Welche Bedeutung hat der VO2max für Ausdauerathleten?

Der VO2max beschreibt die maximale Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit, die eine Person bei Belastung aufnehmen kann. Er ist ein Maß für die maximale kardiorespiratorische Leistung, auch aerobe Power genannt.

Bedeutung des VO2max

Im Alltag

In der Gesundheitsforschung wird der VO2max im Zusammenhang mit körperlicher Fitness, Langlebigkeit und gesundem Altern beobachtet. Ein hoher VO2max wirkt schützend gegen Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Umgekehrt haben Menschen mit sehr niedrigem VO2max ein erhöhtes Risiko für diese Erkrankungen und sind häufiger auf Hilfe angewiesen (Schumacher et al, 2023). Bewegung und aerobes Training können den altersbedingten Rückgang des VO2max verlangsamen (Valenzuela et al, 2020).

Im Sport

Das aerobe Energiesystem dominiert in allen Sportarten mit einer Belastungsdauer von etwa 60 Sekunden oder mehr. Ein starkes aerobes Energiesystem erlaubt dir also, viel Energie zu produzieren, und das hängt direkt mit der maximalen Leistung in Ausdauersportarten wie Laufen, Radfahren, Langlauf, Triathlon, Schwimmen, Ballsport oder Rudern zusammen.

Das klassische Leistungsmodell für Ausdauersportarten, das Joyner-Modell. Quelle: 3LAB (Abbildung auf Niederländisch).

Ein zweiter wichtiger Aspekt für Athleten: Ein starkes aerobes System beschleunigt die Erholung nach intensiven Belastungen. Im aeroben Energiesystem werden die geleerten PCr-Speicher wieder aufgefüllt, kann Laktat als Brennstoff genutzt und die muskuläre Azidose (H+) ausgeglichen werden.

Zur Einordnung individueller VO2max-Werte kannst du Referenzstandards nutzen, siehe die Tabelle unten. Im Spitzensport sehen wir allerdings noch höhere Werte, bis über 85 ml/min/kg bei Männern und über 70 ml/min/kg bei Frauen, in Sportarten wie Radsport, Schwimmen, Langstreckenlauf, Triathlon oder Langlauf.

Standards für eine sportliche Population (18-35 Jahre), in ml/min/kg.

Der höchste in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlichte VO2max-Wert liegt bei 96,7 ml/min/kg, gemessen bei einem Juniorradsportler (Rønnestad et al, 2019).

Goldstandard

Traditionell wird der VO2max über ein inkrementelles Maximalbelastungsprotokoll von 5 bis 15 Minuten bestimmt, bei dem die Atemgase (VO2 und VCO2) während der Belastung gemessen werden.

Als VO2max gilt die höchste durchschnittliche Sauerstoffaufnahme über 15 bis 30 Sekunden innerhalb eines solchen Maximalprotokolls. Um sicherzugehen, dass der höchste Wert erreicht wurde, gelten folgende Kriterien.

Primär: kein Anstieg des VO2 trotz steigender Belastung, das VO2-Plateau.

Sekundär: Wird kein VO2-Plateau festgestellt und damit kein echter VO2max beobachtet, gelten die folgenden Kriterien, um von einem erreichten VO2max auszugehen, sobald zwei oder mehr erfüllt sind:

• RQ > 1,10
• HF > 90 % der vorhergesagten maximalen Herzfrequenz
• [Laktat] > 8 mmol/L
• RPE > 18/20

Im Idealfall folgt nach einem solchen Test ein Retest zur Bestätigung des Ergebnisses.

Die Genauigkeit dieser Methode liegt bei ±2 mL O2/min/kg. Das heißt, die Methode ist zu wenig sensibel, um kleine Veränderungen des VO2max zu erkennen.

Alternativen

Eine VO2max-Messung erfordert geschultes Personal und spezielle Ausrüstung wie eine Spiroergometrie-Einheit. Diese Ausrüstung ist zudem sehr teuer und braucht regelmäßige Kalibrierung und Wartung. Das macht den Goldstandard im Trainingsalltag schwer nutzbar. Viele Forscher haben deshalb praktischere und günstigere Methoden untersucht.

Statistische Modelle

Ein erster Ansatz ist, einen statistischen Zusammenhang (Korrelation) zwischen einer praxisnahen Messung einerseits und dem VO2max andererseits zu beschreiben. Solche Studien beschreiben dann eine Regression oder statistische Beziehung zwischen beiden Variablen und erlauben es, den VO2max zu berechnen. Wichtig: Diese statistischen Modelle gelten nur für die getesteten Verfahren und die untersuchte Population und lassen sich nicht auf andere Kontexte übertragen.

Sitko und Kollegen untersuchten den Zusammenhang zwischen einem maximalen 5-Minuten-Zeitfahren und dem VO2max bei gut trainierten Radsportlern. Die Korrelation, das Maß für den Zusammenhang zwischen zwei Variablen, lag bei 0,61. Das bedeutet, dass das Modell rund 37 % der Variabilität im VO2max aus dem 5-Minuten-Leistungstest vorhersagen kann. Das Modell ist wahrscheinlich nützlich, um Gruppentrends bei Wettkampfradsportlern zu beobachten, aber nicht genau genug, um Veränderungen auf individueller Ebene zu erkennen.

