INSPANNINGSFYSIOLOGIE
DEEL 1 INLEIDING – KENNISMAKING MET DE INSPANNINGSFYSIOLOGIE
Fysieke activiteit/inspanning – spierarbeid/spiercontractie (dynamisch/statisch)
ð Stijgen van het energieverbruik
ð 3 systemen: spieren – hart en bloed – longen
- Perifere circulatie: spieren vs hart en bloed
- Pulmonale circulatie: hart en bloed vs longen
Longen – respiratie Hart – centrale circulatie
- Zuurstofdiffusie - Hartminuutvolume
- Ventilatie - Arteriële bloeddruk
- Alveolaire ventilatie: perfusieratio - Hemoglobineconcentratie
- Hemoglobine – zuurstofaffiniteit Spiermetabolisme
Perifere circulatie - Enzymen en oxidatief vermogen
- Bloedstroom naar niet-actieve regio’s - Energievoorraden
- Bloedstroom in spier - Myoglobine
- Capillairdichtheid in de spier - Mytochondria – aantal en hoeveelheid
- Zuurstofdiffusie - Substraatgebruik
- Zuurstofextractie
- Hemoglobine – zuurstofaffiniteit
Inspanningsfysiologie
= studie naar hoe het lichaam zich fysiologisch aanpast aan de acute stress van inspanning of
lichamelijke activiteit en aan de chronische stress van fysieke training
Historische mijlpalen
ð Fundamenten gelegd tussen 1920 en 1980 (maar ervoor al boeken erover gemaakt)
ð Ingewikkelde toestellen: Douglas Bag -> weinig onderzoek per dag mogelijk
- Nu veel makkelijker en sneller
ð 1793: Geschrift van A. Séguin en A.L. Lavoisier
- Spieractiviteit en zuurstofopname in rust (24l O2 per uur) en tillen van een gewicht van
7,3kg naar 200m hoogte in 15min (60l O2 per uur)
ð 1889: F. Lagrange
- Eerste gepubliceerde leerboek over inspanningsfysiologie ‘Physiology of bodily exercise’
ð 1931: F.A. Bainbridge
- Eerste wetenschappelijke tekst over inspanningsfysiologie ‘Physiology of muscular
exercise’
ð 1921: A.V. Hill
- Nobelprijs voor zijn bevindingen over energiemetabolisme (principes die het domein van
de inspanningsfysiologie nadien hebben beïnvloed)
ð 1927: Amerikaanse invloed – Harvard Fatigue Laboratorium (HFL)
- Opgericht door biomechanicus L.J. Henderson (tot aansluiting in 1947 geleid door D.B.
Dill)
1
, - Het HFL leidde bijna alle prominente inspanningsfysiologen van jaren vijftig en zestig op
- Contact tussen D.B. Bill en A. Krogh: uitwisseling van fysiologen die leidde tot de
Scandinavische invloed
ð Na 1950: Scandinavische invloed
- Belangrijk onderzoek van de laatste 35 jaar kwam tot stand door
samenwerkingsverbanden tussen Amerikaanse en Scandinavische inspanningsfysiologen
ð Hedendaagse inspanningsfysiologie
- Veel vooruitgang in de inspanningsfysiologie kan worden toegeschreven aan verbeterde
technologie
o Veel onderzoek, maar kleine vooruitgang (weinig tot geen nieuwe uitvindingen ->
enkel verbeteren van methodes door diepere inzichten)
- Herintroductie naaldbiopsietechniek: J. Bergstrom
- Intrede van de biochemie in de inspanningsfysiologie (midden jaren zestig)
- Toepassen van de moleculair biologische technieken (21e eeuw)
Homeostase = lichaamsevenwicht
ð Basisprincipe van de inspanningsfysiologie
ð Inspanning = het verstoren van de homeostase in het lichaam
- Kerntemperatuur tussen 36,3 en 37,8°C -> lichaam gaat er alles aan doen om dit zo te
houden (homeothermie)
- Bloedglucose binnen normen gaan houden (erbuiten -> reactie van het lichaam)
ð Claude Bernard – Fixité du milieu interieur -> organismen behouden een stabiele interne
omgeving ondanks veranderende externe condities
ð Walter B. Cannon – homeostasis -> zelfregulerend proces waarbij biologische systemen
