Om te weten wat beweging doet met hart en bloedvaten is het nodig te begrijpen hoe dat hart en die bloedvaten, en ook de longen, in grote lijnen werken. Alles begint bij de behoefte aan brandstof en zuurstof voor beweging.
Bloed – en daarmee brandstof en zuurstof – komt bij de spieren via hart en longen, met daaraan vast een netwerk van bloedvaten. In het bloed zitten rode bloedlichaampjes die zuurstof van de longen naar de spieren vervoeren en het ‘afvalgas’ koolstofdioxide weer afvoeren naar de longen om uitgeademd te worden.
De energie voor spierarbeid komt uit de stof ATP (adenosinetrifosfaat), dat wordt gevormd in de energiefabriekjes van de cellen: de mitochondria. Om ATP te maken hebben die mitochondria glucose of vrije vetzuren en zuurstof nodig, en moet het geproduceerde koolstofdioxide worden afgevoerd. Het zenuwstel sel geeft niet alleen commando’s aan de spieren om te bewegen, het geeft ook commando’s die leiden tot aanpassing van activiteit van het ademhalingscentrum en het hart. Hierdoor komt direct bij het begin van een beweging het transportsysteem al op stoom. Een exacte afstemming tussen de benodigde hoeveelheid zuurstof en de afvoer van koolstofdioxide is er dan nog niet. Die afstemming wordt voornamelijk geregeld via de concentratie koolstofdioxide in het bloed, dat van de spieren terugvloeit naar het hart (het veneuze bloed). Meer CO2 in het bloed zorgt voor een grotere ventilatie door de longen.
Onder invloed van inspanning gaat de hartfrequentie omhoog. Ook de hoeveelheid bloed die het hart per slag uitpompt (het slagvolume) neemt toe. De hartfrequentie maal het slagvolume geeft het hartminuutvolume: de hoeveelheid bloed die het hart per minuut rondpompt. In rust is dat ongeveer 4 tot 5 liter. Bij zware inspanning kan het bij zeer goed getrainde atleten oplopen tot 40 liter. Mensen met bewegingsarmoede halen amper de helft van die hoeveelheid. Toch is die 20 liter bij ongetrainde personen nog steeds een grote prestatie van het hart. Vergelijk het maar eens met een kraan die wijd open staat; daar komt ongeveer 7 liter water per minuut uit. Een ongetraind hart kan dus het volume van drie kranen verstouwen. De zes kranen van een getrainde atleet op volle capaciteit komen overeen met een aardige brandkraan!
Een hart op vol vermogen heeft evenveel capaciteit als een brandkraan.
Hans Straub / B en UIn rust gaat 20% van het bloed naar de spieren en 80% naar de organen. Bij inspanning neemt niet alleen het hartminuutvolume toe maar verandert ook de verdeling. De inwendige organen hebben immers niet meer bloed nodig, de spieren wel. De slagaders en –adertjes naar de spieren verwijden zich en de slagaders naar de inwendige organen worden een beetje dichtgeknepen. Bij inspanning gaat dan ook meer dan 80% van het bloed naar de spieren. Die krijgen extra zuurstof en produceren extra koolstofdioxide dat via het bloed naar de longen en uiteindelijk naar de buitenlucht wordt afgevoerd. De ventilatie door de longen neemt ook toe. Hun ademminuutvolume (de hoeveelheid lucht die per minuut wordt ingeademd) is ook weer keurig afgestemd op de benodigde uitwisseling van O2 en CO2.
Getrainde hartspier
Trek een (te) flinke sprint om de trein te halen en een bonzend hart en gierende longen vertellen je: er zitten beperkingen aan hart en longen. De maximale capaciteit wordt voor een deel bepaald door de erfelijke aanleg, maar gelukkig kun je daar met training ook wel het nodige aan veranderen. Training leidt niet alleen tot veranderingen in de spieren, het leidt ook tot veranderingen in hart, vaten en longen. De marges van het hart zitten vooral in het slagvolume. Het verschil in maximale hartfrequentie tussen getrainde en niet getrainde personen is beperkt. Een getraind hart is wel groter en pompt per slag ook een groter percentage van zijn inhoud de aorta in.
Voor het pompen heeft het hart zelf ook zuurstof en brandstof nodig. Bij een hartminuutvolume van 25 liter verbruikt het hart zelf ongeveer 60 Watt aan energie, vergelijkbaar met de pomp van een gemiddelde centrale verwarmingsketel! De zuurstof voor deze actie krijgt het hart via de kransslagaders. Bij een hartminuutvolume van 25 liter is dat ongeveer 1 liter bloed per minuut. In rust gebruikt de hartspier ongeveer 0.2 liter bloed per minuut. Waneer de kransslagaders dichtslibben krijgt de hartspier niet voldoende zuurstof om op volle capaciteit te draaien. Bij zeer ernstige vormen van kransslagadervernauwing kan zelfs een deel van het hart afsterven door zuurstofgebrek: een hartinfarct.
