ArticlePDF Available

Abstract and Figures

Veel sporten, zoals wielrennen, roeien en schaatsen, vragen van de sporter zowel explosiviteit als een goed uithoudingsvermogen. Het optimaliseren van beide eigenschappen blijkt echter lastig. Hoe kun je als topsporter toch goede sprint- en duurvermogen combineren om te komen tot die uitzonderlijke prestatie? Om dit te begrijpen, hebben we de bepalende eigenschappen voor de fysieke prestatie bestudeerd en hebben we onderzocht hoe deze te trainen zijn. Sportgericht 72 (4). 8-14 English version: the complete dissertation thesis and an English summary can be found at http://dare.ubvu.vu.nl/handle/1871/55605/
Content may be subject to copyright.
8 Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72
Om dit te begrijpen, hebben we de
bepalende eigenschappen voor de
fysieke prestatie bestudeerd en hebben
we onderzocht hoe deze te trainen zijn.
Het probleem
Veel sporten vereisen een combina-
tie van sprint- en duurvermogen.1
Het optimaliseren van zulke presta-
ties blijkt complex2-4, mede omdat
determinanten van sprint- en duur-
vermogen elkaar tegenwerken.5 Een
uitgebreide uitleg van dit probleem is
te lezen in een eerder artikel in Sportge-
richt.6 Het komt onder andere doordat
de combinatie van kracht- en duurtrai-
ning, zogeheten concurrent training, een
verminderde toename in spiermassa
geeft ten opzichte van enkel kracht-
training.2-4 Dit staat bekend als het in-
terferentie-effect en is met name relevant
voor topsporters die trainen met een
hoge frequentie en een groot volume.
Interferentie is ook terug te vinden in
de spier, waar bepalende eigenschap-
pen voor het piek- en het duurver-
mogen, namelijk de dwarsdoorsnede
en de maximale zuurstofopname van
de spiervezels, een duidelijke nega-
tieve relatie laten zien.5 In ons eerdere
artikel in Sportgericht is te lezen hoe
deze spiereigenschappen bepaald kun-
nen worden uit een afgenomen stukje
spierweefsel (biopt).6 De tegenstrijdige
relatie geeft aan dat het moeilijk is om
dikke spiervezels te combineren met
een hoge maximale zuurstofopname
van die spiervezels. Het achterliggende
idee is dat zuurstof bij dikkere spierve-
zels een grotere afstand moet afleggen
naar de mitochondriën (de energiefa-
briekjes in de spiervezel), waardoor er
sneller een zuurstofgebrek in het mid-
den van de spiervezel ontstaat.6
Onze verwachting was dat top-
sporters deze interferentie mogelijk
kunnen omzeilen wanneer zij een
optimaal zuurstoftransport naar de
mitochondriën hebben.6 Zo kun-
nen zij langdurige blootstelling aan
zuurstoftekort voorkomen en dikke
spiervezels verkrijgen met toch een
hoge maximale zuurstofopname. Ten
tweede verwachtten we dat sporters
de interferentie kunnen omzeilen door
dikkere spiervezels te vermijden en hun
spiervolume juist op te bouwen uit
langere spiervezels.
Proefschrift
Vanuit de sportpraktijk is bekend dat
er uitzonderingen op de regel zijn: er
zijn topsporters die zowel een goede
sprint- als duurprestatie met elkaar
Veel sporten, zoals wielrennen, roeien en schaatsen, vragen
van de sporter zowel explosiviteit als een goed uithoudings-
vermogen. Het optimaliseren van beide eigenschappen blijkt
echter lastig. Hoe kun je als topsporter toch goede sprint- en
duurvermogens combineren om te komen tot die uitzonder-
lijke prestatie?
Why muscles matter Optimaliseren van
sprint- en duurprestaties van topsporters
INSPANNINGSFYSIOLOGIE
Stephan van der Zwaard
Figuur 1. Het proefschrift ‘Why muscles mat-
ter’ gaat over het optimaliseren van sprint- en
duurprestatie, wat een uitdaging is in veel ver-
schillende sporten.
Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72 9
kunnen combineren. Hoe krijgen zij dit
voor elkaar? Doen zij dit bijvoorbeeld
met behulp van een optimaal zuur-
stoftransport, of misschien met lange
spiervezels?
In het proefschrift ‘Why muscles mat-
ter’7 (zie figuur 1) onderzochten we dit
aan de hand van de sprint- en duur-
prestatie, de spiervezeleigenschap-
pen en het uitgebreide fysiologische
profiel van topsporters. De profielen
geven inzicht in de (combinaties van)
eigenschappen die bepalend zijn voor
hun uitzonderlijke prestaties en laten
zien hoe belangrijk de eigenschappen
zijn voor de prestatieverschillen tus-
sen topsporters. Zo kan een optimaal
fysiologisch profiel worden geschetst
voor sprinters, duursporters en spor-
ters met een goede combinatie van
sprint- en duurprestatie. Deze ideale
profielen kunnen helpen als maatstaf
voor talentidentificatie en kunnen in-
gezet worden om trainingssturing nog
beter af te stemmen op de individuele
topsporter.
Sprint- versus duurprestatie
Zijn topsporters beter in staat zijn om
hun (eigenschappen voor) sprint- en
duurprestaties met elkaar te combine-
ren, of laten ook zij een interferentie
tussen sprint en duur zien? Dit hebben
we onderzocht in een groep competi-
tieve wielrenners van nationaal t/m
Olympisch niveau en in een groep
Olympische roeiers.7-9 De wielren-
groep bevatte onder meer baansprin-
ters, ploegenachtervolgers en wegwiel-
renners.