stabiliteit behouden terwijl ze zich aanpassen aan de veranderende condities
General adaptation syndrom (GAS)
ð Mechanisch model om de relatie tussen stress, adaptatie en vermoeidheid te begrijpen
ð Inspanning
- Alarmfase (verbruiken van
brandstof)
- Resistente fase (herstel na
DOMS, glycogeenverbruik)
- Uitputtingsfase
(overtraining, non-
functional overreaching)
ð patroon: initiële daling gevolgd
door een stijging (in level van
adaptatie)
- Langdurige toepassing van een stressfactor of een te hoge dosis leidt tot uitputting
- Trainingsbelasting en -respons kunnen worden bekeken in relatie tot de GAS: overtraining
is het gevolg van onjuist beheer van belasting en vermoeidheid
- GAS kan gebruikt worden door coaches en trainers als conceptueel framework voor de
periodisatie van training om de aanpassing te sturen ifv het competitieve schema
2
,Acute fysiologische aanpassingen = onmiddellijke reacties op 1 enkele inspanning
ð Beïnvloedende factoren: omgevingsfactoren, gedragsfactoren, tijdstip van de dag…
- Omgevingsfactoren
o Temperatuur
o Luchtvochtigheid
o Geluidsniveau (enkel invloed op HF in rust)
- Gedragsfactoren
o Voedselinname
o Slaap
- Tijdstip van de dag
o Hoogtepunt HF rond 14u-16u – dalen na 16u – laagst in de nacht
- Vrouw – menstruele cyclus
o Variaties in lichaamsgewicht, totale hoeveelheid lichaamsvocht,
lichaamstemperatuur, snelheid van metabolisme, hartfrequentie, slagvolume
ð Gebruik van ergometers
ð Schema
- Verstoorde homeostase door acute oefening, verhoogde zuurtegraad bloed (dalen pH)
- Receptoren carotis-lichaampjes in de nek
- Respons pathway: zenuwsignaal naar de hersencellen die de ademhaling controleren
o Target orgaan: longen -> antwoord: verhoogde ademhaling en CO2 excretie
- Tegengaan van verhoogde zuurtegraad in het bloed
Chronische fysiologische aanpassingen = lange termijn reacties op herhaalde inspanningen
ð Basisprincipes van training: overload, supercompensatie, specificiteit, verminderde
meeropbrengst, reversibiliteit en duurzaamheid, individualisatie
ð Switch on – of van genen -> invloed op proteïnesynthese
- Metabole aanpassingen -> meer mitochondriën -> opschuiven van lactaatcurve
3
, Training
= systematisch en doelgericht activeren van het lichaam (respiratoir/cardiovasculair/musculair/
metabool) met als het prestatievermogen te verbeteren door morfologische (structurele) en
functionele aanpassingen
ð Nature of training
- 20e eeuw: mensen aan training onderwerpen en kijken wat het gevolg is -> geen inzicht in
wat er gebeurde in de spieren
- 21e eeuw
o Myocellulaire en cellulaire biologie (wat gebeurt er op DNA niveau) -> nog veel
progressie mogelijk op de epigenitica
o Concept van integratie van fysiologische stimuli in een fenotypische aanpassing
(Flück, 2006)
o Moleculaire verklaring voor ‘supercompensatie’ (glycogeen depletie in spieren door
lange inspanning + veel herhaling -> toename in concentratie rust glycogeen)
Graad van fysieke stress en trainingseffect
ð Stressor = overload training stimulus
ð Verstoren van homeostase
- Optimale stress van oefening -> homeostase hersteld -> verbeteren prestatie
- Te grote stress oefening -> homeostase niet hersteld -> over-reaching/overtraining
Onderzoek: het fundament voor begrip
ð Transversaal onderzoek, longitudinaal onderzoek, gecontroleerd onderzoek (RCT),
laboratorium versus veldonderzoek
ð Onderzoek is altijd gelimiteerd (nooit geldend voor alle situaties en alle populaties)
