ArticlePDF Available

Disbalans in spier- en peeskracht. Een oorzaak van peesblessures?

Authors:

Abstract and Figures

Veel beoefenaars van sporten met plyometrische belasting hebben wel eens pijn aan hun pezen. Deze pijn kan duiden op tendinopathie. Een disbalans in spier- en peeseigenschappen is een mogelijke oorzaak voor deze sportblessure. In dit artikel wordt toegelicht hoe pezen effectief getraind kunnen worden om deze disbalans te verminderen.
Content may be subject to copyright.
Pezen geven de krachten van de
spieren door aan de botten. Een
goede samenwerking tussen spieren
en pezen is belangrijk voor optimaal
presteren en het voorkomen van
blessures. Wanneer een spier samen-
trekt, wordt de pees – na verloop
van de eventuele stijgtijd - opge-
rekt.1 Als een sterke spier aan een
relatief zwakke (meegevende) pees
trekt, zal deze pees veel rekken (zie
figuur 1). Teveel rek kan leiden tot
micro blessures in de extracellulaire
matrix door collageen deformaties
en scheuren in peesvezels. Wanneer
dit meerdere keren herhaald wordt
zonder voldoende herstel kan dit uit-
eindelijk leiden tot (macro)blessures
zoals tendinopathie.2,3 Wanneer een
spier sterker wordt, moet dus ook de
pees sterker worden en moeten diens
mechanische eigenschappen zich aan-
passen. Een toename in de stijfheid
van de pees zorgt voor minder rek bij
een gelijke kracht en dient als een be-
schermend mechanisme om te grote
rek en de daarbij behorende schade te
voorkomen. Sterkere spieren hebben
daarom ook stijvere pezen nodig.
Disbalans in spier- en pees-
eigenschappen door training
Spieren en pezen passen zich aan
(adaptatie) op basis van mechanische
belasting en zijn dus gevoelig
voor mechanische stimuli.5,6 De
omzetting van mechanische stimuli
Sportgericht nr. 1 | 2019 - jaargang 732
Disbalans in spier- en peeskracht
Een oorzaak van peesblessures?
Bas Van Hooren
Veel beoefenaars van sporten met plyometrische belasting heb-
ben wel eens pijn aan hun pezen. Deze pijn kan duiden op ten-
dinopathie. Een disbalans in spier- en peeseigenschappen is een
mogelijke oorzaak voor deze sportblessure. In dit artikel wordt
toegelicht hoe pezen effectief getraind kunnen worden om deze
disbalans te verminderen.
Peesadaptaties door training
Een pees kan stijver worden door een grotere dwarsdoorsnede en/of een verandering
in de materiële eigenschappen.2,5 Een voorbeeld met een dik en een dun elastiek kan
als analogie worden gebruikt om dit beter te begrijpen. Wanneer beide elastieken van
hetzelfde materiaal gemaakt zijn, zal het dunne elastiek bij een gelijke trekkracht meer
rekken dan het dikke, stijvere elastiek. Als beide elastieken echter even dik zijn, maar
het ene van stijf synthetische rubber en het andere van meegevend natuurlijke rubber
is gemaakt, dan zal het synthetische elastiek minder rekken dan het natuurlijke elastiek.
Op eenzelfde manier zal een dikkere pees doorgaans ook stijver zijn dan een dunnere
pees en daarom minder rekken, maar kunnen pezen met een gelijke dwarsdoorsnede
ook andere stijfheden hebben door andere materiële eigenschappen. De stijfheid gecor-
rigeerd voor dwarsdoorsnede wordt de Young’s modulus genoemd.
BLESSUREPREVENTIE
in biochemische reacties wordt
mechanotransductie genoemd.7
De biochemische reacties zorgen
er vervolgens voor dat adaptaties
plaatsvinden. Het tijdsverloop van
de adaptaties2,8-11 en de mechanische
stimuli die deze adaptaties induceren
kunnen echter verschillen tussen
spierweefsel en peesweefsel.2,12-14
Recente in vivo experimenten met
de menselijke Achillespees tonen
namelijk aan dat peesweefsel het
effectiefst wordt getraind met behulp
van hoge weerstanden die ervoor
zorgen dat de pees relatief veel gerekt
wordt.13,15-17 Deze experimenten
toonden ook aan dat een matige
contractieduur (3 seconden contrac-
tie en relaxatie) resulteerde in meer
aanpassingen dan een kortere
(1 seconde contractie en relaxatie)
of een langere (12 seconden)
contractie. Deze bevindingen
suggereren dat peesweefsel 1)
minder goed reageert (adapteert) op
veel rek gedurende een korte tijd,
zoals bijvoorbeeld bij plyometrische
oefeningen2 en 2) minimaal tot
niet adapteert ten gevolge van lage
mechanische belastingen. Spier-
weefsel reageert relatief beter op
deze beide laatste trainingsvormen.
Training, en vooral grote volumes van
overwegend plyometrische training,
of training met lage mechanische
belasting, bijvoorbeeld tijdens de
revalidatie na een blessure, kunnen
daarom leiden tot een disbalans in de
eigenschappen van spieren en pezen.
Dit kan uit eindelijk resulteren in
blessures.
Is er bewijs voor het bestaan
van een disbalans?
In een recente cross-sectionele studie
toonden Mersmann en collega's18
aan dat adolescente volleyballers
een grotere disbalans vertoonden
in spierkracht van de kniestrekkers
en de patellapees eigenschappen in
vergelijking met recreatief actieve
individuen van vergelijkbare leeftijd.
