Julitta Boschman, augustus 2008 Herziening september 2013 door Hans Veldhuis

Algemene fysiologie

Techniek en training van het hordelopen

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 2 -

1. Inhoudsopgave

1. Inhoudsopgave .......................................................................................................................... - 2 -

2. Inleiding ...................................................................................................................................... - 3 -

3. Hoe het lichaam in elkaar zit ..................................................................................................... - 3 -

3.1 Respiratoir stelsel ............................................................................................................ - 3 -

3.2 Hart- en vaatstelsel .......................................................................................................... - 5 -

3.3 Huid ................................................................................................................................. - 6 -

3.4 Spijsverteringsstelsel, voeding en energieverbruik ......................................................... - 7 -

3.5 Urinewegstelsel ............................................................................................................... - 9 -

3.6 Motorisch stelsel: Beweging ............................................................................................ - 9 -

3.7 Zenuwstelsel .................................................................................................................. - 11 -

3.8 Hormonale stelsel .......................................................................................................... - 11 -

3.9 Voortplantingsstelsel ..................................................................................................... - 12 -

4. Energiebehoefte en energievoorziening ............................................................................... - 13 -

4.1 Energie-behoefte ........................................................................................................... - 13 -

4.2 Energiebalans ................................................................................................................ - 13 -

4.3 Energieverbruik bij duurinspanning ............................................................................... - 14 -

4.4 Energiebronnen ............................................................................................................. - 14 -

4.5 Anaerobe drempel (AND) .............................................................................................. - 16 -

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 3 -

2. Inleiding

Zodra je gaat sporten treden er allerlei veranderingen op, zo ga je bijvoorbeeld sneller ademen, je hartslag stijgt, je lichaamstemperatuur neemt toe en je gaat zweten. Dit soort verschijnselen worden fysiologische verschijnselen genoemd. Fysiologie is de leer van de normale levensverrichtingen en – verschijnselen. Om te begrijpen wat er tijdens inspanning in het menselijk lichaam gebeurt, is algemene kennis van de fysiologie onontbeerlijk. Normaal gesproken zijn fysiologische processen in evenwicht. Zo blijft bijvoorbeeld de lichaamstemperatuur gehandhaafd tussen de 36,5 en 37,5 ºC, de pH van het bloed blijft rond de 7,4 en de bloedglucose van een gezond persoon is tussen de 4 en 8 mmol/L. Het handhaven van deze stabiele toestand van het lichaam noemt men homeostase. In dit hoofdstuk maak je kennis met verschillende orgaansystemen en leer je van alles over hun bijdrage aan de homeostase. Na het bestuderen van deze tekst ben je in staat om:

de samenhang tussen cellen, weefsels, organen en orgaansysteem te beschrijven; de bouw en functie van de volgende orgaansystemen te beschrijven:

Respiratoir stelsel Hart- en vaatstelsel Huid Spijsverteringsstelsel Urinewegstelsel Motorisch stelsel Zenuwstelsel Hormonale stelsel Voortplantingsstelsel

3. Hoe het lichaam in elkaar zit

Alle levende organismen zijn opgebouwd uit cellen. Een cel is de kleinste, zelfstandig functionerende eenheid. Dat betekent dat een cel alles kan wat een heel organisme ook kan: voedingsstoffen opnemen en afvalstoffen afgeven, voortplanten, reageren op de omgeving en bewegen. Dat betekent niet dat elke cel er hetzelfde uitziet. Cellen specialiseren zich en gaan dan een bepaalde taak uitvoeren. Spiercellen bijvoorbeeld, zijn gebouwd om kracht te leveren en beweging mogelijk te maken. Groepjes gespecialiseerde cellen worden samen een weefsel genoemd (bijvoorbeeld spierweefsel). Verschillende typen weefsels die samen een bepaalde functie uitvoeren, vormen een orgaan, bijvoorbeeld het hart. Verschillende organen werken samen in een orgaanstelsel. Zo is het hart bijvoorbeeld onderdeel van het hart- en vaatstelsel.

3.1 Respiratoir stelsel

Dankzij de ademhalingsbewegingen bereikt lucht via de luchtwegen de longblaasjes. De bouw van de luchtwegen is te vergelijken met een bloemkool: een stronk (luchtpijp) die zich vertakt in kleinere vertakkingen (bronchiën) die eindigen in bloemkoolroosjes (trosjes longblaasjes).

Longweefsel is erg kwetsbaar en daarom wordt in de luchtwegen de lucht verwarmd, bevochtigd en gereinigd van zwevende deeltjes. Vooral de neus speelt hier een voorname rol in en bij ademen door de mond worden deze functies veel minder vervuld. Bovendien wordt de lucht in de neus ook ‘gekeurd’ om zo te voorkomen dat er giftige stoffen worden ingeademd.

Net zoals een vuur zuurstof nodig heeft, heeft ook het lichaam zuurstof (O2) nodig om

voedingsstoffen te verbranden. Het verbranden van voedingsstoffen levert veel energie, maar ook kooldioxide (CO2). Het respiratoire stelsel zorgt ervoor dat zuurstof wordt aangevoerd en

kooldioxide wordt afgevoerd. In deze paragraaf staan allerlei aspecten van de ademhaling.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 4 -

Bouw en ligging van de longen (www.fontys.nl) Gaswisseling in de longblaasjes

Om de longblaasjes (alveoli) heen lopen kleine bloedvaatjes. Zuurstof uit de ingeademde lucht gaat hier vanuit de longblaasjes naar het bloed. Dit is een heel effectief proces en bij een gezond persoon is het bloed dat de longen verlaat altijd voor vrijwel 100% verzadigd met zuurstof. Het bloed vervoert de zuurstof vervolgens door het hele lichaam. Kooldioxide legt de omgekeerde route af en wordt vanuit het lichaam naar de bloedvaatjes in de longen vervoerd. Vervolgens wordt de kooldioxide afgegeven aan de longblaasjes en verlaat deze afvalstof het lichaam.

