Hoorcollege 1: Exercise Psychology
Inspanningsfysiologie in een bredere context
● De fysiologische basis van elite performance en hoe kunnen we die verbeteren
● General population: exercise capacity determines risk of morbidity (risico voor ziektes) & mortality
● Chronic disease en ageing: waarom verslechtert iets en hoe kunnen we het verbeteren
Exercise capacity: Een krachtige voorspeller voor morbidity and mortality
In bovenstaande grafieken staat de tijd uitgezet tegen het percentage mensen dat overleeft.
Zowel bij gezonde mensen (links) als mensen met cardiovasculair diseases (rechts) heeft de mate van exercise
capacity invloed op het overleven. Mensen met de laagste exercise capacity (< 5 MET) overlijden het vaakst.
Exercise capacity heeft dus niet alleen een rol bij gezonde mensen maar ook bij mensen die al ziek zijn.
MET staat hierbij voor het metabool equivalent en is een maat voor energieverbruik bij lichamelijke activiteit in
verhouding tot het rustmetabolisme. 5 MET betekent dat de exercise capacity (dus maximale capaciteit) gelijk is aan
5x het rustmetabolisme.
Een hogere exercise capacity (hogere MET) is ook relevant voor het verlagen van het risico op overlijden bij
hypertension, COPD, Diabetes, roken, BMI en Cholesterol.
➔ Exercise capacity is een krachtigere voorspeller van mortality dan andere risicofactoren voor
cardiovasculaire ziektes.
Wasserman’s gears: Integrative physiological mechanisms of exercise
Gaat over de samenwerking van de fysiologische mechanismen van inspanning. Het gaat over hoe verschillende
lichaamssytemen samenwerken om energie te leveren tijdens fysieke activiteit. Het wordt automatisch
aangestuurd. Er wordt onderscheid gemaakt in drie fysiologische systemen:
● Respiratoir systeem (longen)
● Cardiovasculair systeem (hart en bloedvaten)
● Skeletspierstelsel
● Mitochondriën (cellulair)
Helemaal links in het plaatje is sprake van een interne gasuitwisseling
(mitochondriën) en helemaal rechts is sprake van een externe
gasuitwisseling (longen met buitenlucht)
,Een verhoogde energiebehoefte binnen myocyten (spiercellen) stimuleert een verhoogd cellulair metabolisme.
Een verhoogd cellulair metabolisme stimuleert een gecoördineerde reactie van de fysiologische
ondersteuningssystemen van het lichaam. Deze coördinatie van systemen maakt een effectieve koppeling van
interne en externe gasuitwisseling mogelijk. Als de systemen goed op elkaar reageren, kan het lichaam de
inspanning volhouden. Zo niet (dus als bijvoorbeeld één systeem niet goed meedoet), dan zal de zwakte in dat
systeem de disfunctie in zijn geheel versterken (amplify)
Spieren actief --> energiebehoefte stijgt --> meer brandstof wordt verbrand (cellulaire metabolisme) --> respiratoir:
verhoogd ademfrequentie en diepte (meer O2 opname en CO2 uitstoot) –> cardiovasculair: verhoogde hartslag en
slagvolume
De systemen zijn dus aan elkaar gekoppeld; het is één geïntegreerd systeem. Als een onderdeel hapert, raakt het
hele systeem uit balans. Rechts zie je de externe gasuitwisseling (longen met de omgeving) en links zie je de
interne regulation (overdracht in mitochondriën)
Externe gasuitwisseling: in de longen (pulmonary gas exchange) – O₂ gaat van lucht –> bloed, CO₂ van bloed –>
lucht.
Interne gasuitwisseling: in de spieren (bij de mitochondriën/cellen) – O₂ gaat van bloed –> myocyten, CO₂ van
myocyten –> bloed
De biochemie en het metabolisme van inspanning
Energie voor aanhoudende spiercontractie (energy for sustained msucle contraction)
Adenosine triphosphate (ATP)
Het bevat drie fosfaatgroepen. De verbindingen tussen deze drie fosfaatmoeculen bevatten energie. Zodra deze
verbindingen worden verbroken, komt er energie vrij.
● Het behouden van een constante intracellulaire [ATP]-concentratie is nodig voor celfunctie
● Als de [ATP] is significant daalt of uitgeput raakt, leidt dit tot (cel)dood
We kunnen ATP niet goed opslaan, maar we hebben regeneratieve systemen die ATP generen als het nodig is
(bijvoorbeeld tijdens exercise)
Je hebt hiervoor anaerobe systemen die ADP omzetten in ATP:
● CP → C + P (creatinefosfaat)
● La accumulation (lactaat assumulatie in de anaerobe glycolyse)
En je hebt aerobe systemen:
● CHO oxidation (koolhydraatoxidatie)
● F.A. oxidation (vetoxidatie)
,Celmetabolisme
➔ Een complexe interactie van verschillende pathways met als doel ATP homeostase
Het bruine gedeelte is wat plaatsvindt in de cel maar niet in de mitochondriën. Het gele gedeelte vindt wel plaats
in de mitochondriën.
