Angiogenese beim Laufen: Gefäßanpassung und endotheliale Funktion

Dabei sind zwei Ebenen zu unterscheiden: Angiogenese beschreibt den Wachstums- und Umbauprozess des Kapillarnetzes, während Kapillarisierung dessen strukturelle Ausprägung beziehungsweise den gemessenen Kapillargehalt beschreibt. Die endotheliale Funktion bezeichnet dagegen die Fähigkeit der Gefäßinnenwand, auf Strömungs- und Stoffwechselsignale angemessen zu reagieren. Diese Anpassungen hängen unter anderem mit Blutfluss und Scherstress zusammen, sind aber nicht dasselbe.Q04, Q07, Q08

Ein erheblicher Teil der Trainingsliteratur zur Kapillarisierung untersucht andere Ausdauer- und Trainingsformen als das Laufen. Direkte Laufstudien mit Muskelbiopsien sind vergleichsweise selten. Eine sechsmonatige Laufintervention zeigt, dass sich das Kapillarnetz im menschlichen Skelettmuskel verändern kann, dokumentiert aber zugleich eine ausgeprägte interindividuelle Variabilität.Q01, Q03

Zwei Ebenen der Gefäßanpassung

Kapillarisierung im Skelettmuskel

Kapillaren bilden die unmittelbare Austauschfläche zwischen Blut und Muskelfasern. Über ihre sehr dünne Endothelwand werden Sauerstoff und Substrate an das Gewebe herangeführt und Stoffwechselprodukte abtransportiert. Für die Diffusionsbedingungen sind unter anderem die verfügbare Austauschfläche, die Diffusionsdistanz und die Verweildauer des Blutes im Kapillarbett relevant. Q07

Unter trainingsinduzierter Angiogenese versteht man im Skelettmuskel die Erweiterung und strukturelle Umgestaltung dieses Kapillarnetzes. In humanen Trainingsstudien wird sie meist histologisch aus Muskelbiopsien bestimmt. Häufig verwendete Kenngrößen sind das Verhältnis von Kapillaren zu Muskelfasern und die Kapillardichte pro Gewebefläche. Q01, Q07

Endothelfunktion in größeren Arterien

Das Endothel ist die Zellschicht an der Innenseite der Blutgefäße. Es registriert unter anderem die durch den Blutstrom erzeugten Scherkräfte und beeinflusst darüber den Gefäßtonus. Bei Ausdauerbelastung steigt der Blutfluss in den aktiven Muskelregionen deutlich an; dadurch verändert sich das hämodynamische Signal an der Gefäßwand. Wiederholte Belastungen können zunächst funktionelle und später auch strukturelle Anpassungen größerer Arterien begünstigen. Q08

Eine häufig verwendete Messgröße ist die flussvermittelte Dilatation oder Flow-Mediated Dilation (FMD). Sie beschreibt, wie stark sich eine größere Arterie nach einem definierten Anstieg des Blutflusses erweitert. FMD ist damit eine Messung der Funktion einer Leitungsarterie und kein direktes Maß für die Zahl der Kapillaren im arbeitenden Muskel. Q09

Wie Ausdauerbelastung Angiogenese anstößt

Eine einzelne Laufeinheit erzeugt nicht sofort ein dauerhaft dichteres Kapillarnetz. Sie setzt vielmehr vorübergehende mechanische, hämodynamische und molekulare Signale, die sich bei wiederholtem Training zu strukturellen Anpassungen summieren können. In der kontrahierenden Muskulatur steigen Blutfluss und Scherstress, zugleich werden Gefäße und umgebendes Gewebe mechanisch gedehnt und komprimiert. Solche Reize wirken auf Endothelzellen, Muskelfasern und weitere Zellen der mikrovaskulären Umgebung. Q04, Q07