4
DEEL 1 INLEIDING – KENNISMAKING MET DE INSPANNINGSFYSIOLOGIE
Fysieke activiteit/inspanning – spierarbeid/spiercontractie (dynamisch/statisch)
ð Stijgen van het energieverbruik
ð 3 systemen: spieren – hart en bloed – longen
- Perifere circulatie: spieren vs hart en bloed
- Pulmonale circulatie: hart en bloed vs longen
Longen – respiratie Hart – centrale circulatie
- Zuurstofdiffusie - Hartminuutvolume
- Ventilatie - Arteriële bloeddruk
- Alveolaire ventilatie: perfusieratio - Hemoglobineconcentratie
- Hemoglobine – zuurstofaffiniteit Spiermetabolisme
Perifere circulatie - Enzymen en oxidatief vermogen
- Bloedstroom naar niet-actieve regio’s - Energievoorraden
- Bloedstroom in spier - Myoglobine
- Capillairdichtheid in de spier - Mytochondria – aantal en hoeveelheid
- Zuurstofdiffusie - Substraatgebruik
- Zuurstofextractie
- Hemoglobine – zuurstofaffiniteit
Inspanningsfysiologie
= studie naar hoe het lichaam zich fysiologisch aanpast aan de acute stress van inspanning of
lichamelijke activiteit en aan de chronische stress van fysieke training
Historische mijlpalen
ð Fundamenten gelegd tussen 1920 en 1980 (maar ervoor al boeken erover gemaakt)
ð Ingewikkelde toestellen: Douglas Bag -> weinig onderzoek per dag mogelijk
- Nu veel makkelijker en sneller
ð 1793: Geschrift van A. Séguin en A.L. Lavoisier
- Spieractiviteit en zuurstofopname in rust (24l O2 per uur) en tillen van een gewicht van
7,3kg naar 200m hoogte in 15min (60l O2 per uur)
ð 1889: F. Lagrange
- Eerste gepubliceerde leerboek over inspanningsfysiologie ‘Physiology of bodily exercise’
ð 1931: F.A. Bainbridge
- Eerste wetenschappelijke tekst over inspanningsfysiologie ‘Physiology of muscular
exercise’
ð 1921: A.V. Hill
- Nobelprijs voor zijn bevindingen over energiemetabolisme (principes die het domein van
de inspanningsfysiologie nadien hebben beïnvloed)
ð 1927: Amerikaanse invloed – Harvard Fatigue Laboratorium (HFL)
- Opgericht door biomechanicus L.J. Henderson (tot aansluiting in 1947 geleid door D.B.
Dill)
1
, - Het HFL leidde bijna alle prominente inspanningsfysiologen van jaren vijftig en zestig op
- Contact tussen D.B. Bill en A. Krogh: uitwisseling van fysiologen die leidde tot de
Scandinavische invloed
ð Na 1950: Scandinavische invloed
- Belangrijk onderzoek van de laatste 35 jaar kwam tot stand door
samenwerkingsverbanden tussen Amerikaanse en Scandinavische inspanningsfysiologen
ð Hedendaagse inspanningsfysiologie
- Veel vooruitgang in de inspanningsfysiologie kan worden toegeschreven aan verbeterde
technologie
o Veel onderzoek, maar kleine vooruitgang (weinig tot geen nieuwe uitvindingen ->
enkel verbeteren van methodes door diepere inzichten)
- Herintroductie naaldbiopsietechniek: J. Bergstrom
- Intrede van de biochemie in de inspanningsfysiologie (midden jaren zestig)
- Toepassen van de moleculair biologische technieken (21e eeuw)
Homeostase = lichaamsevenwicht
ð Basisprincipe van de inspanningsfysiologie
ð Inspanning = het verstoren van de homeostase in het lichaam
- Kerntemperatuur tussen 36,3 en 37,8°C -> lichaam gaat er alles aan doen om dit zo te
houden (homeothermie)
- Bloedglucose binnen normen gaan houden (erbuiten -> reactie van het lichaam)
ð Claude Bernard – Fixité du milieu interieur -> organismen behouden een stabiele interne
omgeving ondanks veranderende externe condities
ð Walter B. Cannon – homeostasis -> zelfregulerend proces waarbij biologische systemen
