HOE WERKT SPIERGROEI?

Als je zomaar wat doet heb je zomaar de kans dat je van alles verkeerd doet. Kennis is al jaren lang een bron van macht. Zo is het ook met krachttraining en spiergroei. Wanneer je weet HOE adaptatie (spiergroei) werkt, dan weet je ook HOE en WAAROM je moet trainen. Overal hoor je dat 8 tot 12 herhalingen goed is voor spiermassa, maar heb je jezelf ooit afgevraagd waardoor je spieren daadwerkelijk groeien? Dat is wat ik je in dit artikel probeer uit te leggen. In wetenschappelijke taal noemen we reacties op weerstandstraining: moleculaire adaptaties op weerstandstraining. Moeilijke materie die ik in dit artikel duidelijk (en eenvoudig) probeer uit een te zetten.

Lees hier: veel spierpijn nadelig voor spiergroei

INTRODUCTIE SPIERGROEI // WAT IS WEERSTANDSTRAINING EN WAT ZET HET IN WERKING?

Weerstandstraining of krachttraining is gedefinieerd als spieren die een korte periode tegen (zware) gewichten werken. Wanneer krachttraining gedaan wordt met de juiste frequentie, intensiteit en duur verbetert de neurale activering (hersen-spier connectie) en neemt het spiervolume (massa) en kracht en/of power toe. De neurale verbetering en toename van spiervolume gaat niet vanzelf. Dat betekent dus dat weerstandstraining signalen activeert die onder andere de spiereiwit synthese, eiwit degradatie (afbraak), transcriptie (proces in de cel die o.a. leidt tot spiereiwit productie) en satelliet cel gedrag reguleert. Lees hier meer over wat weerstandstraining met jouw lichaam doet.

SPIERCOMPOSITIE, HYPERTROFIE EN EIWITBALANS

Voordat we kijken naar de signalering paden die leiden tot spiergroei moet je eerst weten welke twee soorten spiergroei er bestaan. Dit zijn hypertrofie en hyperplasie. Voordat deze termen worden uitgelegd eerst een aantal feiten over spieren en de eiwitten daarin. Ongeveer 38% van het lichaamsgewicht van mannen bestaat uit spierweefsel, bij vrouwen is dit ongeveer 31%. Echter, dit percentage is afhankelijk van het individu. Een vetvrij persoon heeft relatief meer spiermassa dan een persoon met obesitas. Afhankelijk van de vocht status bestaan spieren ongeveer 70% uit water (700 ml/kg spier) en 30% solide stoffen (300 gram per 1 kilo spiermassa). Van die solide stoffen is ongeveer 70% eiwit (215 gram per kilo). Omgerekend bestaan spieren dus uit 21,5% eiwitmassa. Dat percentage is opgebouwd uit duizenden verschillend proteïnen, maar de meest overvloedige eiwitten van de sarcomeer (contractiele eenheid) bestaan uit myofibrillaire eiwitten (contractiele elementen). Hopelijk heb je nu een idee hoe de spieren zijn opgebouwd.

Spiergroei gebeurt voornamelijk via spiervezel hypertrofie, wat simpelweg een vergroting van het volume is van de bestaande spiervezels, nog specifieker: spiercellen, zonder dat er spiercellen bijkomen. De spiergroei ontstaat dus wanneer er eiwitten worden toegevoegd aan de spiervezels. In specifieke termen wordt dit een positieve eiwitbalans genoemd. Deze eiwitbalans is gedefinieerd als het verschil tussen eiwit synthese en eiwit degradatie (afbraak). Kortom, de synthese moet hoger zijn dan de afbraak om spiermassa tot gevolg te hebben.

Kun je ook teveel eiwitten eten om spiermassa op te bouwen?

SPIERGROEI DOOR HYPERPLASIE

Hyperplasie is de toename van het aantal spiercellen. Dit is voor mensen niet echt aan de orde. Verondersteld wordt dat hyperplasie een hele kleine (tot nihil) bijdrage levert aan de toename van spiermassa. In dierstudies is weldegelijk gebleken dat door extreme groei stimulatie hyperplasie ontstaat. Echter is niet duidelijk of dit bij mensen ook het geval is. Er zijn vooralsnog geen studies bij mij bekend met testen op mensen die een zwaar krachttrainingsprogramma volgen in combinatie met eventueel steroïden gebruik.