Ein zentraler Signalweg betrifft den vascular endothelial growth factor (VEGF). VEGF fördert Prozesse, die für die Bildung und Erweiterung von Kapillaren erforderlich sind. Humanstudien zeigen jedoch, dass die Regulation nicht als einfacher Schalter verstanden werden kann. Akute Belastung verändert proangiogene und angiostatische Faktoren gleichzeitig; das tatsächliche Kapillarwachstum entsteht aus deren zeitlicher Balance und aus dem wiederholten Trainingsreiz. Q04, Q05

In einer vierwöchigen Trainingsstudie mit 14 jungen Männern erhöhte sich nach regelmäßigem aeroben Training das Kapillaren-zu-Faser-Verhältnis um 23 Prozent und die Kapillardichte um 12 Prozent. Gleichzeitig stieg das eNOS-Protein im Muskel um 50 Prozent. Der während akuter Belastung gemessene interstitielle VEGF-Anstieg blieb dagegen vor und nach dem Trainingsblock ähnlich stark, während die basalen VEGF-Proteinwerte unverändert waren. Das spricht dagegen, Ruhewerte eines einzelnen Wachstumsfaktors mit dem Umfang der langfristigen Gefäßanpassung gleichzusetzen. Q05

Auch intensive intermittierende Belastung kann einen raschen mikrovaskulären Umbau auslösen. In einer Studie mit isoliertem Kniestreckertraining war nach vier Wochen das Kapillaren-zu-Faser-Verhältnis höher als vor dem Training; parallel wurden vorübergehend mehr proliferierende Zellen im Gefäßbereich nachgewiesen. Q06

Was sich am Kapillarnetz durch Training verändert

Die robusteste Aussage aus Interventionsstudien lautet: Ausdauertraining erhöht bei gesunden Erwachsenen im Mittel die Kapillarisierung der trainierten Muskulatur. Eine Meta-Analyse aus dem Jahr 2022 schloss 57 Trainingsarme aus 38 Studien ein. Das Kapillaren-zu-Faser-Verhältnis nahm im Mittel um 0,33 zu; die Kapillardichte stieg im Mittel um 49,8 Kapillaren pro Quadratmillimeter. Die untersuchten Programme dauerten mehr als zwei Wochen, und die große Mehrheit der Teilnehmenden war zu Beginn nicht sportlich trainiert. Q01

Eine neuere systematische Übersicht und Meta-Regression über rund fünf Jahrzehnte Trainingsforschung differenziert stärker nach Trainingsform und Ausgangsniveau. Nach statistischer Anpassung stieg die Zahl der Kapillaren pro Muskelfaser bei kontinuierlichem Ausdauertraining um etwa 15 Prozent, bei hochintensivem Training um etwa 13 Prozent und bei Sprintintervalltraining um etwa 10 Prozent; zwischen diesen drei Trainingsformen bestand für diese Kennzahl kein signifikanter Unterschied. Die Kapillardichte nahm dagegen vor allem nach kontinuierlichem Ausdauertraining und hochintensivem Training zu. Die Autoren weisen darauf hin, dass Veränderungen der Muskelfasergröße die Kapillardichte mitbestimmen können. Q02

Lauftraining zeigt reale, aber variable Anpassungen

Die direkte Laufstudie ist besonders relevant, weil sie nicht von einer anderen Ausdauerform auf das Laufen extrapoliert. Nach sechs Monaten moderatem Lauftraining zeigten sechs Teilnehmende deutliche Zunahmen der Kapillarisierung, während sechs weitere in denselben histologischen Kennzahlen keine signifikante Zunahme aufwiesen. Diese kleine Studie belegt damit Variabilität innerhalb eines Laufkollektivs, rechtfertigt aber keine allgemeingültige Einteilung von Menschen in dauerhaft feste „Responder“ und „Nicht-Responder“. Q03

