Trainingseffecten op moleculair niveau

Om training en prestatie te verbeteren is het van groot belang te snappen wat er op moleculair niveau gebeurt ten gevolge van training. Training zorgt ervoor dat er diverse chemische en genetische processen in gang gezet worden. Hierdoor treden er adaptaties op waarbij enerzijds de weefselopbouw wordt geoptimaliseerd en anderzijds de vereiste chemische processen beter gaan verlopen.

Effecten van training op genen

Training zorgt voor mechanische en biochemische stress in ons lichaam. Tijdens en na een training worden er in de spiercellen als gevolg hiervan honderden genen in het DNA uitgelezen. Dit uitlezen gebeurt door het messengerRNA (mRNA). Het mRNA is tot 24 uur na een training actief met het uitlezen van de genen. Tijdens dit proces zorgt het mRNA ervoor dat er nieuwe eiwitten of enzymen worden aangemaakt om de chemische processen en weefselopbouw te verbeteren. Wanneer er voldoende frequent en intensief getraind wordt treden er lange termijn adaptaties op. Hierdoor ontwikkelt het lichaam een grotere belastbaarheid en kan het beter, langer en op hogere intensiteit inspanningen leveren.

Calcium

Calcium is een zeer belangrijke boodschapperstof in de spiercel. Door calcium is het lichaam in staat om de spieren goed te kunnen laten aan- en ontspannen. Wanneer een spiercel door het zenuwstelsel wordt geactiveerd komen er calciumionen vrij vanuit het sarcoplasmatisch reticulum (SR). Deze ionen komen terecht in de subcellulaire ruimte. Door het vrijkomen van deze calciumionen kan de spiercel een contractie inzetten. Als de spiercel zich vervolgens weer ontspant worden de calciumionen weer opgenomen in het SR. Dit gebeurt met behulp van calciumpompen die gelegen zijn op de wand van het SR.  Uit onderzoek is gebleken dat training op matig intensief niveau de uitwisseling van calcium verbetert. Vermoedelijk doordat er meer calciumpompen actief worden. Hierdoor kan het lichaam langer matig intensieve inspanningen leveren en is er een grotere weerstand tegen vermoeidheid.

Bij inspanningen op hoge intensiteit, boven de VO2max, is gebleken dat het opnamevermogen van calcium door het SR sterk afneemt, zo’n 20 tot 50%. Dit verklaart de sterke spiervermoeidheid bij hoog intensieve inspanningen en training. Deze verminderde resorptie van calcium houdt veelal tenminste een uur aan.

De precieze werking van de genen en eiwitsynthese in nog niet volledig te verklaren maar het is zeker dat de afgifte en opname van calciumionen van grote invloed is op de spierfunctie en daarmee het prestatievermogen. Er is nog nader onderzoek nodig om te bepalen in welke mate de duur, frequentie en intensiteit bepalend zijn voor de calciumrespons.

ATP en AMP

Ook de wisselwerking tussen adenosinetrifosfaat (ATP) en adenosinemonofosfaat (AMP) vormt een belangrijk signaal mechanisme bij inspanningen. ATP is de brandstof voor alle cellen in het lichaam. Tijdens lange of intensieve inspanningen neemt de hoeveelheid AMP toe en de hoeveelheid ATP neemt af. Deze verschuiving zorgt ervoor dat het eiwit AMPK vrijkomt. Dit eiwit brengt vervolgens diverse processen opgang ten behoeve van het prestatievermogen. Zo zorgt AMPK voor een hoger glucoseopname vermogen en een betere vetstofwisseling. Vooral hoog intensieve inspanningen en kort intensieve intervaltrainingen zorgen voor een sterke activatie van AMPK.