De volleyballers vertoonden ook
grotere fluctuaties in spierkracht van
de kniestrekkers die niet gepaard
gingen met een aangepaste adaptieve
respons van de patellapees in de loop
van een jaar.9 De auteurs speculeer-
den dat deze disbalans zou kunnen
bijdragen aan de ontwikkeling van
patellapeesblessures die relatief veel
voorkomen in deze populatie omdat
groei en rijping, naast plyometrische
belasting, kan zorgen voor een extra
disbalans in de spier- en peeseigen-
schappen.2,9,10,19 Een vergelijkbare
disbalans tussen de kracht van de
m. gastrocnemius / m. soleus en de
stijfheid van de Achillespees en de
kracht van de m. biceps femoris lange
kop / m. semitendinosus en de stijf-
heid van de gezamenlijke proximale
hamstringpees kan mogelijk ook een
rol spelen bij het ontwikkelen van
Achillespeestendinopathie en proxi-
male hamstringtendinopathie.
Hoewel een zwakkere pees in rela-
tie tot een sterkere spier mogelijk
kan leiden tot peesblessures, geldt
dit mogelijk ook voor een te stijve
pees in relatie tot een zwakkere
Sportgericht nr. 1 | 2019 - jaargang 73 3
Figuur 1 | Linksboven: disbalans tussen spier- en peeseigenschappen. Een sterke spier
(grote dwarsdoorsnede) die aan een meegevende pees trekt, zorgt voor veel rek. Rechts-
boven: balans tussen spier- en peeseigenschappen. Contractie van het spierweefsel
resulteert in een geringere rek van de pees.
Beneden: Multifotonmicroscopische beelden van rattenpezen na veelvuldige rek (aan-
gepast overgenomen uit Fung et al.4):
A. Niet vermoeide pezen vertonen sterk uitgelijnde, parallelle collageenvezels zonder
matrixverstoring.
B. Bij geringe vermoeidheid wordt de peesmicrostructuur gekenmerkt door geïsoleerde
geknikte vezelvervormingen (KD) die zich dwars over verschillende vezels uitstrekken.
C. Bij matige vermoeidheid van de pees is er in de matrix een hogere dichtheid van
beschadigingspatronen en zijn er bredere ruimtes tussen vezels zichtbaar (IS).
D. Bij grote vermoeidheid is er sprake van ernstige matrixverstoringen, slechte uitlijning
van vezels en nog meer en grotere ruimtes tussen vezels. Gebieden met lage signaal-
intensiteit suggereren vezelverdunning (TH) en, ernstiger, matrixdiscontinuïteiten (DC).
spier. Wanneer een externe kracht
een stijve pees rekt, bijvoorbeeld de
Achillespees die gerekt wordt tijdens
het grondcontact bij hardlopen, zal
deze pees minder rekken en meer en
sneller rek doorgeven aan de spier-
vezels. Dit kan vervolgens weer leiden
tot spierscheuren. Kortom, een goede
balans tussen spier- en peeseigen-
schappen is belangrijk om blessures
te voorkomen.
Sportprestaties
De meeste onderzoeken naar een
disbalans focussen op de relatie
met sportblessures, maar ook
vanuit prestatief oogpunt is een
goede balans tussen spier- en pees-
eigenschappen belangrijk. Een te
veel meegevende pees kan namelijk
zorgen voor prestatieverlies, omdat
de spiervezels minder weerstand
zullen ervaren en daardoor sneller
zullen verkorten. Hierdoor werken
de spiervezels in een minder
gunstig kracht-lengte-snelheid
bereik, wat uiteindelijk resulteert
in minder krachtproductie of meer
energieverbruik om dezelfde kracht te
leveren.20 Andersom kan een te stijve
pees ook prestatieverlies opleveren
doordat hij minder elastische energie
kan opslaan. Het voorkomen van
een disbalans tussen spier en pees is
daarom ook verstandig vanuit een
prestatief oogpunt.
Effectieve training van pezen
Een disbalans in spier- en peeseigen-
schappen kan mogelijk voorkomen
worden door regelmatig krachtoe-
feningen uit te voeren. Om effectief
te zijn voor de pees moeten deze
oefeningen wel voldoen aan enkele
eigenschappen:
Mechanische belasting
In vivo experimenten bij de menselij-
ke Achillespees tonen aan dat een rek
van zo’n 5% optimaal is om de stijf-
heid van de pees te trainen.15,16 Dit
komt overeen met de rek die in een in
vitro peesmodel leidde tot de grootste
toename in fosforylering (~activatie)
van een eiwit (ERK1/2)
dat betrokken is bij het
aanmaken van collageen.21
Zowel bij de in vivo als in
vitro experimenten bleek
dat minder rek tot minder
adaptaties/activatie leidde.
Om voldoende rek op de
pees te krijgen, moet de
spier sterk samentrekken.
Een gewicht van >85-90%
van het maximaal tilbare
gewicht leidt tot een sterke
spiercontractie en voldoen-
de rek (~5%) op de pees om
te zorgen voor een sterke
stimulus tot adaptatie.2,17
Een grote bewegingsuitslag
kan met een minder sterke
contractie ook voldoende
rek teweeg brengen, maar
kan tevens leiden tot meer
compressie van het pees-
weefsel. Omdat dit een risi-
cofactor voor tendinopathie
is22, heeft een kleinere bewegingsuit-
slag met een sterkere spiercontractie
daarom de voorkeur.
Duur van de belasting
Als de mechanische belasting maar
kort duurt (bijvoorbeeld 100-400 ms,
zoals bij plyometrische vormen),
wordt de rek niet erg effectief
doorgegeven naar het cellulaire
niveau, door mechanismen als het
roteren en glijden van peesvezels.23-25
Hierdoor wordt de pees niet goed
gestimuleerd om te adapteren. Met
andere woorden: er is geen effectie-
ve mecha notransductie. Uit in vivo
onderzoeken blijkt dat er bij een
contractieduur van zo’n drie secon-
den met een rustperiode van drie
seconden wel een effectieve mecha-
notransductie plaatsvindt, maar ook
dat een duur van 12 se con den geen
extra voordelig effect heeft.13,15-17
Deze bevindingen komen overeen
met de resultaten van in vitro onder-
zoek21 waarin de activiteit van een
eiwit dat betrokken is bij de aanmaak
van collageen het hoogste was bij een
contractieduur van twee seconden.