Frühe Zuwächse sind vor allem bei weniger Trainierten zu sehen

Die Meta-Regression von 2025 fand die stärksten Zuwächse der Kapillarisierung vor allem in frühen Trainingsphasen und bei untrainierten bis moderat trainierten Personen. Bei gut trainierten Ausdauerathleten verläuft weiteres Kapillarwachstum offenbar langsamer. Auch eine aktuelle Übersichtsarbeit zur Kapillarisierung und Leistungsfähigkeit betont, dass bei Untrainierten innerhalb weniger Wochen deutliche Zuwächse möglich sind, während die Entwicklung bei hoch trainierten Ausdauerathleten wesentlich gradueller ist. Q02, Q07

Das bedeutet nicht, dass bei gut trainierten Läufern keine vaskulären Anpassungen mehr stattfinden. Vielmehr wird es mit höherem Trainingsstatus schwieriger, zusätzliche strukturelle Veränderungen isoliert nachzuweisen, und andere Anpassungen des Sauerstofftransports, des Stoffwechsels und der Gefäßregulation gewinnen relativ an Bedeutung. Q02, Q07

Endotheliale Funktion beim Ausdauertraining

Die funktionelle Anpassung des Endothels folgt einem anderen Messkonzept als die Kapillarisierung. Wiederholte Episoden erhöhten Blutflusses verändern die auf die Gefäßwand wirkenden Scherkräfte. Experimentelle und humane Daten stützen die Vorstellung, dass diese hämodynamischen Reize über endotheliale Signalwege unter anderem die Verfügbarkeit von Stickstoffmonoxid beeinflussen und bei wiederholtem Training funktionelle sowie strukturelle Gefäßanpassungen anstoßen. Q08

Für gesunde Erwachsene zeigt die aktuelle Meta-Analyse randomisierter kontrollierter Studien einen kleinen mittleren Anstieg der brachialen FMD nach aerobem Training. Eingeschlossen wurden 12 Studien mit insgesamt 385 Teilnehmenden; die mittlere Veränderung zugunsten des Trainings betrug 1,92 Prozentpunkte. Gleichzeitig war die statistische Heterogenität hoch, und die Autoren stuften die Evidenzqualität für diesen Endpunkt wegen methodischer Einschränkungen und Variabilität der Studien als niedrig ein. Q09

Damit ist eine wichtige Grenze gesetzt: Aus der durchschnittlichen Verbesserung einer FMD-Messung darf nicht geschlossen werden, dass bei jedem Läufer die Endothelfunktion im gleichen Ausmaß zunimmt. Ebenso wenig kann eine FMD-Messung an der Oberarmarterie direkt als Nachweis für ein dichteres Kapillarnetz im Oberschenkelmuskel dienen. Q07, Q09

Warum mehr Kapillaren den Sauerstofftransport unterstützen können

Ein dichteres Kapillarnetz kann die Austauschbedingungen zwischen Blut und Muskelfaser verbessern. Mehr Kapillaren vergrößern potenziell die verfügbare Austauschfläche und können die mittlere Diffusionsdistanz verkürzen. Zusammen mit einer angemessenen Durchblutung unterstützt das die Sauerstoffextraktion und den Substrataustausch im arbeitenden Muskel. Q07

Für die Leistungsphysiologie ist jedoch eine Einschränkung zentral: Der kausale Anteil der Kapillarisierung an der Laufleistung lässt sich beim Menschen nur schwer isolieren. Training verändert gleichzeitig Herz-Kreislauf-Funktion, mitochondriale Kapazität, Muskelstoffwechsel und weitere leistungsrelevante Systeme. Eine aktuelle Übersichtsarbeit kommt deshalb zu dem Schluss, dass Muskelkapillarisierung zwar die Diffusionsbedingungen und die Sauerstoffextraktion beeinflusst, direkte Evidenz für einen isolierten kausalen Effekt auf die Ausdauerleistung aber begrenzt ist. Q07

Auch die große Meta-Regression zu mitochondrialen und kapillären Anpassungen zeigt, dass Kapillarisierung und maximale Sauerstoffaufnahme parallel auf Training reagieren können, ohne dass daraus eine einfache Eins-zu-eins-Beziehung folgt. Das Ausgangsniveau der Fitness beeinflusst beide Anpassungen deutlich. Q02

Welche Trainingsformen setzen Angiogenese-Reize?

