Mild zuur

Sporters die verliezen roepen vaak dat ze `verzuurden'. Maar spieren verzuren vooral ná intensief sporten, niet tijdens. En milde verzuring is goed voor de spier.

VERZUREN is in de sporttaal bijna synoniem met falen, vermoeidheid en verliezen. In werkelijkheid is het de vraag of melkzuur in de spieren wel zo'n belangrijke rol speelt bij het ontstaan van vermoeidheid. Melkzuur ontstaat als er in een hardwerkende spier onvoldoende zuurstof beschikbaar is om suikers helemaal tot kooldioxide en water te `verbranden'. Spieren raken vermoeid door ze intensief te gebruiken, daarover bestaat geen twijfel, maar de rol van melkzuur daarbij staat op losse schroeven. In Science (20 aug) concluderen Deense een Australische onderzoekers bijvoorbeeld dat milde verzuring lokaal juist een positief effect op de spierfunctie heeft. En zuurmetingen in bewegende spieren, uitgevoerd in Utrecht, laten zien dat het met de verzuring in de bewegende spier wel meevalt.

De Denen en Australiërs laten in Science met rattenproeven zien dat prestatie-vermindering van een spier door verzuring veel minder groot is dan tot nu toe werd gedacht. De samentrekbaarheid van spieren neemt weliswaar af door verzuring van de spiercellen, maar dit effect wordt grotendeels teniet gedaan door het positieve effect van het spierzuur op het vermogen om zenuwprikkels te geleiden.

Dit onderzoek was niet de eerste klap voor de theorie die zegt dat vermoeidheid ontstaat door verzuring. Sinds een jaar of tien stapelt het tegenbewijs zich op, met als nieuw hoogtepunt enkele verrassende meetresultaten van fysioloog Jeroen Jeneson, verbonden aan de Faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Utrecht. Als eerste ter wereld mat Jeneson de zuurgraad in de bovenbeenspieren van ongetrainde proefpersonen tíjdens een uitputtende fietsinspanning. In het tijdschrift van de Federation of American Societies for Experimental Biology (FASEB, juni) publiceerde hij zijn onderzoeksresultaten, waaruit blijkt dat de benen van de proefpersonen veel minder verzuren dan altijd werd gedacht; sterke verzuring treedt pas op ná de inspanning.

Normaal gesproken haalt een spier zijn energie uit in het lichaam aanwezige vetten en suikers. Bij de verbranding daarvan verbruikt de spier zuurstof en produceert hij water en kooldioxide. Kooldioxide is een afvalgas dat gebonden aan hemoglobine via de bloedbaan naar de longen wordt getransporteerd en uitgeademd. Bij extreme spierbelastingen begint deze binnenboord verbrandingsmotor te haperen: de trage vetverbranding stopt en ondanks zijn gehijg kan de atleet niet genoeg zuurstof aanvoeren voor de verbranding van suiker. Noodgedwongen schakelen de spieren over op een onvolledige verbranding, waarbij naast kooldioxide ook melkzuur vrijkomt. Het toch al zwaar belaste sporterslichaam kan die boosdoener niet meer neutraliseren: melkzuur hoopt zich op in de spieren, zo werd tot voor kort gedacht, met sterke verzuring, beschadiging van de spierwand en aantasting van het enzymsysteem tot gevolg.

Niet alleen bij een extreem langdurige inspanning als een marathon, maar ook bij korte, intensieve belastingen als 800 meter hardlopen, 1.500 meter schaatsen of de Olympische zwemnummers schakelt het lichaam volgens de gangbare inzichten over op zuurstofloze verbranding waarbij melkzuur vrijkomt. Dat overkwam zwemster Inge de Bruijn in Athene, waar ze vorige week brons zwom op de 100 meter vlinderslag. ``Ik heb alles gegeven, maar in de laatste meters liepen mijn benen vol,'' vertelde ze op tv.

Opmerkelijk genoeg werd deze verzuringstheorie in de jaren tachtig en negentig bevestigd met hetzelfde apparaat waarmee Jeneson hem nu heeft weerlegd: een zogeheten MRI-scanner. Van een mens in zo'n holle magneet kan niet alleen het binnenwerk van lichaamsdelen zichtbaar worden gemaakt zonder weefsel te verwijderen, maar met een aanpassing van de techniek kan ook de stofwisseling worden geregistreerd. Omdat de eerste generatie magneten te klein was om hele proefpersonen in te laten fietsen, stopten verzuringsonderzoekers tien jaar geleden alleen een vermoeid ledemaat in de MRI en zagen zo de conclusies bevestigd die afkomstig waren uit het meten van miniscule stukjes spier (spierbiopten) die na een inspanning bij sporters waren afgenomen. Jammer, zegt Jeneson, want alleen in een bewegende spier kun je de verzuring tíjdens de inspanning betrouwbaar meten.

uitputting

Hij sloopte de overbodige binnenwanden uit zijn meetapparaat, bouwde een non-ferro ligfiets, plaatste die mét proefpersonen in de holle reuzenmagneet en liet ze onder gecontroleerde omstandigheden tot uitputting doortrappen. Tot zijn verbazing bleek de zuurgraad in de bewegende beenspier met een waarde van 6,8 à 6,9 dichter bij neutraal (7,0) te liggen, dan bij algehele verzuring (6,5). Voor de zekerheid liet hij zijn apparatuur nog even aanstaan toen de uithijgende proefpersonen hun benen weer stil hielden. Binnen acht seconden na de inspanning daalde de zuurgraad in de beenspieren nog eens 0,2 punten, en eindigde uiteindelijk op het niveau dat anderen in ingevroren stukjes spierweefsel hadden gemeten. Kennelijk verzuren spieren wel, maar de zuurpiek treed pas op ná de inspanning.