Kortere (één seconde) en langere (10
seconden) contracties resulteerden
in een lagere activiteit. Deze bevin-
dingen suggereren dat een contrac-
tieduur van grofweg drie seconden
optimaal is om adaptaties te bewerk-
stelligen in (gezond) pees weefsel.
Rustperiode
Helaas is er geen in vivo onderzoek
gedaan naar de optimale rust-
periode tussen setjes of trainingen
bij peestraining. Omdat de resultaten
van in vitro en in vivo experimenten
echter redelijk goed overeenkomen
wat betreft de optimale intensiteit en
duur van de belasting, bieden in vitro
experimenten hier een uitkomst. In
deze experimenten is het peesweefsel
na verschillende periodes opnieuw
getraind en bleek, dat het eerder
genoemde eiwit na een rustperiode
van zo’n zes uur weer maximaal op
rek reageerde.21,26 Het lijkt daarom
verstandig om minimaal zes uur
rust te houden tussen peesgerichte
trainingen. Dit houdt tevens in dat
de pees meerdere keren op een dag
getraind zou kunnen worden.
Sportgericht nr. 1 | 2019 - jaargang 734
BLESSUREPREVENTIE
Back squat
Andere overwegingen
Hoewel het contractietype (concen-
trisch, excentrisch of isometrisch)
niet van primair belang is bij
het induceren van mechanische
adaptaties aan pezen5,17,27, is het wel
belangrijk om rekening te houden
met enkele voor- en nadelen van de
verschillende trainingsmethodes.2,28
Bij dynamische (concentrisch-
excentrische) training komen de
hoge krachten op de pees maar
op een bepaald moment in de
oefening voor, door de veranderende
momentsarmen. Er wordt daarom
aangeraden om de duur van deze
bewegingen te verlengen naar zo’n
zes seconden, zodat de stimulus
lang genoeg is voor effectieve
mechanotransductie.2 Ook kan de
positie waarin de krachten op de pees
het hoogst zijn kort vastgehouden
worden, bijvoorbeeld rond de 60°
knieflexie in een back squat (zie
foto links) voor de kracht op de
patellapees.
Bij isometrische training wordt
aangeraden om rond de optimum-
lengte te trainen omdat hier de
meeste kracht geproduceerd kan
worden en er dus veel kracht op de
pees terecht komt. Het voordeel
hierbij is dat de duur en intensiteit
gemakkelijker gecontroleerd kunnen
worden dan bij dynamische training.
Ook kunnen oefeningen worden
gekozen waarin compressie op
de pezen grotendeels voorkomen
wordt. Zo kan het trainen van de
Achillespees gedaan worden rond een
neutrale stand van de enkel (zie foto)
en kan het trainen van de proximale
hamstringpees plaatsvinden met
een neutrale heuppositie en een
bijna gestrekte knie in de Roman
chair. Verder zijn er aanwijzingen dat
isometrische contracties een sterker
pijnverminderend effect hebben
dan dynamische contracties29,30, al
wordt dit niet door alle onderzoeken
bevestigd.31 In het geval van
een isometrische oefening kan
het protocol in figuur 2 worden
aangehouden. Er wordt aangeraden
om dit drie keer per week toe te
passen met zo’n twee minuten rust
tussen de setjes.
Vergelijking met bestaande
tendinopathie protocollen
Bij het behandelen van de veel voor-
komende Achillespeestendinopathie
worden vaak calf raises uitgevoerd
door bijvoorbeeld op een trap te
staan en deze met het eigen lichaams-
gewicht uit te voeren. Hoewel deze
oefeningen doorgaans redelijk effec-
tief zijn in het behandelen en voorko-
men van tendinopathie, is de mecha-
Sportgericht nr. 1 | 2019 - jaargang 73 5
Isometrische belasting van de Achillespees rond een neutrale enkelstand.
Figuur 2 | Protocol voor peestraining volgens de huidige wetenschappelijke inzichten.
Overgenomen uit Bohm et al.17
nische belasting vaak laag (< 85-90%
1RM), zeker voor beter getrainde
individuen. Er is gesuggereerd dat
protocollen met een lage mechani-
sche belasting zoals calf raises kunnen
leiden tot een grotere disbalans in
spier- en peeseigenschappen, doordat
de lage mechanische belasting meer
effect heeft op de spier dan op de
pees.2 Deze protocollen lijken daarom
niet ideaal voor het trainen van de
pees en zouden wellicht beter vervan-
gen kunnen worden door protocollen
die zorgen voor een zwaardere me-
chanische belasting op de pees. Ook
uit een systematische review blijkt
dat zware krachttraining mogelijke
voordelen heeft boven (onder andere)
pure excentrische training32, al is het
bewijs hiervoor niet erg sterk en lijkt
het extra voordeel minimaal.33
Stress-relaxatie
Recent is in verschillende onderzoe-
ken een relatief lange contractieduur
gebruikt bij de behandeling van
tendinopathie.30,31,34-36 Zo hebben Rio
et al.30 gevonden dat 5 x 45 seconden
isometrische contracties op 80% van
de maximale isometrische contractie-
kracht zorgt voor acute pijnverlich-
ting en ook een verminderde pijn op
de lange termijn bij patellatendinopa-
thie. In een ander onderzoek werd
ook een verlichting van pijn gevonden
bij individuen met patellatendinopa-
thie met een vergelijkbaar isome-
trisch of dynamisch protocol, maar
de pijnvermindering correspondeerde
niet met een verandering in de pees-
structuur.36 Recent onderzoek vond
echter geen acute pijnverlichting
met een vergelijkbaar isometrisch
protocol bij individuen met Achilles-
tendinopathie.31
De contractieduur die in deze onder-
zoeken werd gebruikt is - op basis
van de eerder besproken onderzoe-
ken - langer dan optimaal. Ook hier
kan daarom de vraag worden gesteld
of deze protocollen wel optimaal
zijn. De eerder besproken in vivo
onderzoeken zijn echter uitgevoerd
op pezen van mensen zonder tendi-
nopathie en het in vitro onderzoek is
uitgevoerd op een ‘gezond’ stuk pees-
weefsel. Bij tendinopathie is er echter
weefselschade37,38 (al vinden niet
alle onderzoeken dit39) en wanneer
een beschadigde pees belast wordt,
‘beschermt’ het sterke en intacte
peesweefsel het minder sterke en
beschadigde weefsel. Dit effect wordt
ook wel ‘stress shielding’ genoemd.
