vitale uitputting

SPORT & UiTPUTTiNG
Henk van Campen is orthomoleculair thera-
vitale uitputting
vaak een mitochondriaal probleem
peut en topsportconsultant. Gedurende een
kleine twintig jaar was hij als extern consultant verbonden aan het atletenmanagementbureau Global Sports Communication. In het
artikel ’Uitputting, vaak een mitochondriaal
probleem’ put hij uit zijn ruime praktische
kennis, daarin ondersteund door wetenschappelijke literatuur.
Henk van Campen
Uitputting is een verschijnsel dat veel mensen, vooral in de (top)sport, wel kennen. Wie het daarover heeft denkt misschien
aan uitputting van de energiesubstraten in de spieren en de lever, eventueel inclusief het onderhuids opgeslagen vet. Dat is
inderdaad een vorm van uitputting die we zien bij uithoudingssporten zoals wielrennen op de weg en marathonlopen. De
getroffen sporter zwalkt over het parcours, het is duidelijk dat de tank leeg is. Niet zo aangenaam om te zien en bepaald
ook niet fijn voor de desbetreffende sportman of sportvrouw. Het verschijnsel vitale uitputting, waar we het hier over zullen
hebben, is echter van een andere orde. Bij vitale uitputting moeten we ons steeds weer een aantal logische vragen stellen
zoals: “Waarom zijn de voorraden energiesubstraten uitgeput op het moment van een inzinking? Hoe komt het dat de toevoer van die benodigde stoffen kan stagneren? Hoe kunnen we de stagnatie verhelpen?” De bedoeling van dit artikel is om
zo goed mogelijk, in een beknopt kader, antwoord te geven op deze vragen. De nadruk zal liggen op die onderwerpen, die
van toepassing zijn in de (top)sport. En dan heb ik het zeker niet alleen over de typische uithoudingssporten [1].
De mitochondriën
De energiefabriekjes van alle menselijke cellen zijn die magische
voegen, zodat een pool van substraten ontstaat die voor ongeveer negen-
organellen die we mitochondriën noemen. Ze ontstonden miljarden
tig minuten aan aërobe energie kan leveren. Het rendement van de
jaren geleden in het begin van de evolutie op aarde, in de tijd dat de
aërobe glycolyse is aanzienlijk groter dan dat van de anaërobe glycolyse.
aërobe energieproductie begon. Ieder volwassen mens heeft er onge-
Aëroob worden er van ieder glucosemolecuul zesendertig ATP-mole-
veer 1000.000.000.000 (1 biljoen) van in zijn lichaam. Om de conse-
culen gemaakt, anaëroob zijn dat er slechts twee en er komt dan ook
quenties van uitputting goed in kaart te brengen, ontkomen we niet aan
veel lactaat (melkzuur) vrij [3].
een korte beschrijving van de reeks van processen in de cel die betrok-
Ook vetzuren kunnen aan de energievoorziening bijdragen. De voor-
ken is bij de energieproductie.
raad vetzuren is bij nagenoeg ieder mens voldoende om een aanzienlijk langere tijd door te gaan met presteren. Maar omdat de vraag naar
zuurstof dan 50% groter is, komt het maximale prestatievermogen bij
vetzuurverbranding lager te liggen en zijn er andere enzymen bij dit
proces betrokken. Dit is interessant voor een sporter die weet dat hij bij
langdurige inspanning vetzuren kan verbranden. De sporter kan dan
acetyl-l-carnitine in zijn suppletieprogramma opnemen [4]. >>
Hoe interessant het probleem van vitale uitputting is, blijkt ook
uit de aandacht voor dit probleem in de reguliere geneeskunde.