Normaal ademen gebeurt vanzelf, zonder dat je daarbij hoeft na te denken. Het ademcentrum, onderdeel van de hersenstam, reguleert de ademhaling automatisch. In de hersenen, maar ook in de aorta en in de halsslagaders meten sensoren voortdurend de concentraties van afvalstoffen. De kooldioxidespanning en de pH van het bloed worden nauwkeurig gemonitord. Het ademcentrum reageert al met een ademprikkel op een heel kleine stijging van de kooldioxide-spanning of een daling van de pH (acidose). Daarentegen zorgt alleen een forse daling van de zuurstofspanning voor een ademprikkel. Rustig uitademen gebeurt automatisch na een inademing en kun je in feite beschouwen als ‘stoppen met inademen’. Bij een normale inspiratie, inademing, moeten de ademhalingsspieren worden aangespannen. De belangrijkste ademhalingsspieren zijn het middenrif (diafragma) en de tussenribspieren. Door het aanspannen van de spieren wordt de borstkas vergroot en stroomt lucht naar binnen. Bij geforceerd inademen worden ook hals- en schouderspieren ingezet. Een normale expiratie, uitademing, is een passief proces waarbij de ademhalingsspieren ontspannen. Door de zwaartekracht zakken dan de ribben en door de elasticiteit van de longen zelf vallen de longen ineen. Alleen bij geforceerd uitademen zijn spieren actief betrokken. Kortademigheid komt voornamelijk voor bij mensen met een slechte fysieke conditie die zich inspannen. De kooldioxidespanning in het bloed stijgt, de pH daalt en het ademcentrum geeft een sterke ademprikkel om meer en dieper te ventileren. De ademhalingsspieren van iemand in een slechte conditie raken echter snel vermoeid en de homeostase wordt niet hersteld. De sterke ademprikkel blijft en iemand heeft het gevoel niet genoeg te kunnen ademen. In rust ademt een volwassene gemiddeld 10-12 keer per minuut. Per adem teug wordt er ongeveer een halve liter lucht verplaatst. In rust wordt er dus per minuut zo’n 5 á 6 liter lucht verplaatst. Bij inspanning neemt het ademminuutvolume toe door sneller en dieper ademen om zo meer zuurstof binnen te krijgen en de afvalstoffen uit te scheiden. Bij maximale inspanning kan het ademminuutvolume oplopen tot 100 L bij ongetrainde sporters en tot 240 L per minuut bij bijzonder goed getrainde sporters.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 5 -

De hartfrequentie (HF) is gemakkelijk te meten en geeft veel informatie over de belasting van het hart- en vaatstelsel. De HF geeft weer hoeveel werk het hart moet verrichten om te kunnen voldoen aan de eisen die de inspanning aan het lichaam stelt. In deze paragraaf wordt er in gegaan op de werking van het hart, bloed en vatenstelsel.

3.2 Hart- en vaatstelsel

De belangrijkste taak van het cardiovasculaire stelsel, of hart- en vaatstelsel, is om zuurstof en voedingsstoffen naar de cellen te transporteren en afvalstoffen af te voeren. Bovendien zorgt de circulatie van bloed ervoor dat warmte gelijkmatig wordt verdeeld over het lichaam.

Overzicht hart- en vaatstelsel

Bloed Een volwassene heeft ongeveer 5-6 liter bloed. Bloed bestaat voor 55- 60% uit plasma (met daarin water, plasma-eiwitten, zouten, voedingsstoffen, hormonen, afvalstoffen) en voor 40-45% uit bloedcellen (rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes). Verreweg het grootste deel (95%) van de bloedcellen wordt in beslag genomen door rode bloedcellen. Rode bloedcellen zijn verantwoordelijk voor het transport van zuurstof. In rode bloedcellen zit namelijk een eiwit dat ijzer bevat, hemoglobine (Hb), waar zuurstof gemakkelijk aan kan binden. Bij bloedarmoede is er sprake van te weinig Hb in het bloed. Een deel van het bloedvolume wordt in beslag genomen door bloedcellen. Normaal gesproken is dit 0,45 liter cellen per liter bloed. Bij veel vochtverlies, bijvoorbeeld door overmatig zweten, zal sterk verhoogd zijn. Dit brengt gezondheidsrisico’s met zich mee, omdat het bloed dan stroperiger is en gemakkelijker tot verstoppingen in kleine bloedvaatjes leidt.

Astma Mensen met astma (ruim 500.000 mensen in 2003, RIVM) hebben prikkelbare of gevoelige luchtwegen. Door het inademen van bijvoorbeeld huisstofmijt, stuifmeel, rook, koude lucht of mist kan benauwdheid, kortademigheid of een piepende ademhaling ontstaan. Sporten en bewegen wordt sterk aanbevolen om astmaklachten te verminderen. Door te sporten leren mensen met astma hun ademhaling beter controleren en worden de ademhalingsspieren versterkt. Door lichamelijke inspanning kunnen mensen met astma ook benauwd worden, zeker als ze de inspanning niet rustig opvoeren. Dit heet 'inspanningsastma'. Verder kunnen stress en heftige emoties het lichaam ook ‘prikkelen' zodat iemand met astma er benauwd van wordt. Een luchtweginfectie bij verkoudheid of griep kan het astma ook tijdelijk verergeren.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 6 -

Iedereen kent de uitdrukking ‘zo rood als een tomaat zijn’. Slechts zelden wordt er opgemerkt dat iemand kennelijk probeert om via de oppervlakkige bloedvaatjes in het hoofd zijn of haar thermobalans te reguleren.

Hart Het hart ligt in de ruimte tussen de longen, vlak achter het borstbeen. Het hart is een dikke, holle spier en werkt als een pomp om het bloed in beweging te houden. In rust wordt er ongeveer 5 L bloed per minuut rondgepompt. Het bijzondere aan hartspierweefsel is dat het uit zichzelf ritmisch samentrekt, ook zonder invloed van het zenuwstelsel. Het hart is in rust ongeveer 70 keer per minuut actief: een actiefase (pompen) wordt afgewisseld met een rustfase (vullen). Tijdens de actiefase is het hartspierweefsel aangespannen, tijdens de rustfase is het hartspierweefsel ontspannen. Onder invloed van onder andere het hormoonstelsel en zenuwstelsel wordt de hartactiviteit zorgvuldig aangepast aan de behoefte. De hartfrequentie neemt proportioneel toe met de mate van inspanning en bereikt uiteindelijk een maximum. Wanneer (bijna) maximale inspanning wordt bereikt, vlakt de toename van de hartfrequentie af. De maximale hartfrequentie (HF-max) kan worden gemeten tijdens maximale inspanning of kan worden geschat aan de hand van de regel: HF-max = 220-leeftijd. De HF- max is een constante waarde en neemt alleen geleidelijk af met de leeftijd. Vanaf het 10e-15e levensjaar neemt de maximale hartfrequentie met ongeveer 1 slag per jaar af. Deze schatting levert echter niet voor iedereen de werkelijke HF-max op. Er bestaan grote individuele verschillen. Voor een 40-jarige zou de geschatte HF-max 180 slagen/min zijn, maar in feite heeft 95% van de 40-jarigen een HF-max variërend van 156 tot 204 slagen/min. Vaten De bloedvaten worden onderverdeeld in slagaders en aders. Slagaders voeren bloed van het hart af. Bij elke samentrekking van het hart wordt een stroom bloed de aorta (grote lichaamsslagader) in gepompt. De aorta en de grote slagaders hebben een elastische wand. Deze wand wordt opgerekt door het erin gepompte bloed en de slagader zet dus heel even uit. Dit uitzetten is te voelen als ‘kloppen’ bij slagaders die oppervlakkig liggen, zoals in de pols, hals en lies. Aderen voeren het bloed naar het hart toe. Bloeddruk Bloed in de bloedvaten oefent een druk uit op de wand van het bloedvat: de bloeddruk. In de slagaders wisselt deze druk omdat er met elke hartslag ineens veel extra bloed bij wordt gepompt waarna dit bloed geleidelijk verder stroomt. Daarom wordt er altijd over een bovendruk en een onderdruk gesproken. Bij jonge mensen zijn de vaten nog heel elastisch en rekken ze goed mee als er bloed bij wordt gepompt door het hart. Bij ouderen verliezen de vaten hun elasticiteit door verkalking en geven niet meer mee. De bovendruk stijgt dan.