Wanneer de pees belast wordt, zal
dan ook vooral het gezonde weef-
sel belast worden. Het beschadigde
weefsel wordt hierdoor niet optimaal
geprikkeld om te adapteren. Om het
beschadigde weefsel toch te belasten
kan gebruikt worden gemaakt van het
stress-relaxatie effect. Stress-relaxatie
is een eigenschap van visco-elastische
materialen (zoals pezen) en houdt in
dat er bij een gelijk blijvende rek over
de tijd een afname van de spanning
optreedt, onder andere doordat water
verplaatst wordt en vezels glijden ten
opzichte van elkaar.34,40 Doordat de
spanning in de onbeschadigde pees-
vezels langzaam afneemt, wordt het
beschadigde weefsel meer belast en
daarmee geprikkeld om te adapteren.
Binnen 30 seconden wordt het groot-
ste deel van dit effect bereikt.40 Moge-
lijk zijn daarom bij tendinopathie
langere contracties nodig, om ook het
beschadigde weefsel te belasten en
te prikkelen tot adaptatie. Hier staat
echter tegenover dat veranderingen
in de peesstructuur niet gevonden
zijn na vier weken training met deze
langere contracties, ondanks verbete-
ringen in pijn.36 Hoewel dit erop kan
wijzen dat de structurele verande-
ringen plaatsvinden op een schaal die
kleiner is dan onderzocht kan worden
met de huidige echografietechnieken,
kan het er ook op duiden dat ook
deze protocollen niet erg effectief zijn
om (vooral het beschadigde) pees-
weefsel te prikkelen tot adaptatie.
Naast een verandering in de mechani-
sche eigenschappen van de pees kan
belasting ook zorgen voor verande-
ringen in pijn en aansturing vanuit
het centrale zenuwstelsel.41 Wellicht
worden deze adaptaties beter getraind
met een protocol waarbij er een
langere contractieduur is. Uit recent
onderzoek42 blijkt echter dat een
contractieduur van 10 seconden en 40
seconden even effectief zijn in het ver-
minderen van de pijn, zolang de totale
tijd onder spanning maar gelijk is. Of
een nog korter protocol (3 seconden
contractie) ook even effectief is, dient
nog onderzocht te worden.
Tot die tijd lijkt het verstandig om
bij individuen met tendinopathie
ook langere contracties te gebruiken,
zeker omdat veranderingen in pees-
structuur (en mechanische eigen-
schappen) niet altijd goed samen-
hangen met pijn.36,43
Gelatine
Recent is aangetoond dat het in-
nemen van 15 gram gelatine in
combi natie met ~ 225 mg vitamine C
(uit zo’n 30 ml sinaasappelsap) een
uur voorafgaand aan een trainings-
protocol zorgt voor een toename in
collageensynthese in vergelijking met
de inname van een placebo.34,44 Dit
supplement kan daarom mogelijk
blessurepreventief of tijdens de re-
validatie34 worden gebruikt, naast de
eerder beschreven oefenproto collen.
Zo heeft een recent onderzoek45 met
18 deelnemers aangetoond dat het
volgen van oefentherapie (2x per
dag 90 herhalingen excentrische calf
raises met gestrekt been en gebogen
knie) voor Achillespeestendino-
pathie betere resultaten opleverde
wanneer dit gecombineerd werd met
het innemen van 2,5 gram gelati-
ne30 minuten voorafgaand aan de
inspanning (en nog een keer later op
de dag). Belangrijk bij het innemen
van gelatine is dat de hoeveelheid
eiwitten in de gelatine kan verschillen
door bereidingsmethoden. Om een
gestandaardiseerde, voldoende grote
hoeveelheid binnen te krijgen, heb-
ben supplementen daarom de voor-
keur.46 Verder zorgt 15 gram gelatine
voor een grotere proteïnesynthese
dan het innemen van 5 gram en piekt
de proteïneconcentratie rond een uur
na de inname.44
Sportgericht nr. 1 | 2019 - jaargang 736
BLESSUREPREVENTIE
Conclusie
Een disbalans in spier- en pees-
eigenschappen kan blessures veroor-
zaken, maar kan mogelijk voorkomen
worden door regelmatig zware kracht-
training uit te voeren.
Sportgericht nr. 1 | 2019 - jaargang 73 7
Over de auteur
Bas Van Hooren is bewegingswetenschapper en op freelance basis werk-
zaam als sportwetenschappelijk adviseur en fysieke trainer. Tevens is hij atleet,
docent aan Fontys Sporthogeschool, vaste medewerker van Sportgericht en
bezig met promotieonderzoek aan de Universiteit Maastricht.