Gert E. Schuitemaker promoveerde op 12 februari 2004 aan de
Universiteit van Maastricht met het proefschrift ’The Mierlo
Project. Risk Factors for Cardiovascular Diseases in a Primary
Afbeelding 1. Afbeeldingen 1 en 2 tonen de beide glycolyse-procesen. Links de aërobe
Care Population: Their Interrelationships, Clinical Outcomes
vorm met volledige voorziening van zuurstof tijdens de inspanning, en rechts de anaë-
and Responses to Intervention’, waarin Schuitemaker de stel-
robe vorm met onvoldoende zuurstof tijdens de inspanning, bij dit laatste proces wordt
ling verdedigt dat vitale uitputting een enkelvoudige risicofactor
melkzuur geproduceerd.
voor hartfalen is. Wel met een duidelijk andere insteek dan waar
het hier over gaat, maar daarom niet minder van belang, en de
In afbeelding 1 zien we een sterk vereenvoudigde schematische voor-
moeite van het vermelden zeker waard [2].
stelling van de beide energieprocessen, vanuit het in de spieren en de
lever opgeslagen glycogeen dat in het sarcoplasma van de cel kan worden omgezet in glucose. De glucose uit het bloed kan zich daar bij-
HET
DOSSiER
23
gaat om transport van vetzuren is dit aminozuur van essentieel belang.
Het feit dat de hartspiercellen makkelijk vetzuren kunnen verbranden
en dat er in één hartspiercel zo’n 2500 mitochondriën voorkomen (tegen ± 100 in andere weefsels) maakt het correct functioneren van het
transportfenomeen extra belangrijk. Het lichaam is in staat om van het
essentiële aminozuur L-lysine carnitine te maken. Dat vergt echter een
aantal biochemische processen die niet bij iedereen vlekkeloos verlopen, vooral omdat de daarvoor benodigde co-factoren vitamine C, vitamine B3, vitamine B6 en ijzer (in de juiste hoeveelheden) ontbreken.
“De omzetting van L-lysine naar carnitine
verloopt bij lang niet iedereen vlekkeloos”
Als een substraat de beide mitochondriale membranen is gepasseerd,
Afbeelding 2. Een vereenvoudigde weergave van het energieproductieproces, ofwel de
Krebscyclus (ook wel citroenzuurcyclus en tricarboxylzuurcyclus [5]). Het energieproductieproces is genoemd naar zijn ontdekker Hans Adolf Krebs, die voor de publicatie van deze
ontdekking in 1953 de Nobelprijs voor de fysiologie van de geneeskunde kreeg. De Krebscyclus is een zeer complexe reeks van enzymatisch geregelde reacties. Via een groot
aantal biochemische verbindingen en veel tussenproducten ontstaan uiteindelijk CO2,
water en de energiedrager voor iedere cel: ATP. Deze cyclus vindt in de mitochondriën
plaats en is dus het proces waarbij de energie vrijkomt die de mens nodig heeft.
moet het via het pyruvaatdehydogenase-complex naar de Krebscyclus
worden gesluisd. Het pyruvaatdehydogenase-complex kent drie enzymprocessen, waarbij de vitaminen B1, B2, B3, B5 en verder fosfor, zwavel
en alfa-liponzuur nodig zijn. In de Krebscyclus vinden dan weer acht
enzymatische processen plaats, zoals op afbeelding 2 te zien is. En bij
die processen zijn weer de vitaminen B2, B3 en B5 en ook ijzer, zwavel,
magnesium en fosfor betrokken. Magnesium en vitamine B3 zijn zelfs
onmisbaar in drie van de acht enzymprocessen in de mitochondriën.
Maar er is nog meer: ook de overgangsverbindingen van organische
Voor het transport naar het sarcoplasma van de cel van glycogeen en
vetzuren zijn afhankelijk van onmisbare stoffen, dat zijn in dit geval
glucose hoeft alleen de celmembraan te worden gepasseerd. Het in het
citraat, succinaat, malaat, fumaraat, oxaloacetaat, alfa-ketoglutaarzuur
sarcoplasma gevormde pyrodruivezuur wordt in de mitochondriën via
(dat eens werd gezien als een ‘wonderproduct’ in de sport), isocitraat en
een reeks van buitengewoon complexe oxidatieprocessen binnen de
cis-aconitaat. De energietransportketen in zijn totaal heeft verder ook
Krebscyclus omgevormd in ATP (zie afbeelding 2). En via die reeks van
nog co-enzym Q10 en zink nodig. Vooral de mitochondriën in de hart-
oxidatieprocessen zijn we aangekomen bij de kern van het probleem
spiercellen hebben een enorme behoefte aan co-enzym Q10, zij bevat-
waar het bij de vitale uitputting van het energiesysteem in de mitochon-
ten bijvoorbeeld (in ideale omstandigheden) tien maal zo veel van deze
driën om draait. De bottleneck is het handhaven van al die processen
dragermoleculen als darmcellen [5].