De sprintprestatie is gemeten als het
1-seconde piekvermogen tijdens een
Wingate fietstest (zie figuur 2). Voor de
duurprestatie gebruikten we de maxi-
male zuurstofopname die werd behaald
tijdens een maximaaltest op de fiets- of
roeiergometer als maat. De behaalde
waarden voor sprint- en duurprestatie
zijn genormaliseerd (uitgedrukt per
kilogram vetvrij lichaamsgewicht tot
de macht 2/3), om rekening te houden
met verschillen in lichaamsbouw tussen
sporters.10 Voor de sprint- en duurpres-
tatie zagen we sterke negatieve relaties,
zowel voor de wielrenners als voor de
Olympische roeiers (zie figuur 3). De
richting van deze negatieve relatie is
vergelijkbaar tussen beide sporten, wat
duidt op een vergelijkbare interferentie.
Toch ligt de lijn van de roeiers hoger.
De vraag is hoe dit kan. Is dit doordat
de VO2max van roeiers is bepaald op
de roeiergometer, waarbij de sporters
ook hun armen gebruiken? Dit lijkt niet
zo te zijn. Alhoewel op de roeiergome-
ter zowel de armen als de benen actief
zijn, blijkt dat ervaren roeiers eenzelfde
VO2max behalen als op de fietsergo-
meter.11,12 Daarnaast deden zowel de
roeiers als de wielrenners de sprinttest
op de fietsergometer, omdat deze beter
versnellingen kan meten dan een roei-
ergometer.9 Verschillen in meettechnie-
ken lijken dus niet te verklaren waarom
de lijn van de roeiers hoger ligt.
Kan de hogere lijn van de roeiers dan
wel worden verklaard door verschil-
len in trainingsstatus? Hier lijkt meer
bewijs voor te zijn. Alle roeiers waren
Figuur 2. De sprintprestatie is gemeten als het 1-sec piekvermogen tijdens een Wingate test
(rechts) en de duurprestatie wordt weerspiegeld door de maximale zuurstofopname of het gemid-
delde vermogen tijdens een 15 km tijdrit (links).
Figuur 3. Wielrenners van nationaal t/m Olympisch niveau en Olympische roeiers laten allebei een
tegenstrijdige relatie zien tussen hun sprint- en duurprestatie. De prestatiematen zijn genormaliseerd
om rekening te houden met verschillen in lichaamsbouw tussen sporters. LBM staat voor ‘lean body
mass’ (vetvrije massa).
10 Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72
van Olympisch niveau, terwijl de wiel-
renners van nationaal t/m Olympisch
niveau waren. Dit komt mede omdat
de wielrenners ook nog een spierbi-
opt hebben afgestaan en dit moeilijk
voor elkaar te krijgen is bij Olympische
topsporters. De grotere verschillen in
trainingsstatus tussen de wielrenners
zijn ook terug te zien in het grotere
betrouwbaarheidsinterval rondom hun
regressielijn in vergelijking met die
van de roeiers (zie figuur 3).
Interessant is, dat drie van de wielren-
ners wel binnen het betrouwbaarheids-
interval van de roeiers vallen. Hierbij
valt op, dat zij ook erg goed getraind
waren. Eén van hen (nr. 3) had deel-
genomen aan de Olympische Spelen
in 2016. De tweede (nr. 1) had een uit-
zonderlijk hoge VO2max van circa 80
ml∙kg-1∙min-1, hoog genoeg om de Tour
de France te kunnen winnen.13 De
laatste (nr. 2) had een hele goede en ef-
fectieve zuurstoftoevoer naar de spier.
Het lijkt er dus op dat de uitkomsten
van twee simpele inspanningstesten –
een Wingate test en een maximaaltest
– kunnen dienen als praktisch meet-
instrument voor coaches en sporters
om de trainingsstatus van de sporter
in kaart te brengen. Daarnaast kan er
uit worden afgeleid of de sporter meer
een sprinttype of duurtype is en hoe
goed hij of zij sprint en duur kan com-
bineren. Het structureel uitvoeren van
deze simpele metingen in de sport-
praktijk kan helpen bij talentherken-
ning, bij het vinden van de passende
sportdiscipline tijdens talentontwikke-
ling en bij het monitoren en optimali-
seren van individuele trainingsstrate-
gieën.
Spiereigenschappen voor sprint
en duur
Terug naar de tegenstrijdigheid tussen
sprint- en duurprestatie. Kunnen we
deze beter begrijpen door de spiereigen-
schappen van topsporters te bestuderen?
De resultaten uit het proefschrift laten
zien dat de spiereigenschappen voor
sprint en duur in de bovengenoemde
groep wielrenners – overigens net als
in het dierenrijk5 – negatief aan elkaar
gerelateerd zijn.8 Dit lijkt dus in over-
eenstemming met wat we eerder zagen
bij de prestatie. Als eerste valt op (zie
figuur 4) dat de vorm van de curve
tussen spiervezeldwarsdoorsnede en
spiervezel VO2max van de wielrenners
vergelijkbaar is met die van onge-
trainde dieren.5 Het tweede opvallende
is dat de wielrenners inderdaad beter in
staat zijn om spiereigenschappen voor
sprint en duur te combineren: de curve
is omhoog geschoven ten opzichte van
de curve van het dierenrijk. De wielren-
ners kunnen de interferentie dus deels
omzeilen.