3.3 Huid

De huid omhult grotendeels het lichaam en speelt daarom een belangrijke rol in de bescherming van het lichaam. Verder zorgt de huid voor de thermoregulatie, uitscheiding en zintuiglijke waarneming. Thermoregulatie

De kerntemperatuur (temperatuur van borst-, buik en schedelholte) is normaal rondom 37oC. Tijdens

inspanning produceren de spieren veel warmte. Bij zware inspanning kan de kerntemperatuur oplopen tot bijna 40

oC. De schiltemperatuur (temperatuur van de huid) varieert en wordt veel meer dan de

kerntemperatuur beïnvloedt door de temperatuur van de omgeving. Onderhuids vetweefsel remt de afgifte van warmte van de kern aan de schil. De huid functioneert bij inspanning als een soort koelpaneel voor het bloed. De volgende mechanismen spelen een rol bij de thermoregulatie: straling (warmte afgeven of opnemen, bijvoorbeeld zonnestraling)

geleiding (water, lucht) stroming (wind/ tocht)

verdamping (zweten)

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 7 -

De training zit er op. Je drinkt een flesje sportdrank en neemt een banaantje. Wat er daarna gebeurt met deze voedingsmiddelen vragen maar weinig mensen zich af. In deze paragraaf leer je welke route voeding aflegt in het spijsverteringsstelsel en uit welke voedingsstoffen gezonde voeding bestaat.

Door het verdampen van zweet wordt warmte onttrokken aan de huid waardoor het lichaam afkoelt. Tevens wordt er door het verwijden van de bloedvaten in de huid meer warmte afgestaan aan de omgeving door straling en geleiding. Als het verschil in temperatuur tussen het huidoppervlak en de omgeving erg klein is, zal deze warmteafgifte onvoldoende zijn. Wanneer de luchtvochtigheid vervolgens 100% is, heeft de mens geen mogelijkheden meer om zijn warmte kwijt te raken. De

kerntemperatuur zal dan oplopen. Boven de 41oC zullen er beschadigingen aan weefsels optreden.

Zweet Om warmte kwijt te raken door middel van verdampen, is het belangrijk dat zweet ook daadwerkelijk verdampt. Zweet dat wordt afgeveegd of van de huid afdruipt, heeft geen functie gehad. Voldoende stroming van lucht rondom de huid verbetert de verdamping. Een flinke bries op een warme, vochtige dag wordt daarom als aangenaam ervaren. Zweetklieren zijn in staat om vocht aan bloed te onttrekken. Dit vocht heeft dezelfde samenstelling als het bloedplasma. Voordat het vocht als zweet het lichaam verlaat, wordt er zout door de zweetklier uitgehaald en teruggegeven aan het bloed. Bij matig zweten bevat zweet maar 0,1% zout. Bij zeer sterk zweten is er te weinig tijd voor de zweetklier om zout eruit te halen en kan het percentage zout in het zweet tot wel 0,4% toenemen. Na hitteacclimatisatie blijft het zoutverlies bij sterk zweten beperkt. Ouderen produceren minder zweet en zijn daardoor gevoeliger voor oververhitting dan jonge volwassenen.

3.4 Spijsverteringsstelsel, voeding en energieverbruik

Spijsverteringsstelsel In het lichaam wordt er voortdurend opgebouwd (bijvoorbeeld lichaamscellen) en afgebroken. Bij het afbreken van stoffen komt energie vrij. Energie kan worden benut door bijvoorbeeld de spieren of hersenen. Voeding moet dus bestaan uit bouwstoffen en brandstoffen. Bouwstoffen zijn: eiwitten, vetten, vitaminen, mineralen en water. De belangrijkste brandstoffen zijn vetten en koolhydraten. Ook eiwitten kunnen als brandstof dienen, maar dit gebeurt alleen onder extreme omstandigheden, zoals bij ondervoeding of bijzonder zware inspanning. Bouw- en brandstoffen bevinden zich in allerlei verschillende voedingsmiddelen. Maar nadat we iets hebben opgegeten, kan deze voeding nog niet worden opgenomen in het bloed. In het spijsverteringskanaal wordt de voeding eerst dusdanig bewerkt dat de voedingsstoffen kunnen worden opgenomen. De opname van voedingsstoffen vindt plaats in de dunne en dikke darm.

Het spijsverteringskanaal bestaat achtereenvolgens uit de volgende onderdelen: mond, keelholte, slokdarm, maag, dunne darm, dikke darm en het rectum. Spijsverteringsorganen zoals speekselklieren, de lever en de alvleesklier ondersteunen de spijsvertering door het produceren van verteringssappen. Tijdens heel lichte inspanning verloopt het legen van de maag normaal. Tijdens zwaardere inspanningen passeert voeding minder snel de maag. Nadat de voeding de maag is gepasseerd worden voedingsstoffen opgenomen in de dunne darm. Gemiddeld duur het ongeveer 5-7 min voordat suiker uit de voeding in het bloed terecht komt. In de dikke darm wordt er voornamelijk water uit de spijsbrij opgenomen. Bij diarree gebeurt dit onvoldoende. Tijdens inspanning ontvangt het spijsverteringsstelsel minder bloed. Het bloed is tenslotte nodig om de spieren te voorzien. Een slechtere doorbloeding zou maag-darmklachten tijdens sporten kunnen verklaren.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 8 -

Voeding

Eiwitten Eiwitten worden afgebroken tot aminozuren. Aminozuren kunnen door de darmwand worden opgenomen en getransporteerd in het bloed. Enkele aminozuren kan de lever ook zelf maken, maar niet allemaal. Deze worden essentiële aminozuren genoemd en moeten dus in voldoende mate in de voeding aanwezig zijn. Dierlijk voedsel bestaat voor een groot gedeelte uit eiwitten, maar ook planten bevatten eiwitten. Normaal gesproken wordt aangehouden om 0,8 g eiwit per kg lichaamsgewicht per dag te eten. Gemiddeld nemen Nederlanders ongeveer 100 g per dag. Dat is dus bijna tweemaal de aanbevolen hoeveelheid (iemand van 70 kg heeft 0,8 * 70 = 56 g eiwit per dag nodig). Sommige sporters nemen veel extra eiwit, maar dit is zinloos. De behoefte aan eiwit als bouwstof neemt maar weinig toe bij zware lichamelijke inspanning. 1,5 tot 2 g per kg lichaamsgewicht per dag is zeker voldoende. Overmatige inname van eiwitten wordt geassocieerd met het ontstaan van nierstenen en mogelijk aderverkalking.