Relative Leistung im maximalen 5-Minuten-Zeitfahren, aufgetragen gegen die relative Leistung bei VO2max (Sitko et al, 2022).

Für das Laufen existiert ein ähnlicher Ansatz, bei dem der VO2max aus einer maximalen 3-km-Laufleistung vorhergesagt wird (Daniels 1992).

Diese statistischen Modelle haben den Vorteil der Einfachheit. Die gefundenen Zusammenhänge gelten allerdings nur für die untersuchte Stichprobe und die eingesetzten Testverfahren. Kreuzvalidierungsstudien, bei denen das Regressionsmodell auf eine neue Stichprobe angewendet wird, wurden selten durchgeführt. Solche Modelle geben zudem keinen Aufschluss über die Ursache eines Unterschieds im gemessenen VO2max.

INSCYD-Modell

Vor einigen Jahren kam eine neue Software auf den Markt, um das metabolische Profil von Athleten zu bestimmen. Die Berechnungen von INSCYD bauen auf Weiterentwicklungen mechanistischer Modelle des Muskelstoffwechsels und der kardiopulmonalen Kinetik auf, die zu großen Teilen aus veröffentlichten und unveröffentlichten Arbeiten von Prof Dr Alois Mader stammen.

Kreuzvalidierungsstudien zeigten einen starken Zusammenhang (0,95 < r < 0,98) und einen minimalen Unterschied zwischen den berechneten und den gemessenen physiologischen Parametern, VO2max und MLSS (Podlogar et al, 2022; Poffé et al, 2024; Van Schuylenbergh et al, 2026). Das Modell liefert offenbar valide Ergebnisse, vergleichbar mit Goldstandard-Verfahren. Ein wichtiger Vorteil: Das metabolische Profil lässt sich aus Trainings- oder Testdaten ableiten, ohne teure Testtechnik.

Fazit

• Der VO2max bleibt die Referenzmessung, um körperliche Fitness und aerobe Kapazität abzubilden.
• Die Goldstandard-Messung erfordert teure Technologie und erfahrene Anwender.
• Statistische Modelle eignen sich, um den VO2max auf Gruppenebene zu verfolgen, sind aber zu ungenau für das Individuum.

Referenzen

• Daniels J, Daniels N. Running economy of elite male and elite female runners. Med Sci Sports Exerc. 1992 Apr;24(4):483-9.
• Mader A. Glycolysis and oxidative phosphorylation as a function of cytosolic phosphorylation state and power output of the muscle cell. Eur J Appl Physiol. 2003 Jan;88(4-5):317-38.
• Millet, G. P., Burtscher, J., Bourdillon, N., Manferdelli, G., Burtscher, M., & Sandbakk, Ø. (2023). The VO2max Legacy of Hill and Lupton (1923), 100 Years On. International Journal of Sports Physiology and Performance, 18(11), 1362-1365. https://doi.org/10.1123/ijspp.2023-0229
• Podlogar T et al (2022). Utility of INSCYD athletic performance software to determine Maximal Lactate Steady State and Maximal Oxygen Uptake in cyclists. Journal of Science in Cycling.
• Poffé C, Van Dael K, Van Schuylenbergh R. INSCYD physiological performance software is valid to determine the maximal lactate steady state in male and female cyclists. Front Sports Act Living. 2024 May 7;6:1376876.
• Rønnestad BR, Hansen J, Stensløkken L, Joyner MJ, Lundby C. Case Studies in Physiology: Temporal changes in determinants of aerobic performance in individual going from alpine skier to world junior champion time trial cyclist. J Appl Physiol (1985). 2019 Aug 1;127(2):306-311.
• Schumacher B, et al. Validation, Recalibration, and Predictive Accuracy of Published VO2max Prediction Equations for Adults Ages 50-96 Yr. Medicine & Science in Sports & Exercise 55(2):p 322-332, February 2023.
• Sitko, S., Cirer-Sastre, R., Corbi, F., & López-Laval, I. (2022). Five-Minute Power-Based Test to Predict Maximal Oxygen Consumption in Road Cycling. International Journal of Sports Physiology and Performance, 17(1), 9-15. https://doi.org/10.1123/ijspp.2020-0923
• Valenzuela, P.L., Maffiuletti, N.A., Joyner, M.J. et al. Lifelong Endurance Exercise as a Countermeasure Against Age-Related Decline: Physiological Overview and Insights from Masters Athletes. Sports Med 50, 703-716 (2020). https://doi.org/10.1007/s40279-019-01252-0
• Van Schuylenbergh, R., Khurshudyan, A., Weber, S. (2026). Validity of the Calculated VO2max from Cycling Power and VLamax. International Journal of Sports Science and Physical Education, 11(1), 1-10. https://doi.org/10.11648/j.ijsspe.20261101.11