Factsheet energiesystemen

Drie energiesystemen

Adenosinetrifosfaat (ATP) is een chemische verbinding van verschillende moleculen die voor energie zorgt. Het menselijk lichaam beschikt over drie energie­systemen die zorgen voor de productie van ATP, de directe energiebron voor spiercontractie. Deze systemen zijn het fosfaatsysteem – ook wel CP- of ATP-CP-systeem genoemd –, het glycolytisch systeem en het aerobe systeem^[1] (figuur 1). In de praktijk werken deze systemen tegelijkertijd, maar afhankelijk van de intensiteit en duur van de inspanning verschuift de dominantie van het ene naar het andere systeem.

Fosfaatsysteem (ATP-CP-systeem)

Bij zeer intensieve, korte inspanningen – zoals een sprint van 100 meter of een kogelstoot – komt het ATP-CP-systeem direct in actie. Het gebruikt opgeslagen creatinefosfaat in de spier om razendsnel ATP aan te vullen. Het voordeel is de snelheid: energie is vrijwel onmiddellijk beschikbaar en kan met zo’n 45 kcal per minuut vrijgemaakt worden voor een gemiddeld persoon^[1] (tabel 1). Het nadeel is de beperkte voorraad: na enkele seconden is de creatinefosfaat-voorraad uitgeput en moet het worden aangevuld tijdens rust of minder intensieve inspanning. Bij een gemiddeld persoon bevat het ATP-CP systeem bijvoorbeeld voor 11 kcal aan energie, wat maar voldoende zou zijn voor 15 seconden maximale energieproductie^[1].

Training kan de capaciteit en snelheid van dit systeem verbeteren, onder andere door een grotere voorraad creatinefosfaat en sneller herstel (resynthese) van ATP. Het herstellen van de creatinefosfaat gebeurt door aerobe processen. Hierbij is een goed ontwikkeld aerobe systeem ook belangrijk^[3]. Ook kan suppletie met creatine de creatinefosfaat-voorraad vergroten en daarmee de capaciteit van dit systeem vergroten (zie de factsheet creatine).

Glycolytische systeem

Als de inspanning langer duurt dan enkele seconden en nog steeds relatief intensief is – denk aan een 400 meter sprint of enkele herhaalde sprints in teamsport – komt de energie voornamelijk uit het glycolytische systeem. Hierbij wordt glucose – afkomstig van bloedglucose of spierglycogeen – afgebroken, wat resulteert in de productie van ATP en lactaat (zie de factsheet lactaat). De snelheid van energieproductie is zo’n 22 kcal per minuut – ongeveer de helft van het ATP-CP systeem^[1].

Met een capaciteit van zo’n 15 kcal kan het glycolytische systeem tot zo’n 40 seconden aan inspanning op matig tot hoge intensiteit ondersteunen. Een voordeel is dat het sneller werkt dan het aerobe systeem, maar met als nadeel dat de ophoping van waterstofionen spierverzuring veroorzaakt, wat de spiercontractie en werking van belangrijke enzymen belemmert.

Door training kan dit systeem efficiënter worden, onder andere via verbeterde buffering van zuren zoals waterstof, verhoogde enzymactiviteit en verbeterd waterstof- en lactaat-transport^[4,5]. Dit leidt tot uitstel van verzuring en betere prestaties bij intensieve inspanning van middellange duur. Ook supplementen zoals natriumbicarbonaat en beta-alanine kunnen helpen bij het bufferen van de verzuring die ontstaat bij hoge activiteit van dit energiesysteem.

Aerobe systeem

Voor langdurige, minder intensieve inspanning – zoals langeafstandslopen, fietsen of zwemmen – is het aerobe systeem dominant. Dit systeem gebruikt zuurstof om ATP te produceren uit koolhydraten, vetten en in extreme gevallen (zeer lange duurinspanning) eiwitten. Hoewel het traag op gang komt (binnen ongeveer 30 seconden^[1]), is het erg efficiënt en in staat om energie te leveren voor urenlange inspanning. Het maximale vermogen is bij topsporters met een hoge maximale zuurstofopname ook hoog (zo’n 25 kcal/min), maar zal bij de meeste sporters beduidend lager liggen^[1].

Het aerobe systeem kan ook efficiënter worden door training, onder andere doordat er een beter mitochondrieel netwerk (uitbreiding van cellen die voor energieproductie zorgen) komt^[1]. Hierdoor kunnen bij een gegeven absolute inspanningsintensiteit (bepaalde snelheid of wattage) meer vetten worden gebruikt voor energie in plaats van koolhydraten en is ook ondersteuning vanuit de glycolyse minder nodig^[1]. Dat bespaart op de beperkte hoeveelheid koolhydraten gespaard en beperkt de verzuring van de spier.

Energiebronnen en intensiteit

Afhankelijk van de inspanningsintensiteit gebruikt het lichaam verschillende energiebronnen^[1,6,7]. Vetten leveren per gram meer energie dan koolhydraten^[1]. Onder andere hierdoor geeft het lichaam de voorkeur aan het omzetten van vetten wanneer mogelijk. Het omzetten van vetten kost echter ook relatief veel zuurstof. Tijdens hoog intensieve inspanning hebben cellen echter maar beperkt zuurstof. Bij hoge intensiteit domineert daarom koolhydraatverbranding, omdat dit minder zuurstof vereist dan vetverbranding. Dit verklaart waarom vetten voornamelijk bij matige tot lage inspanning een rol spelen. Eiwitten worden normaal gesproken niet als energiebron gebruikt, behalve bij extreme duurinspanningen, zoals ultramarathons of meerdaagse expedities^[1,8].

Conclusie

Een optimaal functionerend energiesysteem is cruciaal voor topprestaties. Hoewel elk systeem zijn eigen rol speelt, is het samenspel tussen snelheid, capaciteit en efficiëntie bepalend voor het succes in verschillende sportdisciplines. Door gerichte training kunnen sporters elk energiesysteem verbeteren en optimaliseren, afhankelijk van de sport-eisen.