Koolhydraten Koolhydraten worden ook wel suikers genoemd. Enkelvoudige suikers zoals glucose (druivensuiker) en vruchtensuiker kunnen direct uit het spijsverteringskanaal worden opgenomen in het bloed. Daarom worden deze ook wel ‘snelle suikers’ genoemd. Lichaamscellen kunnen alleen glucose opnemen, andere suikers worden eerst door de lever omgezet in glucose. Samengestelde suikers bestaan uit zeer veel eenheden glucose die aan elkaar gekoppeld zijn. Voorbeelden zijn zetmeel (plantaardige opslagvorm van glucose) en glycogeen (dierlijke opslagvorm van glucose). Deze suikers moeten eerst worden afgebroken en worden dus ‘langzame suikers’ genoemd. Vetten Vetten worden gebruikt als brand- en bouwstof. Het verbranden van vetten levert veel meer energie dan koolhydraten. Eén gram vet bevat meer dan tweemaal zoveel energie als een gram koolhydraten. Vetten worden afgebroken tot vetzuren. Vetzuren kunnen zowel onverzadigd of verzadigd zijn. Onverzadigde vetzuren spelen een belangrijke rol bij de cholesterolhuishouding. Meer onverzadigde vetzuren in de voeding wordt in verband gebracht met het voorkomen van aderverkalking. In het algemeen bevatten vetten die vast zijn bij kamertemperatuur (frituurvet, boter) veel verzadigde vetzuren. Vloeibare oliën (olijfolie, zonnebloemolie) zijn rijk aan onverzadigde vetzuren. Vetten kunnen in het lichaam worden opgeslagen als reservebrandstof. Ook koolhydraten die niet worden benut als brandstof kunnen worden omgezet en opgeslagen als vet. De meeste mensen worden niet dik van het eten van te veel vet, maar door teveel koolhydraten.

Vitaminen, mineralen en water

Vitaminen en mineralen spelen een belangrijke rol bij groei en gezondheid. We hebben er slechts kleine hoeveelheden van nodig. Vitaminen komen in 2 varianten voor: water-oplosbaar (vitamine B, C) en vet-oplosbaar (vitamine A, D, E, K). Vetoplosbare vitaminen worden opgeslagen in het lichaam en kunnen daardoor vergiftigingsverschijnselen veroorzaken bij een te hoge inname. Een overschot aan wateroplosbare vitaminen wordt uitgescheiden via de urine. Water bevat geen calorieën en wordt daarom zelden aangemerkt als voedingsstof. Toch is water van levensbelang: ongeveer 60% van het lichaamsgewicht van een gezonde jonge man bestaat uit water, 50% voor een gezonde jonge vrouw. Als er 9 tot 12% van het lichaamsgewicht aan water wordt verloren, loopt iemand al ernstig gevaar. Dehydratie heeft een afname van het prestatievermogen tot gevolg. Wanneer iemand meer dan 2% van zijn lichaamsgewicht aan vocht verliest zullen de hartfrequentie en de lichaamstemperatuur tijdens inspanning toenemen. Het volhouden van langdurige inspanning wordt moeilijker wanneer er sprake is van dehydratie. Daarom is voldoende drinken belangrijk, met name wanneer de zweetproductie hoog is. Te veel water drinken kan ook, er is dan sprake van hyponatremie. De concentratie natrium in het bloed wordt dan te laag. Symptomen van hyponatremie zijn o.a. zwakte, disoriëntatie, flauwtes en

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 9 -

iemand kan zelfs in coma raken. Normaal gesproken zal hyponatremie niet snel optreden. Een marathonloper die 3 tot 5 L vocht verliest en aanvult met 2 tot 3 L water zal normale concentraties natrium in het bloed handhaven.

3.5 Urinewegstelsel

De nieren zorgen ervoor dat de samenstelling van het bloed constant blijft. Daartoe verwijderen de nieren selectief stoffen uit het bloed. De nieren werken dus als een zuiveringsinstallatie voor het bloed. Per etmaal krijgen de nieren ongeveer 1700 liter bloed te verwerken (ongeveer 1,2 liter per minuut). Hierdoor kunnen zij hun ‘filterfunctie’ optimaal vervullen. De nieren vormen urine welke zeer geconcentreerd kan zijn, maar ook erg verdund. Dit is onder andere afhankelijk van de inname van vocht. Gemiddeld wordt er ongeveer 1,5 liter urine per etmaal geproduceerd.

3.6 Motorisch stelsel: Beweging

Bot

Het lichaam van een volwassene telt 206 botten. De botten geven steun en beschermen de organen. Bot bestaat uit beenweefsel, dat is samengesteld uit kalk en lijmstof. Kalk zorgt voor de stevigheid en lijmstof voor de buigzaamheid. Alle botten zijn omgeven door een beenvlies dat veel gevoelszenuwen bevat. Bovendien voorziet het beenvlies het bot van bloed. Botweefsel heeft een heel intensieve stofwisseling en is goed doorbloed. Bot wordt voortdurend afgebroken en opgebouwd. Daardoor is groei en herstel mogelijk.

Gewrichten Botten zijn op verschillende manieren met elkaar verbonden. De soort verbinding bepaald onder andere hoe beweeglijk de verbonden botten nog zijn ten opzichte van elkaar. De beweeglijkheid heeft automatisch gevolgen voor de stabiliteit van het gewricht: hoe beweeglijker het gewricht, hoe minder stabiel en hoe minder beweeglijk, hoe stabieler. Heel beweeglijke verbindingen zijn de zogenoemde synoviaalgewrichten. Enkele voorbeelden zijn bijvoorbeeld het schoudergewricht, de elleboog, de pols, de heup, knie en enkel. Een synoviaalgewricht wordt gevormd door twee of meer botstukken waarvan de uiteinden zijn bekleed met kraakbeen. Dit kraakbeen is spiegelglad en maakt samen met de gewrichtsvloeistof (de synovia) een soepele beweging mogelijk. Daarbij is het kraakbeen erg elastisch, zodat het schokken kan opvangen zoals die bijvoorbeeld optreden bij het hardlopen. Kraakbeen krijgt zijn voeding van de gewrichtsvloeistof en niet van bloedvaten. Daardoor is kraakbeen nogal kwetsbaar en herstelt het slecht. De kraakbeenlaag bij kinderen is heel dik en neemt naarmate wij ouder worden langzaam af. Uiteindelijk is de normale kraakbeen dikte bij een volwassene in de heup en knie ongeveer 5 mm. Wanneer het kraakbeen beschadigd raakt bij bijvoorbeeld een ongeval of herhaaldelijke blessures, zal de soepele werking van het gewricht verloren gaan en ontstaat artrose. Elk gewricht is omgeven door een stevig gewrichtskapsel. In dit kapsel zitten veel bloedvaten om de binnenbekleding, de synoviale laag, te voeden. De synovia bekleedt de gewrichtsvlakken met een dun laagje. Door zijn stroperige eigenschappen zorgt het ervoor dat de gewrichtsvlakken steeds van elkaar gescheiden blijven, waardoor wrijving tot een minimum wordt beperkt, zodoende zal er geen slijtage van de gewrichtsvlakken optreden. Men kan het gewrichtssmeer vergelijken met het vet in een lager waarin de as van het fietswiel draait. Daarbij heeft de synovia een zeer belangrijke taak in de voeding van de kraakbeenlaag en vangt het schokken op.

