Toegepaste Inspanningsfysiologie
Deel 1 Grenzen aan inspanning – Jos de Koning
Doel operationalisatie
Diagram van Wasserman → de 9 grafieken weergeven de uitkomst van
fysiologische metingen van een (maximale) inspanningstest.
Het systeem (de mens) genereert vermogen door ATP te splitsen. In de spier is
hiervoor O2 nodig, CO2 wordt gevormd. Bij ventilatie wordt dit proces
omgedraaid. Circulatie is de overdracht van O2 uit de lucht via het bloed naar de
spieren. Er zijn 5 plaatsen waar de beperking kan zitten.
Integratieve Cardio Pulmonaire test → kijken naar ventilatie, het hart en de
energieomzetting.
ATP-productie
De ATP-productie begint in de mitochondriën. Deze mitochondriën bevinden zich
in het cytoplasma. Ze hebben een halfwaardetijd van 6 dagen (heel kort).
Voor alle processen in het lichaam waar energie voor nodig is heb je ATP nodig.
ATP moet gemaakt worden op het moment dat het ook afgebroken wordt. Heel
veel ATP inspuiten geeft je niet opeens heel veel energie.
,ATP’s zijn complexe organisch chemicaliën waar drie fosfaat (P) moleculen aan
zitten. Met 3 fosfaat moleculen is ATP volledig geladen. Wanneer een fosfaat
wordt afgekoppeld verliest die energie → ATP wordt ADP of AMP. In de
mitochondriën wordt die vervolgens weer opgeladen om ATP te vormen (dit kost
energie). Een mitochondrie is een celletje in een cel en heeft eigen
mitochondriaal DNA. Je hebt 7 verschillende soorten mitochondriaal DNA. Hoe
groter het membraanoppervlak hoe meer ATP er wordt geproduceerd. Er zijn dan
namelijk meer energiecentrales. Als je traint worden je mitochondriën groter en
krijg je er meer. Ze gaan delen en repareren.
Hoe meer je beweegt (dus hoe meer energie je vrij maakt) hoe meer die
mitochondriën ook moeten worden gerepareerd. Bij bewegen komen namelijk
ook vrije radicalen vrij die de mitochondriën stuk maken.
Chemische gebeurtenissen in de mitochondriën
Buitenmembraan Monoamine oxidase, fosfolipide
synthese, VZ desaturatie, VZ deling
Binnenmembraan VZ transport, elektronentransport,
oxidatieve fosforylatie,
transhydrogenase, transportsystemen
Matrix CZC, pyruvaat dehydrogenase,
glutamaat dehydrogenase, VZ-oxidatie,
urea cyclus, replicatie, transcriptie en
translatie
In het binnenmembraan vinden de belangrijkste processen plaats.
Energie
Energie via oxidatie van metabolieten.
• Kleine hoeveelheid ATP (~P)
o Dus: resynthese nodig ~P
• Relatie tussen O2 en ~P
o Dus: QO2 = ~P
▪ Als je weet hoe veel O2 er wordt gebruikt weet je hoeveel ATP
er aangemaakt wordt.
▪ QO2 is O2 verbruik in de mitochondriën
• QO2 en VO2 moeten met een ‘dot’
We hebben maar voor een paar seconde ATP. We moeten dus continue ATP
aanmaken. Die mitochondriën zitten door het hele lichaam heen (ook in
spiercellen) waardoor overal ATP kan worden geproduceerd. Voor een
spiercontractie binden actine en myosine. Deze laten weer los als er een nieuwe
P aan ADP wordt gekoppeld. Als je geen nieuwe ATP hebt dan laten myosine en
actine niet meer los en worden je spieren
helemaal stijf (dit gebeurd als je dood bent).
Regeneratie ATP
Er is een relatie tussen de omzetting van O2
en ~P: aan de hand hiervan kun je berekenen
hoeveel ATP je hebt gemaakt.
QO2 = ~P (Q is de hoeveelheid O2 dat in de
mitochondriën is omgezet.
2
,Anaeroob: ATP maken zonder zuurstof. Splitsing van creatinefosfaat. Dit is een
tijdelijk mechanisme. Die zuurstofschuld moet weer worden opgevuld.
Aeroob: door oxidatie van koolhydraten en vetten.
Kijk naar afbeelding vorige pagina.
Rol PCr in levering ~P
In mitochondriën wordt door elektronentransport P gekoppeld aan ADP. In
cytoplasma wordt uit creatinefosfaat (CrP), P vrijgemaakt (shuttle).
