlich sollte die Rolle von LDH auf die Genexpression HIF-regulierter Proteine, die das Überleben von Tumorzellen und vor allem der Glykolyse fördern, untersucht werden. Hierfür wurden LDH-A knockdown-Klone von dem murinen B16F10 Melanom und Lewis Lung Karzinom sowie dem humanem HT29 Kolonkarzinom generiert und in vitro und in vivo in den drei verschiedenen Tumormodellen untersucht. Der knockdown von LDH-A führte in vitro zu einer Hemmung der Proliferation in Lewis Lung und B16F10, während bei HT29 Tumorzellen kein solcher Effekt beobachtet werden konnte. Interessanterweise ließen sich nicht bei allen drei Zelllinien die durch limitierte LDH Aktivität ausgelösten Effekte auf die in vitro Proliferation auf das Tumorwachstum in vivo übertragen: Das Wachstum der Lewis Lung als auch der HT29 Tumoren in vivo war durch die Reduktion von LDH-A drastisch vermindert, während die Größe der B16F10 Tumoren davon nicht beeinflusst war. Es konnte gezeigt werden, dass B16F10 Tumoren unter LDH Suppression verstärkt VEGF exprimieren. Dadurch waren diese Zellen in vivo in der Lage, durch verstärkte Vaskularisierung des Tumors der durch LDH-A knockdown ausgelösten Hemmung des Tumorwachstums zu entkommen. Bei Lewis Lung Tumorzellen hingegen, führte die Unterdrückung von LDH-V zu einer beeinträchtigten Glukoseaufnahme unter normoxischen sowie hypoxischen Bedingungen. Die reduzierte Aufnahme von Glukose hatte in vivo, in einer vielschichtigen komplexen Struktur, deutlich größere Auswirkungen als auf einer eindimensionalen Zellkulturschale. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern neue Erkenntnisse zur Rolle von LDH-V während der Tumorprogression und können als Grundlage für zukünftige, neue Therapiestrategien bei Krebspatienten dienen. / LDH is an important prognostic marker in cancer staging and therapy. High serum LDH activity is associated with poor patient prognosis in different tumor types. LDH-A has been shown to play a major role in tumor malignancy, but the molecular mechanism behind this role is only starting to be understood. The objective of this work was to broaden our knowledge about the role of LDH-A gene product (LDH-V) in tumor cell proliferation, angiogenesis-related gene expression, tumor malignancy and metastasis. Herein, LDH-A shRNA knockdown clones of murine B16F10 melanoma, Lewis Lung carcinoma and human HT29 colon carcinoma were generated to uncover the molecular mechanisms between diminished ability of metabolizing pyruvate to lactate and tumor cell growth in vitro and in vivo. In this study, a significant correlation between tumor weight and serum LDH in in vivo tumor models was found, which additionally correlated with the in vitro LDH secretion. In vitro, suppression of LDH-A led to anti-proliferative effects in Lewis Lung and B16F10 tumor cells, while having no effect on HT29 cells. Interestingly, the consequence of limiting LDH activity in vitro did not show a direct correlation to the in vivo anti-tumor effects in LDH-deficient tumors: B16F10 tumor growth was unaffected by silencing LDH-A, while Lewis Lung and HT29 demonstrated a drastic reduction in tumor growth in vivo. B16F10 tumors were found to have increased VEGF expression upon LDH knockdown, and therefore were able to compensate the tumor growth inhibition-driven by LDH deficiency through increased tumor vascularization in vivo. In contrast, LDH-V suppressed Lewis Lung cells demonstrated an impeded glucose uptake ability under normoxic and hypoxic conditions. Subsequently, a genome-wide gene expression analysis and functional assays of LDH-A deficient and control HT29 clones revealed potential new oncogenic features of LDH-A in tumor migration and invasion as well as a feedback loop to HIF1alpha. In summary, the collective data presented in this thesis provide new insights of LDH-V in tumor progression and therapeutic strategies for the treatment of cancer.