Een interessante bevinding is dat
sporters die spiereigenschappen voor
sprint en duur beter combineren over
het algemeen ook meer haarvaatjes
hebben rondom de spiervezels. Dit
is precies in lijn met de verwachting
die we aan het begin van dit artikel
uitspraken. Het lijkt dus inderdaad zo
te zijn dat een goede zuurstoftoevoer
naar de spier, oftewel het hebben van
veel haarvaatjes rondom de spierve-
zels, essentieel is om goed ontwikkelde
spiereigenschappen voor sprint en
duur te combineren.8 Op deze manier
zijn ook de wat dikkere spiervezels in
staat om een hoge maximale zuurstof-
opname te realiseren. Trainen voor een
goede zuurstoftoevoer naar de spier –
mogelijk door hoogtestages – kan dus
wel eens een slimme strategie zijn om
(determinanten van) sprint en duur-
prestatie beter met elkaar te combine-
ren. Hierover later meer. De tegenstrij-
digheid tussen sprint en duur zien we
dus terug in de prestatie en in de spier,
ook bij topsporters.
Hangt de prestatie ook samen
met deze spiereigenschappen?
Maar zijn deze spiervezeleigenschap-
pen nu ook gerelateerd aan de pres-
tatiematen? Dit hebben we onder-
zocht in een uitgebreide studie met 68
proefpersonen: hartpatiënten, gezonde
proefpersonen (‘controles’) en compe-
titieve wielrenners.14 Hierin bestudeer-
Figuur 4. Goedgetrainde wielrenners laten ook een tegenstrijdige relatie zien tussen de dwars-
doorsnede en de VO2max van hun spier vezels (r = -0.50, p < 05). De vorm van de cur ve van de
wielrenners is vergelijkbaar met die van ongetrainde dieren5, maar ligt wel hoger. De wielrenners die
spier eigenschappen voor sprint en duur beter combineren hebben over het algemeen ook meer haar-
vaatjes rondom de spiervezels.
Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72 11
den we hoe de maximale zuurstofop-
name van het hele lichaam gerelateerd
was aan de spiervezel VO2max. De
VO2max waarden van de proefperso-
nen lieten grote verschillen zien, van
slechts 9,8 tot wel 79,0 ml∙kg-1∙min-1!
Interessant genoeg zagen we dat deze
verschillen in sterke mate samenhan-
gen met de verschillen in de spiervezel
VO2max (R2=0.89).
We hebben ook een schatting gemaakt
van de theoretische maximale zuur-
stofopname van de proefpersonen,
berekend op basis van hun spierve-
zel VO2max. Vervolgens hebben we
bepaald hoeveel de daadwerkelijk
gemeten VO2max verschilde van dit
theoretische maximum. Het blijkt dat
de daadwerkelijk gemeten VO2max
ongeveer 90% is van de theoretisch be-
rekende waarde. Met andere woorden:
de zuurstoftoevoer naar de mitochon-
driën in de spiervezel lijkt iets tekort te
schieten om de theoretische VO2max te
behalen. Deze beperking in zuurstof-
toevoer lijkt vergelijkbaar te zijn tussen
de hartpatiënten, de controles en de
wielrenners en toch heel wat minder
omvangrijk dan eerder gedacht.15,16
Door de vertaalslag te maken van de
fysieke prestatie naar (onderliggende)
fysiologische eigenschappen kunnen
we dus nieuwe inzichten opdoen.
Nu hebben we hier naar slechts één
fysiologische eigenschap gekeken. We
kunnen er van uitgaan dat niet één
factor allesbepalend is voor de fysieke
prestatie. De vervolgstap is dan ook
om meerdere fysiologische eigen-
schappen en hun interacties tegelijk te
bestuderen. Deze worden samengevat
in het fysiologisch profiel.
Fysiologisch profiel
Naast de sprint- en duurprestatie en
de dwarsdoorsnede en VO2max van
de spiervezels hebben we vele andere
fysiologische eigenschappen geme-
ten om het fysiologisch profiel van
topsporters op te stellen.7-9 Zo hebben
we de vezellengte, de dwarsdoorsnede
en het volume van de kniestrekker m.
vastus lateralis gemeten. De kniestrek-
kers leveren bij roeien en wielrennen
een groot deel van het vermogen. Voor
het in kaart brengen van de genoemde
spiereigenschappen hebben we ge-
bruik gemaakt van een vernieuwende
3D echografie techniek (zie kader).17
Daarnaast hebben we van de wielren-
ners een uitgebreider profiel gemaakt8
(zie figuur 5) en de volgende fysi-
ologische eigenschappen gemeten:
1) zuurstofopname, 2) bloedwaar-
den, 3) maximale kniestrekkracht, 4)
spierdoor bloeding van de kniestrekker
m. vastus lateralis zoals gemeten met
NIRS18 (zie kader 2), 5) spiervolume en
architectuur van de m. vastus lateralis.
Ook hebben we een biopt van deze
spier histochemisch geanalyseerd. In
dit profiel van de wielrenners wordt er
dus gekeken naar eigenschappen op
meerdere niveaus: de spiervezel, de
gehele spier, het bloed en het gehele
lichaam. Aan de hand van dit profiel
kunnen we achterhalen wat de belang-
rijkste fysiologische eigenschappen
voor de fysieke prestatie zijn en hoe-
veel van de prestatieverschillen tussen
sporters zij verklaren.
Voor een goede sprintprestatie zijn de
belangrijkste fysiologische eigenschap-
pen bij de wielrenners een hoog 1-sec
piekvermogen per vetvrije massa, het
percentage snelle vezels en het volume
van de kniestrekker m. vastus late-
ralis (R2=0.65) of de combinatie van
snelle en lange spiervezels (R2=0.48).