Impact van moleculaire adaptaties

Wanneer er regelmatig en met voldoende omvang getraind wordt kan er in een relatief korte tijd al een significante progressie worden waargenomen op moleculaire niveau. In onderzoek is aangetoond dat wanneer een sedentair persoon gedurende 6 weken 3 tot 4 keer gaat hardlopen een verdubbeling kan optreden in de aanwezigheid van het mitochondriaal eiwit. Dit eiwit is nodig voor het goed functioneren van de mitochondriën. De mitochondriën vormen een zeer belangrijk onderdeel in alle cellen van ons lichaam. Mitochondriën zijn de fabriekjes in de cel waar, door omzetting van glucose en vetzuren, ATP gevormd kan worden.  Goed functionerende mitochondriën en een hoge mitochondriale dichtheid is sterk bepalend voor het maximale zuurstofopnamevermogen, de VO2max.

Het eiwit PGC-1alpha is een belangrijke katalysator in het aanmaken nieuwe mitochondriën. Daarnaast zorgt dit eiwit voor de activatie van het eiwit PRAR. PRAR verbetert de vetstofwisseling en kan fast-twitch spiervezels omvormen naar slow-twitch vezels. De toename van slow-twitch vezels zorgt ervoor dat het aerobe vermogen en de weerstand tegen vermoeidheid toeneemt. Deze factoren zijn van groot belang voor de middel- en lange afstandsloper. Net als bij calcium is het nog niet precies bekend welke vorm van training de beste respons geeft voor het in gang zetten van deze processen.

Conclusie

Door training en inspanning wordt er een grote hoeveelheid aan processen in gang gezet op moleculair niveau. Door mRNA worden honderden genen uitgelezen. Vervolgens worden er specifieke eiwitten en enzymen aangemaakt waardoor de celfunctie en weefselopbouw wordt geoptimaliseerd. Vooralsnog is het niet precies duidelijk welke vormen van training de beste respons teweegbrengen. Hier is nog verder onderzoek voor nodig. Het helder krijgen van de juiste trainingsprikkels kan vervolgens zorgen dat het prestatievermogen naar een nog hoger niveau getild kan worden.

Heb jij ook een passie voor hardlopen dan is de cursus De Running Fysiotherapeut echt iets voor jou.

Bron: Anderson, O. (2013). Running Science. Champaign: Human Kinetics. Chapter 30.

Foto bij artikel door Jose Luis Calvo/ Shutterstock.

Samenvatter Johan Horst
Redactie Peter van Burken

Meer over dit onderwerp bij Psychfysio

Peter van Burken

Dertig jaar ervaring als fysiotherapeut/psycholoog. Auteur van Gezondheidspsychologie voor de fysiotherapeut en het boek Mindfulness en fysiotherapie. Initiator en docent Psychfysio opleidingen.

Dans je vrij van pijn. Een cursus voor mensen met chronische pijn.

Nieuwsbrief

Database met 1225+ artikelen

Voorjaar 2020

Dansante Fysiotherapie op basis van Laban/Bartenieff

8 dagen. Start 19 maart. Prijs 1095,-  ...

De Running Fysiotherapeut

5 dagen. Start 22 april 2020. Prijs 895,-...

Motivational interviewing en oplossingsgericht coachen

3 dagen. Start 22 mei 2020. Prijs 595,-...

Acceptance and Commitment Therapy bij pijn

3 dagen. Start 26 mei 2020. Prijs 595,-...

Motorisch trainen bij musculoskeletale pijn – Wervelkolom –

4 dagen. Start 3 juni 2020. Prijs 875,-...

Najaar 2020

Fysiopilates opleiding

9 dagen. Start 1 september 2020. Prijs 1295,-...

De Mindful Fysiotherapeut

8 dagen. Start 3 september 2020. Prijs 1295,-...

Praktijk – Neurolinguïstisch Programmeren (NLP)

3 dagen. Start 4 september 2020. Prijs 595,-...

Belevingsgericht lichaamswerk binnen de fysiotherapie

5 dagen. Start 19 september 2020. Prijs 895,-...

Pijn- en Stressmanagement technieken

3 dagen. Start 3 november 2020. Prijs 595,-...

Data volgen

Motorisch trainen bij musculoskeletale pijn – Extremiteiten –

4 dagen. Start najaar 2020. Prijs: 875,-  ...

Gezondheidspsychologie voor de fysiotherapeut

5 dagen. Start voorjaar 2021. Prijs 875,- Inschrijven...