Syfte: Studiens syfte var att undersöka skillnaden mellan två olika återhämtningsstrategier, delkroppsarbete (cykelergometer) och helkroppsarbete (rullskidor), avseende effektutveckling vid upprepade högintensiva arbeten på stakergometer. Vidare syftar studien till att undersöka om hjärtfrekvensen och blodlaktatkoncentrationen skiljer sig åt mellan återhämtningsstrategierna. Metod: Sju elitaktiva manliga skidåkare på nationell nivå rekryterades till studien där en crossovermetod tillämpades. En prolog och tre heat med tre minuter högintensivt arbete genomfördes under varje prestationstillfälle. Återhämtningsstrategierna genomfördes med 16 min arbete på en arbetsbelastning vid ≈ 55% av VO2max. De testvariabler som samlades in var laktatkoncentration, effektutveckling samt hjärtfrekvens. Resultat: En signifikant lägre laktatkoncentration påvisades efter helkroppsarbete som återhämtningsstrategi. Dock kunde ingen skillnad mellan strategierna påvisas avseende effektutveckling under heaten. Det kunde heller inte påvisas någon skillnad i hjärtfrekvens före eller under heaten. Slutsatser: Ingen utav de undersökta återhämtningsstrategierna kan rekommenderas framför den andra avseende att optimera sprintprestationsförmågan i längdskidåkning. Däremot visade det sig att helkroppsarbete medförde en lägre blodlaktatkoncentration inför nästkommande heat jämfört mot delkroppsarbete som återhämtningsstrategi. / Purpose: The purpose of the study was to investigate the difference between two recovery strategies, lower-body work (cycle) and whole-body work (roller skiing), regarding to power development in repeated maximum workout on double-poling ergometer. Moreover, the study also aims to investigating whether the heart rate and the blood-lactate concentration differ between the recovery strategies. Method: Seven elite-active male skiers at national level were recruited to the study where a crossover method was applied. A prologue and three heats with three minutes of high-intensity work were performed during each performance. Recovery strategies were carried out with 16 min work at a workload for ≈ 55% of VO2max. The collected test variables in this study were lactate concentration, effect development, and heart rate. Results: A significant difference was found in the lactate concentration after whole-body work as a recovery strategy. However, there was no difference between the strategies in power development during the heats. Furthermore, no difference in heartrates was detected before or during the heats. Conclusions: None of the investigated recovery strategies can be recommended above the other in order to optimize the sprint performance in cross-country skiing. However, whole-body work resulted in a lower blood-lactate concentration prior to next heat compared to lower-body work as recovery strategy.

Das maximale Laktat-Steady-State (MLSS) ist die Belastungsintensität bei der sich gerade noch ein Fließgleichgewicht von Laktatbildung und -elimination einstellt. Dazu gibt es in der Literatur zahlreiche Messverfahren, denen eine Bestimmung der Laktatkonzentration im Blut zugrunde liegt. Den meisten dieser Verfahren fehlt allerdings eine biologisch-theoretische Grundlage. Aus diesem Grund haben Mader und Heck bereits Mitte der 80er Jahre ein mathematisches Modell erarbeitet, welches das Zustandekommen des MLSS unter steady-state Bedingungen auf theoretischer Basis erklärt. Dieses steady-state Modell beruht primär auf der Kenntnis der maximalen Sauerstoffaufnahme sowie der maximalen Laktatbildungsrate als Parameter der maximalen Leistungsfähigkeit der Atmung und der Glykolyse. Mit diesem theoretischen Modell zur Beschreibung der Funktion des Energiestoffwechsels unter Belastung können Trainingseffekte erklärt und Unterschiede zwischen Sportlern verstanden werden. Trotzdem wurden die durch Mader und Mitarbeiter angestellten theoretischen Überlegungen zum Verhalten des Energiestoffwechsels bisher nur zum Teil in der Praxis validiert und fanden bislang keinen breiten Eingang in sportmedizinischen Untersuchungen. Die vorliegende kumulativ angefertigte Arbeit umfasst daher vier Veröffentlichungen: Den Vergleich verschiedener Laktat-Schwellenkonzepte mit dem experimentell bestimmten MLSS, den Vergleich des theoretischen Modells des Energiestoffwechsels mit dem experimentell bestimmten MLSS, die Bestimmung der Reliabilität des theoretischen Modells des Energiestoffwechsels und die Untersuchung des Effektes einer Sprint- und Ausdauerbelastung auf die maximale Laktatbildungsrate, die maximale Sauerstoffaufnahme sowie das berechnete MLSS.

