Fitness 

Fysiologie: Energiesystemen

Sunday 10 September 2017
854
  • Facebook
  • Twitter
  • Pinterest

Wandelen, een trap oplopen of een halter boven je hoofd tillen, alle vormen van lichamelijke inspanning kosten energie. Afhankelijk van de duur en intensiteit van de inspanning kan het menselijk lichaam een beroep doen op drie energiesystemen. In dit artikel zal dieper worden ingegaan op hoe deze energiesytemen werken en bij welke vormen van inspanning zij aktief zijn. Tot slot zal er aandacht worden besteed aan de werking van creatine en de effecten van creatinesuppletie.

Elke cel heeft energie nodig voor het in stand houden van haar functies. De energierijke fosfaatverbinding ATP (adenosine tri fosfaat) is de enige stof waaruit energie gehaald kan worden. Bij de opsplitsing van ATP in ADP (adenosine di fosfaat) en P (fosfaat) komt energie vrij. De terugvorming van ADP en P in ATP kost energie. Om de energie die hiervoor nodig is te leveren heeft ons lichaam drie energiesystemen. Twee van deze energiesystemen, het fosfaatsysteem en de glycolyse werken anaëroob, dat wil zeggen zonder gebruik te maken van zuurstof. Het aërobe systeem werkt met behulp van zuurstof.

Het fosfaatsyteem

De spier moet veel energie in korte tijd kunnen leveren. Tijdens maximale inspanningen heeft de spier daarom veel ATP nodig. De aanwezige hoeveelheid ATP in de spiercel moet echter zo veel mogelijk constant gehouden worden. De hiertoe benodigde afbraak van glucose en vetzuren komt echter meestal te traag op gang. Om de prestatie van de spier niet te snel te laten verminderen beschikt de spier nog over een tweede energierijke fosfaatverbinding, het creatinefosfaat. Creatinefosfaat staat zijn fosfaatdeel (P) af zodat dit samen met ADP weer terug kan vormen tot ATP. Door deze reactie kan ATP-gehalte in de cel toch op peil gehouden worden. De reactie die optreedt in de spier is:

CP (creatinefosfaat) + ADP > Creatine + ATP Bij maximale inspanning is de concentratie creatinefosfaat na ongeveer 10 seconden zo laag dat de prestatie sterk afneemt. Het lichaam schakelt dan steeds meer over op de glycolyse (ook anaëroob) en op het aërobe systeem (verbranding van glucose en vetten met gebruik van zuurstof ). Deze energiesystemen kunnen minder energie vrijmaken per tijdseenheid dan het fosfaat systeem.

De anaërobe glycolyse

Als de spieractiviteit langer aanhoudt zal de terugvorming van ATP moeten gebeuren met behulp van de energie die vrijkomt uit de afbraak van glucose of vetzuren. Als eerste zal er een beroep worden gedaan op de glycogeenvoorraad in de spier. Glycogeen is de vorm waarin glucose is opgeslagen in de spiercel. Dit glycogeen wordt zonder zuurstof omgezet in melkzuur en hierbij komt energie vrij: Glycogeen > 2 ATP + Melkzuur

Helaas heeft dit systeem één nadeel, men begint te ‘verzuren’, oftewel er ontstaat een brandend pijnlijk gevoel in de spieren dat er uiteindelijk voor zorgt dat je spieren de inspanning niet meer vol kunnen houden.

Tabel 1.  Inspanningsduur per energiesysteem    
Systeem  Brandstof  Inspanningsduur  Voorbeeld sporten
Aëroob  Koolhydraten, Vetzuren  minder dan 2 min  Duursporten 
Anaërobe glycolyse  Koolhydraten  20 sec – 2 min  400-800m lopen
Fosfaatsysteem  Creatinefosfaat  0-20 sec  Sprint, gewichtheffen

 