De hoge R2 waarden laten zien dat
respectievelijk 65% en 48% van de
verschillen in sprintprestatie door deze
factoren worden verklaard. Met snelle
spiervezels en een grote spiermassa
is de sporter in staat om zijn spieren
snel samen te trekken en veel vermo-
gen te genereren. Daarnaast helpen
ook lange spiervezels voor een snelle
verkorting. Lange spiervezels bevat-
ten over het algemeen veel sarcome-
ren in serie, die allemaal slechts een
beetje hoeven te verkorten om samen
een hoge verkortingssnelheid van
de gehele spier(vezel) te bereiken.
Daarmee kunnen zij meer power en
kracht genereren bij een hoge verkor-
tingssnelheid tijdens de sprint. Bij de
Olympische roeiers zagen we ook dat
de sprintprestatie positief gerelateerd
was aan de spiervezellengte van de
kniestrekker, maar niet aan de dwars-
doorsnede van deze spier.9 Of de spier
is opgebouwd uit langere of juist uit
dikkere spiervezels kan dus mogelijk
3D echografie
In dit proefschrift hebben we een
3D echografie techniek doorontwik-
keld om de spierbouw en spier-
massa in kaart te brengen.17 Met de
doorgevoerde vernieuwingen kan nu
veel sneller een 3D scan van spieren
worden gemaakt. De techniek blijkt
valide en betrouwbare resultaten te
geven. Hierdoor leent deze techniek
zich goed voor implementatie in de
sportpraktijk en de kliniek.
NIRS
Als onderdeel van het fysiologisch
profiel hebben we de balans tussen
zuurstoftoevoer en zuurstofvraag
in de spier gemeten met behulp
van de niet-invasieve near-infrared
spectroscopy (NIRS) techniek.18
We hebben onderzocht hoe deze
metingen worden beïnvloed door
de dikte van de vetlaag op de spier
en hoe reproduceerbaar de NIRS
techniek meet. Daarnaast bestudeer-
den we of met NIRS beter kan wor-
den gedetecteerd wanneer er een
mismatch is tussen zuurstofvraag en
zuurstofaanbod in vergelijking met
de veelgebruikte eerste ventilatie-
drempel. Dit bleek echter niet het
geval.
12 Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72
van invloed zijn op de prestatie van
sporters.
Voor de duurprestatie hebben de wiel-
renners naast de VO2maxtest ook nog
een specifiekere test uitgevoerd, name-
lijk een 15-km tijdrit.8 De belangrijkste
factoren voor een goede duurprestatie,
dat wil zeggen een hoog gemiddeld
vermogen per vetvrije massa tijdens de
tijdrit, zijn 1) de gemiddelde zuurstof-
opname tijdens de duurprestatie en 2)
markers voor zuurstoftoevoer in het
bloed: hemoglobine concentratie in de
rode bloedcellen en oxygenatie van
de m. vastus lateralis. Deze verklaren
bijna alle verschil-
len in duurprestatie
(R2=0.92).
Wanneer we verder
inzoomen op de
zuurstofopname
tijdens de tijdrit
zien we dat we
verschillen hierin
kunnen begrijpen
aan de hand van
verschillen in spie-
reigenschappen.
Een hoge zuurstof-
opname is namelijk
geassocieerd met 1)
een hoge spierve-
zel VO2max, 2) een
combinatie van veel haarvaatjes en een
hoge myoglobine concentratie in de
spier en 3) een kleine spierdwarsdoor-
snede (R2=0.67). Als we goed oplet-
ten zien we dus ook hier dat een hoge
maximale zuurstofopname van de
spiervezel en een goede zuurstoftoe-
voer naar de spiervezel gunstig zijn,
terwijl een grote spierdwarsdoorsnede
alleen maar nadelig lijkt te zijn voor de
duurprestatie. Deze balans tussen spie-
reigenschappen komt in grote mate
overeen met de tegengestelde relatie
tussen de VO2max en de dwarsdoor-
snede van de spiervezel die we hier-
boven beschreven en met de positieve
invloed van een goed zuurstoftrans-
port hierop.
Naast de maten voor sprint- en duur-
prestatie hebben we ook een maat voor
de combinatie ervan geïntroduceerd8:
hoe verder de topsporter boven de
negatieve relatie tussen de maten voor
sprint en duurprestatie weet te komen,
des te beter zijn of haar gecombineerde
sprint- en duurprestatie is. De belang-
rijkste factoren voor een hoge score op
deze combinatie waren 1) een hoge ef-
ficiëntie, 2) een hoge zuurstofopname
tijdens de duurprestatie, 3) een groot
spiervolume (p=0.056) en 4) lange
spiervezels (p=0.059). Ook hier wordt
bevestigd dat het gunstiger is om een
groot spiervolume te hebben dat is op-
gebouwd uit lange in plaats van dikke
spiervezels. Het voordeel van langere
vezels is dat hetzelfde spiervolume be-
reikt kan worden met een minder grote
spierdwarsdoorsnede (lees: minder
dikke vezels), waardoor de interferen-
tie tussen spiervezeldwarsdoorsnede
en spiervezel VO2max deels omzeild
kan worden.
In hoeverre de spiervezels functioneel
verlengd kunnen worden met behulp
van training zal nog uitgezocht moeten
worden. Trainingsvormen als plyo-
metrie, explosieve krachttraining of
excentrische krachttraining lijken hier-
voor veelbelovend.19-21 Het is de vraag
of deze trainingsvormen met name
effectief zijn doordat de spieren actief
zijn op een lange spiervezellengte, of
omdat ze power genereren met een
hoge (verkortings-)snelheid.