zonder dat daarbij verstoringen optreden. Verstoringen kunnen worden
veroorzaakt door onder andere het verlies of onvoldoende opname van
Oxidatieve fosforylering
micronutriënten die bij die oxidatieprocessen onmisbaar zijn. Ook vrije
De oxidatieve fosforylering (oxfos) is de laatste stap in de ademhalings-
radicalen zijn een niet te verwaarlozen groep factoren die het vlekkeloos
keten waarbij ATP als eindproduct wordt vrijgemaakt, via een reeks
functioneren van het respiratoire energieproductieproces bemoeilijken.
van mitochondriale reductie-oxidatiereacties. Daarbij wordt waterstof
Berucht is in dit verband de ’free radical burst’ die als een onaange-
uit de Krebscyclus door vijf enzymcomplexen en een tweetal mobiele
naam bijverschijnsel van de activiteit van de mitochondriën gezien kan
elektronendragers op zuurstof overgedragen. Sinds het begin van de
worden [6].
jaren zestig van de vorige eeuw bestudeerden wetenschappers met
“Berucht is de ‘free radical burst’ als bijverschijnsel van de activiteit van mitochondriën”
grote aandacht de energietransportketen. Bij deze keten worden drie
moleculen ATP uit ADP en een anorganisch fosfaat gevormd. Steeds
weer werden er nieuwe, belangrijke ontdekkingen gedaan. Die laatste
stap in de ademhalings(energie)keten, de oxfos, heeft een overeenkomst
24
Co-factoren in de mitochondriale stofwisseling
met de Krebscyclus. Peter Mitchell ontdekte een aanvulling op het proces
De aërobe energieproductie in de mitochondriën is dus in grote mate
aan het eind van de oxfos: de chemie-osmotische koppeling. Hij kreeg,
afhankelijk van stoffen uit de voeding die in de eerste plaats verantwoor-
net als zijn collega Krebs, de Nobelprijs. De verdienste van Mitchell was
delijk zijn voor het transport over de buiten- en binnenmembraan van
het doorgronden van het mechanisme dat ervoor zorgt dat waterstofion
de mitochondriën. De belangrijkste daarvan is het aminozuur L-carni-
(H+) de binnenste membraan van de mitochondriën kan passeren en
tine, liefst nog de actievere vorm acetyl-l-carnitine [6]. Vooral waar het
zich daar kan binden aan ADP, waardoor ATP kan worden gevormd.
SPORT & UiTPUTTiNG
De Krebscyclus functioneert onder andere bij de gratie van (voldoende!)
hoeveelheden vitamine B1, B2, B3, B5, fosfor, zwavel, (opnieuw) alfaliponzuur en magnesium [5]. Ook deze micronutriënten mogen dus
niet in het suppletieprogramma van een serieuze topsporter ontbreken. Aangezien de voeding op het gebied van micronutriënten ernstig
tekort schiet [8], is het niet vreemd dat uitputting zo vaak voorkomt,
zeker - en misschien wel vooral - in de sport. En uitputting is eigenlijk
niets anders dan een kreet om hulp van die biljoen mitochondriën in
ons lichaam die om een of andere reden niet aan de vraag om energie
elders in het lichaam kunnen voldoen. Gelukkig blijkt uit de praktijk dat
een groot deel van de wereld-topatleten in voorbereiding op bijvoorbeeld
de Olympische Spelen van Sydney gebruik maakte van vitaminen en
mineralen. Onder de atleten die suppletie gebruikten bevonden zich ook
medaillewinnaars. Wellicht geeft het bovenstaande, met de gedachte dat
Afbeelding 3. Een schematisch overzicht van o.a. de vier enzymprocessen en de H+-
uiteraard niet alles wat men in de topsport doet zo geweldig is, aan-
ionenstroom in het totale proces van de oxidatieve fosforylering.
leiding voor sporters om dit voorbeeld te volgen om uitputting door zware training en wedstrijden met behulp van suppletie te voorkomen. <<
Sterk vereenvoudigd samengevat stelt Mitchell in de chemie-osmotische
koppelingstheorie dat er een indirecte elektronenoverdracht plaatsvindt
door de niet-spontane injectie van H+. Dat veroorzaakt een indirecte
elektronenoverdracht, waardoor een membraanpotentiaal in de mitochondriale matrix ontstaat die de vorming van ATP in de cristae mogelijk maakt. Bij dat proces zijn de enzymen uit de complexen I, II, III en
IV nodig, zoals te zien is in afbeelding 3.
