Waterstof als antioxidant – wat zijn de effecten op herstel en prestaties?

Werkingsmechanisme

Om het veronderstelde werkingsmechanisme van waterstof goed te begrijpen moeten we eerst een stapje terug. Als sporters zich op hoge intensiteit inspannen, leidt dat in hun lichaam tot een verhoogde productie van vrije zuurstofradicalen. Dit zijn stoffen die als bijproduct van lichaamsprocessen ontstaan. Omdat vrije zuurstofradicalen een elektron missen zijn ze reactief: ze reageren met andere stoffen en kunnen schadelijk zijn voor lichaamscellen ^[1–3]. Zo lijken ze bij te dragen aan vermoeidheid, ontstekingsprocessen en microschade die optreedt in actieve weefsels en organen.

Waterstof zou in de eerste plaats werken als een antioxidant: het bestaat uit kleine moleculen, die zich makkelijk door de celwand kunnen verplaatsen en zo de vrije zuurstofradicalen in de weefsels snel bereiken. Door zich te binden met vrije zuurstofradicalen kan waterstof deze onschadelijk maken ^[1,2]. Bovendien zouden sporters, door extra waterstof in te nemen, hun pH verhogen en daarmee de lokale verzuring van spierweefsel kunnen tegengaan ^[1,3]. 

Bij dit veronderstelde werkingsmechanisme zijn wel twee belangrijke kanttekeningen te plaatsen. Ten eerste zijn niet alle vrije zuurstofradicalen (even) schadelijk: sommige lijken juist op te treden als signaalstof voor aanpassingen die op de langere termijn optreden door training ^[1,4]. Ten tweede is het niet zeker of het innemen van extra waterstof ook echt volgens het veronderstelde mechanisme werkt: dit is nog niet bij mensen aangetoond ^[5].

Wetenschappelijk bewijs

Japanse wetenschappers publiceerden in 2007 in het journal Nature Medicine voor het eerst een studie over het innemen van extra waterstof ^[6]. Sindsdien is hier vooral in Azië veel onderzoek naar gedaan, maar er zijn nog geen grote, langlopende studies door toonaangevende onderzoeksgroepen in belangrijke voedingswetenschappelijke journals gepubliceerd. Het gaat vaak om kleine, kortlopende studies waarin ook veelal kleine effecten worden gevonden. Er zijn achttien studies bekend waarin het innemen van extra waterstof bij gezonde mensen en sporters is onderzocht. De meeste uitkomsten duiden op gunstige effecten op prestaties, vermoeidheid en fysiologische parameters ^[7–16]. In vier studies vonden de onderzoekers geen effect, of varieerden de effecten sterk: sommige individuen lieten verbetering zien, anderen helemaal niet ^[4,15,17,18].

Prestatie

Er zijn zes studies waarin onderzoekers een prestatiebevorderend effect van waterstof vonden ^{[7–10,13,15]}. Zo leverden sporters tijdens volledig anaerobe – maar ook bij gedeeltelijk aerobe inspanningen waarbij ze “all-out” gingen – een hoger gemiddeld en piekvermogen ^[7,9,10,13]. Ook bij herhaald sprinten waren de resultaten positief: er trad minder verval op in sprinttijden en geleverd vermogen ^[8,15]. Er zijn echter ook studies waarin de effecten op prestaties een grote spreiding kenden (met andere woorden: een deel van de proefpersonen ging vooruit en een deel niet) of die helemaal geen effect van waterstof vonden ^[4,17,18].

Vermoeidheid

In drie studies lijkt het innemen van extra waterstof de vermoeidheid van sporters gunstig te beïnvloeden; ze hadden een lagere rate of perceived exertion (RPE) of vermoeidheidsindex ^[9,12,13]. In alledrie dronken de sporters met waterstof verrijkt water, dat niet te onderscheiden was van normaal water. Desondanks zijn er ook hier drie studies die geen positieve effecten op vermoeidheid vonden ^[15,17,18]. 

Cardiovasculair

Onderzoekers melden diverse effecten van waterstof op het cardiovasculaire systeem. Zo zijn er twee studies die vonden dat de hartslag bij inspanning lager was, of dat de hartslag na inspanning sneller naar de rustwaarde terugkeerde ^[7,14]. Dit kunnen tekenen zijn dat de efficiëntie van de bloedsomloop toenam (met een minder hoge hartslag werd evenveel zuurstof opgenomen) of dat het hart sneller van de inspanning herstelde. Het meest genoemde waterstof is echter een lagere bloedlactaatconcentratie bij dezelfde inspanningsintensiteit, of eenzelfde bloedlactaatconcentratie bij betere prestaties of een hogere inspanningsintensiteit ^[8,10,12,16]. Soortgelijke effecten zijn aanwezig in de concentratie antioxidanten in het bloed: bij eenzelfde inspanningsintensiteit zijn er na het innemen van extra waterstof meer antioxidanten aanwezig, of bij een hogere inspanningsintensiteit is de hoeveelheid antioxidanten hetzelfde ^{[10,11,19,20]}.

