In deze artikelserie behandelen we enkele achtergronden van de menselijke motor. Dit om te bekijken welke factoren het vermogen van de menselijke motor bepalen. In deel 1 hebben we gekeken naar de aanpassingseffecten de spieren en het hart-longsysteem, dat zorgt voor de aanvoer van zuurstof naar de spieren en de afvoer van afvalstoffen. Vandaag kijken we naar de aanpassingen in ons energiesysteem. 

Om te lopen hebben we energie nodig. In onze spiercellen, om precies te zijn in de mitochondriën, wordt deze energie geproduceerd. Daarbij kunnen de cellen gebruik maken van vier energiesystemen:?

Adenosinetrifosfaat (ATP) is de energiebron voor de sprint. ATP kan zeer snel omgezet worden in ADP, waarbij veel energie vrijkomt en we dus zeer snel kunnen lopen. Hiervoor is geen zuurstof nodig. De voorraad aan ATP is echter na 10 seconden al uitgeput, waardoor het alleen gebruikt kan worden voor een korte (eind)sprint. Na de inspanning kunnen de spiercellen het ATP weer opnieuw opbouwen uit ADP. Hiervoor is wel energie nodig. Deze wordt geleverd door de omzetting van glycogeen. Hierbij wordt zuurstof verbruikt, zodat er na een intensieve inspanning een ‘zuurstofschuld’ resteert. Tijdens de herstelperiode wordt dus extra zuurstof verbruikt om het ATP weer op te bouwen. De efficiëntie van de opslag en het verbruik van ATP kan toenemen als gevolg van training. Hiervoor zijn herhalingen van korte sprints met vrijwel maximale snelheid het meest geschikt.

De anaerobe afbraak van glycogeen is een belangrijke energiebron voor de middenafstanden 400-1500 meter. Glycogeen bestaat uit glucose (suiker) eenheden, die aan elkaar gekoppeld zijn tot lange ketens. Glycogeen is opgeslagen in de spieren en de lever. Daarnaast bevat ook het bloed een kleine hoeveelheid glucose. Bij de anaerobe afbraak wordt glycogeen omgezet in melkzuur of lactaat. Dit merken we in de vorm van ‘verzuring’, waardoor de spieren minder goed functioneren en verkrampen en de inspanning slechts korte tijd kan worden volgehouden. Na afloop van de inspanning wordt het melkzuur weer afgebroken met zuurstof, waardoor dus weer een ‘zuurstofschuld’ wordt afbetaald. De efficiëntie van de anaerobe afbraak is eveneens trainbaar. Hiervoor is het nodig om met een zodanige snelheid te trainen dat verzuring optreedt. Dit is pas het geval bij een hogere HR dan circa 85-90% van de HRmax, we noemen dit de anaerobe drempel of het omslagpunt. De anaerobe afbraak van glycogeen levert minder energie en minder snelheid dan de afbraak van ATP oplevert, maar we kunnen er wel wat langer gebruik van maken. Namelijk in de orde van grootte van enkele minuten. Dit is afhankelijk van de snelheid en mate van getraindheid.

De aerobe afbraak van glycogeen is de voornaamste energiebron voor de lange afstand.  

Hierbij wordt glycogeen met zuurstof omgezet in kooldioxide en water. Het kooldioxide wordt via het bloed en de longen afgevoerd en het benodigde zuurstof wordt via de longen en het bloed aangevoerd naar de spieren. Dit is een zeer duurzaam en stabiel proces, dat lang kan worden volgehouden als het zuurstoftransportvermogen van het hart-longsysteem voldoende groot is. Dit zuurstoftransportsysteem kan getraind worden door langdurige inspanningen op een niveau iets onder de anaerobe drempel. Ook inspanningen op een lager niveau (bijvoorbeeld 70% van de HRmax) zijn zinvol omdat ze de spieren zelf en de omzettingsprocessen trainen. De aerobe afbraak levert minder energie dan de anaerobe afbraak, maar de voorraad glycogeen is voldoende voor orde van 1,5-3 uur. Met speciale training en voeding (koolhydraatstapeling, marathondieet) is het mogelijk deze grens nog verder te verleggen.

De aerobe afbraak van vetzuren is de energiebron voor de echte diesels. Hierbij worden vetzuren met zuurstof omgezet in (uiteindelijk) kooldioxide en water. Het is net zo duurzaam en stabiel als de aerobe omzetting van glycogeen. De aerobe afbraak van vetzuren levert minder energie dan de aerobe afbraak van glycogeen en er is meer zuurstof voor nodig. Dit merk je in de vorm van de ‘man met de hamer’. Als je voorraad aan glycogeen in je spieren uitgeput is, schakelt je lichaam over op de verbranding van vetzuren. Je snelheid neemt dan dramatisch af. De voorraad aan vetzuren in ons lichaam is zeer groot en voldoende voor vele dagen lopen. De vetverbranding gebruiken we ook in het dagelijks leven, dus bij inspanningen op laag niveau. Bij toenemende intensiteit schakelt het lichaam naar behoefte over op de andere energiesystemen. Dit is afhankelijk van de intensiteit: eerst de aerobe afbraak van glycogeen, dan de anaerobe afbraak van glycogeen en tenslotte ook de omzetting van ATP. De vetverbranding is ook trainbaar en wel door langdurige inspanningen op laag niveau (minder dan 70% HRmax) en daarbij ook te kiezen voor een voedingspatroon met minder koolhydraten. Ook nuchtere rustige trainingen kunnen de vetverbranding verbeteren. Dit is zinvol voor alle lopers, omdat in de praktijk de vetverbranding altijd een rol speelt. Als we langzaam lopen, gebruiken we relatief veel vetverbranding: soms wel meer dan 50%. Als we harder gaan, neemt het belang van glycogeen toe, tot zo’n 90% op de 3000 meter.

In bijgaande box worden een aantal aspecten van de 4 energiesystemen van de menselijke motor samengevat.