Als sporter ben je waarschijnlijk al regelmatig geconfronteerd met pijntjes of klachten van je eigen bewegingsapparaat. In deze paragraaf wordt het motorische systeem onder de loep genomen. Het motorische systeem is het geheel van botten, gewrichten, pezen en spieren en de aansturing hiervan.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 10 -

Schematische weergave van de bouw van een gewricht

Skeletspieren Spieren zijn de hele dag actief. Niet alleen als je gaat sporten, maar zelfs wanneer je doodstil op een stoel zit zorgen skeletspieren ervoor dat je rechtop zit en niet in elkaar zakt. Maar bijvoorbeeld ook de spieren van je oogleden zijn dan ook regelmatig actief wanneer je knippert. Naast skeletspieren bestaan bijvoorbeeld ook de wand van het spijsverteringskanaal, de blaas en baarmoeder uit spierweefsel. Meestal heb je er geen erg in als deze spieren actief zijn, maar soms wordt je er wel mee geconfronteerd. Bijvoorbeeld bij darm- en maagkramp.

Botten en gewrichten kunnen alleen bewegen als er spieren aan vast zitten. Het menselijk lichaam telt er meer dan zeshonderd. Sommige spieren zorgen ervoor dat je je kunt voortbewegen, andere zijn betrokken bij bijvoorbeeld de ademhaling, de mimiek of het handhaven van de lichaamshouding. Spieren hebben soms één specifieke functie, maar veel vaker vervullen ze meerdere functies. Zo zijn buikspieren betrokken bij de ademhaling, maar zul je ze ook inzetten bij het doen van een ‘crunch’. Skeletspieren maken ongeveer veertig procent van het lichaamsgewicht uit en geven samen met botten en huid de vorm aan het lichaam. Spieren zijn opgebouwd uit afzonderlijke spiervezels en kunnen zich samentrekken (contraheren). De skeletspieren zijn aan de uiteinden door middel van pezen aan de beenderen verbonden. Pezen werken als een soort elastiek. Als de spier zich aanspant (spiercontractie), wordt deze korter en trekt aan de pees, waardoor het bot beweegt. Spieren hebben energie nodig om te kunnen werken. Hoe deze energie wordt vrijgemaakt leer je verderop in dit hoofdstuk. De spiercontracties maken een breed scala van lichaamsbewegingen mogelijk, van hardlopen tot glimlachen. Spieren handhaven ook de lichaamshouding en stabiliseren de gewrichten. Door de warmte die bij spiercontracties als bijproduct wordt afgegeven, blijft het lichaam warm. Als een spier zich spant, wordt deze korter en dikker. Mannen die trots hun kracht tonen door hun ‘biceps’ (armspier) te laten verkorten maken hier gebruik van. Bij het korter worden, trekt de spier aan de lichaamsdelen waaraan ze bevestigd is. Spieren kunnen alleen maar trekken, ze kunnen niet duwen. Als een spier zich ontspant, wordt ze slap.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 11 -

Het zenuwstelsel plant en coördineert alle acties. Zonder het zenuwstelsel zouden je spieren dus onbruikbaar zijn. Maar dat is niet de enige taak van het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel neemt alle informatie van buiten, maar ook van het lichaam zelf, op. Vervolgens wordt de informatie verwerkt en wordt er actie ondernomen. Het zenuwstelsel is een complex geheel. Veel functies worden zelfs door neurologen nog niet begrepen. In deze paragraaf staan de basisbegrippen met betrekking tot het zenuwstelsel centraal.

De spier die de knie buigt bijvoorbeeld kan het been niet weer recht duwen. Daarvoor moet de spier aan de vóórkant van het dijbeen zich spannen. Die trekt dan aan de voorkant en zorgt dat het been weer strekt. Heel wat spieren in het lichaam werken op deze manier in paren, die men antagonisten noemt. De ene spier trekt een lichaamsdeel de ene kant op, de andere trekt het weer terug. Wat dat betreft kun je de werking van het spierstelsel vergelijken met een marionet. Aansturing van het motorisch stelsel

De spieren die de armen, benen, gezicht, hoofd en lichaam bewegen zijn 'willekeurige' spieren. Dit betekent dat ze alleen maar werken als iemand dat wil. Vaak moet er goed nagedacht worden welke spieren voor een bepaald karwei nodig zijn, bijvoorbeeld als je een ingewikkelde nieuwe loopscholingsoefening onder de knie probeert te krijgen en je tegelijkertijd moet leren om rechtop te blijven, je armen correct mee te bewegen en je evenwicht te bewaren. Pas na veel oefening kan men willekeurige spieren gebruiken zonder er steeds bij na te denken en kun je de oefening combineren met kletsen met een collega-sporter.

3.7 Zenuwstelsel

Indeling naar bouw

Het zenuwstelsel kan worden ingedeeld in een centraal deel (de hersenen, hersenstam en het ruggenmerg) en een perifeer deel (al het andere zenuwweefsel). Deze indeling berust op de bouw. Het zenuwstelsel maakt gebruik van elektrische prikkels om informatie door te geven.

Hersenen, hersenstam en ruggenmerg zorgen voor de centrale verwerking van prikkels (waarneming, interpretatie en reacties). Het perifere zenuwstelsel geleidt prikkels van sensoren (bijvoorbeeld zintuigen) naar het centraal zenuwstelsel. Het geeft ook prikkels door in de omgekeerde richting: van het centraal zenuwstelsel naar bijvoorbeeld de spieren.