Al met al zien we dus dat het combine-
ren van een goede sprint- en duurpres-
tatie lastig is, maar ook dat sporters dit
tot op zekere hoogte wel kunnen rea-
liseren. Hierbij lijken spiervezellengte
en haarvaatjes rondom de spiervezels
belangrijke trainingsdoelen.
Trainingsstrategie
Wat is het effect van training op de in-
terfererende spiereigenschappen voor
sprint en duur? Of-
tewel, hoe kunnen
sporters trainen om
hun spiervezel VO-
2max, hun spierve-
zeldwarsdoorsnede
en hun zuurstof-
transport naar de
spier te verbeteren?
Dit trainingsvraag-
stuk is niet alleen
relevant voor in-
dividuele sporten
als wielrennen en
roeien, maar ook
voor teamspor-
ten, waarbij in een
wedstrijd veelvul-
dig maximale sprints moeten worden
gemaakt. Dit vraagt om zowel een
goed sprintvermogen met maximale
krachtsinspan ningen als een goed
duurvermogen voor een snel herstel
tussen de sprints.24,25
Tijdens hoogtestages, waarbij sporters
trainen of leven op (gesimuleerde)
hoogte, kan de verlaagde zuurstof-
spanning een belangrijke prikkel
zijn om de zuurstof toevoer naar de
spiervezel en de maximale zuurstof-
opname van de spiervezel te verbe-
teren.22,23 In het laatste hoofdstuk
van het proefschrift onderzochten
we daarom hoe de spieren van elite
laagland hockeyers zich aanpassen aan
een (gesimuleerde) hoogtetraining van
Figuur 5. Om meer inzicht te krijgen in de fysieke prestatie van de wielrenners is een uitgebreid
fysiologisch profiel opgesteld met eigenschappen van verschillende niveaus: van de spiervezels tot
het hele lichaam.
Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72 13
twee weken.26 De deelnemers werden
random verdeeld over drie groepen.
De controlegroep (LLTL, n=6) verbleef
op zeeniveau en deed alleen reguliere
hockeytraining. De twee interventie-
groepen verbleven op gesimuleerde
hoogte ( 14 uur per dag op 2800-3000
meter) en voerden naast de reguliere
hockeytraining ook zes sessies van her-
haalde sprinttraining uit. Elke sessie
duurde 50 minuten, waarin de sporters
vier sets van 5x5 seconden maximale
sprints uitvoerden, met 25 seconden
passieve rust tussen de sprints en 5 mi-
nuten staande rust tussen de sets. De
ene interventiegroep deed deze trai-
ningen op zeeniveau (LHTL, n=6) en
de andere interventiegroep (LHTLH,
n=6) deed ze op een gesimuleerde
hoogte van 3000 meter.
Met name deze laatste groep (LHTLH)
liet een enorme verbetering zien van
hun spiervezel VO2max in de type I en
type II vezels (respectievelijk +37% en
+32%), terwijl hun spiervezeldwars-
doorsnede gelijk bleef. In de andere
interventiegroep (LHTL) steeg de
spiervezel VO2max weliswaar minder
(+9%), maar nam de spiervezeldwars-
doorsnede wel toe (+17%). Een unieke
observatie was dat beide interven-
tiegroepen de combinatie van spier-
vezeldwarsdoorsnede en spiervezel
VO2max verbeterden, in tegenstelling
tot de controlegroep (zie figuur 6). De
veranderingen in de zuurstoftoevoer
in de spier, de myoglobine concentra-
tie en de haarvaatjes rondom de spier-
vezels lieten kleine tot gemiddelde
effecten zien tussen de drie groepen.
Echter, in een analyse van alle drie
de groepen samen zagen we wel dat
de veranderingen in de haarvaatjes
om de spiervezel gerelateerd waren
aan veranderingen in de combinatie
van spierdwarsdoorsnede en spier-
vezel VO2max (r=0.55). Tezamen met
deze verbeteringen in spiervezel-
eigenschappen voor sprint en duur
lieten de beide interventiegroepen ook
een verbetering van hun herhaalde
sprintprestatie zien.27
Opvallend is dat de interventie-
groep met herhaalde sprinttraining
op hoogte (LHTLH) deze prestatie-
verbetering langer vasthield.27 Deze
trainingsvorm lijkt dus een efficiën-
tere strategie voor verbetering van
herhaalde sprintprestaties.28 Al met al
kunnen we van zulke trainingsstudies
leren hoe de spieren van topsporters
zich aanpassen om meer inzicht te krij-
gen in de manier waarop topsporters
hun prestatie verbeteren.
Conclusie
Samenvattend laat het proefschrift
zien dat het combineren van een goede
sprint- en duurprestatie ook voor
topsporters lastig is. We zagen dat
met twee simpele inspanningstesten
kan worden afgeleid of een topsporter
meer een sprinttype of duurtype is en
hoe goed hij of zij sprint en duur kan
combineren. Het uitgebreide fysio-
logisch profiel helpt daarbij om in
kaart te brengen wat de belangrijkste
fysiologische eigenschappen voor de
fysieke prestatie zijn en hoeveel van
de prestatieverschillen tussen sporters
ze verklaren. Hierbij lijken met name
lange spiervezels en veel haarvaatjes
rondom de spiervezel belangrijke spie-
reigenschappen om interferentie tus-
sen sprint en duur (deels) te omzeilen.
