door: Marc Hoeben | 19 april 2018
Niet iedereen is in de wieg gelegd voor topsport of het leveren van fysieke topprestaties. Dat vermoeden leefde natuurlijk al sterk, op basis van een heel scala aan bevindingen op de meest uiteenlopende terreinen. Nu heeft het een wetenschappelijke basis gekregen. Bewegingswetenschapper Stephan van der Zwaard van de Vrije Universiteit in Amsterdam onderzocht de fysiologische determinanten van de fysieke prestatie. Hij promoveerde onlangs met het proefschrift ‘Why muscles matter, optimizing sprint and endurance performance in athletes.’
Natuurlijk, zegt Van der Zwaard, heeft hij iets met sport en iets met topsport. “Ik doe zelf ook aan sport, vooral recreatief, en dan met name voetbal en hardlopen. In het kader van mijn onderzoek heb ik ook spierweefsel bij mezelf laten afnemen en grappig genoeg heb ik ontdekt dat ik meer in de wieg ben gelegd voor sprinten. Ondertussen was ik wel aan het trainen voor de marathon van Amsterdam. Poeh, dat heb ik geweten. Ik heb hem vorig najaar gelopen. Na 26 kilometer stortte ik volledig in. Ik heb de finish gehaald, maar dat was puur op karakter.”
Spierweefsel
Voor de oplettende lezer: Van der Zwaard liet dus bij zichzelf wat spierweefsel weghalen, zoals dat ook gebeurde bij een testgroep van negenentwintig wielrenners van nationaal tot en met olympisch niveau. Zo kon hij de opbouw, samenstelling en eigenschappen van hun spieren goed tegen het licht houden en relateren aan hun prestatie. Het roept een beetje een beeld op uit speelfilms van wetenschappers in een sciencefictionachtige setting, snijdend in lichamen van nog levende mensen.
“De arts verdoofde de huid, maakte een klein sneetje en met een holle naald haalde hij dan wat spierweefsel weg”
“Ha, zo eng is het allemaal niet, hoor”, zo stelt Van der Zwaard iedereen gerust. “Het ging maar om een klein beetje spierweefsel, uit de kniestrekkers van het bovenbeen, de quadriceps. Daarvan ben je snel hersteld, je hebt er geen last van bij verdere prestaties. Het gebeurde in het VUmc. De arts verdoofde de huid, maakte een klein sneetje en met een holle naald haalde hij dan wat spierweefsel weg.”
Onder de microscoop
Het spierweefsel werd met stikstof bevroren, in kleine ‘salami-plakjes’ gesneden en onder de microscoop bekeken, na chemische kleuringen. “Hiermee worden allerlei eigenschappen zichtbaar. Dan kun je bijvoorbeeld aan de kopjes van het eiwit myosine zien of het om snelle of langzame spiervezels gaat.” Voor de goede orde: snelle vezels zijn meer geschikt voor sprinten, langzame vezels beter (efficiënter) voor het duurwerk.
“Het combineren van sprint- en duurprestaties in de spier is zo makkelijk nog niet, en dit kun je vanuit de spier begrijpen”
Het eerste deel van de titel van zijn proefschrift (‘Why muscles matter’) lijkt nogal voor de hand te liggen. “Spieren zijn nodig om te bewegen. Of het nou gaat om het leveren van een topprestatie door een topsporter of om het dagelijks bewegen van iemand op leeftijd. Maar het ‘why’ in ‘why muscles matter’ is juist het vernieuwende: dat het combineren van sprint- en duurprestaties in de spier zo makkelijk nog niet is en dat je dit vanuit de spier kunt begrijpen.”
Lastige combinatie
Zijn onderzoek moest duidelijk maken waarom het in fysiologische zin moeilijk is om sprint- en duureigenschappen in de spier te combineren. Ook onderzocht Van der Zwaard welk effect deze spiereigenschappen op de prestaties hebben en in hoeverre die te trainen zijn. “Daarbij hebben we onder andere gekeken naar twee spiereigenschappen: de spiervezeldikte en de oxidatieve capaciteit, dus de capaciteit van de spier om met behulp van zuurstof energie te leveren.”