E-mail: basvanhooren@hotmail.com, website: basvanhooren.com.
1. Van Hooren B & Bosch F (2016). Influence of muscle slack on high-intensity
sport performance. Strength and Conditioning Journal, 38 (5), 75-87.
2. Mersmann F et al. (2017). Imbalances in the development of muscle and
tendon as risk factor for tendinopathies in youth athletes: A review of current
evidence and concepts of prevention. Frontiers in Physiology, 8, 987.
3. Pol R et al. (2018). From microscopic to macroscopic sports injuries. Applying
the complex dynamic systems approach to sports medicine: a narrative review.
British Journal of Sports Medicine, doi: 10.1136/bjsports-2016-097395.
4. Fung DT et al. (2010). Early response to tendon fatigue damage accumulation
in a novel in vivo model. Journal of Biomechanics, 43 (2), 274-279.
5. Magnusson SP & Kjaer M (2018). The impact of loading, unloading, ageing
and injury on the human tendon. The Journal of Physiology, doi: 10.1113/
JP275450.
6. Olsen LA et al. (2019). The skeletal muscle fiber: a mechanically sensitive cell.
European Journal of Applied Physiology, doi: 10.1007/s00421-018-04061-x.
7. Khan KM & Scott A (2009). Mechanotherapy: how physical therapists'
prescription of exercise promotes tissue repair. British Journal of Sports
Medicine, 43 (4), 247-252.
8. Kubo K et al. (2010). Time course of changes in muscle and tendon properties
during strength training and detraining. Journal of Strength & Conditioning
Research, 24 (2), 322-331.
9. Mersmann F et al. (2016). Athletic training affects the uniformity of muscle and
tendon adaptation during adolescence. Journal of Applied Physiology, 121 (4),
893-899.
10. Mersmann F et al. (2017). Muscle and tendon adaptation in adolescent
athletes: A longitudinal study. Scandinavian Journal of Medicine and Science in
Sports, 27 (1), 75-82.
11. Han SW et al. (2017). Asynchronous alterations of muscle force and tendon
stiffness following 8 weeks of resistance exercise with whole-body vibration in
older women. Journal of Aging and Physical Activity, 25 (2), 287-294.
12. Kubo K et al. (2007). Effects of plyometric and weight training on muscle-
tendon complex and jump performance. Medicine & Science in Sports &
Exercise, 39 (10), 1801-1810.
13. Bohm S et al. (2014). Human Achilles tendon plasticity in response to cyclic
strain: effect of rate and duration. Journal of Experimental Biology, 217 (Pt 22),
4010-4017.
14. Heinemeier KM et al. (2013). Expression of extracellular matrix components
and related growth factors in human tendon and muscle after acute exercise.
Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, 23 (3), e150-161.
15. Arampatzis A et al. (2007). Adaptational responses of the human Achilles
tendon by modulation of the applied cyclic strain magnitude. Journal of
Experimental Biology, 210 (Pt 15), 2743-2753.
16. Arampatzis A et al. (2010). Plasticity of human Achilles tendon mechanical
and morphological properties in response to cyclic strain. Journal of
Biomechanics, 43 (16), 3073-3079.
17. Bohm S et al. (2015). Human tendon adaptation in response to mechanical
loading: A systematic review and meta-analysis of exercise intervention studies
on healthy adults. Sports Medicine-Open, 1 (1), 1-18.
18. Mersmann F et al. (2017). Muscle and tendon adaptation in adolescence:
elite volleyball athletes compared to untrained boys and girls. Frontiers in
Physiology, 8, 417.
19. Mersmann F et al. (2014). Evidence of imbalanced adaptation between
muscle and tendon in adolescent athletes. Scandinavian Journal of Medicine and
Science in Sports, 24 (4), E283-E289.
20. Fletcher JR & MacIntosh BR (2018). Theoretical considerations for muscle-
energy savings during distance running. Journal of Biomechanics, 73, 73-79.
21. Paxton JZ et al. (2011). Optimizing an intermittent stretch paradigm using
ERK1/2 phosphorylation results in increased collagen synthesis in engineered
ligaments. Tissue Engineering Part A, 18 (3-4), 277-284.
22. Cook J & Purdam C (2012). Is compressive load a factor in the development
of tendinopathy? British Journal of Sports Medicine, 46 (3), 163-168.
23. Thorpe CT et al. (2013). Helical sub-structures in energy-storing tendons
provide a possible mechanism for efficient energy storage and return. Acta
Biomaterialia, 9 (8), 7948-7956.
24. Thorpe CT et al. (2014). Fascicles from energy-storing tendons show an age-
specific response to cyclic fatigue loading. Journal of the Royal Society, Interface,
11 (92), 20131058.
25. Cheng VWT & Screen HRC (2007). The micro-structural strain response of
tendon. Journal of Materials Science, 42 (21), 8957-8965.
26. Schmidt JB et al. (2016). Effects of intermittent and incremental cyclic stretch
on ERK signaling and collagen production in engineered tissue. Cellular and
Molecular Bioengineering, 9 (1), 55-64.
27. Heinemeier KM et al. (2007). Expression of collagen and related growth
factors in rat tendon and skeletal muscle in response to specific contraction
types. The Journal of Physiology, 582 (Pt 3), 1303-1316.
28. Lim HY & Wong SH (2018). Effects of isometric, eccentric, or heavy
slow resistance exercises on pain and function in individuals with patellar
tendinopathy: A systematic review. Physiotherapy Research International, 23 (4),
e1721.
29. Rio E et al. (2015). Isometric exercise induces analgesia and reduces
inhibition in patellar tendinopathy. British Journal of Sports Medicine, 49 (19),
1277-1283.