Spiereigenschappen zijn dus essentieel
voor het leveren van fysieke prestaties
en maken duidelijk waarom het zo
lastig is om een goede sprint- en duur-
prestatie met elkaar te combineren. En
dat is waarom spieren er toe doen!
Met dank aan
Mijn proefschrift 'Why muscles matter'
is het resultaat van de tomeloze inzet
van sporters, vele studenten, begeleiders
(Richard Jaspers, Jo de Ruiter, Jos de
Koning, Willem van der Laarse en Hein
Daanen), collega's uit de onderzoeksgroep
van de VU, en nationale en internationale
samenwerkingspartners. Bedankt!
Referenties
1.
Nader GA (2006). Concurrent strength and
endurance training: from molecules to man.
Medicine & Science in Sports & Exercise, 38 (11),
1965-1970.
2.
Hickson RC (1980). Interference of strength
development by simultaneously training for
strength and endurance. European Journal of
Applied Physiology and Occupational Physiology,
45 (2-3), 255-263.
3.
Wilson JM et al. (2012). Concurrent training:
a meta-analysis examining interference of aero-
bic and resistance exercises. Journal of Strength
Figuur 6. Elite hockeyers die een hoogtestage uitvoerden met herhaalde sprinttraining wisten hun
combinatie van spiervezeldwarsdoorsnede en spier vezel VO2max te verbeteren, in tegenstelling tot
de controlegroep. De data zijn afgezet tegen de curve van de wielrenners (stippellijn)8 en die van de
ongetrainde dieren (zwarte lijn).5 Controlegroep is LLTL, interventiegroep met sprinttraining op zee-
niveau is LHLT en interventiegroep met sprinttraining op hoogte is LHTLH.
14 Sportgericht nr. 4 / 2018 – jaargang 72
and Conditioning Research, 26 (8), 2293-2307.
4.
Coffey VG & Hawley JA (2017). Concurrent
exercise training: do opposites distract? The
Journal of Physiology, 595 (9), 2883-2896.
5.
Wessel T van et al. (2010). The muscle fiber
type-fiber size paradox: hyper trophy or oxida-
tive metabolism? European Journal of Applied
Physiology, 110 (4), 665-694.
6.
Zwaard S van der et al. (2016). Concurrent
training: combineren van sprint- en duurvermo-
gen. Sportgericht, 70 (3), 42-47.
7.
Zwaard, S van der (2018). Why muscles mat-
ter. Optimizing sprint and endurance performance
in athletes. Academisch Proefschrift, Vrije Uni-
versiteit, Amsterdam.
8.
Zwaard S van der et al. (2018). Critical
determinants of combined sprint and endu-
rance performance: an integrative analysis from
muscle fiber to the human body. The FASEB
Journal, 32 (4), 2110-2123.
9.
Zwaard S van der et al. (2018). Muscle mor-
phology of the vastus lateralis is strongly related
to ergometer performance, sprint capacity and
endurance capacity in Olympic rowers. Journal
of Sports Sciences, 36 (18), 2111-2120.
10.
Dobeln W von (1956). Maximal oxygen
intake, body size, and total hemoglobin in nor-
mal man. Acta Physiologica Scandinavica, 38 (2),
193-199.
11.
Bouckaert J et al. (1983). Cardiorespiratory
response to bicycle and rowing ergometer
exercise in oarsmen. European Journal of Applied
Physiology and Occupational Physiology, 51 (1),
51-59.
12.
Cunningham DA et al. (1975). Cardiores-
piratory response to exercise on a rowing and
bicycle ergometer. Medicine & Science in Sports,
7 (1), 37-43.
13.
Santalla A et al. (2012). The Tour de France:
an updated physiological review. International
Journal of Sports Physiology and Performance, 7
(3), 200-209.
14.
Zwaard S van der et al. (2016). Maximal
oxygen uptake is proportional to muscle fiber
oxidative capacity, from chronic heart failure
patients to professional cyclists. Journal of
Applied Physiology, 121 (3), 636-645.
15.
Boushel R et al. (2015). Maintained peak
leg and pulmonary VO2 despite substantial
reduction in muscle mitochondrial capacity.
Scandinavian Journal of Medicine and Science in
Sports, 25, 135-143.
16.
Boushel R et al. (2011). Muscle mitochon-
drial capacity exceeds maximal oxygen delivery
in humans. Mitochondrion, 11 (2), 303-307.
17.
Weide G et al. (2017). 3D ultrasound
imaging: fast and cost-effective morphometr y
of musculoskeletal tissue. Journal of Visualized
Experiments, 129, doi: 10.3791/55943.
18.
Zwaard S van der et al. (2016). Oxyge-
nation threshold derived from Near-Infrared
Spectroscopy: reliability and its relationship with
the first ventilatory threshold. PLoS One, 11 (9),
e0162914.
19.
Alegre LM et al. (2006). Effects of dynamic
resistance training on fascicle length and isome-
tric strength. Journal of Sports Sciences, 24 (5),
501-508.
20.
Franchi MV et al. (2014). Architectural, func-
tional and molecular responses to concentric
and eccentric loading in human skeletal muscle.
Acta Physiologica, 210 (3), 642-654.
21.
Blazevich AJ et al. (2003). Training-specific
muscle architecture adaptation after 5-wk trai-
ning in athletes. Medicine & Science in Sports &
Exercise, 35 (12), 2013-2022.
22.
Lundby C et al. (2009). The response of
human skeletal muscle tissue to hypoxia. Cellular
and Molecular Life Sciences, 66 (22), 3615-3623.