Creatine fosfaat is naast een buffer/shuttle ook een heel goede transporter
omdat het een heel klein is.
In de buurt van de myofibril kan de P weer worden overgedragen op ADP.
Hierdoor wordt uit ADP, ATP gevormd. De P wordt dan weer afgesplitst in de
myofibrillen waardoor spiercontractie plaats kan vinden.
DUS:
ADP+P in mito’s → vrije fosfaten vanaf myofibrillen in cytoplasma.
PCr geeft P in cytoplasma → vorming ATP uit ADP in cytoplasma in mito’s.
Creatine is een energieshuttle en een buffer.
Gasuitwisseling VO2 en VCO2
• Aeroob:
o O2 consumptie en CO2 afgifte afhankelijk van substraat.
• PCr:
- PCr → Pi en Cr: PCr is zuur en Cr neutraal!
- CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- :(CO2↓)
• Anaerobe glycolyse:
- Lactaat + H+ + HCO3 → CO2 +H2O :(CO2↑)
PCr
Creatinefosfaat is zurig van aard en creatine is neutraal. Als je creatine fosfaat
afsplits naar creatine en fosfaat wordt het interne milieu minder zuur!
Er wordt ook CO2 en water geproduceerd. Dit vormt bicarbonaat (buffer) met een
H+. Dit gebeurd zodat er een evenwicht wordt gehouden qua zuurgraad. De H+
zorgt voor een zuurder milieu. Hiervoor is wel de CO2 nodig. De hoeveelheid CO2
die ik uitstoot gaat naar beneden want ik gebruik CO2 om het interne milieu wat
zuurder te maken om zo een evenwicht te houden.
Aan de hoeveelheid CO2 die je bij uitademing meet kun je iets zeggen over de
reacties van de PCr.
3
, Buffercapaciteit van bicarbonaat (HCO3-) is eindig. Dus van belang voor grote
inspanning dat de concentraties hiervan wat hoog zijn.
De opname van O2 is een diffusieproces (passief)
Anaerobe glycolyse
Bij elke lactaat die je maakt vorm je ook een H+. Samen met HCO3- wordt dan
CO2 en H20 gevormd in de anaerobe glycolyse.
Het systeem
Diffusie is een passief proces. In cellen gaat het niet over concentratieverschillen
maar over partiële druk. In cellen gaat zuurstof naar binnen onder invloed van
partiële druk.
Wanneer er in je halsslagaders of aortaboog een lagere O2 spanning of hogere
CO2 spanning wordt gemeten door de chemoreceptoren, gaat het hart harder
pompen. Hierdoor grotere bloeddoorstroming van de longen. Gevolg dat je met
hogere frequentie en diepere ademhaling gaat ventileren. In de longen is de
partiele zuurstofdruk ong. 100 mm Hg.
Diffusieproces van CO2 gaat sneller als dat van O2. Bij inspanning gaat zowel O2
als VO2 omhoog maar dit hoeft geen 1:1 relatie te zijn.
Submaximaal: geen lactaatvorming, nog een mix van vet/koolhydraten
verbranding→ vanuit de mond kunnen de teugen gemeten worden.
De O2 en CO2 kan gemeten worden. De O2 en CO2 gaan beide stijgen. Net als in
de mito’s. Het patroon komt redelijk overeen. Als er wel (gedeeltelijk) anaeroob
geproduceerd wordt is de O2 opname-stijging minder groot dan de stijging van
CO2 (QCO2 > QO2). Bij de mond is de VCO2 nu ook hoger dan de VO2. Het
verschil tussen de VO2 en VCO2 is echt wel kleiner→ buffer van PCr. Bicarbonaat
wordt gevormd: dit kost CO2. Deze CO2 kan dus niet meer uitgeademd worden,
want deze wordt verbruikt.
Alle 3 de systemen hebben invloed op elkaar, maar de snelheden zijn niet altijd
gelijk aan elkaar.
Inspanningsfysiologie
Vermogen omhoog → stofwisseling omhoog → CVS & VS omhoog
Er is een efficiënte koppeling nodig: intern en extern gasuitwisseling. Wat is
daarvoor nodig:
1. Intracellulaire structuur, energie substraat, enzymen concentratie
• In je cellen waar de mitochondriën zitten moet de structuur op orde zijn.
2. Hart dat voldoende O2-bloed kan pompen
• Hart krijgt zuurstofrijk bloed uit long venen → gekoppeld systeem.