Peptidoglycan (PGN) är en bakteriecellväggskomponent och känd för att känna igen olika receptorer eller enzymer för att leda aktiveringsimmunsystemet. Den allmänna strukturen för PGN består av sockerkedjor inklusive N-acetylglutamin (GlcNAc), N-acetylmuraminsyra (MurNAc) och tvärbundna peptidkedjor. PGN-fragment med D-Lac-ändpeptider har hittats från vankomycinresistenta enterokocker men ett kemiskt syntetiserat PGN-fragment med en D-Lac-ändpeptid har inte undersökts i detalj. Således fokuserade vi på syntesen av PGN-fragmentstrukturer som inkluderar en D-Ala-D-Lac-rest vid den terminala delen av peptidkedjan. För att syntetisera dessa fragmentstrukturer planerade vi att kombinera fastfassyntes (för Lac-peptiddelen) och lösningsfassyntes (för glykanberedning och kondensation). Detta tillvägagångssätt är fördelaktigt för framställning av peptidoglykanfragment med en komplex grenad peptiddel. Först beredde vi sockerdelen MurNAc-derivatet i lösningsfassyntes från ett glukosderivat. Medan den Lac-innehållande peptiden framställdes med fastfas-peptidsyntes med användning av 2-klortritylkloridharts. Med denna förening gav kondensationen av dessa två föreningar det önskade D-Lac-avslutade peptidoglykanfragmentet. / Peptidoglycan (PGN) is a bacterial cell wall component and known to be recognized by various receptors or enzymes to lead the activation immune system. The general structure of PGN consists of sugar chains including N-acetylglutamine (GlcNAc), N-acetylmuramic acid (MurNAc) and cross-linked peptide chains. PGN fragments having D-Lac terminus peptides have been found from vancomycin-resistant enterococcus, but a chemically synthesized PGN fragment having a D-Lac terminus peptide has not been examined in detail. Thus, we focused on the synthesis of PGN fragment structures that include a D-Ala-D-Lac residue at the terminal part of the peptide chain. In order to synthesize these fragment structures, we planned to combine solid-phase synthesis (for the peptide- Lac part) and solution-phase synthesis (for glycan preparation and the condensation). This approach is advantageous for the preparation of peptidoglycan fragments having complex branched peptide moiety. First, we prepared the sugar moiety MurNAc derivative in solution-phase synthesis from a glucose derivative. While, the Lac-containing peptide was prepared with solid-phase peptide synthesis using 2-chlorotrityl chloride resin. Having this compound, the condensation of these two compounds gave the desired D-Lac-terminated peptidoglycan fragment.

