Spiergroei uitgelegd

Begrip van spiergroei

Het korte antwoord op de vraag wat spiergroei is: een adaptatie (aanpassing) van het lichaam als reactie op een toegediende belasting. In feite is het repareren van beschadigde spiercellen wat spiergroei is. Een spier spant zich aan, er ontstaat microschade aan de spiervezels (mits de toegediende belasting hoog genoeg is), en vervolgens wordt er een proces van reparatie in gang gezet. Nogmaals: er is een bepaalde belasting (mechanische spanning) nodig om spiergroei in gang te zetten, want alleen dan ontstaat er microschade aan de spiercellen en dienen deze gerepareerd te worden. Dit proces wordt eigenlijk precies geïllustreerd door het GAS-principe (het General Adaptation Syndrome). Dit principe stelt dat een spier beschadigd raakt en dus afzwakt, waarna vervolgens ‘gerepareerd’ kan worden en de spier weer wordt opgelapt.

Spiergroei kan ontstaan via twee paden: hypertrofie en hyperplasie. Spierhypertrofie is de bekendste van de twee, en verwijst naar een vergroting van de spiercellen. Hyperplasie is de vermeerdering van het aantal spiercellen. Omdat hypertrofie hetgeen is waar we met krachttraining en spiergroei naar streven, gaan we daar in dit artikel verder op in. Hypertrofie is de vergroting van spiercellen, om preciezer te zijn: de vergroting van myofibrillen, welke zich bevinden binnenin de spiercellen. De myofibrillen bestaan uit actine en myosine, welke in en uit elkaar schuiven bij spiercontractie. wanneer je je handen voor je houdt met de vingertoppen tegen elkaar, heb je een beetje een idee van de actine- en myosinefilamenten. Beweeg de handen met de vingertoppen langs elkaar heen naar elkaar toe, en weer uit elkaar. Dat is ongeveer wat er gebeurt bij het aanspannen en weer ontspannen van je spieren.

Hypertrofie kan ook weer op twee manieren plaatsvinden: spiervezels kunnen in de lengte en in de dikte toenemen in omvang. Omdat de maximale lengte natuurlijk afhankelijk is van waar de spieren zich aanhechten op de botten, gaat hypertrofie vooral over een toename van de spiervezeldikte, en in mindere mate over de lengte.

Wanneer spieren zich aanspannen als gevolg van een uitdagende belasting (mechanische spanning), ontstaat er op spiercelniveau microschade. Er ontstaan kleine scheurtjes in de spiervezels. Als gevolg hiervan komen er ontstekingsmoleculen, genaamd cytokinen, vrij. Deze cytokinen geven het immuunsysteem een signaal dat de beschadigde cellen ‘gerepareerd’ moeten worden. Eigenlijk kun je dus stellen dat spiergroei het gevolg is van een proces van beschadiging en herstel. Zoals eerder ook benoemd staat dit ook wel bekend als het GAS-principe. Maar hoe werkt dit proces stap voor stap?

(1) Mechanotransductie

Wanneer je een dumbell in je hand hebt en je je arm van gestrekte positie naar gebogen positie brengt, span je je biceps aan. Er ontstaat een ‘rek’ op de spiervezels van de biceps. Deze rek wordt ook wel een stimulus genoemd. Wat er gebeurt, is dat een mechanisch signaal (de mechanische spanning in de vorm van bijv. een dumbell curl uitvoeren) wordt omgezet in een chemisch signaal. Het lichaam krijgt namelijk de opdracht om allerlei chemische stoffen los te laten als reactie op de spierspanning. Dit proces noemen we mechanotransductie. Het is in feite de eerste stap in een reeks stappen die gezamenlijk spiergroei omvatten.

(2) Myogene signalering

Als reactie op de mechanotransductie, ofwel de chemische stoffen die zojuist zijn losgelaten, vindt er myogene signalering plaats. Hier krijgt het lichaam het eerste signaal dat het zich schrap moet zetten om de spierschade te gaan repareren. Door de beweging met de dumbell wordt er stress geplaatst op het spierweefsel, en hierdoor verandert de structuur van het weefsel. Dat is het punt waarop de microschade plaatsvindt. Myogene signalering geeft dus seintjes aan het brein dat het dit moet gaan repareren.