3. Effectief vaatbed (selectief): genoeg capillairen die open en dicht kunnen
4
Deel 1 Grenzen aan inspanning – Jos de Koning
Doel operationalisatie
Diagram van Wasserman → de 9 grafieken weergeven de uitkomst van
fysiologische metingen van een (maximale) inspanningstest.
Het systeem (de mens) genereert vermogen door ATP te splitsen. In de spier is
hiervoor O2 nodig, CO2 wordt gevormd. Bij ventilatie wordt dit proces
omgedraaid. Circulatie is de overdracht van O2 uit de lucht via het bloed naar de
spieren. Er zijn 5 plaatsen waar de beperking kan zitten.
Integratieve Cardio Pulmonaire test → kijken naar ventilatie, het hart en de
energieomzetting.
ATP-productie
De ATP-productie begint in de mitochondriën. Deze mitochondriën bevinden zich
in het cytoplasma. Ze hebben een halfwaardetijd van 6 dagen (heel kort).
Voor alle processen in het lichaam waar energie voor nodig is heb je ATP nodig.
ATP moet gemaakt worden op het moment dat het ook afgebroken wordt. Heel
veel ATP inspuiten geeft je niet opeens heel veel energie.
,ATP’s zijn complexe organisch chemicaliën waar drie fosfaat (P) moleculen aan
zitten. Met 3 fosfaat moleculen is ATP volledig geladen. Wanneer een fosfaat
wordt afgekoppeld verliest die energie → ATP wordt ADP of AMP. In de
mitochondriën wordt die vervolgens weer opgeladen om ATP te vormen (dit kost
energie). Een mitochondrie is een celletje in een cel en heeft eigen
mitochondriaal DNA. Je hebt 7 verschillende soorten mitochondriaal DNA. Hoe
groter het membraanoppervlak hoe meer ATP er wordt geproduceerd. Er zijn dan
namelijk meer energiecentrales. Als je traint worden je mitochondriën groter en
krijg je er meer. Ze gaan delen en repareren.
Hoe meer je beweegt (dus hoe meer energie je vrij maakt) hoe meer die
mitochondriën ook moeten worden gerepareerd. Bij bewegen komen namelijk
ook vrije radicalen vrij die de mitochondriën stuk maken.
Chemische gebeurtenissen in de mitochondriën
Buitenmembraan Monoamine oxidase, fosfolipide
synthese, VZ desaturatie, VZ deling
Binnenmembraan VZ transport, elektronentransport,
oxidatieve fosforylatie,
transhydrogenase, transportsystemen
Matrix CZC, pyruvaat dehydrogenase,
glutamaat dehydrogenase, VZ-oxidatie,
urea cyclus, replicatie, transcriptie en
translatie
In het binnenmembraan vinden de belangrijkste processen plaats.
Energie
Energie via oxidatie van metabolieten.
• Kleine hoeveelheid ATP (~P)
o Dus: resynthese nodig ~P
• Relatie tussen O2 en ~P
o Dus: QO2 = ~P
▪ Als je weet hoe veel O2 er wordt gebruikt weet je hoeveel ATP
er aangemaakt wordt.
▪ QO2 is O2 verbruik in de mitochondriën
• QO2 en VO2 moeten met een ‘dot’
We hebben maar voor een paar seconde ATP. We moeten dus continue ATP
aanmaken. Die mitochondriën zitten door het hele lichaam heen (ook in
spiercellen) waardoor overal ATP kan worden geproduceerd. Voor een
spiercontractie binden actine en myosine. Deze laten weer los als er een nieuwe
P aan ADP wordt gekoppeld. Als je geen nieuwe ATP hebt dan laten myosine en
actine niet meer los en worden je spieren
helemaal stijf (dit gebeurd als je dood bent).
Regeneratie ATP
Er is een relatie tussen de omzetting van O2
en ~P: aan de hand hiervan kun je berekenen
hoeveel ATP je hebt gemaakt.
QO2 = ~P (Q is de hoeveelheid O2 dat in de
mitochondriën is omgezet.
2
,Anaeroob: ATP maken zonder zuurstof. Splitsing van creatinefosfaat. Dit is een
tijdelijk mechanisme. Die zuurstofschuld moet weer worden opgevuld.
Aeroob: door oxidatie van koolhydraten en vetten.
Kijk naar afbeelding vorige pagina.
Rol PCr in levering ~P
In mitochondriën wordt door elektronentransport P gekoppeld aan ADP. In
cytoplasma wordt uit creatinefosfaat (CrP), P vrijgemaakt (shuttle).