Indeling naar functie Op basis van functie kan een andere indeling worden gemaakt: het animale zenuwstelsel en het autonome (of vegetatieve) zenuwstelsel. Het autonome zenuwstelsel staat niet onder invloed van de wil. Ademhaling, circulatie, spijsvertering en uitscheiding worden bijvoorbeeld autonoom geregeld. Het autonome zenuwstelsel wordt onderverdeeld in twee delen, die een tegengesteld effect hebben op de organen: het sympathische en parasympathische zenuwstelsel. Het sympathische zenuwstelsel stelt de mens in staat om snel actie te ondernemen en wordt sterk beïnvloedt door emoties. Het stelsel zorgt bijvoorbeeld voor een versnelde hartslag, versnelde ademhaling, verhoogde zweetproductie, verhoogde spanning in spieren en remt de spijsvertering. Het parasympathische zenuwstelsel zorgt voor rust en herstel. De parasympathicus zorgt bijvoorbeeld voor een daling van de hartslagfrequentie, maar stimuleert de spijsvertering.

3.8 Hormonale stelsel

Het hormonale stelsel werkt nauw samen met het zenuwstelsel. De werking van het hormonale stelsel is echter trager, maar ook langduriger dan van het zenuwstelsel. Dat komt omdat hormonen door een hormoonklier aan het bloed worden afgegeven. Via het bloed reist het hormoon dan naar de plaats van bestemming. Vervolgens zorgt het hormoon ervoor dat er veranderingen optreden. Het hormoon insuline bijvoorbeeld wordt door de alvleesklier afgegeven aan het bloed als de bloedglucose stijgt. Dit

Over pubers wordt vaak gezegd dat ‘de hormonen door het lijf gieren’. Maar in feite speelt bij iedereen, jong of oud, man of vrouw, het hormonale stelsel een belangrijke rol bij het in stand houden van de homeostase. Het merendeel van de tijd heb je er helemaal geen erg in dat hormonen allerlei processen reguleren en organen aansturen.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 12 -

Op het eerste oog heeft het voortplantingsstelsel weinig van doen heeft met de taken van een trainer. Toch is het belangrijk dat je op de hoogte bent van veranderingen ten gevolge van de menstruatie, menopauze en zwangerschap. In dit hoofdstuk staat dus de fysiologie van de vrouw centraal.

gebeurt bijvoorbeeld na een maaltijd. In de spier-, lever- en vetcellen zorgt insuline er vervolgens voor dat glucose kan worden opgenomen in deze cellen. De bloedglucose daalt dan weer en de homeostase is hersteld.

3.9 Voortplantingsstelsel

Algemeen De eierstokken bevatten al voor de geboorte eicellen. In de vruchtbare leeftijd (van 10-15 jaar tot de menopauze) rijpt er daarvan telkens één uit. In deze periode produceren de eierstokken ook veel geslachthormonen.

Menstruatiecyclus De menstruatiecyclus omvat gemiddeld 28 dagen. Men begint te tellen vanaf de menstruatie (de eerste 4 tot 7 dagen). In de eerste helft van de cyclus (menstruatie tot eisprong) rijpt er een eicel en wordt het baarmoederslijmvlies opgebouwd. Dit baarmoederslijmvlies ging tenslotte verloren tijdens de menstruatie. In de tweede helft van de cyclus (eisprong tot menstruatie) wordt het baarmoederslijmvlies klaargemaakt voor een eventuele innesteling. De tweede helft duurt altijd 14 dagen. Bij het reguleren van de cyclus zijn de vrouwelijke geslachtshormonen oestrogeen en progesteron betrokken. Oestrogeen speelt ook een belangrijke rol bij het stimuleren van botaanmaak.

Ook in de vruchtbare periode kan de menstruatie om verschillende redenen uitblijven. Bij vrouwelijke sporters worden vaak stress en een vermindering van het gewicht als oorzaak aangewezen.

Sporten tijdens de menstruatie

Sommige vrouwen merken geen verschil in hun prestatie tijdens de verschillende stadia van de menstruatiecyclus. Anderen daarentegen vinden het bijzonder moeilijk om toch te trainen tijdens de menstruatie. De verdeling is ongeveer 50-50. Verder zijn er ook nog atletes die juist optimaal presteren tijdens hun menstruatie en wereldrecords vestigden in die periode! Menopauze Een vrouw is niet haar hele leven vruchtbaar. Zo rond het vijftigste levensjaar wordt de productie van geslachtshormonen verminderd. Een vrouw komt dan in de ‘overgang’. Typische klachten zijn overvloedig en plotseling bloedverlies en het optreden van ‘opvliegers’. Onder een ‘opvlieger’ wordt plotselinge warmtestuwing in het gezicht en de nek verstaan. Ook nachtelijk zweten, slaapstoornissen en onbegrepen moeheid komen veelvuldig voor.

Diabetes mellitus (suikerziekte). Er bestaan verschillende vormen van diabetes mellitus. Bij type I diabetes (1 op de 10 diabeten) speelt het ontbreken van het hormoon insuline een rol. De alvleesklier maakt dan geen insuline meer. Bij type II diabetes (9 op de 10 diabeten) is er sprake van onvoldoende effect van insuline. Bij onbehandelde suikerziekte hoopt glucose zich op in het bloed, terwijl er juist een tekort is in spieren, vet en lever. Type I diabetes begint meestal al op jonge leeftijd. Insuline injecties zijn dan noodzakelijk om normale bloedglucosewaarden te handhaven. Type II diabetes is erfelijk, maar ouderdom en vetzucht spelen een belangrijke rol. Het is nog grotendeels onbekend waarom de cellen onvoldoende reageren op insuline. Sporten en voldoende bewegen is erg belangrijk voor mensen met diabetes. De cellen worden daardoor bijvoorbeeld gevoeliger voor insuline. Ook wordt tijdens het sporten de voorraad glucose in het bloed aangesproken. Bovendien helpt voldoende beweging om overgewicht onder controle te krijgen. Bij diabeten kan de bloedglucose te hoog of te laag (een hypoglycemie) worden. Soms wordt er gedacht dat bij inspanning de bloedglucose altijd daalt, maar dit is niet het geval. Bij een tekort aan insuline kan tijdens het sporten wel degelijk de bloedglucose gevaarlijk stijgen.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 13 -

Een verminderde oestrogeenproductie kan ook leiden tot osteoporose (botontkalking). Om osteoporose tegen te gaan is het belangrijk dat vrouwen hun botten blijven belasten (dus hardlopen in plaats van zwemmen!) en zorgen dat hun lichaam voldoende calcium en vitamine D3 krijgt.

Sporten tijdens de zwangerschap

Als er sprake is van sporten tijdens een zwangerschap zou er in theorie met de volgende drie fysiologische mechanismen rekening moeten worden gehouden: verminderde bloedtoevoer naar de baarmoeder met gevaar voor zuurstoftekort voor de foetus (de

spieren vereisen tenslotte ook een grotere bloedtoevoer); een gevaarlijk hoge temperatuur voor de foetus, met name bij langdurig intensief inspannen

waardoor de lichaamstemperatuur van de moeder fors toeneemt; weinig beschikbare koolhydraten voor de foetus, omdat het lichaam van de moeder

meer verbruikt.