``Het in de spieren geproduceerde zuur wordt door het bloed afgevoerd'', concludeert Jeneson, ``en voor de longen is dat een signaal om extra kooldioxide af te voeren. Kijk je alleen naar de spier dan zie je de verzuring, kijk je naar het hele lichaam dan zie je hoe de beenspieren samenwerken met hart en longen.'' Fysioloog Jeneson steunt de steeds vaker gehoorde opinie dat verhoogde melkzuurwaarden in het bloed niet vanzelfsprekend wijzen op melkzuurophoping in de spier. ``We moeten de zuurgraad in het bloed en in de spieren ontkoppelen.'' Hij vermoedt dat een daling van de pH in het bloed het ademhalingssysteem aanspoort om over te schakelen naar de zogeheten second stage hyperventilation – begeleid door veel gehijg van de atleet richten diens rode bloedlichaampjes zich dan meer op kooldioxideafvoer dan op zuurstofaanvoer. Als een flinke ventilator blazen de longen het overtollige zuur uit de spier.

Wat betekenen de opmerkelijke meetresultaten van Jeneson voor de trainingspraktijk, zo kun je je afvragen, want als de spieren zelf niet sterk verzuren waarom hechten trainers en ploegartsen dan zoveel waarde aan melkzuurmetingen in het bloed? Fysiologiehoogleraar en oud-schaatskampioen Harm Kuipers uitte in het blad Geneeskunde en Sport ook al twijfels over metingen van melkzuur (lactaat) in bloedmonsters. ``Als één enkele spier melkzuur produceert'', legt hij uit, ``dan mengt een héél klein beetje zuur bloed met vijf liter schoon bloed, een enorme verdunning''. De waarde van zo'n meting is dus heel beperkt, aldus Kuipers, ``want als je in zee plast gaat de temperatuur van het zeewater ook niet omhoog.'' Toch gaat het hem te ver om nu maar helemaal te stoppen met melkzuurmetingen: ``Hoe je het ook wendt of keert, spieren produceren lactaat. Ook Jeneson heeft een milde verzuring gemeten.''

Kuipers neemt vanuit Maastricht rustig de tijd om de opzienbarende meetresultaten telefonisch van commentaar te voorzien. Zo vraagt hij zich af of er wel in de juiste spier is gemeten: ``De binnenste kop van de vierhoofdige dij-strekker'', zo verwijst hij naar de als quadriceps bekende spierbundel, ``wordt tijdens liggend fietsen niet maximaal belast. Ik ben benieuwd wat Jeneson in de zwaarder belaste buitenste kop zou hebben gemeten.'' Ook heeft hij zo zijn bedenkingen bij Jeneson's uitleg dat verhoogd bloedzuur niet zozeer informatie geeft over de spiertoestand, zoals nu algemeen wordt gedacht, maar moet worden gezien als een biosignaal aan hart en longen om zuurstofpomp en kooldioxideventilator aan te zetten. ``Daarvoor is het onderzoek nog niet overtuigend genoeg'', aldus Kuipers, die de metingen desondanks niet terzijde schuift: ``Verzuring is één van de factoren waardoor een spier faalt, maar zeker niet de enige.'' Maar al relativeert Kuipers de eerste meetresultaten, hij raadt Jeneson aan om door te meten.

balans

Inspanningsfysioloog Adrie van Diemen meet al jaren melkzuurgehalten bij de wielerploegen van de Rabobank en peinst er niet over daarmee te stoppen. ``Wij kijken helemaal niet naar de hoogte van de zuurgraad, maar naar de vorm van de zuurgraadcurve. We zoeken bij iedere renner naar díe belasting waarbij de productie en consumptie van melkzuur nog nét in balans zijn. Dat noemen we zijn Maximale Lactaat Steady State. Meet je via het melkzuur een vermogen van 288 Watt bij dat omslagpunt, dan blijkt dat diezelfde renner precies dat vermogen een uur lang kan rondtrappen in een tijdrit, op 10 Watt nauwkeurig.'' In een nog niet gepubliceerd onderzoek concludeert Van Diemen, opmerkelijk genoeg, dat het via bloedzuurmetingen gevonden omslagpunt samenvalt met een sterke toename in de ventilatie, de zogeheten tweede ventilatiedrempel. Die resultaten lijken Jeneson's conclusie – bloedzuurstijging stimuleert de kooldioxideventilatie – te bevestigen.

Dat beenspieren bij uitputting opzwellen is ook de MRI-spectrometer van Jeneson niet ontgaan. Maar als het geen melkzuur is, waar lopen de spieren dan mee vol? Jeneson wil best een ballonnetje oplaten: ``De energievoorraad in de spieren bestaat uit reusachtige moleculen die miljoenen eenheden suiker bevatten. Worden die suikers verbruikt dan valt zo'n glycogeenmolecuul uiteen in duizenden stukjes. Net als je mond, na een slok zeewater, krijgt een spiercel dorst van al die rondzwemmende deeltjes. De talloze glycogeenbrokstukken veroorzaken een enorme, osmotische zuigkracht in de cel.'' Zwaar belaste spieren zwellen niet op met zuur, maar met water.