30. Rio E et al. (2017). Isometric contractions are more analgesic than isotonic
contractions for patellar tendon pain: An in-season randomized clinical trial.
Clinical Journal of Sport Medicine, 27 (3), 253-259.
31. O’Neill S et al. (2018). Acute sensory and motor response to 45-s heavy
isometric holds for the plantar flexors in patients with Achilles tendinopathy. Knee
Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy, doi: 10.1007/s00167-018-5050-z.
32. Malliaras P et al. (2013). Achilles and patellar tendinopathy loading
programmes: A systematic review comparing clinical outcomes and identifying
potential mechanisms for effectiveness. Sports Medicine, 43 (4), 267-286.
33. Murphy MC et al. (2019). Efficacy of heavy eccentric calf training for treating
mid-portion Achilles tendinopathy. A systematic review and meta-analysis. British
Journal of Sports Medicine, doi: 10.1136/bjsports-2018-099934.
34. Baar K (2018). Stress relaxation and targeted nutrition to treat patellar
tendinopathy. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism,
doi: 10.1123/ijsnem.2018-0231.
35. Ark M van et al. (2016). Do isometric and isotonic exercise programs reduce
pain in athletes with patellar tendinopathy in-season? A randomised clinical trial.
Journal of Science and Medicine in Sport, 19 (9), 702-706.
36. Ark M van et al. (2018). Clinical improvements are not explained by changes
in tendon structure on ultrasound tissue characterization after an exercise
program for patellar tendinopathy. American Journal of Physical Medicine and
Rehabilitation, 97 (10), 708-714.
37. Hernández G et al. (2016). Patellar tendon analysis by ultrasound tissue
characterization; comparison between professional and amateur basketball
players. Asymptomatic versus symptomatic. Apunts Medicina de l'Esport, 52
(194), 45-52.
38. Schie HTM van et al. (2010). Ultrasonographic tissue characterisation of
human Achilles tendons: quantification of tendon structure through a novel non-
invasive approach. British Journal of Sports Medicine, 44 (16), 1153-1159.
39. Docking SI & Cook J (2016). Pathological tendons maintain sufficient aligned
fibrillar structure on ultrasound tissue characterization (UTC). Scandinavian
Journal of Medicine and Science in Sports, 26 (6), 675-683.
40. Atkinson TS et al. (1999). The tensile and stress relaxation responses of
human patellar tendon varies with specimen cross-sectional area. Journal of
Biomechanics, 32 (9), 907-914.
41. Rio E et al. (2016). Tendon neuroplastic training: changing the way we think
about tendon rehabilitation: a narrative review. British Journal of Sports Medicine,
50 (4), 209-215.
42. Pearson SJ et al. (2018). Immediate and short-term effects of short- and
long-duration isometric contractions in patellar tendinopathy. Clinical Journal of
Sports Medicine, doi: 10.1097/JSM.0000000000000625.
43. Vos RJ de et al. (2012). Tendon structure's lack of relation to clinical outcome
after eccentric exercises in chronic midportion Achilles tendinopathy. Journal of
Sport Rehabilitation, 21 (1), 34-43.
44. Shaw G et al. (2016). Vitamin C-enriched gelatin supplementation before
intermittent activity augments collagen synthesis. The American Journal of
Clinical Nutrition, 105 (1), 136-143.
45. Praet SFE et al. (2019). Oral supplementation of specific collagen peptides
combined with calf-strengthening exercises enhances function and reduces pain
in Achilles tendinopathy patients. Nutrients, doi: 10.3390/nu11010076.
46. Alcock RD et al. (2018). Bone broth unlikely to provide reliable concentrations
of collagen precursors compared with supplemental sources of collagen used
in collagen research. International Journal of Sport Nutrition and Exercise
Metabolism, doi: 10.1123/ijsnem.2018-0139.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
Objective To assess the effectiveness of heavy eccentric calf training (HECT) in comparison with natural history, traditional physiotherapy, sham interventions or other exercise interventions for improvements in pain and function in mid-portion Achilles tendinopathy. Design A systematic review and meta-analysis were conducted as per the PRISMA guidelines. Data sources PUBMED, CINAHL (Ovid) and CINAHL (EBSCO) were searched from inception until 24 September 2018. Eligibility criteria Randomised controlled trials comparing HECT to natural history, sham exercise, traditional physiotherapy and other exercise interventions were included. Primary outcome assessing pain and function was the Victorian Institute of Sports Assessment-Achilles. Results Seven studies met the inclusion criteria. This review suggests HECT may be superior to both natural history, mean difference (MD) (95% CI) of 20.6 (11.7 to 29.5, one study) and traditional physiotherapy, MD (95% CI) of 17.70 (3.75 to 31.66, two studies). Following removal of one study, at high risk of bias, due to pre-planned sensitivity analysis, this review suggests HECT may be inferior to other exercise interventions, MD (95% CI) of −5.65 (-10.51 to −0.79, three studies). However, this difference is unlikely to be clinically significant. Conclusion Current evidence suggests that HECT may be superior to natural history and traditional physiotherapy while HECT may be inferior to other exercise interventions. However, due to methodological limitations, small sample size and a lack of data we are unable to be confident in the results of the estimate of the effect, as the true effect is likely to be substantially different. Systematic review registry PROSPERO registration number: CRD4201804493 Protocol reference This protocol has been published open access: Murphy M, Travers MJ, Gibson, W. Is heavy eccentric calf training superior to natural history, sham rehabilitation, traditional physiotherapy and other exercise interventions for pain and function in mid-portion Achilles tendinopathy? Systematic Reviews 2018; 7: 58
Article
Full-text available
The plasticity of skeletal muscle, whether an increase in size, change in metabolism, or alteration in structural properties, is in a continuous state of flux largely dependent upon physical activity. Much of the past research has expounded upon these ever-changing aspects of the muscle fiber following exercise. Specifically, endocrine and paracrine signaling have been heavily investigated lending to much of the past literature comprised of such endocrinological dynamics following muscle activity. Mechanotransduction, the ability of a cell to convert a mechanical stimulus into an intracellular biochemical response, has garnered much less attention. Recent work, however, has demonstrated the physical continuity of the muscle fiber, specifically demonstrating a continuous physical link between the extracellular matrix (ECM), cytoskeleton, and nuclear matrix as a means to rapidly regulate gene expression following a mechanical stimulus. Similarly, research has shown mechanical stimuli to directly influence cytoplasmic signaling whether through oxidative adaptations, increased muscle size, or enhanced muscle integrity. Regrettably, minimal research has investigated the role that exercise may play within the mechanotransducing signaling cascades. This proposed line of study may prove paramount as muscle-related diseases greatly impact one’s ability to lead an independent lifestyle along with contributing a substantial burden upon the economy. Thus, this review explores both biophysical and biochemical mechanotransduction, and how these signaling pathways may be influenced following exercise.