Die vorhandenen Daten sprechen gegen die Vorstellung einer einzigen „Angiogenese-Zone“, die unabhängig von Trainingszustand und Messmethode optimal wäre. In der Meta-Analyse von 2022 zeigten untrainierte Personen bei moderatem kontinuierlichem und hochintensivem Intervalltraining größere relative Veränderungen des Kapillaren-zu-Faser-Verhältnisses als bei sehr niedriger Intensität. Q01

Die umfangreichere Meta-Regression von 2025 fand nach Berücksichtigung mehrerer Einflussfaktoren dagegen keine signifikanten Unterschiede zwischen kontinuierlichem Ausdauertraining, hochintensivem Training und Sprintintervalltraining für die Zunahme der Kapillaren pro Muskelfaser. Für die Kapillardichte ergaben sich Unterschiede, die jedoch teilweise mit Veränderungen der Muskelfasergröße zusammenhängen können. Q02

Diese Ergebnisse sind nicht zwingend widersprüchlich. Sie basieren auf unterschiedlichen Datensätzen, Modellen und Endpunkten. Für die Praxis lässt sich daraus ableiten, dass sowohl längere kontinuierliche Belastungen als auch intensive Intervalle angiogene Reize setzen können. Die Evidenz trägt aber keine allgemeine Aussage, dass eine Trainingsform für alle Läufer und alle Trainingszustände die Gefäßneubildung maximiert. Q01, Q02

Bei bereits sehr gut trainierten Ausdauerathleten sind zusätzliche strukturelle Zuwächse kleiner und langsamer zu erwarten als bei Trainingsanfängern. Deshalb sollte das Fehlen großer Veränderungen einer einzelnen Kapillarisierungskennzahl nicht automatisch als fehlende Trainingswirkung interpretiert werden. Q02, Q07

Grenzen der Evidenz für den Laufsport

Mehrere der hier verwendeten mechanistischen Humanstudien wurden mit Radfahren oder isolierter Kniestreckarbeit durchgeführt. Q05 untersuchte Radfahren, Q06 isoliertes Kniestreckertraining. Diese Modelle bilden die muskuläre Rekrutierung und die mechanischen Belastungen des Laufens nicht vollständig ab. Einzelne Ergebnisse daraus lassen sich daher nicht ohne Weiteres auf alle Läufer übertragen Q05, Q06

Hinzu kommt, dass mehrere klassische Mechanismusstudien auf kleinen Stichproben beruhen. Q05 untersuchte beispielsweise 14 junge Männer; auch Übersichtsarbeiten weisen auf begrenzte Stichprobengrößen und Einschränkungen der Evidenz zu Alters- und Geschlechtsunterschieden hin. Neuere systematische Übersichten umfassen breitere Studienpopulationen, können diese Einschränkungen der zugrunde liegenden Einzelstudien aber nicht vollständig aufheben.Q02, Q05

Auch die Messmethoden erfassen verschiedene Ebenen des Gefäßsystems. Eine Muskelbiopsie beschreibt eine kleine lokale Gewebeprobe; FMD untersucht die Reaktion einer größeren Arterie. Molekulare Marker wie VEGF oder eNOS und funktionelle Messgrößen wie FMD sind daher nicht mit histologisch nachgewiesener Kapillarneubildung gleichzusetzen. Für eine belastbare Interpretation müssen Messgröße, Zeitpunkt und untersuchte Population jeweils mitgedacht werden. Q05, Q08, Q09