(3) mTOR-signalering

Vervolgens komt mTOR om de hoek kijken. Dit is een soort eindbaas van de enzymen als het aankomt op spiergroei. Zie het als een aannemer die komt inschatten hoe groot de schade is en wat dit gaat kosten. mTOR zet namelijk alle feiten op een rijtje, en kijkt hoe groot de mechanische spanning eigenlijk is (heb je een voor jou heel zware of vrij lichte dumbell gepakt?) en dus hoeveel schade er opgetreden is. Ook kijkt het naar de hoeveelheid beschikbare zuurstof en aminozuren in het bloed, om te bepalen hoeveel gereedschap er eigenlijk aanwezig is, en of de reparatie dus zo volledig mogelijk kan worden uitgevoerd. mTOR gaat ook na of er bijvoorbeeld anabole steroïden aanwezig zijn, die het repareren van de schade kunnen versnellen. Vervolgens komt de aannemer (mTOR) op de proppen met een factuurtje: dit kan ik voor je repareren, en dit gaat het je kosten. Hoe groter de schade, hoe hoger de kosten. Heel logisch, toch? De kosten drukken we uit in de tijd die het lichaam nodig heeft om te herstellen van de inspanning (gelukkig is spiergroei een lokaal proces, en hoeft niet hele lichaam te rusten na wat zware dumbell curls). Deze kosten worden dus mede bepaald door het al aanwezige gereedschap: de beschikbare zuurstof, aminozuren en eventuele anabole steroïden.

(4) Spiereiwitsynthese en genexpressie

De factuur die mTOR zojuist heeft opgesteld, wordt gepresenteerd aan de celkernen (nuclei) van de spiercellen. In de celkernen ligt je DNA opgeslagen. Zonder hier al te diep op in te gaan worden het DNA in je spiercellen gekopieerd naar RNA. Het is RNA dat zich bezighoudt met de hermodellering van je cellen (ping! Dat willen we). Er vinden in dat proces allerlei signaleringen plaats. Veel belangrijker om hiervan te begrijpen is dat je DNA je genexpressie vormt. Terug naar het verhaal met de aannemer: hij heeft de schade bekeken, bepaald welk gereedschap er nodig is en wat het gaat kosten. Alleen wordt hij er nu mee geconfronteerd dat de mensen die hij in dienst heeft nou eenmaal geen ontzettend goede reparateurs zijn. Fantastisch gereedschap, maar zonder een stel handige handen kan de schade maar beperkt worden hersteld. Met andere woorden: je DNA is de blauwdruk van je lichaam om nieuw weefsel op te bouwen. Je moet het daar simpelweg mee doen. Het DNA bepaalt namelijk hoeveel nieuwe spiereiwitten er worden geproduceerd, welke nodig zijn voor de spiervezel om te groeien.

(5) Myonucleaire toevoeging en satellietcellen

We weten dat nuclei hetzelfde is als celkern. ‘Myo’ verwijst naar spier, en dus spreken we bij myonuclei van spiercelkern. ‘celkernen’ moet ik eigenlijk zeggen, wat een spiercel heeft meerdere celkernen. Zie het simpelweg als een grote cirkel die je tekent, waar verschillende kleinere cirkels in getekend staan. Al deze kleinere cirkels kunnen afzonderlijk van elkaar groeien, maar allemaal tot een bepaald maximum. Ze beslaan dus allemaal een eigen ‘regio’ binnen de spiercel. Als de myonuclei allemaal hun maximale omvang hebben bereikt, zijn er nieuwe myonuclei nodig. De spiercel kan deze niet zelf maken, dus doet het een beroep op satellietcellen. Dit zijn eigenlijk inactieve stamcellen die nog niet echt een rol hebben gekregen binnen het lichaam. Ze liggen overal verspreid net buiten de spiervezels. Raakt de spiervezel beschadigd, dan worden de satellietcellen geactiveerd. Deze klonen zichzelf en hechten zich aan de beschadigde spiervezels. Dit zorgt ervoor dat de celkernen van de satellietcellen worden verwerkt in de spiervezels. Het aantal myonuclei in de spiervezels neemt hierdoor toe, waardoor spiergroei niet hoeft te stoppen wanneer de celkernen van de spiercellen zelf zich maximaal hebben vergroot. De toename van het aantal myonuclei is redelijk permanent (de ‘gedoneerde’ satellietcellen blijven meerdere jaren aanwezig). Dit verklaart het fenomeen ‘spiergeheugen’. Doordat je in het verleden actief bezig bent geweest met krachttraining, zal een spier na bijv. een half jaar alsnog makkelijker spiereiwitsynthese kunnen realiseren. Zie het dus een beetje als volgt: je wordt wel degelijk minder sterk (de aanwezige spiercelkernen/myonuclei krimpen in omvang), maar de hoeveelheid celkernen blijft min of meer onveranderd. Je capaciteit tot spiereiwitsynthese is dus nog steeds hoger vergeleken met een ongetraind individu. In het geval de myonuclei afnemen in omvang, spreken we van atrofie (spierafbraak), wat het tegenovergestelde proces van hypertrofie (spiergroei) is.  