Article
Full-text available
The current pilot study investigates whether oral supplementation of specific collagen peptides improves symptoms and tendon vascularisation in patients with chronic mid-portion Achilles tendinopathy in combination with structured exercise. Participants were given a placebo or specific collagen peptides (TENDOFORTE®) in combination with a bi-daily calf-strengthening program for 6 months. Group AB received specific collagen peptides for the first 3 months before crossing over to placebo. Group BA received placebo first before crossing over to specific collagen peptides. At baseline (T1), 3 (T2) and 6 (T3) months, Victorian Institute of Sports Assessment–Achilles (VISA-A) questionnaires and microvascularity measurements through contrast-enhanced ultrasound were obtained in 20 patients. Linear mixed modeling statistics showed that after 3 months, VISA-A increased significantly for group AB with 12.6 (9.7; 15.5), while in group BA VISA-A increased only by 5.3 (2.3; 8.3) points. After crossing over group AB and BA showed subsequently a significant increase in VISA-A of, respectively, 5.9 (2.8; 9.0) and 17.7 (14.6; 20.7). No adverse advents were reported. Microvascularity decreased in both groups to a similar extent and was moderately associated with VISA-A (Rc2:0.68). We conclude that oral supplementation of specific collagen peptides may accelerate the clinical benefits of a well-structured calf-strengthening and return-to-running program in Achilles tendinopathy patients.
Article
Full-text available
Objectives: Isometric muscle contractions are used in the management of patellar tendinopathy to manage pain and improve function. Little is known about whether long- or short-duration contractions are optimal to improve pain. This study examined the immediate and short-term (4 weeks) effects of long- and short-duration isometric contraction on patellar tendon pain, and tendon adaptation. Design: Repeated measures within groups. Setting: Clinical primary care. Patients: Participants (n = 16, males) with patellar tendinopathy. Intervention: Short-duration (24 sets of 10 seconds) or long-duration (6 sets of 40 seconds) isometric knee extension loading (85% maximal voluntary contraction), for 4 weeks. Main outcome measure: Immediate change in pain with single-leg decline squat (SLDS) and hop, as well as change in pain and tendon adaptation [within-session anterior-posterior (AP) strain] were assessed over 4 weeks. Results: Pain was significantly reduced after isometric loading on both SLDS (P < 0.01) and hop tests (P < 0.01). Pain and quadriceps function improved over the 4 weeks (P < 0.05). There was significant AP strain at each measurement occasion (P < 0.01). Although transverse strain increased across the training period from ∼14% to 22%, this was not significant (P = 0.08). Conclusions: This is the first study to show that short-duration isometric contractions are as effective as longer duration contractions for relieving patellar tendon pain when total time under tension is equalized. This finding provides clinicians with greater options in prescription of isometric loading and may be particularly useful among patients who do not tolerate longer duration contractions. The trend for tendon adaptation over the short 4-week study period warrants further investigation.
Article
Full-text available
PurposeThe purpose of this study was to explore the immediate effects of heavy isometric plantar flexor exercise on sensory output (pain during a functional task and mechanical pain sensitivity) and motor output (plantar flexor torque) in individuals with Achilles tendinopathy. Methods Sixteen subjects with Achilles tendinopathy participated in the study, mean (SD) age 48.6 (8.9) years and Victorian institute assessment-Achilles (VISA-A) score 61.3 (23.0). Sensory testing assessing pain during a functional task, mechanical pain sensitivity and motor output, and plantar flexor peak torque was completed prior to the intervention. All subjects completed a 45-s heavy isometric plantar flexor contraction and were then re-tested using the same sensory and motor tests. Motor output was assessed using isokinetic dynamometry at speeds previously identified as of interest in subjects with Achilles tendinopathy. ResultsOnly 9 of the 16 subjects experienced pain during a functional task, self-reported pain was 4.2 (1.9) numerical rating scale (NRS) pre-intervention and 4.9 (3.2) NRS postintervention (n.s.). Mechanical pressure sensitivity was 446.5 (± 248.5) g/mm2 pre-intervention and 411.8 (± 211.8) g/mm2 post-intervention (n.s.). Mean concentric plantar flexor torque at 90 and 225°/s was 47.1 (14.5) and 33.6 (11.6) Nm, respectively, pre-intervention and 53.0 (18.5) and 33.4 (6.6) Nm post-intervention (p = 0.039 and n.s.). Eccentric torque at 90°/s was 98.5 (34.2) Nm preintervention versus 106.0 (41.4) Nm post-intervention (n.s.). Conclusion In this exploratory study, patients with Achilles tendinopathy had a varied sensory and motor output response to heavy isometric contractions. Using the recommended approach of heavy 45-s isometric contractions did not offer a meaningful acute benefit for sensory or motor output for subjects with Achilles tendinopathy. Based on this study, heavy 45-s isometric contractions cannot be recommended for immediate pain relief or improved motor output for patients with Achilles tendinopathy. Level of evidenceIV, prospective cohort study.