Praktische Einordnung für Läufer

Regelmäßige Ausdauerbelastung erzeugt wiederholt hämodynamische und mechanische Reize, die mit Gefäßanpassungen des Skelettmuskels in Verbindung stehen. Q04 Die stärkste Evidenz betrifft dabei nicht einen einzelnen Biomarker, sondern den langfristigen Trainingseffekt: Ausdauertraining kann das Kapillarnetz erweitern, besonders bei zuvor wenig bis moderat trainierten Personen. Q01, Q02, Q04

Intensive Intervalle sind ein wirksamer angiogener Reiz, aber sie sind nicht die einzige wirksame Trainingsform. Kontinuierliches Ausdauertraining kann ebenfalls deutliche Kapillarisierungsanpassungen auslösen. Die derzeitige Studienlage erlaubt keine universelle Rangfolge, die unabhängig von Trainingsstatus, Trainingsvolumen und gewählter Kapillarisierungskennzahl gilt. Q01, Q02

Für gut trainierte Läufer ist außerdem entscheidend, strukturelle Kapillarisierung nicht isoliert als Leistungsziel zu betrachten. Ein dichteres Kapillarnetz verbessert die Voraussetzungen für Stoff- und Gasaustausch, doch die Laufleistung entsteht aus dem Zusammenspiel zentraler und peripherer Anpassungen. Der direkte kausale Anteil zusätzlicher Kapillaren an einer konkreten Leistungssteigerung bleibt beim Menschen nur unvollständig quantifiziert. Q07

Häufige Fragen

Wie schnell entstehen durch Ausdauertraining neue Kapillaren?

Messbare Kapillarisierungsänderungen können bei untrainierten oder moderat trainierten Personen bereits innerhalb weniger Wochen auftreten. In einer systematischen Meta-Regression lagen die stärksten Zuwächse vor allem in frühen Trainingsphasen unter vier Wochen; einzelne Humanstudien zeigen nach vier Wochen bereits erhöhte Kapillarisierungswerte. Bei gut trainierten Ausdauerathleten verläuft weiteres Wachstum langsamer. Q02, Q06, Q07

Sind Intervalle besser für die Angiogenese als lockere Dauerläufe?

Ein eindeutiger genereller Vorteil lässt sich aus der aktuellen Gesamtevidenz nicht ableiten. Eine Meta-Analyse fand bei untrainierten Personen größere relative C:F-Zuwächse bei moderater und hoher Intensität als bei sehr niedriger Intensität. Eine spätere, umfangreichere Meta-Regression fand dagegen nach statistischer Anpassung ähnliche Zuwächse der Kapillaren pro Muskelfaser bei kontinuierlichem Ausdauertraining, hochintensivem Training und Sprintintervallen. Q01, Q02

Bedeutet ein stärkerer VEGF-Anstieg automatisch mehr Kapillarwachstum?

Nein. VEGF ist ein zentraler Bestandteil der angiogenen Regulation, aber Kapillarwachstum hängt von einem Netzwerk proangiogener und angiostatischer Signale ab. In einer Humanstudie stieg VEGF während akuter Belastung stark an, ohne dass sich dieser Akutanstieg nach vier Wochen Training weiter verstärkte, obwohl die Kapillarisierung zugenommen hatte. Q04, Q05

Ist eine bessere FMD dasselbe wie eine höhere Kapillardichte?

Nein. FMD misst die Erweiterungsreaktion einer größeren Arterie auf einen erhöhten Blutfluss. Die Kapillardichte wird dagegen histologisch im Muskelgewebe bestimmt. Beide Parameter betreffen vaskuläre Anpassungen, erfassen aber unterschiedliche Gefäßabschnitte und unterschiedliche biologische Eigenschaften. Q07, Q09

Profitieren gut trainierte Läufer genauso stark von Kapillarwachstum wie Anfänger?

Im Mittel sind die strukturellen Zuwächse bei wenig trainierten Personen größer und treten schneller auf. Bei hoch trainierten Ausdauerathleten schreitet weiteres Kapillarwachstum langsamer voran, sodass kleinere Veränderungen zu erwarten sind. Das bedeutet nicht, dass keine weitere Gefäßanpassung stattfindet. Q02, Q07

Verbessert mehr Kapillarisierung automatisch die Laufleistung?