Uit het dierenrijk, vertelt Van der Zwaard, was dankzij eerder onderzoek al bekend dat er een negatieve relatie bestaat tussen deze twee spiereigenschappen voor sprint en ‘duur’. “We hebben laten zien dat er ook bij topsporters zo’n negatieve relatie is tussen spiereigenschappen voor de korte of juist langere afstanden. Bij topsporters wordt bovendien het samenspel tussen sprint- en duurvezels beter gecombineerd.”
“Met een driedimensionale scan met ultrageluid kun je zien hoe lang de spiervezels zijn en wat de totale dikte van de spier is”
Spieranalyse
Naast de biopten met spierweefsel werden in het onderzoek een driedimensionale scan met ultrageluid ingezet. “Dan kun je het spiervolume in kaart brengen, kun je zien hoe lang de spiervezels zijn en wat de totale dikte van de spier is.” Daarnaast werd gekeken naar de maximale kracht bij een kniestrekking, werd er bloed afgenomen en gekeken naar de zuurstofopname. Uiteindelijk deden de deelnemers ook twee prestatietesten.
“De ene was een sprinttest van dertig seconden op de fiets, waarbij het piekvermogen gedurende één seconde werd bekeken. Het andere was een duurtest op de fiets; een tijdrit van vijftien kilometer waarbij we keken naar het gemiddelde vermogen. Hier zagen we dezelfde negatieve relatie bij de sprint- en duurprestatie als op spierniveau, wanneer we rekening hielden met verschillen in lichaamsgrootte.”
Geboren sprinter?
Op deze manier, weet Van der Zwaard, is goed in kaart te brengen wie meer een ‘sprinttype’ is en wie meer een ‘duurtype.’ Bovendien valt er ook een zekere mate van aanleg voor topsport op basis van het fysiologisch profiel van de atleten te onderscheiden. “Een interessante bevinding is dat het hebben van lange spiervezels en veel haarvaatjes wel eens gunstig kan zijn om een goede sprint- en duurprestatie te combineren.”
“Haarvaatjes in de spieren blijken het samenspel tussen de sprint- en duureigenschappen in de spier te verbeteren”
“Het aantal haarvaatjes kun je met behulp van training opkrikken. Dat doe je door er via een intensieve inspanning zo veel mogelijk bloed doorheen te pompen. Door de snelle bloedstroom langs de haarvaatwanden wordt de aanmaak van extra haarvaatjes gestimuleerd. Een extra trigger is trainen met minder zuurstof in de lucht, bijvoorbeeld op hoogte, waarbij het extra moeilijk is om de zuurstof naar de spiervezels te krijgen. Die haarvaatjes blijken het samenspel tussen de sprint- en duureigenschappen in de spier te verbeteren en dat heeft weer een positief effect op je prestaties.”
Talent voorspellen?
Met de wetenschap uit het proefschrift van Van der Zwaard doemt een toekomst op waarbij talenten voortaan fysiologisch getest kunnen worden op hun geschiktheid voor een sport. “Dat kan en dat is zeker een interessante gedachte als het om talenten voor topsport gaat. Zo kan de fysiologie een fysieke prestatie van de talenten goed in kaart brengen, bijvoorbeeld om beter te begrijpen wat zijn of haar sterke en minder sterke punten zijn en welke sportdiscipline mogelijk het beste bij hem of haar past. Maar er zijn daarnaast nog een heleboel andere factoren die bepalen of iemand wel of niet geschikt is voor een sport en daarin een topper kan worden. Toch lijkt de fysiologie van de topsporter een belangrijke voorwaarde om die eerste plek kunnen te bemachtigen.”
Voor meer informatie: zie hier