Article
Full-text available
A better understanding of how sports injuries occur in order to improve their prevention is needed for medical, economic, scientific and sport success reasons. This narrative review aims to explain the mechanisms that underlie the occurrence of sports injuries, and an innovative approach for their prevention on the basis of complex dynamic systems approach. First, we explain the multilevel organization of living systems and how function of the musculoskeletal system may be impaired. Second, we use both a constraints approach and a connectivity hypothesis to explain why and how the susceptibility to sports injuries may suddenly increase. Constraints acting at multiple levels and timescales replace the static and linear concept of risk factors, and the connectivity hypothesis brings understanding of how the accumulation of micro-injuries creates a macroscopic nonlinear effect, that is, how a common motor action may trigger a severe injury. Finally, a recap of practical examples and challenges for the future illustrates how the complex dynamic systems standpoint, changing the way of thinking about sports injuries, offers innovative ideas for improving sports injury prevention.
Article
Patellar tendinopathy is one of the most common afflictions in jumping sports. This case study outlines the rehabilitation of a professional basketball player diagnosed by MRI with a central core patellar tendinopathy within the proximal enthesis. The player undertook a nutrition and strength based rehabilitation program combining gelatin ingestion and heavy isometric loading of the patella designed to produce significant stress relaxation as part of their competition schedule and a whole body training plan. On follow up one and a half years into the program an independent orthopedic surgeon declared the tendon normal on MRI. Importantly, the improved MRI results were associated with a decrease in pain and improved performance. This case study provides evidence that a nutritional intervention combined with a rehabilitation program that uses stress relaxation can improve clinical outcomes in elite athletes.
Article
Background and Purpose The purpose of this study is to evaluate current evidence and provide a review on the effects of isometric, eccentric, or heavy slow resistance (HSR) exercises on pain and function in individuals with patellar tendinopathy (PT). Methods Academic journals from CINAHL, Embase, MEDLINE, Scopus, SPORTDiscus™, and The Cochrane Library were searched from inception to August 2017. Screening of reference lists was also performed. Human interventional studies investigating outcomes of pain and function in PT using either isometric, eccentric, or HSR training exercises were included. The McMaster Critical Review Form‐Quantitative Studies was used to assess for risk of bias. Levels of evidence were obtained using the National Health and Medical Research Council (NHMRC) evidence hierarchy. The NHMRC Body of Evidence Framework was utilized to formulate recommendations for clinical practice. Extraction of data was performed by two independent reviewers according to predefined data criterion, data were then tabulated, and a descriptive, qualitative data synthesis was performed. Results Fifteen studies (3 isometric, 2 HSR, and 10 eccentric) were included for this review. Mean quality score across all studies was 81.6% (range 70% to 93%). Nine studies were of high quality, whereas six studies were of moderate quality. Nine studies were randomized controlled trials, which provided good Level II evidence; four studies were of satisfactory Level III evidence; and two studies were case series (Level IV evidence). Conclusions Findings from isometric exercises can be trusted to guide clinical practice (Grade A), whereas eccentric exercises can be trusted to guide clinical practice in most clinical situations (Grade B). It is recommended that HSR exercises should be applied carefully to individual clinical circumstances (Grade C) and interpreted with care. Isometric exercises appear to be more effective during competitive seasons for short‐term pain relief, whereas HSR or eccentric exercises are more suitable for long‐term pain reduction and improvement in knee function.
Article
A tendon transfers force from the contracting muscle to the skeletal system to produce movement and is therefore a crucial component of the entire muscle‐tendon complex and its function. However, research focus on tendon has for some time centered on mechanical properties without any major appreciation for its potential for cellular and molecular changes. Similarly, methodological developments have permitted determination of mechanical properties of human tendons, in vivo, which was previously not possible. Here, we review the current understanding of how tendons respond to loading, unloading, ageing and injury from a cellular, molecular and mechanical point of view. A mechanistic understanding of tendon tissue adaptation will be vital for development of adequate guidelines in physical training and rehabilitation, as well as for optimal injury treatment. This article is protected by copyright. All rights reserved
Article
Intake of dietary sources of collagen may support the synthesis of collagen in varying tissues, with the availability of key amino acids being a likely contributor to its effectiveness. This study analyzed commonly consumed preparations of bone broth (BB) to assess the amount and consistency of its amino acid content. Commercial and laboratory prepared samples, made with standardized and variable (non-standardized) protocols were analyzed for key amino acids (glycine, lysine, proline, leucine, hydroxyproline and hydroxylysine). The main finding of the study was that amino acid concentrations in BB made to a standardized recipe were significantly lower for hydroxyproline, glycine, proline; P = 0.003 and hydroxylysine, leucine and lysine; P = 0.004 than those provided by a potentially therapeutic dose (20 g) of reference collagen supplements (P > 0.05). There was large variability in the amino acid content of BB made to non-standardized recipes, with the highest levels of all amino acids found within the café prepared varieties. For standardized preparations, commercial BB were lower in all amino acids than the self-prepared varieties. There were no differences (P > 0.05) in the amino acid content of different batches of BB when prepared according to a standardized recipe. If the intake of collagen precursors is proven to support the synthesis of new collagen in vivo, it's unlikely that bone broth can provide a consistently reliable source of key amino acids. Focus on the provision of key amino acids from dietary sources should continue to focus on the standard sources currently being researched.