“Wie veel zuurstof verbruikt staat evenredig
versterkt bloot aan vrije (zuurstof)radicalen”
Afbeelding 4. Schematische voorstelling die meer ruimtelijk inzicht geeft in waar de
Consequenties voor topsport
processen in het mitochondrion plaatsvinden. De waterstofionenstroom (H+) vindt
Welke consequenties heeft dit nu voor de voeding en suppletie van top-
plaats tussen binnen- en buitenmembraan, na passering van de binnenmembraan van
sporters? Daarbij moeten we bedenken, dat wedstrijdsporters (afhanke-
H+ kan aan de binnenzijde van de cristae (zie pijltjes) uit ADP de energiedrager ATP
lijk van hun discipline) 12 tot 20 maal zo veel zuurstof verbruiken als
worden gevormd.
mensen met een zittend bestaan. In extreme gevallen, zoals langlaufen
en wielrennen in bergetappes, is dat zuurstofverbruik zelfs nog hoger.
Referenties
En aangezien bij testpersonen een verhoogd zuurstofgebruik een vrij
1.
sterke toename van co-enzym Q10 is gevonden, lijkt in ieder geval suppletie van deze stof aan te raden [5]. We hebben het hier niet voor niets
Seventh Edition. Lippincott, 1999 philadelphia, New York, Baltimore. chapter 2, pag 45
2. the Mierlo project. Risk Factors for cardiovascular Disease in a primary care population,
their interrelationships, clinical Outcomes and responses to intervention, Schuitemaker
al een aantal malen gehad over de ademhalings(energie)keten en al de
problemen die moeten worden overwonnen om het energieproductie-
gE, universiteit van Maastricht; febr 2004
3.
proces correct te laten functioneren. De conclusie lijkt dan ook gerechtvaardigd dat stoffen, die daar een sleutelrol in spelen, in de voeding voor
moeten komen. Is het niet in de gewone basale voeding, dan toch in
de aanvulling daarop. Wie veel zuurstof verbruikt, staat namelijk evenredig versterkt bloot aan vrije (zuurstof)radicalen. Dat vraagt om antioxidanten, en deze groep stoffen mag op grond van deze overweging eveneens niet ontbreken. Hierbij valt te denken aan een complex van in ieder
geval N-acetyl-cysteïne (als essentieel deel van glutathionperoxidase),
vitamine C, bètacaroteen, vitamine E en alfa-liponzuur aangevuld met
SOD en het tripeptide glutathion [6, 7].
Bickley LS, hoekelman Ra. Bates’ guide to physical Examination and history taking,
Fox EL, Browers RW, Foss ML. Fysiologie voor Lichamelijke Opvoeding, Sport en Revalidatie, vertaald door h. de Bruine en h.c. Kemper. De tijdstroom. 1999;26-29
4. Siliprandi N, Siliprandi D, ciman M. Stimulation of oxidation of mitochondrial fatty
acids and of acetate by acetylcarnitine. Biochem J. 1965;96:777-780
5.
Bland JS. Mitochondriële activiteit en functionele geneeskunde. arts en apotheker. 1997;
nr. 3:30-32
6. Kristal B, park BJ, Yu pB. antioxidants reduce peroxyl-mediated inhibition of mitochondrial transcription. Free Rad. Biol. Med. 1994;17(1):65-75
7. the health effects of vitamin c supplementation: a review. Journal of the american college of Nutrition. 1995;14(2):124-136
8. Nieuwenhuis Ra. tekorten in de Nederlandse voeding. Orthomoleculaire Koerier. apr
1995; nr. 51: pag 2 en pag 5-14
HET
DOSSiER
25