Energietoevoer

Spieren hebben energie nodig om hun functies uit te voeren. De Energietoevoer kan op verschillende manieren worden gegarandeerd door de afbraak en omzetting van nutriënten.

Wat is de energievoorziening?

De energievoorziening voor activiteiten van de spier is mogelijk op 4 verschillende manieren. Ze verschillen in snelheid en de hoeveelheid waarmee ze energie kunnen leveren. De intensiteit van de spieractiviteit bepaalt welke van deze processen wordt gebruikt om energie te leveren.

De verschillende processen lopen vaak naast elkaar. In het anaërobe (zonder zuurstof) alactische (zonder lactaataanval) proces leveren de ATP-opslag (adenosinetrifosfaat) en de creatinefosfaatopslag voor korte tijd energie. Dit is echter slechts 6-10 seconden voldoende, voor goedgetrainde atleten maximaal 15 seconden en wordt opgeroepen bij maximale prestaties op het gebied van maximale, snelle kracht en snelheid. Alle andere processen vereisen de aanwezigheid van glucose of vetzuren. Ze leveren ATP (adenosinetrifosfaat) in verschillende hoeveelheden door volledige of onvolledige afbraak.

Bij anaërobe melkzuurenergie wordt glycogeen, de opslagvorm van glucose, onvolledig afgebroken. Daarom wordt dit proces ook wel anaërobe glycolyse genoemd. Het resultaat is lactaat en weinig energie, wat voldoende is voor 15-45 seconden intensief presteren, voor topsporters gedurende 60 seconden. Voor langdurige sportactiviteiten met een lage intensiteit wordt de energie verkregen uit de volledige verbranding van glucose of vetzuren in aërobe (met zuurstofverbruik) energieproductieprocessen die plaatsvinden in de mitochondriën van de spiercellen.

Functie en taak

Spieren hebben energie nodig om hun functies uit te voeren. Ze zetten dit om in mechanisch werk om gewrichten te bewegen of delen van het lichaam te stabiliseren. Het mechanische rendement is echter erg laag, aangezien slechts ongeveer een derde van de geleverde energie wordt gebruikt voor de kinetische vereisten. De rest wordt verbrand in de vorm van warmte, die naar buiten wordt afgegeven of wordt gebruikt om de lichaamstemperatuur op peil te houden.

Sporters voor wie snelle bewegingen of zware lichamelijke inspanning in korte tijd belangrijk zijn, halen hun energie uit de energiereserves die zich in het plasma van de spiercellen bevinden. Typische disciplines die aan deze eisen voldoen zijn bijvoorbeeld de 100 meter sprint, gewichtheffen of hoogspringen.

Typische sportieve activiteiten die een duur van 40 - 60 seconden laten zien bij maximaal mogelijke prestatie zijn 400 meter hardlopen, 500 meter schaatsen of 1000 meter baanwielrennen, maar ook een lange eindsprint aan het einde van een endurancerace. De spieren halen de energie voor deze activiteiten uit de anaërobe melkzuurstofwisseling. Naast lactaat worden er meer waterstofionen geproduceerd, die de spier geleidelijk te verzuren en zo de beperkende factor vormen voor dit soort sportactiviteiten.

Bij langdurige sportactiviteiten met een lage intensiteit moet de energie constant worden aangevuld zonder dat er stoffen optreden die tot afbraak leiden. Het doet dit door glucose en vetzuren, verkregen uit koolhydraten en vetten, volledig te verbranden. Uiteindelijk eindigen beide energiebronnen na verschillende afbraakstadia als acetyl-co-enzym A in de citraatcyclus, waar ze worden afgebroken terwijl ze zuurstof verbruiken en aanzienlijk meer energie leveren dan anaërobe glycolyse.

Het is veelbetekenend dat de vetreserves van het lichaam beduidend langer energie kunnen leveren dan de koolhydraatvoorraden, zij het met een lagere intensiteit. Als duursporters hun koolhydraatvoorraad tussendoor niet aanvullen, kan de prestatie aanzienlijk afnemen.

Ziekten en aandoeningen

Alle ziekten die de afbraak, het transport en de opname van vetzuren en glucose belemmeren, hebben negatieve gevolgen voor de energievoorziening. Bij diabetes is de belangrijkste beperking de opname van glucose uit het bloed in de cellen, waarvoor insuline nodig is. Afhankelijk van de ernst kan dit leiden tot onvoldoende toevoer van de spiercellen, waardoor de prestatie afneemt. Het gevolg van deze absorptiestoornis is de stijging van de bloedsuikerspiegel, een signaal voor de alvleesklier om nog meer insuline aan te maken om dit teveel te verminderen. Naast de langdurige orgaanschade als gevolg van veranderingen in de samenstelling van het bloed, heeft dit proces een directe invloed op de mogelijkheden om vet- en glucosereserves in de lever te mobiliseren. De verhoogde aanwezigheid van insuline bevordert de omzetting van glucose in zijn opslagvorm glycogeen en de vorming van opslagvet, wat de mobilisatie van deze stoffen voor energielevering remt.

Leverziekten zoals leververvetting, hepatitis, leverfibrose of levercirrose hebben vergelijkbare effecten op de mobilisatie van vet, ook al zijn de werkingsmechanismen verschillend. Het evenwicht tussen vetopname en opslag enerzijds en afbraak en transport anderzijds wordt bij deze ziekten verstoord door enzymatische defecten, met effecten op de algehele prestatie.

Er zijn enkele zeldzame ziekten die direct in de spiercellen plaatsvinden en in sommige gevallen aanzienlijke gevolgen hebben voor de getroffen mensen. Deze genetische ziekten worden samengevat onder de term metabole myopathieën. Er zijn 3 basisvormen met verschillende varianten: Bij mitochondrale ziekten veroorzaken de genetische defecten verstoringen in de ademhalingsketen, wat belangrijk is voor de aërobe afbraak van glucose. Dit betekent dat er geen of slechts een kleine hoeveelheid ATP wordt gevormd en beschikbaar komt als energiebron. Naast de spiersymptomen staan ​​neurale degeneraties op de voorgrond. Bij glycogeenstapelingsziekte (de bekendste vorm is de ziekte van Pompe) verstoren de genetische defecten de omzetting van glycogeen in glucose. Hoe eerder deze ziekte optreedt, hoe slechter de prognose. De lipidenstapelingsziekte gedraagt ​​zich op dezelfde manier, maar er zijn problemen met de vetomzetting.

Bij alle ziekten treden verschillende symptomen op. In de spieren zijn er soms aanzienlijke prestatieverminderingen, snelle vermoeidheid, het optreden van spierkrampen, spierhypotonie en, bij langdurige progressie, spierverlies.