Aanwijzingen out of Africa
Al in de jaren vijftig van de vorige eeuw werd duidelijk dat voldoende lichamelijke beweging hart en vaten ten goede komt. Een beroemd onderzoek is in het vorige hoofdstuk beschreven: een vergelijking tussen stilzittende buschauffeurs en rondlopende conducteurs in de dubbeldekkers van Londen. De continu bewegende conducteurs bleken veel minder last van hart- en vaatziekten te hebben dan hun zittende collega’s. Zestig jaar terug was deze observatie een ware ‘eye opener’. De grote vraag is nu welke hoeveelheid beweging voldoende is en of we met meer beweging ongezonde lichamelijke situaties weer gezond kunnen maken. Om te weten hoeveel beweging voldoende is zou je eigenlijk moeten kijken naar de hoeveelheid die ‘past’ bij ons lichaam. In de huidige geïndustrialiseerde wereld wordt beduidend minder bewogen dan in het verleden gewoon voor de mens moet zijn geweest. Ons genenpakket verschilt niet wezenlijk van die van de jagers en verzamelaars die ongeveer 10.000 jaar geleden leefden. Een schatting van de hoeveelheid lichamelijke beweging die deze verre voorouders hadden kun je afleiden uit een recente publicatie over traditioneel levende volken in Zuid-Amerika en Afrika. Bijvoorbeeld de leden van de Bantustam die op het platteland leven verbruiken per dag ongeveer tweemaal zoveel energie als hun stamgenoten die in steden wonen. Op basis van dergelijk onderzoek mag je aannemen dat de jagers en verzamelaars aanzienlijk meer bewogen dan de huidige gemiddelde Europeaan.
We weten niet veel over de gezondheid van onze voorouders, maar het is duidelijk dat de huidige mens veel minder beweegt dan past bij zijn natuurlijke oorsprong. De aanbevelingen voor minimale inspanning komt overeen met ongeveer 3,5 km wandelen per dag. Traditioneel levende Masai in Afrika leggen afstanden af tot wel 20 km per dag. Je kunt je dus afvragen of de hoeveelheid beweging van deze richtlijn wel genoeg is om het cardiovasculaire systeem gezond te houden.
Onvoldoende bewegen kan leiden tot ‘onttraining’ van het lichaam, die in combinatie met het westerse dieet kan resulteren het dichtslibben van de bloedvaten, de zogenoemde arteriosclerose. Dat heeft tot gevolg dat zuurstof en brandstof slechter op de plaats van bestemming (de spieren) komen. Bij inspanning krijgen die spieren zuurstoftekort en kunnen ze hun werk niet naar behoren uitvoeren. Als de hartspier zelf te weinig zuurstof krijgt via de kransslagaders, is het probleem zelfs groter. Dan neemt het slagvolume van het hart dramatisch af en wordt er minder bloed rondgepompt. Het gevolg is zuurstofgebrek in het hele lichaam en een grote afname van de inspanningscapaciteit.
Bewegen als medicijn voor hartkwalen
Traditionele behandelingen van dichtslibbende kransslagaders zijn ‘dotteren’, het plaatsen van ‘stents’ of ‘by-passoperaties’ aan de kransslagaders, gevolgd door een heel arsenaal aan medicamenten. Statistisch gezien hebben mensen die veel bewegen een veel kleinere kans op arteriosclerose. Bovendien is beweging ook een medicijn: meer bewegen kan deze patiënten helpen. Recent onderzoek heeft laten zien dat beweegprogramma’s zelfs een betere uitkomst geven dan het plaatsen van ‘stents’ in de kransslagaders en dat training vaak een groter effect heeft op de inspanningscapaciteit en welbevinden dan de meeste medicijnen.
Lopende conducteurs en zittende chauffeurs op Engelse dubbeldekkers zijn exemplarisch geworden voor het belang van bewegen.
ImageselectDe mechanismen die verantwoordelijk zijn voor het positieve effect van bewegen zijn divers en duizelingwekkend complex. De sleutel tot de positieve effecten lijkt te liggen bij de processen die plaatsvinden aan de binnenkant van de bloedvaten. Inspanning leidt tot een toename van de hoeveelheid bloed die door de vaten stroomt, en daarmee tot vervorming van de wand van de vaten. Bepaalde cellen in de wand reageren op deze vervormingen en gaan stoffen produceren die via ingewikkelde biochemische wegen uiteindelijk leiden tot onder andere de aanmaak van nieuwe bloedvaten en vaatjes: de zogenoemde angiogenese en arteriogenese. Bij angiogenese worden nieuwe netwerkjes van haarvaten gevormd, bij arteriogenese ontstaan parallelle routes met vaten die zo groot kunnen worden dat ze het verlies van functie door dichtgeslibde arteriën kunnen compenseren, ook in de hartspier! Op deze manier kan matige inspanning dus de door arteriosclerose aangedane bloedvaten grotendeels herstellen. Intense inspanning kan zelfs voor ‘revascularisatie’ van de hartspier zorgen. Het spreekt voor zich dat intensieve training voor hartpatiënten alleen gedaan kan worden onder het toeziend oog van gekwalificeerde mensen.