Met goede begeleiding en door verantwoord te sporten kunnen deze risico’s worden vermeden. Sommige mensen geloven dat sporten de kans op een miskraam verhoogt, maar dit is niet bewezen. Wél bewezen is onder andere dat een sportende zwangere minder aankomt tijdens de zwangerschap, minder last heeft van rugklachten, korter in het ziekenhuis hoeft te verblijven na de bevalling en minder vaak een keizersnee hoeft te ondergaan. Daarom worden zwangere vrouwen in het algemeen aangeraden om drie keer per week licht tot matig intensief te sporten. Uiteraard is het aan de vrouw in kwestie zelf om te beoordelen in hoeverre en tot welke maand ze wil blijven sporten of (tijdelijk) overstapt op een andere vorm, zoals aquajogging, zwemmen of fietsen.

4. Energiebehoefte en energievoorziening

In deze paragraaf staan energiebehoefte en de energievoorziening centraal en na bestudering ben je in staat om: een definitie van de energiebalans te geven;

een globale berekening van het energieverbruik tijdens hardlopen te geven; de energiebronnen te noemen;

de verschillende energiesystemen te beschrijven;

uit te leggen wanneer welk energiesysteem een voorname rol speelt.

4.1 Energie-behoefte

De hoeveelheid energie die iemand nodig heeft hangt af van de basaalstofwisseling (nodig om bijvoorbeeld adem te halen, voeding te verteren, lichaamscellen te bouwen, etc) en van overige, variabele, activiteiten zoals bijvoorbeeld sporten of het doen van fysiek zwaar werk. De meeste Nederlanders hebben tegenwoordig een weinig actieve leefstijl. Voor de gemiddelde, weinig actieve 30-50-jarige geldt een energiebehoefte van ongeveer 2000 kcal voor vrouwen en 2500 kcal voor mannen. Voor de actievere medemens geldt een energiebehoefte van ongeveer 2400 kcal voor vrouwen en 3100 kcal voor mannen.

4.2 Energiebalans

In Nederland heeft ruim 55% van de mannen en 50% van de vrouwen overgewicht. Er is sprake van overgewicht wanneer het lichaamsgewicht risico’s oplevert voor de gezondheid. Het begrip ‘energiebalans’ is belangrijk om overgewicht aan te kunnen pakken.

De energiebalans is het evenwicht tussen de energie die je binnenkrijgt en de energie die je verbruikt. Als je meer energie tot je neemt dan je verbruikt, zal het overschot worden opgeslagen als vet. Is je energie inname lager dan je energieverbruik, dan val je af. Bij een effectieve aanpak van overgewicht hoort zowel het verminderen van de energie-inname als het verhogen van het energieverbruik.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 14 -

4.3 Energieverbruik bij duurinspanning

Om het energieverbruik bijvoorbeeld bij hardlopen te schatten kan er in het algemeen worden uitgegaan van het volgende: je verbrandt per kilometer ongeveer je eigen lichaamsgewicht aan kcal. Iemand die 65 kg weegt en 10 km aflegt, verbrandt dan dus ongeveer 650 kcal.

4.4 Energiebronnen

De brandstoffen uit onze voeding kunnen door cellen niet worden gebruikt als directe energieleverancier. Cellen maken gebruik van ATP als energieleverancier. Tijdens rust worden vetten en koolhydraten ongeveer in gelijke verhouding gebruikt om ATP van te maken. Tijdens lichte tot zware inspanning worden meer koolhydraten dan vet verbruikt. Tijdens maximale, korte durende inspanning worden bijna alleen koolhydraten gebruikt om ATP van te maken. Koolhydraten worden in de vorm van glycogeen in de spieren en lever opgeslagen. Een klein gedeelte bevindt zich als glucose in het bloed. De opslag van glycogeen is beperkt. Normaal gesproken is er ongeveer 400 g glycogeen opgeslagen in de spieren en lever. Als de voeding te weinig koolhydraten bevat, kan deze voorraad uitgeput raken. 400 g koolhydraten levert nog geen 2000 kcal (één gram koolhydraten levert 4 kcal). Dit is equivalent aan ongeveer 32 km hardlopen voor een lichte hardloper. Vetten kunnen bijna onbeperkt worden opgeslagen. Iemand van 65 kg met 12% lichaamsvet heeft ongeveer 8 kg vetvoorraad. Door zijn complexe vorm is vet lastiger af te breken en daardoor minder toegankelijk voor cellen om ATP van te maken. Eén gram vet levert 9 kcal. Ook eiwitten kunnen worden gebruikt als brandstof. Eiwit moet echter eerst worden omgezet in glucose. Tijdens langdurige inspanningen kunnen eiwitten ongeveer 5 tot 10% van de benodigde energie leveren. Welke brandstof wordt er gebruikt? Verschillende factoren bepalen van welke brandstof er tijdens inspanning gebruik wordt gemaakt. Hieronder worden de belangrijkste factoren kort besproken.

de intensiteit van de inspanning Hoe hoger de intensiteit, hoe belangrijker de koolhydraten worden voor de energieleverantie.

de duur van de inspanning

Hoe langer de inspanning duurt, hoe belangrijk vet wordt als energieleverancier. Naarmate de inspanning langer duurt, raakt de glycogeenvoorraad in de spieren langzaam op. Deze afname van spierglycogeen bevordert het gebruik van vet voor de energieleverantie.

de mate van getraindheid

Naarmate iemand beter getraind raakt, zal een groter deel van de energie worden geleverd door vet, met name wanneer er op lage intensiteiten wordt gelopen.

de koolhydraatvoorraad Door voeding te nemen die rijk is aan koolhydraten, kan de voorraad glycogeen wat vergroot worden. Intensieve inspanningen zoals hardlopen kunnen dan wat langer worden volgehouden. Door te vasten kan de koolhydraatvoorraad worden uitgeput. Vet wordt tijdens inspanning dan de belangrijkste energieleverancier. Er werd gedacht dat dit effectief zou zijn in marathontraining omdat ‘het lichaam dan wordt geleerd minder beroep te doen op de glycogeenvoorraad’. De prestatie gaat tijdens vasten echter ernstig achteruit en bovendien loopt iemand veel eerder risico op een te lage bloedsuikerspiegel (hypoglycemie). Een hypoglycemie kan leiden tot bijvoorbeeld een versnelde hartslag, trillen, slapheid en zelfs bewusteloosheid.

Om te leven hebben cellen energie nodig. Spiercellen hebben ook energie nodig om te kunnen samentrekken. Onze cellen worden van energie voorzien door het stofje ATP. ATP wordt op verschillende manier geproduceerd. In dit hoofdstuk staat deze ATP-productie centraal.

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 15 -

Voor de start van de 800 m is de lactaatwaarde bij een atleet ongeveer 1 mmol per kg spiermassa. Direct na de finish blijkt de waarde opgelopen te zijn tot 25 mmol per kg spiermassa! Wat is er in die krappe 2 minuten gebeurd in de spiercellen van de atleet?

