Om te ontdekken wat beweging doet met ons bewegingsapparaat wordt er onderscheid gemaakt tussen krachtsinspanning en duurinspanning.
Let wel: inspanning is niet hetzelfde als training. Training richt zich op structurele en functionele veranderingen, met als doel een verbeterde prestatie in specifieke taken. Inspanning is niet per se gericht op verbetering van de prestatie. Het kan ook iets alledaags zijn als traplopen. Training gebeurt vaak in relatie met sportprestaties of revalidatie, terwijl algemene inspanningseffecten meer betrekking hebben op activiteiten in het dagelijks leven, of het onderhouden van een bepaalde mate van fitheid of gezondheid. Ondanks dat nemen we in deze paragraaf training als uitgangspunt om de effecten van inspanning op het bewegingsapparaat helder weer te geven.
Gezonde duurtraining
Duurtraining richt zich op het verbeteren van het uithoudingsvermogen. Het lopen van een marathon en het fietsen van de Tour de France zijn extreme staaltjes van uithoudingsvermogen. Duuratleten proberen een bepaalde (submaximale) inspanning zo lang mogelijk vol te houden bij een zo hoog mogelijke intensiteit. De benodigde energie voor de spieren komt uit aerobe verbranding van voedingsstoffen, dus verbranding met behulp van zuurstof. Om de inspanning zo lang mogelijk vol te houden moet het energieaanbod goed afgestemd zijn op de energiebehoefte. De aanpassingen van het lichaam aan duurtraining hebben dan ook te maken met die energiebehoefte. Zo verbetert de doorbloeding van de spieren als gevolg van duurtraining, zodat voedingsstoffen en zuurstof makkelijker worden aangevoerd en opgenomen in de spier. Ook verbetert de opslag van vetten en koolhydraten in de spier.
Niet alleen de opslag van energie verandert, ook de productie van bruikbare energie in de cel in de mitochondria. Daar wordt met behulp van zuurstof ATP gemaakt (zie pagina 40). Dat adenosinetrifosfaat is de generieke energiebron voor alle lichaamscellen. Zowel glucose en andere koolhydraten als vet(zuren) kunnen hiervoor als bron dienen. Ons lichaam is veel beter in staat om vetten op te slaan dan koolhydraten. Vandaar dat de mate waarin we in staat zijn om vetten als energiebron te gebruiken een belangrijke factor is voor prestatie.
Duurtraining zorgt ervoor dat de spier relatief beter met vetten kan omgaan. De opname van vetten verbetert op verschillende plaatsen in de spiercel: vanuit het bloed de cel in, maar ook vanuit de cel de mitochondria in. Dit komt door een toename en ook een verbeterde werking van de enzymen die hierbij betrokken zijn, onder andere in de mitochondria. Daarnaast worden er meer mitochondria aangemaakt en worden deze ook groter. Dit alles zorgt ervoor dat bij eenzelfde inspanning een duuratleet relatief meer vet gebruikt voor zijn energievoorziening dan een ongetraind persoon. Zodoende worden de koolhydraten gespaard en kan een inspanning beter/langer worden volgehouden.
Omdat aerobe processen een hoofdrol spelen bij duurtraining, is het niet verwonderlijk dat de verschillende veranderingen vooral plaatsvinden in type I-spiervezels (zie kader). Sommige wetenschappelijke studies laten zien dat die spiervezels groter worden en dat ook hun aandeel ten opzichte van de type II-spiervezels in een bepaalde spier kan toenemen. Ook neemt de maximale hoeveelheid zuurstof die het lichaam per tijdseenheid kan gebruiken tijdens inspanning (de zogenaamde VO2max) toe door duurtraining. De algehele ‘conditie’ verbetert dan ook. In combinatie met de positieve effecten op vetverbranding, de verbeterde doorbloeding en opname van voedingsstoffen, en de positieve effecten op het immuunsysteem en het cardiorespiratoir systeem, verklaart dit de gezondheidsbevorderende effecten van duurtraining.
Power!