Laktatkonzentrationszeitkurven nach akuter körperlicher Belastung und im Stufentest haben sich ebenso wie der Dauerleistungstest in der sportwissenschaftlichen Leistungsdiagnostik etabliert. Beide Verfahren erlauben, die Leistungsfähigkeit von Sportlern einzuschätzen und die Trainingsbelastung optimal entsprechend der Sportdisziplin zu steuern. Der Unterarm-Ischämie-Test dient dazu, Muskelerkrankungen auf der Basis von Laktat- und Ammoniakkonzentration zu differenzieren. Die Laktat-Konzentrations-Zeitkurven nach akuter Belastung, im Stufentest oder im Dauerleistungstest sowie im Unterarm-Ischämietest werden vorwiegend deskriptiv durch Parameter wie die maximale Laktatkonzentration oder Leistung bei bestimmter Laktatkonzentration ausgewertet. Das Ziel der vorliegenden Untersuchung ist, pharmakokinetische Modelle für auf der Laktatkonzentration basierende Tests zu prüfen und deren praktische Relevanz zu diskutieren. Dabei können der akute Belastungstest und der Vorderarm-Ischämietest wegen eines ähnlichen Laktatprofils (Peak-Kurven), der Dauerleistungstest (kumulative Kurven) und der Stufentest (stetig monoton steigende Kurven) getrennt betrachtet werden. Die Routinelaktatprofile von 13 männlichen Freizeitsportlern (Alter: 20-35 Jahre), die sich einem 3 Minuten dauernden akuten ergometrischen Leistungstest unterzogen, wurden zur Modellbildung herangezogen. Der Unterarm-Ischämietest wurde bei acht Patienten im Alter zwischen 20 und 45 Jahren, bei denen bei Aufnahme die Verdachtsdiagnose einer Muskelerkrankung des Glukose- oder Eiweißstoffwechsels bestand, durchgeführt. Wird die Laktatkonzentrationszeitkurve, oder im Ischämietest auch der Ammoniakkonzentrationzeitkurve, als Summe eines Produktions- und Eliminationsvorgangs, dagestellt, lassen sich zusätzliche Informationen gewinnen. Blutlaktatkonzentrationen (Cb(t)) nach akuter ergometrischer Belastung wurden mittels nichtlinearer Regression an das Grundmodell Cb(t)=Co+B*(exp(-Lp*t )-exp(-Le*t)) angepasst, wobei Co der Ruhelaktatkonzentration und B einer Konstanten entsprechen. Die Laktatproduktionsrate (Lp) und Laktateliminationsrate (Le) differenzieren zwischen der Laktatproduktion einerseits und der Laktatelimination andererseits. Der Quotient Lp/P (P=erbrachte Leistung) stellt ein standardisiertes Maß für die Laktatproduktion im Muskel dar. Dagegen charakterisiert der Quotient Le/P die Elimination des Laktats aus dem Blutkompartiment. Über die Beziehung HWZp = ln2/Lp und HWZe = ln2/Le können die entsprechenden Halbwertszeiten berechnet werden. Eine reine Laktatproduktionszeitkurve (Cp(t)) lässt sich über die Beziehung Cp(t) = Cb(t) + Le*( ∫Cb(t)-Co*t) rekonstruieren und zeigt anschaulich den Verlauf der Laktatproduktion. Die Produktionszeitkurve erreicht im Verlauf der Elimination asymptotisch einen Maximalwert (Pm) und kann, identische Verteilungsvolumina des Laktats (Vdl) vorausgesetzt, über die Beziehung Ml = Vdl * Pm Informationen über die insgesamt freigesetzte Laktatmenge (Ml) geben. 19 gesunde Probanden unterzogen sich einem standardisierten Stufentest unter folgenden Bedingungen: Vor Beginn der Bergtour (Meereshöhe, SLa), nach Ankunft auf 1700 m (1700a), nach 10tägigem moderaten Training (Bergwandern zwischen 1700 und 3000m, 6 h pro Tag) auf 1700 m (1700b) sowie nach 4 Wochen (kein spezifisches Training) erneut auf Meereshöhe (SLb). Primäres Ziel der Auswertung war, mit der Potenzfunktion der allgemeinen Form Y(x) = A+ B * X^C den funktionalen Zusammenhang zwischen Laktatkonzentration und Belastung bzw. Herzfrequenz und Belastung zu beschreiben. Neben den modellabhängigen Faktoren (Ordinatenabschnitt, Steigungsfaktor, Exponent) ließen sich durch die AUC(70-280) (Area under the curve 70 bis 280 Watt Leistung) das Ausmaß der Laktatproduktion, die entsprechende mittlere Konzentration (Cm) und durch die Laktatkonzentrationen bei 70 und 280 Watt (LT-70, LT-280) der Laktatanstieg charakterisieren. Der Dauerleistungstest hat sich neben dem akuten ergometrischen Belastungstest in der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik als Methode etabliert. Bisher konzentrierte sich die Auswertung auf die maximalen Blutlaktatkonzentrationen im steady state. Die Autoren schlagen verschiedene Modelle vor, sowohl empirische als auch mechanistische, um die Laktatkonzentrationszeitkurve im Dauerleistungstest