MOLECULAIRE MECHANISMEN VOOR ADAPTATIE

Duidelijk is dat de eiwit synthese hoger moet zijn dan de eiwit degradatie om spiercellen te laten groeien. Nu is het zaak om de feiten achter dit proces te snappen. Hoe gaan je spieren daadwerkelijk groeien? De spieren draaien een mechanisch signaal van weerstandstraining om in een chemisch signaal dat de groei respons stimuleert, met name in de vorm van een verhoogde eiwit synthese. Moleculaire fysiologen hebben verschillende toenaderingen gezocht om dit proces beter te begrijpen. De volgende drie paden worden gezien als de belangrijkste ‘spelers’:

• Het anabole mTOR signaal vergroot de proteïne synthese wat resulteert in hypertrofie.
• Het cababolie myostatine-Smad signaal onderdrukt spiergroei. Dat het spiergroei onderdrukt is men het wel eens over, alleen worden de mechanismen nog niet goed begrepen.
• Satelliet cellen helpen in het herstel van beschadigde vezels, maar dit is niet per se essentieel voor korte termijn hypertrofie. Echter, de functie is wel zichtbaar op de lange termijn.

Weerstandstraining zorgt voor chemische signalen die uiteindelijk invloed hebben op de bovenstaande drie ‘grote spelers’. In het kort activeert krachttraining het mTOR ‘pad’ waardoor via chemische wegen de eiwitsynthese wordt vergroot en hierdoor de spiergroei wordt gestimuleerd. Zie de mTOR als het gaspedaal voor spiergroei. Aan de andere kant heb je de rem; myostatine. Ondanks 10 jaar onderzoek naar myostatine is nog steeds niet bekent hoe dit proces precies werkt in het menselijk lichaam. Gedacht wordt, en dit is in sommige (maar niet alle) studies aangetoond, dat krachttraining de myostatine expressie vermindert. Hierdoor wordt als het ware de rem wat minder ingedrukt en wordt het groeimechanisme gestimuleerd. De laatste belangrijke speler zijn de satelliet cellen. Dit zijn cellen die kunnen ‘delen’ waardoor het aantal celkernen in een spier toeneemt. Elke celkern reguleert als het ware de ‘materie’ rondom de kern. Wanneer het volume van een cel toe neemt probeert het lichaam de ratio celkernen:celvolume gelijk te houden. Een celkern is als het ware de commandant van de troepen, en de troepen zijn in dit geval de materie die het dichtst bij de celkernen ligt. Een leger van duizend man is makkelijker aan te sturen met 10 commandanten dan 1. Voor lange termijn hypertrofie zijn satellietcellen essentieel en deze worden geactiveerd door weerstandstraining.

Lees hier het belang van overload voor spieropbouw.

LAATSTE WOORDEN

Ik hoop dat het verband tussen weerstandstraining en hypertrofie nu een stuk duidelijker voor je is. Voor de liefhebbers zal ik in andere artikels echt diep ingaan op de verschillende signaleringspaden. Wanneer je hierin interesse hebt reageer dan even onder het Facebook bericht met het onderwerp wat je graag verdiept wilt hebben. Bijvoorbeeld het mTOR mechanisme. Als laatste wil ik je erop wijzen dat spiergroei niet enkel een kwestie is van eiwitsynthese en eiwitdegradatie. Er is meer nodig voor spiergroei dan enkel eiwitten. Maar daarover meer in andere artikelen!

Referenties

Baar K & Esser K (1999). Phosphorylation of p70(S6k) correlates with increased skeletal muscle mass fllowing resistance exercise. Am J Physiol 276, C120-C127.

Collins CA, Olsen I, Zammit PS, Heslop L, Petria A, Patridge TA, et al. (2005). Stem cel function, self-renewal, and behavioral heterogeneity of cells from the adult muscle satellite cell niche. Cell 122, 289-301.

Davies SP, Reddy H, Caivano M & Cohen P (2000). Specificity and mechanism of action of some commonl used protein kinase inhibitors. Biochem J 351, 95-105.

Forsberg AM, Nilsson E, Werneman J, Bergstrom J & Hultman E (1991). Muscle composition in relation to age and sex. Clin Sci (Lond) 81, 249-256.

Janssen I, Heymsfield SB, Wang ZM & Ross R (2000). Skeletal muscle mass and distribution in 468 men and women aged 18-88 yr. J Appl Physiol 89, 81-88.

Kelley G (1996). Mechanical oerload and skeletal muscle fier hyperplasia: a meta-analysis. J Appl Physiol 81, 1584-1588

Lee SJ (2007). Quadrupling muscle mass in mice by targeting TGF-beta signaling pathways PLoS ONE 2, e789.

McPherron AC, Lawler AM & Lee SJ (1997). Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member. Nature 387, 83-90.

Tseng BS, Kasper CE & Edgerton VR (1994). Cytoplasm-to-myonucleus ratios and succinate dehydrogenase activities in adult rat slow and fast muscle fibers. Cell Tissue Res 275, 39-49.