Het aërobe systeem

Gelukkig heeft ons lichaam één systeem dat het wat langer volhoudt, het aërobe systeem. Dit systeem wint de energie uit de afbraak van glucose en vetzuren met behulp van zuurstof. Dit energiesysteem is continue aktief maar komt iets langzamer op gang dan de anaërobe energiesystemen. Logisch want de ademhaling, hartslag en bloedsomloop hebben enige tijd nodig om zich aan te passen aan de inspanning. Deze processen moeten er namelijk voor zorgen dat er meer zuurstof en brandstoffen naar de spieren wordt vervoerd en tevens dat de geproduceerde koolstofdioxide weer wordt afgevoerd naar de longen. De scheikundige reaktie hiervoor is:

Glycogeen (of vetzuren) + O2 (zuurstof) ‡ ATP + H2O (water) + CO2 (koolstofdioxide)

 

Het gebruik van de energiesystemen

Over het gebruik van de drie energiesystemen bestaan nogal wat misverstanden. In tabel 1 staat voor elk energiesysteem een inspanningsduur aangegeven waarbinnen dit energiesysteem de meeste energie levert en in figuur is de verhouding tussen de verschillende energiesystemen grafisch weergegeven. Een misvatting is bijvoorbeeld dat het anaërobe systeem alle energie levert bij inspanningen tot 2 minuten. Dat is niet het geval, het aërobe systeem is namelijk direct vanaf het begin van inspanning aktief. De hoeveelheid energie die het aërobe systeem levert is alleen nog lang niet op het maximale niveau. In figuur 1 is te zien welk aandeel in de energievoorziening elk van de drie energiesystemen heeft.

Creatinesuppletie

Creatine is een bestanddeel van de voeding en wordt gevonden in vlees en vis. In het lichaam komt creatine in twee vormen voor: als vrij creatine (Cr) en gebonden als creatinefosfaat (CP) in een verhouding van 1:2. De opname van creatine via de voeding is ongeveer 1 gram per dag. Creatine wordt gehaald uit vlees en vis en dan vooral uit spierweefsel. ̊Daarnaast word er in het lichaam ongeveer 1 gram creatine per dag aangemaakt in de lever, alvleesklier en de nieren. Creatine wordt door het lichaam aangemaakt uit de aminozuren: glycine, arginine en methionine. Vanuit de eerder genoemde organen komt het creatine in het bloed terecht. Met behulp van een carrier wordt het dan opgenomen in de spiercellen. Deze carrier staat weer onder invloed van insuline, zodat er bij een verhoogde insulineconcentratie een verbeterde creatine-opname in de spiercel plaatsvindt. Het eten van koolhydraten, wat zorgt voor een stijging van de insulineconcentratie zorgt dus voor een verbeterde creatine-opname. Het verbruik van creatine is ongeveer 2 gram per dag. Creatine wordt in de nieren omgezet in creatinine dat via de urine wordt uitgescheiden. De hoeveelheid creatinefostaat in de spieren is voldoende om 8-12 seconden maximale inspanning te leveren. Hierna is er een duidelijke afname in het vermogen dat geleverd kan worden. Het verhogen van deze creatinefosfaat-voorraad in de spiervezels zou er mogelijk voor kunnen zorgen dat de spieren dit vermogen langer kunnen vasthouden of zelfs meer vermogen kunnen leveren.

Het is gebleken dat de concentratie creatinefosfaat in het plasma en de totale creatinevoorraad in de spier door suppletie van creatine toeneemt. Een combinatie van creatinesuppletie en training levert een 10% extra stijging in de totale creatineconcentratie in vergelijking met creatinesuppletie zonder training. Ook is gebleken dat creatine-suppletie in combinatie met enkelvoudige suikers zorgt voor een extra toename ten opzichte van creatinesuppletie zonder suikers. Het mogelijk nadeel van creatinesuppletie is een toename van het lichaamsgewicht. Met betrekking tot de werking van creatinesuppletie kan gezegd worden dat uit diverse wetenschappelijke studies is gebleken dat creatinesuppletie bij herhaalde kortdurende maximale inspanningen zorgt voor een beter herstel. Het prestatieniveau neemt bij de opeenvolgende herhalingen minder af bij personen die extra creatine hebben opgenomen in vergelijking met een controlegroep die geen extra creatine heeft genomen.

X-treme Fitness Workout nr. 2
Fat Loss: Gevolgen van structureel energietekort bij vrouwelijke sporters