Individuen die waterstof kregen presteerden ook daadwerkelijk beter: ze lieten minder verval zien tijdens herhaalde sprints en spiervermoeidheidsprotocollen ^[8,11,16] en konden een hogere belasting aan tijdens een maximaaltest op de fiets ^[10]. In een aantal studies werkten de onderzoekers met vaste inspanningsintensiteiten, waardoor niet te zeggen is of de lagere lactaatconcentraties en hogere hoeveelheden antioxidanten met betere prestaties gepaard gingen ^[12,19,20]. Uit één studie bleek tenslotte een toename van de pH en concentratie bicarbonaten in het bloed ^[21], maar in een recenter onderzoek spreken wetenschappers dit juist tegen ^[4]. Als de pH toeneemt (meer basisch) zou in theorie minder snel verzuring optreden, hetgeen de afname in prestatie beperkt.

Zuurstofopname

Twee onderzoeken noemen effecten het innemen van extra waterstof op de zuurstofopname. Eén onderzoek vond dat door waterstof de hoogste zuurstofopname in een maximale inspanningstest toenam ^[10]. Een andere studie meldt dat door waterstofsuppletie het ventilatoir equivalent van zuurstof afneemt ^[12]. Dit betekent dat een sporter meer zuurstof aan de ingeademde lucht kan onttrekken, en dus minder lucht hoeft in te ademen om evenveel zuurstof op te nemen.

Trainingsstatus

Twee studies stellen dat de trainingsstatus van de sporter de effecten van waterstof beïnvloedt. Eén onderzoek meldt dat het innemen van extra waterstof bij een anaerobe inspanning meer effect heeft bij getrainde dan bij ongetrainde personen ^[9]. In een ander onderzoek lijkt het erop dat ongetrainde personen meer profijt hebben van extra waterstof dan getrainde personen als ze zo snel mogelijk vier kilometer moeten rennen ^[18].

Blessures

Niet alleen de effecten op prestaties, maar ook de effecten van waterstof op het herstel van blessures zijn onderzocht. In één onderzoek vonden wetenschappers dat sporters 24 uur na een acuut enkelletsel qua zwelling, beweeglijkheid en balans even goed af zijn als ze hun enkel in met waterstof verrijkt water hebben gehouden, als na een conventionele behandeling ^[22]. Andere onderzoekers keken of het drinken van waterstofrijk water en het aanbrengen van waterstof op een spier- of bandletsel ervoor zorgde dat ze sneller herstelden. Dit was zo: de sporters die waterstof gebruikten wonnen sneller hun normale beweeglijkheid terug ^[23]. Gezien de snelheid waarmee waterstof vervliegt (zie onder) zijn deze interventies en resultaten echter twijfelachtig.

Praktisch

Op basis van de beschikbare studies is het niet mogelijk om aanbevelingen te doen over de optimale manier om extra waterstof in te nemen – de gebruikte protocollen lopen flink uiteen. Vanuit praktische overwegingen kiezen onderzoekers het meest voor het drinken van met waterstof verrijkt water ^{[7–10,12–21]}. Ook inademen van waterstofgas uit een gesloten circuit, via een gezichtsmasker of neuscanule behoort tot de mogelijkheden ^[1,3]. De duur en dosis variëren van eenmalig 400-500 ml waterstofrijk water kort voor of na het sporten ^[8,12,13] tot dagelijks 2 liter gedurende twee weken ^[15,21]. Precieze dosering is bovendien lastig: waterstof is een zeer vluchtig gas dat makkelijk uit zijn opslagmedium ontsnapt, waardoor de concentratie moeilijk te controleren is ^[1,3].

Veiligheid

De algemene consensus is dat waterstof een veilige stof is, en in geen van de onderzoeken werden negatieve effecten gemeld. Desondanks is de waarde waarboven de stof toxisch is nog niet vastgesteld ^[24]. Bovendien geldt voor waterstof in gasvorm dat de maximale veilige concentratie 4 procent is; hierboven is de stof licht ontvlambaar ^[1].

Conclusie

Er zijn aanwijzingen dat het innemen van extra waterstof gunstige effecten kan hebben, maar hierover zijn geen harde uitspraken te doen. Op dit moment ontbreekt het nog aan grote studies van toonaangevende onderzoeksgroepen in belangrijke voedingswetenschappelijke tijdschriften. Uit de meeste van deze onderzoeken blijken gunstige effecten voor de prestatie, vermoeidheid en fysiologische variabelen die samenhangen met prestaties. Het innemen van extra waterstof zou daarom mogelijk zinvol kunnen zijn. Door de diversiteit van de gebruikte protocollen zijn er echter geen aanbevelingen te doen over de optimale manier om extra waterstof in te nemen. Bij normaal gebruik is waterstof veilig. Voor antioxidanten in het algemeen geldt dat langdurig gebruik niet aan te raden is, omdat dit de trainingsaanpassingen kan hinderen.