Creatine fosfaat is naast een buffer/shuttle ook een heel goede transporter
omdat het een heel klein is.
In de buurt van de myofibril kan de P weer worden overgedragen op ADP.
Hierdoor wordt uit ADP, ATP gevormd. De P wordt dan weer afgesplitst in de
myofibrillen waardoor spiercontractie plaats kan vinden.
DUS:
ADP+P in mito’s → vrije fosfaten vanaf myofibrillen in cytoplasma.
PCr geeft P in cytoplasma → vorming ATP uit ADP in cytoplasma in mito’s.
Creatine is een energieshuttle en een buffer.
Gasuitwisseling VO2 en VCO2
• Aeroob:
o O2 consumptie en CO2 afgifte afhankelijk van substraat.
• PCr:
- PCr → Pi en Cr: PCr is zuur en Cr neutraal!
- CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- :(CO2↓)
• Anaerobe glycolyse:
- Lactaat + H+ + HCO3 → CO2 +H2O :(CO2↑)
PCr
Creatinefosfaat is zurig van aard en creatine is neutraal. Als je creatine fosfaat
afsplits naar creatine en fosfaat wordt het interne milieu minder zuur!
Er wordt ook CO2 en water geproduceerd. Dit vormt bicarbonaat (buffer) met een
H+. Dit gebeurd zodat er een evenwicht wordt gehouden qua zuurgraad. De H+
zorgt voor een zuurder milieu. Hiervoor is wel de CO2 nodig. De hoeveelheid CO2
die ik uitstoot gaat naar beneden want ik gebruik CO2 om het interne milieu wat
zuurder te maken om zo een evenwicht te houden.
Aan de hoeveelheid CO2 die je bij uitademing meet kun je iets zeggen over de
reacties van de PCr.
3
, Buffercapaciteit van bicarbonaat (HCO3-) is eindig. Dus van belang voor grote
inspanning dat de concentraties hiervan wat hoog zijn.
De opname van O2 is een diffusieproces (passief)
Anaerobe glycolyse
Bij elke lactaat die je maakt vorm je ook een H+. Samen met HCO3- wordt dan
CO2 en H20 gevormd in de anaerobe glycolyse.
Het systeem
Diffusie is een passief proces. In cellen gaat het niet over concentratieverschillen
maar over partiële druk. In cellen gaat zuurstof naar binnen onder invloed van
partiële druk.
Wanneer er in je halsslagaders of aortaboog een lagere O2 spanning of hogere
CO2 spanning wordt gemeten door de chemoreceptoren, gaat het hart harder
pompen. Hierdoor grotere bloeddoorstroming van de longen. Gevolg dat je met
hogere frequentie en diepere ademhaling gaat ventileren. In de longen is de
partiele zuurstofdruk ong. 100 mm Hg.
Diffusieproces van CO2 gaat sneller als dat van O2. Bij inspanning gaat zowel O2
als VO2 omhoog maar dit hoeft geen 1:1 relatie te zijn.
Submaximaal: geen lactaatvorming, nog een mix van vet/koolhydraten
verbranding→ vanuit de mond kunnen de teugen gemeten worden.
De O2 en CO2 kan gemeten worden. De O2 en CO2 gaan beide stijgen. Net als in
de mito’s. Het patroon komt redelijk overeen. Als er wel (gedeeltelijk) anaeroob
geproduceerd wordt is de O2 opname-stijging minder groot dan de stijging van
CO2 (QCO2 > QO2). Bij de mond is de VCO2 nu ook hoger dan de VO2. Het
verschil tussen de VO2 en VCO2 is echt wel kleiner→ buffer van PCr. Bicarbonaat
wordt gevormd: dit kost CO2. Deze CO2 kan dus niet meer uitgeademd worden,
want deze wordt verbruikt.
Alle 3 de systemen hebben invloed op elkaar, maar de snelheden zijn niet altijd
gelijk aan elkaar.
Inspanningsfysiologie
Vermogen omhoog → stofwisseling omhoog → CVS & VS omhoog
Er is een efficiënte koppeling nodig: intern en extern gasuitwisseling. Wat is
daarvoor nodig:
1. Intracellulaire structuur, energie substraat, enzymen concentratie
• In je cellen waar de mitochondriën zitten moet de structuur op orde zijn.
2. Hart dat voldoende O2-bloed kan pompen
• Hart krijgt zuurstofrijk bloed uit long venen → gekoppeld systeem.
3. Effectief vaatbed (selectief): genoeg capillairen die open en dicht kunnen
4