23.
Vogt M et al. (2001). Molecular adaptations
in human skeletal muscle to endurance training
under simulated hypoxic conditions. Journal of
Applied Physiology, 91 (1), 173-182.
24.
Girard O et al. (2011). Repeated-sprint abi-
lity – Part I. Sports Medicine, 41 (8), 673-694.
25.
Bishop DJ & Girard O (2013). Determinants
of team-sport performance: implications for
altitude training by team-sport athletes. British
Journal of Sports Medicine, 47 (Suppl 1), i17-i21.
26.
Zwaard S van der et al. (2018). Adaptations
in muscle oxidative capacity, fiber size and oxy-
gen supply capacity after repeated-sprint trai-
ning in hypoxia combined with chronic hypoxic
exposure. Journal of Applied Physiology, 124 (6),
1403-1412.
27.
Brocherie F et al. (2015). “Live High–Train
Low and High” hypoxic training improves team-
sport performance. Medicine & Science in Sports
& Exercise, 47 (10), 2140-2149.
28.
Brocherie F et al. (2017). Effects of repea-
ted-sprint training in hypoxia on sea-level per-
formance: a meta-analysis. Sports Medicine, 47
(8), 1651-1660.
Over de auteur
Stephan van der Zwaard is bewegings-
wetenschapper. Hij heeft zijn proef-
schrift ‘Why mucles matter’ dit voor-
jaar verdedigd aan de Vrije Universiteit
in Amsterdam.
(Advertentie)
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Thesis
Full-text available
To understand what makes an athlete a champion, we aimed to unravel the physiological determinants of physical performance and to implement these insights into training strategies to improve physical performance. Whereas physical performance is commonly distinguished in endurance or sprint performance, most sports require a combination of sprint and endurance (such as cycling, rowing, hockey, and speed-skating). So far, the critical physiological determinants for achieving both a high sprint and high endurance performance remain unknown. Moreover, maximization of (combined) sprint and endurance performance is complex, because their physiological determinants exist at different biological levels, which interact, and as (determinants of ) sprint and endurance performance have shown to be mutually exclusive. In this thesis, we focused on athletes, who have optimized their physical performance. The following aims were addressed: 1) testing and improving technological tools to characterize skeletal muscle determinants non-invasively 2) obtaining insight in the key physiological determinants of the athlete’s physical performance using a comprehensive physiological profile, and 3) assessment of skeletal muscle adaptations to a training strategy with high potential for improving both sprint and endurance.
Article
Full-text available
Rowers need to combine high sprint and endurance capacities. Muscle morphology largely explains muscle power generating capacity, however, little is known on how muscle morphology relates to rowing performance measures. The aim was to determine how muscle morphology of the vastus lateralis relates to rowing ergometer performance, sprint and endurance capacity of Olympic rowers. Eighteen rowers (12♂, 6♀, who competed at 2016 Olympics) performed an incremental rowing test to obtain maximal oxygen consumption, reflecting endurance capacity. Sprint capacity was assessed by Wingate cycling peak power. M. vastus lateralis morphology (volume, physiological cross-sectional area, fascicle length and pennation angle) was derived from 3-dimensional ultrasound imaging. Thirteen rowers (7♂, 6♀) completed a 2000-m rowing ergometer time trial. Muscle volume largely explained variance in 2000-m rowing performance (R² = 0.85), maximal oxygen consumption (R² = 0.65), and Wingate peak power (R² = 0.82). When normalized for differences in body size, maximal oxygen consumption and Wingate peak power were negatively related in males (r = −0.94). Fascicle length, not physiological cross-sectional area, attributed to normalized peak power. In conclusion, vastus lateralis volume largely explains variance in rowing ergometer performance, sprint and endurance capacity. For a high normalized sprint capacity, athletes may benefit from long fascicles rather than a large physiological cross-sectional area.
Article
Full-text available
The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m. vastus lateralis and m. gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training. © 2017, Journal of Visualized Experiments. All rights reserved.
Article
Full-text available
Background Repeated-sprint training in hypoxia (RSH) is a recent intervention regarding which numerous studies have reported effects on sea-level physical performance outcomes that are debated. No previous study has performed a meta-analysis of the effects of RSH. Objective We systematically reviewed the literature and meta-analyzed the effects of RSH versus repeated-sprint training in normoxia (RSN) on key components of sea-level physical performance, i.e., best and mean (all sprint) performance during repeated-sprint exercise and aerobic capacity (i.e., maximal oxygen uptake [\(\dot{V}{\text{O}}_{2\hbox{max} }\)]). Methods The PubMed/MEDLINE, SportDiscus®, ProQuest, and Web of Science online databases were searched for original articles—published up to July 2016—assessing changes in physical performance following RSH and RSN. The meta-analysis was conducted to determine the standardized mean difference (SMD) between the effects of RSH and RSN on sea-level performance outcomes. ResultsAfter systematic review, nine controlled studies were selected, including a total of 202 individuals (mean age 22.6 ± 6.1 years; 180 males). After data pooling, mean performance during repeated sprints (SMD = 0.46, 95% confidence interval [CI] −0.02 to 0.93; P = 0.05) was further enhanced with RSH when compared with RSN. Although non-significant, additional benefits were also observed for best repeated-sprint performance (SMD = 0.31, 95% CI −0.03 to 0.89; P = 0.30) and \(\dot{V}{\text{O}}_{2\hbox{max} }\) (SMD = 0.18, 95% CI −0.25 to 0.61; P = 0.41). Conclusion Based on current scientific literature, RSH induces greater improvement for mean repeated-sprint performance during sea-level repeated sprinting than RSN. The additional benefit observed for best repeated-sprint performance and \(\dot{V}{\text{O}}_{2\hbox{max} }\) for RSH versus RSN was not significantly different.