ATP-productie Als een molecuul ATP zich splitst in een molecuul ADP en een losse fofaatmolecuul, komt er energie vrij. Energie die onze (spier)cellen goed kunnen gebruiken tijdens bijvoorbeeld hardlopen. In de cellen is een heel beperkte voorraad ATP aanwezig. Genoeg om snel op te springen uit je stoel als er nu een brandalarm afgaat. Maar je voorraadje ATP levert je niet genoeg energie om de deur te bereiken. Cellen zijn dus erg afhankelijk van een voortdurende ATP-productie. Maar hoe wordt ATP eigenlijk geproduceerd?

ATP-cyclus (ATP = A-P-P-P ADP = A-P-P)

ATP wordt voortdurend opgebouwd uit ADP en een losse fosfaatmolecuul. Dit proces kost energie. In de bovenstaande afbeelding is weergegeven hoe er uit ADP, ATP wordt gemaakt. Met behulp van energie uit de voedingsstoffen wordt ADP omgezet in ATP. Als ATP vervolgens zich weer splits, komt deze energie weer vrij. Deze cyclus wordt continu doorlopen. Cellen kunnen op drie manieren uit ADP weer ATP produceren:

via het ATP-creatinefosfaatsysteem via het glycolytische systeem

via het oxidatieve systeem Deze 3 mogelijkheden worden hieronder onder de loep genomen. Het ATP-creatinefosfaatsysteem (ATP-PCr systeem) In spiercellen ligt naast een klein voorraadje ATP ook een klein voorraadje creatinefosfaat opgeslagen. Net zoals ATP levert het splitsen van creatinefosfaat in een creatinemolecuul en een fosfaatmolecuul, snel veel energie. Deze energie wordt gebruikt om opnieuw ATP van te maken. De splitsing is bijzonder snel en daarom uitermate handig voor explosieve inspanningen zoals sprinten. Het voorraadje creatinefosfaat is beperkt en levert voor ongeveer 3 tot 15 sec energie. Het glycolytische systeem

Een andere manier om ATP te produceren is door de afbraak van glucose. Deze afbraak is snel, maar minder snel dan het ATP-PCr-systeem. Er moeten namelijk verschillende stappen doorlopen worden voordat er ATP vrijgemaakt kan worden uit glucose. Uiteindelijk ontstaat er pyrodruivenzuur. Zonder de aanwezigheid van zuurstof (anaeroob) wordt dit pyrodruivenzuur omgezet in lactaatzuur(melkzuur).

Dit systeem maakt het mogelijk om energie te leveren, ook als er geen zuurstof aanwezig is. Het nadeel is wel dat de energieleverantie beperkt is en er afvalstoffen bij ontstaan. Lactaatzuur valt onmiddellijk uiteen in lactaat en een waterstofion. Het waterstofion heeft een daling van de pH in de spiercellen tot gevolg. Deze ‘verzuring’ beperkt het glycolytische systeem zelf en tast ook het

Algemene fysiologie

Augustus 2013 - 16 -

contractiemechanisme van de spiercellen aan. Lactaat wordt door andere weefsels uit het bloed verwijderd. Hartspierweefsel bijvoorbeeld gebruikt lactaat. Alleen met onze anaerobe systemen zouden we slechts voor enkele minuten kunnen inspannen voordat de productie van afvalstoffen het systeem beperkt. Daarom bestaat er het derde systeem. Het oxidatieve systeem Het oxidatieve systeem is het meest complexe van de drie systemen. Omdat er zuurstof wordt verbruikt, wordt dit systeem ook wel ‘aeroob’ genoemd. Het aerobe systeem is in staat om de spiercel langdurig van energie te voorzien. Is er zuurstof in de spiercel aanwezig, dan wordt het pyrodruivenzuur niet omgezet in lactaatzuur, maar volledig afgebroken. Naast energie komt er dan water vrij. Er treedt dan dus geen verandering van de pH in de spiercellen op. Ook vet kan door het oxidatieve systeem worden gebruikt om ATP van te maken. Vet levert meer energie op per gram dan koolhydraten. De verbranding van vet vereist echter meer zuurstof. Als de aanvoer van zuurstof dus beperkt is, worden er voornamelijk koolhydraten gebruikt. Dit is dus het geval tijdens hoog-intensieve inspanningen. Het oxidatieve systeem levert verreweg de meeste energie op. Toch kent ook dit systeem zijn beperkingen. Deze zijn: De capaciteit van de spieren om zuurstof te gebruiken. Dit is o.a. afhankelijk van het type

spiervezels. Zogenoemde ‘langzame’ (rode) spiervezels zijn erg goed in het gebruiken van zuurstof bij de verbranding van koolhydraten en vetten. ‘Snelle’ (witte) spiervezels hebben een veel beter glycolytisch systeem. Beide typen vezels worden door training beter in het gebruiken van zuurstof voor de energievoorziening.

De aanvoer van zuurstof. Het menselijk lichaam is nauwelijks in staat om zuurstof op te slaan. De aanvoer van zuurstof is dus afhankelijk van je ademhaling (voldoende lucht ventileren) en je hart- en vaatstelsel (voldoende zuurstofrijk bloed naar de spieren voeren).

Bovendien heeft het oxidatieve systeem even de tijd nodig om op volle sterkte te kunnen werken. Het duurt tenslotte even voordat zuurstof uit de lucht via de luchtwegen en het vaatstelsel de spieren heeft bereikt. De grotere behoefte aan zuurstof bestaat echter wel vanaf het allereerste moment dat er met inspannen begonnen wordt. Het omgekeerde gebeurt ook: niet onmiddellijk nadat je je inspanning hebt beëindigt, daalt je zuurstofbehoefte. Je blijft nog even na-ademen, ook als je alweer stilstaat.

4.5 Anaerobe drempel (AND)

Als het oxidatieve systeem goed op gang is en de behoefte aan zuurstof in evenwicht is met het aanbod, spreken we van een ‘steady state’. Op het moment dat de spieren meer gebruik maken van het anaerobe (glycolytische) systeem zal de lactaat waarde stijgen. In de praktijk wordt er in dit verband vaak over de ‘anaerobe drempel’ (AND) of omslagpunt gesproken. Als het lactaat in het bloed boven een grens van 4mmol/l komt, is dit punt volgens de definitie bereikt. Het optreden van vermoeidheid is gerelateerd aan de productie van lactaat. Je kan dus zeggen als men arbeid verricht onder de AND, de energievoorziening bijna volledig wordt gedekt door aerobe processen en dus weinig lactaat vorming optreedt. Voor ongetrainde sporters ligt de AND gemiddeld op 50% van het maximale vermogen, bij getrainde sporters is dit 75-80% van het maximale vermogen. Deze ‘drempel’ is dus door trainingen gunstig te verschuiven.