stabiliteit behouden terwijl ze zich aanpassen aan de veranderende condities
General adaptation syndrom (GAS)
ð Mechanisch model om de relatie tussen stress, adaptatie en vermoeidheid te begrijpen
ð Inspanning
- Alarmfase (verbruiken van
brandstof)
- Resistente fase (herstel na
DOMS, glycogeenverbruik)
- Uitputtingsfase
(overtraining, non-
functional overreaching)
ð patroon: initiële daling gevolgd
door een stijging (in level van
adaptatie)
- Langdurige toepassing van een stressfactor of een te hoge dosis leidt tot uitputting
- Trainingsbelasting en -respons kunnen worden bekeken in relatie tot de GAS: overtraining
is het gevolg van onjuist beheer van belasting en vermoeidheid
- GAS kan gebruikt worden door coaches en trainers als conceptueel framework voor de
periodisatie van training om de aanpassing te sturen ifv het competitieve schema
2
,Acute fysiologische aanpassingen = onmiddellijke reacties op 1 enkele inspanning
ð Beïnvloedende factoren: omgevingsfactoren, gedragsfactoren, tijdstip van de dag…
- Omgevingsfactoren
o Temperatuur
o Luchtvochtigheid
o Geluidsniveau (enkel invloed op HF in rust)
- Gedragsfactoren
o Voedselinname
o Slaap
- Tijdstip van de dag
o Hoogtepunt HF rond 14u-16u – dalen na 16u – laagst in de nacht
- Vrouw – menstruele cyclus
o Variaties in lichaamsgewicht, totale hoeveelheid lichaamsvocht,
lichaamstemperatuur, snelheid van metabolisme, hartfrequentie, slagvolume
ð Gebruik van ergometers
ð Schema
- Verstoorde homeostase door acute oefening, verhoogde zuurtegraad bloed (dalen pH)
- Receptoren carotis-lichaampjes in de nek
- Respons pathway: zenuwsignaal naar de hersencellen die de ademhaling controleren
o Target orgaan: longen -> antwoord: verhoogde ademhaling en CO2 excretie
- Tegengaan van verhoogde zuurtegraad in het bloed
Chronische fysiologische aanpassingen = lange termijn reacties op herhaalde inspanningen
ð Basisprincipes van training: overload, supercompensatie, specificiteit, verminderde
meeropbrengst, reversibiliteit en duurzaamheid, individualisatie
ð Switch on – of van genen -> invloed op proteïnesynthese
- Metabole aanpassingen -> meer mitochondriën -> opschuiven van lactaatcurve
3
, Training
= systematisch en doelgericht activeren van het lichaam (respiratoir/cardiovasculair/musculair/
metabool) met als het prestatievermogen te verbeteren door morfologische (structurele) en
functionele aanpassingen
ð Nature of training
- 20e eeuw: mensen aan training onderwerpen en kijken wat het gevolg is -> geen inzicht in
wat er gebeurde in de spieren
- 21e eeuw
o Myocellulaire en cellulaire biologie (wat gebeurt er op DNA niveau) -> nog veel
progressie mogelijk op de epigenitica
o Concept van integratie van fysiologische stimuli in een fenotypische aanpassing
(Flück, 2006)
o Moleculaire verklaring voor ‘supercompensatie’ (glycogeen depletie in spieren door
lange inspanning + veel herhaling -> toename in concentratie rust glycogeen)
Graad van fysieke stress en trainingseffect
ð Stressor = overload training stimulus
ð Verstoren van homeostase
- Optimale stress van oefening -> homeostase hersteld -> verbeteren prestatie
- Te grote stress oefening -> homeostase niet hersteld -> over-reaching/overtraining
Onderzoek: het fundament voor begrip
ð Transversaal onderzoek, longitudinaal onderzoek, gecontroleerd onderzoek (RCT),
laboratorium versus veldonderzoek
ð Onderzoek is altijd gelimiteerd (nooit geldend voor alle situaties en alle populaties)
4