Article
Full-text available
Near-infrared spectroscopy (NIRS) measurements of oxygenation reflect O2 delivery and utilization in exercising muscle and may improve detection of a critical exercise threshold.First, to detect an oxygenation breakpoint (Δ[O2HbMb-HHbMb]-BP) and compare this breakpoint to ventilatory thresholds during a maximal incremental test across sexes and training status. Second, to assess reproducibility of NIRS signals and exercise thresholds and investigate confounding effects of adipose tissue thickness on NIRS measurements.Forty subjects (10 trained male cyclists, 10 trained female cyclists, 11 endurance trained males and 9 recreationally trained males) performed maximal incremental cycling exercise to determine Δ[O2HbMb-HHbMb]-BP and ventilatory thresholds (VT1 and VT2). Muscle haemoglobin and myoglobin O2 oxygenation ([HHbMb], [O2HbMb], SmO2) was determined in m. vastus lateralis. Δ[O2HbMb-HHbMb]-BP was determined by double linear regression. Trained cyclists performed the maximal incremental test twice to assess reproducibility. Adipose tissue thickness (ATT) was determined by skinfold measurements.Δ[O2HbMb-HHbMb]-BP was not different from VT1, but only moderately related (r = 0.58-0.63, p
Article
Full-text available
VO2max during whole-body exercise is presumably constrained by oxygen delivery to mitochondria rather than by mitochondria's ability to consume oxygen. Humans and animals have been reported to exploit only 60-80% of their mitochondrial oxidative capacity at VO2max However, ex vivo quantification of mitochondrial overcapacity is complicated by isolation or permeabilization procedures. An alternative method for estimating mitochondrial oxidative capacity is via enzyme histochemical quantification of succinate dehydrogenase (SDH) activity. We determined to what extent V̇O2max attained during cycling exercise differs from mitochondrial oxidative capacity predicted from SDH activity of m. vastus lateralis in chronic heart failure patients, healthy controls and cyclists. VO2max was assessed in 20 healthy subjects and 28 cyclists and SDH activity was determined from biopsy cryosections of m. vastus lateralis using quantitative histochemistry. Similar data from our laboratory of 14 chronic heart failure patients and 6 controls were included. Mitochondrial oxidative capacity was predicted from SDH activity using estimated skeletal muscle mass and the relationship between ex vivo fiber VO2max and SDH activity of isolated single muscle fibers and myocardial trabecula under hyperoxic conditions. Mitochondrial oxidative capacity predicted from SDH activity was related (r2=0.89, p<0.001) to VO2max measured during cycling in subjects with VO2max ranging from 9.8 to 79.0 ml kg-1 min-1 VO2max measured during cycling was on average 90±14% of mitochondrial oxidative capacity. We conclude that human VO2max is related to mitochondrial oxidative capacity predicted from skeletal muscle SDH activity. Mitochondrial oxidative capacity is likely marginally limited by oxygen supply to mitochondria.
Article
Full-text available
Sporters als schaatsers, wielrenners en roeiers moeten beschikken over een goed uithoudingsvermogen, maar moeten ook kunnen sprinten. Hoe train je zowel het sprint- als het duurvermogen zonder dat dit ten koste gaat van elkaar? Ons onderzoek richt zich op de vraag of en hoe elite wielrenners, schaatsers en roeiers tegelijkertijd hun sprint- en duurvermogen kunnen vergroten door het te verwachten interferentie-effect bij concurrent training te minimaliseren. Door een gedetailleerde analyse te maken van de individuele fysieke prestatie van sporters en deze te relateren aan eigenschappen van hun spieren wordt inzicht verkregen in de mechanismen die het sprint- en duurvermogen bepalen. We krijgen daarmee een profiel van de optimale bouw van een sporter voor de beide afzonderlijke prestatievormen en voor hun combinatie. http://www.sport-gericht.nl
Article
Specificity is a core principle of exercise training to promote the desired adaptations for maximising athletic performance. The principle of specificity of adaptation is underpinned by the volume, intensity, frequency and mode of contractile activity and is most evident when contrasting the divergent phenotypes that result after undertaking either prolonged endurance or resistance training. The molecular profiles that generate the adaptive response to different exercise modes have undergone intense scientific scrutiny. Given divergent exercise induces similar signalling and gene expression profiles in skeletal muscle of untrained or recreationally active individuals, what is currently unclear is how the specificity of the molecular response is modified by prior training history. The time-course of adaptation and when ‘phenotype specificity’ takes place has important implications for exercise prescription. This context is essential when attempting to concomitantly develop resistance to fatigue (through endurance-based exercise) and increased muscle mass (through resistance-based exercise), typically termed ‘concurrent training.’ Chronic training studies provide robust evidence that endurance exercise can attenuate muscle hypertrophy and strength but the mechanistic underpinning of this ‘interference’ effect with concurrent training is unknown. Moreover, despite the potential for several key regulators of muscle metabolism to explain an incompatibility in adaptation between endurance and resistance exercise, it now seems likely that multiple integrated, rather than isolated, effectors or processes generate the interference effect. Here we review studies of the molecular responses in skeletal muscle and evidence for the interference effect with concurrent training within the context of the specificity of training adaptation. This article is protected by copyright. All rights reserved