Een beetje duurinspanning vergt al snel een half uur tot een uur, of nog langer. Een typische krachtinspanning duurt slechts zeer kort. Denk bijvoorbeeld aan het explosieve gewichtheffen of de 100 meter sprint die Usain Bolt in 2009 ruim onder de 10 seconden aflegde. Krachttraining is erop gericht om zo veel mogelijk kracht te genereren. Dat kun je uiteraard nooit lang volhouden.
De energie voor typische krachtsinspanningen moet zeer snel beschikbaar zijn en wordt vooral geleverd vanuit anaerobe processen, dus zonder gebruik van zuurstof. Omdat spiermassa een van de belangrijkste factoren is die spierkracht beïnvloeden, is het vergroten van de spiermassa een primair doel bij krachttraining. Daarnaast vinden ook aanpassingen plaats in de energiehuishouding van de spier, die leiden tot het verhogen van de anaerobe capaciteit.
Groei van spiermassa wordt aangeduid met de term hypertrofie. Sinds de jaren tachtig is bekend dat hypertrofie door krachttraining het meest in de type II-spiervezels optreedt. Bij mensen is de toename in spiermassa volledig te verklaren uit hypertrofie van reeds bestaande spiervezels. Dieren kunnen in specifieke situaties ook het aantal spiervezels laten toenemen. In sommige onderzoeken is wel aangetoond dat het percentage type II-spiervezels bij mensen groter wordt als gevolg van krachttraining. Dit zou betekenen dat de reeds aanwezige spiervezels van samenstelling kunnen veranderen; een type I-vezel kan dus een type II-vezel worden en andersom.
De invloed van krachttraining op de spiermassa is duidelijk. Zoals bijna alle weefsels in het lichaam, worden spieren feitelijk continu afgebroken en opnieuw aangemaakt. Dit proces verloopt zonder dat we het bewust in de gaten hebben. Het is van een aantal factoren afhankelijk. Na een maaltijd met eiwitten stijgt de aanmaak van spiereiwitten en neemt de afbraak ervan af. Dit proces keert om tijdens ‘vasten’, bijvoorbeeld ’s nachts. Over 24 uur gemeten is de ‘spiereiwitbalans’ in principe in evenwicht.
Het bewegingsapparaat
Ons skelet bevat rond de 200 botten en meer dan 600 zogenoemde ‘skeletspieren’. De botten worden verbonden door deze skeletspieren, en rond de gewrichten ook door het gewrichtskapsel, kraakbeen, en de gewrichtsbanden. Het geheel van botten, skeletspieren, gewrichten, kapsels, kraakbeen en banden wordt aangeduid met de term bewegingsapparaat: een systeem dat het lichaam in staat stelt te bewegen. is ook ‘ondersteuningsapparaat’, ‘stabiliteitsapparaat’ en ‘beschermingsapparaat’ voor de vitale organen in de romp.
Het bewegingsapparaat kent een passief en een actief deel. Het passieve deel bestaat uit het skelet (inclusief gewrichten en kraakbeen) en de bindweefselstructuren (banden en kapsels). Dit deel biedt steun en bescherming, de gewrichten maken het mogelijk om te bewegen. Het actieve deel wordt gevormd door de skeletspieren en veroorzaakt de daadwerkelijke beweging door gecoordineerde samentrekking van de spieren.
‘Skeletspieren’ zitten vast aan het skelet en stellen ons in staat om het skelet – en daarmee het lichaam – in beweging te brengen. De spieren bestaan uit spierbundels die op hun beurt weer zijn opgebouwd uit spiervezels. Bij volwassen mensen hebben de spiervezels een gemiddelde doorsnede van ongeveer 50 tot 100 micrometer, vergelijkbaar met een haar. De grootste spier in het lichaam (de bovenbeenspier, of quadriceps femoris) kan wel 1,5 miljoen spiervezels bevatten!