Creatine kinase systeem
Phosphocreatine PCr bevat een additional fosfaatgroep dat we kunnen gebruiken om ATP te resyntheseren.
➔ Reactie: PCr + ADP + H+ <--> Cr + ATP | gekatalyseerd door creatinekinase
◆ Cr staat voor creatine
Het creatine-kinase systeem werkt als een spatial and temporal [ATP] buffer: het buffert veranderingen in
ATP-concentraties.
● Temporal: Reageert direct (het snelst) op een daling van ATP (en daarmee toename van ADP) dat
ontstaat door bijvoorbeeld inspanning.
● Spatial: Het systeem brengt energie van waar het gemaakt wordt (mitochondriën) naar waar het
gebruikt wordt (myofibril)
In mitochondriën: Door elektronen en protonentransport kan uit ADP, ATP gemaakt worden.
In cytoplasma/myofibril: PCr wordt afgebroken tot Cr waardoor uit ADP, ATP gevormd kan worden.
Bij inspanning: daling ATP, toename ADP, afname PCr, toename Cr
, Een afname van [PCr] voorkomt een sterke afname in [ATP] terwijl de VO2 juist toeneemt. Let op deze afname van
PCr vindt direct plaats de zuurstof consumptie (VO2) neemt toe met enige vertraging.
Het uitschakelen van het CK-systeem (door bijvoorbeeld een medicijn)
1. Verstoort de [ATP]-homeostase
● Normaal gesproken (controlegroep) is er geen groot verschil tussen ATP-concentratie bij rust en
inspanning.
● Bij een uitgeschakeld CK-systeem is zowel in rust als bij inspanning de ATP-concentratie lager.
Daarnaast is de concentratie bij inspanning veel lager dan in rust.
● Normaal is in rust de [PCr] veel hoger in rust dan bij inspanning, bij het uitgeschakelde CK-systeem is de
[PCr] in rust als bij inspanning even hoog.
2. Vermindert drastisch de muscle force production
● Er vindt een drop off plaats in de force-production binnen de eerste 5s en de (piek)kracht is sowieso
lager dan bij normaal.
➔ Bovenstaande twee punten laten het belang van het creatinekinase-systeem zien.
➢ Naast het creatine-kinasesysteem heb je de glycolyse, hierbij doet energie vrijmaken wel wat langer.
Inspanningsfysiologie in een bredere context
● De fysiologische basis van elite performance en hoe kunnen we die verbeteren
● General population: exercise capacity determines risk of morbidity (risico voor ziektes) & mortality
● Chronic disease en ageing: waarom verslechtert iets en hoe kunnen we het verbeteren
Exercise capacity: Een krachtige voorspeller voor morbidity and mortality
In bovenstaande grafieken staat de tijd uitgezet tegen het percentage mensen dat overleeft.
Zowel bij gezonde mensen (links) als mensen met cardiovasculair diseases (rechts) heeft de mate van exercise
capacity invloed op het overleven. Mensen met de laagste exercise capacity (< 5 MET) overlijden het vaakst.
Exercise capacity heeft dus niet alleen een rol bij gezonde mensen maar ook bij mensen die al ziek zijn.
MET staat hierbij voor het metabool equivalent en is een maat voor energieverbruik bij lichamelijke activiteit in
verhouding tot het rustmetabolisme. 5 MET betekent dat de exercise capacity (dus maximale capaciteit) gelijk is aan
5x het rustmetabolisme.
Een hogere exercise capacity (hogere MET) is ook relevant voor het verlagen van het risico op overlijden bij
hypertension, COPD, Diabetes, roken, BMI en Cholesterol.
➔ Exercise capacity is een krachtigere voorspeller van mortality dan andere risicofactoren voor
cardiovasculaire ziektes.
Wasserman’s gears: Integrative physiological mechanisms of exercise
Gaat over de samenwerking van de fysiologische mechanismen van inspanning. Het gaat over hoe verschillende
lichaamssytemen samenwerken om energie te leveren tijdens fysieke activiteit. Het wordt automatisch
aangestuurd. Er wordt onderscheid gemaakt in drie fysiologische systemen:
● Respiratoir systeem (longen)
● Cardiovasculair systeem (hart en bloedvaten)
● Skeletspierstelsel
● Mitochondriën (cellulair)
Helemaal links in het plaatje is sprake van een interne gasuitwisseling
(mitochondriën) en helemaal rechts is sprake van een externe
gasuitwisseling (longen met buitenlucht)
,Een verhoogde energiebehoefte binnen myocyten (spiercellen) stimuleert een verhoogd cellulair metabolisme.