Nein. Eine höhere Kapillarisierung verbessert die Voraussetzungen für Sauerstoff- und Substrataustausch und kann die Sauerstoffextraktion unterstützen. Die direkte kausale Beziehung zu einer konkreten Leistungssteigerung ist jedoch schwer zu isolieren, weil Training gleichzeitig viele andere leistungsrelevante Systeme verändert. Q07

Wissenschaftliche Quellen

Q01

1. Q01 – Liu Y, Christensen PM, Hellsten Y, Gliemann L (2022). Effects of Exercise Training Intensity and Duration on Skeletal Muscle Capillarization in Healthy Subjects: A Meta-analysis. Medicine & Science in Sports & Exercise, 54(10), 1714–1728. DOI: 10.1249/MSS.0000000000002955. PMID: 35522254. Originalquelle

Q02

2. Q02 – Mølmen KS, Almquist NW, Skattebo Ø (2025). Effects of Exercise Training on Mitochondrial and Capillary Growth in Human Skeletal Muscle: A Systematic Review and Meta-Regression. Sports Medicine, 55, 115–144. DOI: 10.1007/s40279-024-02120-2. PMID: 39390310. PMCID: PMC11787188. Originalquelle

Q03

3. Q03 – Baum O, Gübeli J, Frese S, Torchetti E, Malik C, Odriozola A, Graber F, Hoppeler H, Tschanz SA (2015). Angiogenesis-related ultrastructural changes to capillaries in human skeletal muscle in response to endurance exercise. Journal of Applied Physiology, 119(10), 1118–1126. DOI: 10.1152/japplphysiol.00594.2015. PMID: 26384412. Originalquelle

Q04

4. Q04 – Ross M, Kargl CK, Ferguson R, Gavin TP, Hellsten Y (2023). Exercise-induced skeletal muscle angiogenesis: impact of age, sex, angiocrines and cellular mediators. European Journal of Applied Physiology, 123, 1415–1432. DOI: 10.1007/s00421-022-05128-6. PMID: 36715739. PMCID: PMC10276083. Originalquelle

Q05

5. Q05 – Hoier B, Nordsborg N, Andersen S, Jensen L, Nybo L, Bangsbo J, Hellsten Y (2012). Pro- and anti-angiogenic factors in human skeletal muscle in response to acute exercise and training. The Journal of Physiology, 590(3), 595–606. DOI: 10.1113/jphysiol.2011.216135. PMID: 22155930. PMCID: PMC3379703. Originalquelle

Q06

6. Q06 – Jensen L, Bangsbo J, Hellsten Y (2004). Effect of high intensity training on capillarization and presence of angiogenic factors in human skeletal muscle. The Journal of Physiology, 557(Pt 2), 571–582. DOI: 10.1113/jphysiol.2003.057711. PMID: 15020701. PMCID: PMC1665084. Originalquelle

Q07

7. Q07 – Hellsten Y, Gliemann L (2024). Peripheral limitations for performance: Muscle capillarization. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 34(1), e14442. DOI: 10.1111/sms.14442. PMID: 37770233. Originalquelle

Q08

8. Q08 – Green DJ, Smith KJ (2018). Effects of Exercise on Vascular Function, Structure, and Health in Humans. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 8(4), a029819. DOI: 10.1101/cshperspect.a029819. PMID: 28432115. PMCID: PMC5880156. Originalquelle

Q09

9. Q09 – Paravlic AH, Drole K (2025). Effects of aerobic training on brachial artery flow-mediated dilation in healthy adults: a meta-analysis of inter-individual response differences in randomized controlled trials. BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation, 17, 72. DOI: 10.1186/s13102-025-01124-3. PMID: 40197331. PMCID: PMC11974082. Originalquelle

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