zu beschreiben. Neben der maximalen Konzentration können nach Berechnung der Modellkurven durch nichtlineare Regression Konzentrationen zu definierten Bedingungen (z. B. LT20 = Laktat nach 20 Minuten) oder die Steigung der Kurve beurteilt werden. Darüber hinaus lässt sich die AUC (Area under the curve) als Ausmaß für die Laktatbildung während des Dauerleistungstests mit der Trapezregel bestimmen. Zusammenfassend zeigen die Untersuchungen, dass in allen Verfahren der Laktatdiagnostik, dem akuten Belastungstest, der Standardergometrie, dem Laktatischämietest und dem Dauerleistungstest, signifikante und praktikable pharmakokinetische Modelle berechnet werden können. Sie erlauben es, die Ergebnisse mittels Modellparametern zu quantifizieren und zu vergleichen. / Lactate concentration versus time curves following acute physical exercise, the standard exercise test using increasing levels of work load and the steady state exercise test have been established methods to characterise the fitness of athletes and to control training intensity. The ischemic forearm exercise test (IFET) is used to detect metabolic disorders of muscles based on lactate and ammonia concentration during exercise under ischemia. Lactate concentration curves following acute exercise, standard ergometries and steady state tests as well as IFET are generally analysed descriptively, i. e. maximum lactate concentrations or work load with regard to defined lactate concentrations are used. The primary objective of this study was to assess pharmacokinetic models for lactate in exercise tests and to discuss the relevance in sports science. For practical purpose, the models used in acute and IFET (asymmetric peak curves), the steady state exercise test (cumulative curves) and standard exercise tests (continuously increasing function) are dealt with separately. Routine lactate profiles of 13 male nonprofessional athletes (age: 20-35) years who underwent an acute ergometry lasting 3 minutes were used to assess different pharmacokinetic models. An IFET was performed in 8 patients (Age: 20-45 years) supposed to have disorders of glucose metabolism or lack of myoadenylate deaminase. Lactate concentration versus time curves were fitted by means of non-linear regression to different kinetic models. The modified basic curve Cb(t)=Co+B*(exp(-Lp*t )-exp(-Le*t)), where Cb denotes the baseline concentration, B a constant, Le denotes the lactate elimination constant and Lp the “absorption or production” constant, yielded remarkable nonlinear regression results in for both test settings. Lactate concentration versus time curves in acute exercise tests are mostly assessed descriptively by means of parameters such as maximum concentration or workload with regard to specified lactate levels. Additional diagnostic information can be obtained, if production and elimination processes of the concentration versus time curve are separated. Production rate (Lp) and elimination rate (Le) of lactate are to define the shape of the curve. The ratio Lp/P (P=performance, work load), where Lp denotes the workload of the ergometer, can be considered as a standardized criterion of lactate production in the muscle. On the contrary, the ratio Le/P characterizes the elimination process from the vascular compartment. The corresponding half-lives [Tp, Te] are obtained using the relations Tp = ln2/Lp and Te = ln2/Le. The absolute lactate production versus time curve [Cp(t)] is given by the following equation: Cp(t) = Cb(t) + Le*( ∫Cb(t)-Co*t). The production versus time curve reaches a maximum value (Pm) after termination of the elimination process. If lactate has identical volumes of distribution (Vdl), Pm characterizes the total amount of lactate production (Ml) due to the relation Ml = Vdl*Pm. Nineteen healthy volunteers were exposed to a standardized exercise test at sea level (SLa), at an altitude of 1700 m before (1700a) and after a moderate 10 day mountain training (1700b), with a final control four weeks later at sea level (SLb). Vital signs, blood lactate and arterial oxygen saturation were determined prior, during or after the exercise test. The primary aim of the study was to fit the power function Y(X) = A+ B * X^C as a model for lactate versus workload and heart rate versus workload data. Apart from model