Een verhoogd cellulair metabolisme stimuleert een gecoördineerde reactie van de fysiologische
ondersteuningssystemen van het lichaam. Deze coördinatie van systemen maakt een effectieve koppeling van
interne en externe gasuitwisseling mogelijk. Als de systemen goed op elkaar reageren, kan het lichaam de
inspanning volhouden. Zo niet (dus als bijvoorbeeld één systeem niet goed meedoet), dan zal de zwakte in dat
systeem de disfunctie in zijn geheel versterken (amplify)
Spieren actief --> energiebehoefte stijgt --> meer brandstof wordt verbrand (cellulaire metabolisme) --> respiratoir:
verhoogd ademfrequentie en diepte (meer O2 opname en CO2 uitstoot) –> cardiovasculair: verhoogde hartslag en
slagvolume
De systemen zijn dus aan elkaar gekoppeld; het is één geïntegreerd systeem. Als een onderdeel hapert, raakt het
hele systeem uit balans. Rechts zie je de externe gasuitwisseling (longen met de omgeving) en links zie je de
interne regulation (overdracht in mitochondriën)
Externe gasuitwisseling: in de longen (pulmonary gas exchange) – O₂ gaat van lucht –> bloed, CO₂ van bloed –>
lucht.
Interne gasuitwisseling: in de spieren (bij de mitochondriën/cellen) – O₂ gaat van bloed –> myocyten, CO₂ van
myocyten –> bloed
De biochemie en het metabolisme van inspanning
Energie voor aanhoudende spiercontractie (energy for sustained msucle contraction)
Adenosine triphosphate (ATP)
Het bevat drie fosfaatgroepen. De verbindingen tussen deze drie fosfaatmoeculen bevatten energie. Zodra deze
verbindingen worden verbroken, komt er energie vrij.
● Het behouden van een constante intracellulaire [ATP]-concentratie is nodig voor celfunctie
● Als de [ATP] is significant daalt of uitgeput raakt, leidt dit tot (cel)dood
We kunnen ATP niet goed opslaan, maar we hebben regeneratieve systemen die ATP generen als het nodig is
(bijvoorbeeld tijdens exercise)
Je hebt hiervoor anaerobe systemen die ADP omzetten in ATP:
● CP → C + P (creatinefosfaat)
● La accumulation (lactaat assumulatie in de anaerobe glycolyse)
En je hebt aerobe systemen:
● CHO oxidation (koolhydraatoxidatie)
● F.A. oxidation (vetoxidatie)
,Celmetabolisme
➔ Een complexe interactie van verschillende pathways met als doel ATP homeostase
Het bruine gedeelte is wat plaatsvindt in de cel maar niet in de mitochondriën. Het gele gedeelte vindt wel plaats
in de mitochondriën.
Creatine kinase systeem
Phosphocreatine PCr bevat een additional fosfaatgroep dat we kunnen gebruiken om ATP te resyntheseren.
➔ Reactie: PCr + ADP + H+ <--> Cr + ATP | gekatalyseerd door creatinekinase
◆ Cr staat voor creatine
Het creatine-kinase systeem werkt als een spatial and temporal [ATP] buffer: het buffert veranderingen in
ATP-concentraties.
● Temporal: Reageert direct (het snelst) op een daling van ATP (en daarmee toename van ADP) dat
ontstaat door bijvoorbeeld inspanning.
● Spatial: Het systeem brengt energie van waar het gemaakt wordt (mitochondriën) naar waar het
gebruikt wordt (myofibril)
In mitochondriën: Door elektronen en protonentransport kan uit ADP, ATP gemaakt worden.
In cytoplasma/myofibril: PCr wordt afgebroken tot Cr waardoor uit ADP, ATP gevormd kan worden.
Bij inspanning: daling ATP, toename ADP, afname PCr, toename Cr
, Een afname van [PCr] voorkomt een sterke afname in [ATP] terwijl de VO2 juist toeneemt. Let op deze afname van
PCr vindt direct plaats de zuurstof consumptie (VO2) neemt toe met enige vertraging.
Het uitschakelen van het CK-systeem (door bijvoorbeeld een medicijn)
1. Verstoort de [ATP]-homeostase
● Normaal gesproken (controlegroep) is er geen groot verschil tussen ATP-concentratie bij rust en
inspanning.
● Bij een uitgeschakeld CK-systeem is zowel in rust als bij inspanning de ATP-concentratie lager.
Daarnaast is de concentratie bij inspanning veel lager dan in rust.
● Normaal is in rust de [PCr] veel hoger in rust dan bij inspanning, bij het uitgeschakelde CK-systeem is de
[PCr] in rust als bij inspanning even hoog.
2. Vermindert drastisch de muscle force production
● Er vindt een drop off plaats in de force-production binnen de eerste 5s en de (piek)kracht is sowieso
lager dan bij normaal.
➔ Bovenstaande twee punten laten het belang van het creatinekinase-systeem zien.
➢ Naast het creatine-kinasesysteem heb je de glycolyse, hierbij doet energie vrijmaken wel wat langer.