Wat bepaalt dat de ene persoon makkelijker spiergroei realiseert dan de andere?

Natuurlijk zijn er factoren waar je zelf invloed op hebt, zoals je eiwitinname. Hoewel we dit absoluut niet willen toejuichen, is het gebruik van anabole steroïden natuurlijk ook een manier om spiergroei sneller te laten plaatsvinden. Daarnaast zijn er ook een aantal factoren waar je eigenlijk geen invloed op hebt en dus gewoon een beetje geluk mee moet hebben. Denk hierbij aan het vezeltype van je spiervezels. Hoewel de meeste mensen overwegend type 2a-vezels hebben, kan dit per individu verschillen. Het type vezels zegt iets over de efficientie waarmee spiercontractie kan plaatsvinden. Andere factoren zijn de bindweefselstructuur van spieren (dit kan per spier verschillen, dus het is niet zo dat je OF helemaal gezegend bent OF de lul bent). De bindweefselstructuur is belangrijk, omdat het bindweefsel moet kunnen meegroeien met de spier. Hoe het bindweefsel gepositioneerd is, en hoe omvangrijk het al is, is bepalend voor het gemak waarmee je spiergroei realiseert. De spierarchitectuur is een andere factor waar je geen invloed op hebt. Dit zegt iets over de vorming van je ‘spierbuiken’, ofwel het deel van een spier waar de verkorting en verlenging optreedt tijdens spiercontractie. De omvang van een spierbuik verschilt net als de bindweefselstructuur per spier, en zegt iets over waar de spier overgaat in het bindweefsel.

Theoretische recap

Wanneer je je spieren aanspant tijdens een oefening, wordt er een mechanisch signaal omgezet naar een chemisch signaal (mechanotransductie). In het verlengde hiervan worden er signalen door het lichaam gestuurd die aangeven dat er iets beschadigd is, namelijk het spierweefsel, en gerepareerd moet worden (myogene signalering). Het enzym mTOR verschijnt ten tonele en gaat een inschatting maken van wat er nodig is – en vooral: wat er aanwezig is – om de schade aan het spierweefsel te repareren. Naast het aanwezige gereedschap dat per moment kan verschillen, zoals de hoeveelheid beschikbare eiwitten uit voeding, en de hoeveelheid beschikbare zuurstof, wordt ook het permanente gereedschap gebruikt: het DNA. Dit bepaalt voor een groot deel hoeveel nieuwe spiereiwitten er gemaakt kunnen worden (spiereiwitsynthese), waardoor er spiergroei plaatsvindt. Omdat de eigen celkernen van de spiercellen niet oneindig kunnen toenemen in omvang, worden er satellietcellen aan de spiercellen gedoneerd. Deze inactieve stamcellen liggen net buiten de spiervezel opgeslagen en worden geactiveerd wanneer de myonuclei hun maximale regio hebben bereikt (myonucleaire toevoeging).

Praktische recap

Als er één ding zou zijn dat je van bovenstaande zou moeten onthouden voor de praktijk, is het misschien wel dat de mechanische spanning die je je lichaam toedient tijdens het trainen, hoog genoeg moet zijn om alle fasen van spiergroei in gang te zetten. In het artikel over het bepalen van trainingsfrequentie, -volume en -intensiteit, en dan met name het stukje over intensiteit, geeft wat goede handvatten voor het vaststellen van je trainingsintensiteit en welke ‘ondergrens’ je daarbij zou moeten hanteren. Verder is het natuurlijk praktisch om echt te hebben gezien waar in het proces het van belang is dat je voldoende eiwitten binnenkrijgt. De spiereiwitsynthese wordt namelijk maar beperkt uitgevoerd als er zich en laag gehalte eiwitten in het lichaam bevindt.