Er bestaan 2 typen spiervezels: type I-vezels zijn actief bij lage kracht. Naarmate je meer kracht levert schakel je ook steeds meer type II-vezels in. Type I-vezels zijn voor hun energiebehoefte aangewezen op ‘aerobe’ of ‘oxidatieve’ verbranding (gebruik makend van zuurstof) van koolhydraten en vetten. Type IIvezels verbruiken glucose ‘anaeroob’, dus zonder zuurstof. Spieren gebruiken energie om samen te kunnen trekken. Daarbij schuiven kleine onderdelen van iedere spiervezel (de actine- en myosinefilamenten binnen een zogenoemde sarcomeer, zie de figuur hierboven) in elkaar. Hierdoor wordt de spier als geheel korter en wordt mechanische arbeid geleverd.
De opbouw van een spier in bundels, vezels en fibrillen.
Jos van den BroekNaast eten is fysieke activiteit een andere belangrijke stimulus voor de aanmaak van spiereiwit. Na inspanning – met name na krachtinspanning – stijgt weliswaar de afbraak van spiereiwit, maar die stijging wordt ruimschoots gecompenseerd door stijging in spiereiwitaanmaak. Recent onderzoek heeft bovendien aangetoond dat fysieke (kracht) inspanning ervoor zorgt dat meer van het eiwit uit de voeding uiteindelijk terechtkomt in de spier. Krachttraining combineren met de juiste voeding is dan ook zeer belangrijk voor mensen die meer spiermassa willen kweken. Bij herhaalde krachttraining, bijvoorbeeld drie maal per week, zal de optelsom van de effecten van elke sessie uiteindelijk bepalen of er daadwerkelijk spierhypertrofie optreedt.
Naast de veranderingen in spiereiwitaanmaak en -afbraak is er een belangrijke rol weggelegd voor zogenaamde ‘satellietcellen’, de stamcellen van skeletspieren. Satellietcellen zorgen ervoor dat nieuwe celkernen aan een spiercel kunnen worden toegevoegd. Dit is belangrijk omdat sommige celkernen op den duur vervangen moeten worden. In het licht van spierhypertrofie zijn deze satellietcellen onmisbaar, omdat de spiercel maar tot een bepaalde omvang kan groeien zonder dat er nieuwe celkernen worden ingebouwd. De satellietcellen zorgen er dus voor dat de spiercel daadwerkelijk substantieel groter kan worden. Hypertrofie van de type II-spiervezels gaat gepaard met een toename van het aantal satellietcellen in deze vezels. Naar de rol van satellietcellen bij aanpassingen als gevolg van duurtraining moet nog meer onderzoek gedaan worden.
Use it or lose it
De totale massa van de skeletspieren is bij een gezonde volwassene ongeveer de helft van het lichaamsgewicht. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het spierstelsel naast zijn functie binnen het bewegingsapparaat ook een belangrijke rol speelt in de stofwisseling van de rest van het lichaam. Zo wordt bijvoorbeeld 80% van glucose die je tijdens een maaltijd opneemt opgeslagen in de skeletspieren. Toename in spiermassa gaat daarom gepaard met verschillende gezondheidseffecten. Zowel duurtraining als krachttraining hebben effecten op de rest van het lichaam. Beide vormen van inspanning kun je inzetten bij het tegengaan van overgewicht, cardiovasculaire aandoeningen en diabetes.
Het nalaten van fysieke activiteit kan ook daadwerkelijk het omgekeerde effect teweeg brengen. Iemand die bijvoorbeeld lang op de intensive care ligt, verliest binnen twee weken tot 50% van zijn spiermassa! Dit heeft enorme consequenties voor het dagelijks functioneren. Ook minder extreme inactiviteit leidt tot ongewenste effecten, zoals een grotere kans op het ontstaan van overgewicht en diabetes. Inactiviteit is ook een belangrijke oorzaak van het verlies van spiermassa en spierkracht tijdens veroudering. Dit heeft allerlei negatieve gevolgen, zoals moeite met opstaan uit de stoel, verhoogd valrisico, en algehele achteruitgang van fysiek functioneren. Zelfs bij ouderen is gebleken dat (kracht)training positieve effecten heeft. Zowel spiermassa en –kracht, als fysiek functioneren gaan vooruit na slechts 12 weken krachttraining bij oudere mensen. Bovendien gaat dit gepaard met allerlei positieve gezondheidseffecten. Met recht kan je dus stellen dat voor het gehele bewegingsapparaat en zijn functies geldt: use it or lose it!