characteristics (intercept, slope, exponent) the extent of lactate production could be estimated by the model independent characteristic AUC(70-280) (Area under the curve between 70 and 280 Watt) and the corresponding average concentration (Cm). The degree of lactate increase was characterized by means of the lactate concentration at 70 and 280 Watt (LT-70, LT-280), respectively. Apart from the standard and acute exercise test the steady state exercise test has gained increasing relevance in practice of sports medicine. So far, lactate curves of steady state tests were characterised by means of maximum. The author suggests several models, both empirical and mechanistic models, in order to fit lactate concentration versus time curves of the steady state ergometry. In addition to the maximum lactate concentration fitted nonlinear regression curves allow to assess the concentrations at defined conditions (e.g. LT20=lactate after 20 minutes of steady state workload, EC50 of the Emax model) or the slope of the curve. Moreover, the AUC(0-tx) – a measure for the extent of lactate production – can be calculated using the trapezoidal rule. In conclusion, in all lactate based tests, acute and standard ergometry, ischemic forearm test and steady state exercise test, concentration versus time data were fitted suitable pharmacokinetic models which allow to quantify and compare the results.

Background: Strength is considered an important part in swimming and is usually included in training programs for swimmers. However, studies assessing the relationship between muscle strength, muscle endurance and swim performance are not many and have showed different results. Aim: The aim of this study was to assess the correlation between bench press, pull-up and 400 meter freestyle swim performance in elite swimmers. Method: The subjects (n=15, age 16-20) performed a one repetition maximum (1RM) bench press test to measure maximal muscle strength and to measure muscle endurance the subjects performed as many pull-up repetitions as possible during 30 seconds. A velocity four (V4) speed test was performed to assess swim performance by measuring time over covered distance and blood lactate levels. Results: The results of this study showed a moderate correlation (r=-0.54) between one repetition maximum in bench press and 400 meter freestyle swim performance. It showed a strong correlation (r=-0.63) between number of pull-ups repetitions during 30 seconds and 400 meter freestyle swim performance. Conclusion: These results suggest that upper body strength contributes to swim performance over 400 meter. The stronger correlation between pull-ups and swimming may indicate that muscle endurance of m. latissimus dorsi and the back muscles may be important to incorporate in a training program since it has shown to have a strong correlation with swim performance at 400 meters. / Bakgrund: Styrka anses vara en viktig del i simning och är ofta inkluderat i träningsprogram för simmare. Dock har endast ett mindre antal studier undersökt relationen mellan muskelstyrka, muskel uthållighet och simprestation och de som har gjort det visar olika resultat. Syfte: Syftet med denna studie var att utvärdera korrelationen mellan bänkpress, pull-ups och 400m simprestation hos elitsimmare. Metod: Deltagarna (n=15, ålder 16-20) utförde ett en repetition maximum (1RM) i bänkpress för att mäta maximal muskel styrka och för att mäta muskeluthållighet utförde deltagarna så många pull-ups repetitioner som möjligt under 30 sekunder. Ett velocity four (V4) hastighets test utfördes för att utvärdera simprestation genom att mäta tid över simmad distans och blod laktat värden. Resultat: Resultatet i denna studie visade på en moderat korrelation (r=-0,54) mellan en repetition maximum i bänkpress och 400 meter fristil simprestation. Den visade på en stark korrelation (r=-0,63) mellan antalet pull-ups repetitioner under 30 sekunder och 400 meter fristil simprestation. Konklusion: Dessa resultat tyder på att överkroppsstyrka bidrar till simprestation över 400 meter. Den starkare korrelationen mellan pull-ups och simning kan indikera att muskeluthållighet hos m. latisimus dorsi och ryggmusklerna kan vara viktigt att lägga in i ett träningsprogram då det visat på en stark korrelation till simprestation på distansen 400 meter.