Het glazen plafond: de lactaatdrempel en de relatie met VO2 max

Duursporten drijven op een combinatie van mentale wil en uithoudingsvermogen. Bij een goede training push je jezelf tegen grenzen aan om harder of verder te lopen. Maar als amateursporter is het soms verbazingwekkend hoe veel harder fanatieke amateurs of professionele atleten gaan. Kortdurend een zelfde tempo meelopen laat je hijgend en puffend achter terwijl deze sporters nauwelijks last lijken te hebben. Dit artikel gaat over de vraag wat dit grote verschil veroorzaakt en hoe je door specifieke training deze eigenschappen kan verbeteren. We gaan hierbij in op de termen VO2 max, lactaatdrempel en efficiëntie.

Prestaties in duursporten van meer dan een half uur lijken voornamelijk te draaien op drie principes. Deze worden wetenschappelijk omschreven als VO2-maximum, lactaatdrempel of anaërobe drempel en efficiëntie [1][2]. Dit is een relatief simpel maar wel het meest verklarende model [3]. Deze drie mechanismen zijn interessant om sportprestaties te verbeteren. Allereerst leg ik uit waar de drie termen voor staan.

VO2 max

De vertaling van deze term is “de maximale hoeveelheid zuurstof die opgenomen kan worden in een gegeven tijd”. Voor duursporten heeft je lichaam zuurstof nodig om efficiënt energie vrij te maken uit voedingsstoffen (lees hier meer over de energievoorzieningen). Zuurstof wordt in je longen opgenomen in je bloed en vervolgens door het hart naar onder andere je spieren gepompt. Simpel gezegd: hoe beter je hart pompt hoe meer zuurstof er naar je spieren gaat.

Om de VO2 max te meten wordt een duursporter op een loopband of een fiets gezet en laat je deze een training uitvoeren. De sporter is aangesloten op een systeem dat de hoeveelheid zuurstof kan meten aan de hand van de ingeademde en uitgeademde lucht. Langzaam wordt de intensiteit van de training verhoogd. Dit gaat door tot de sporter een bepaalde krachtinspanning niet meer kan volhouden. De VO2 max is dan het hoogst behaalde zuurstofopname tijdens de test gemeten over een minuut gedeeld door het gewicht.

Het klassieke idee van hartfrequentietraining gaat er van uit dat deze waarde, voornamelijk gedreven door de hartfunctie, de limiterende factor is waarom je niet harder kan [4]. Onderzoek laat inderdaad zien dat spieren meer bloed kunnen verwerken dan het hart kan aanbieden. Het zal niemand verbazen dat een top-atleet met een VO2 max van 85mg/kg/min (85 mg zuurstof per kilogram per minuut) betere tijden neerzet dan een gemiddelde adolescent met een VO2max van 40mg/kg/min. Deze getrainde atleet heeft meer zuurstof beschikbaar voor de beweging en de hart en longfunctie. Specifieke training hierop gericht, bijvoorbeeld op 75% hartfrequentie,  zorgt voor betere prestaties. Sommige topsporters spelen vals: bloeddoping is een andere “techniek” (die ik zeker afraad!) die de VO2 max verhoogt door het zuurstofvervoerende vermogen van het bloed per ml te verhogen.

Niemand loopt echter de marathon op maximale snelheid. De VO2-max zal dus een bovengrens aangeven maar bepaalt niet zomaar wie als eerste binnenkomt [2]. Een belangrijke reden hiervoor is de lactaat drempel.

Lactaatdrempel

De lactaatdrempel is het punt waarop de productie van lactaat in de spier boven de afbraak ervan uitstijgt. Simpel gezegd: het percentage van de VO2max waarop de anaërobe verbranding meer lactaat genereert dan er afgebroken wordt, oftewel een niet lang houdbare situatie. De systemen om lactaat weer te verbranden of af te voeren raken verzadigd. Dit is overigens niet het moment waarop anaërobe verbranding gaat bijschakelen, dit ligt lager en heet de aërobe drempel. De twee energiesystemen (aëroob en anaëroob) werken bij sporten meestal naast elkaar.

Lactaatzuur, ook wel melkzuur, wordt door de spieren gegenereerd in delen van de cel, namelijk de mitochondriën. Het komt vrij bij glycolyse, een type verbranding die niet direct zuurstof nodig heeft (meer info hier over energiesystemen). Vanaf het begin van de 19e eeuw tot zeer recent werd aangenomen dat melkzuur (wat direct uiteen valt in een proton (H+) en lactaat) slechts een afvalstof was verantwoordelijk voor verzuring en functieverlies van de spieren. Het wordt echter al bij de start van een inspanning geproduceerd en daalt daarna bij een matige inspanning [5]. Ook zijn er in de spier allerlei transportmechanismen om lactaat buiten de cel voor verwijdering of naar andere spiercellen te vervoeren waar het gebruikt kan worden [5]. Er is bewijs dat het als signaalfunctie fungeert om inactief weefsel “werkklaar” te maken [6]. Ten slotte wordt het idee nu ook verlaten dat lactaat en mogelijk zelfs verzuring niet de oorzaak zijn van spieruitputting [6].

Het verwerkings- en gebruikssysteem van lactaat is met training te verbeteren. De verdeling van spiervezels verandert hierbij. Dit valt te zien in de observatie dat de lactaatdrempel bij ongetrainde mensen tussen de 40-60 procent van de VO2max ligt, terwijl dit bij getrainde sporters wel tussen de 75-85% procent kan liggen [7][8]. De laatste groep kan dus meer werk verzetten zonder in een grotendeels anaërobe fase terecht te komen, en als gevolg daarvan een stuk harder lopen.

Efficiëntie

Niet alleen de interne processen bepalen de prestatiecapaciteit, maar ook de mogelijkheid van het lichaam om efficiënter bepaalde bewegingen uit te voeren. De kracht van je spieren (in de lijn van contractie) moet immers omgezet worden naar voorwaartse beweging. Dit gebeurt middels een complex systeem van gewrichten en pezen. Verder moet je coördinatie goed zijn om de bewegingen vloeiend te maken. Neem als voorbeeld als je merkt dat je totaal verzuurt bij een bepaalde fitnessoefening dat de uitvoering slechter wordt. Hetzelfde geldt voor rennen waar je bij uitputting zwaarder gaat lopen.

Een ander voorbeeld bij rennen is de pasafstand. Het is bekend dat het lopen met een natuurlijke pasafstand (in dit onderzoek geduid als eigen pasafstand) efficiënter is dan met een expres kortere of langere paslengte [9]. Echter zijn er lopers die als natuurlijke paslengte een te grote paslengte hebben. Een training die dit probeert aan te passen levert laat bij deze lopers grote vooruitgang zien [10].

Bijvoorbeeld bij wielrennen komt de meeste weerstand niet van de weg maar door de luchtweerstand. Een gestroomlijnde fiets of een goede houding op de fiets waarbij je nog wel goed de bewegingen kan uitvoeren levert extra snelheid op.

Conclusie

Er is uitgebreid onderzoek gedaan naar hoe wij bewegen en wat sommige sporters zo efficiënt en snel maken. De volgende keer dat je gaat hardlopen of wielrennen weet je iets meer wat er gebeurt in je beenspieren. Komende weken gaan we met drie artikelen en trainingsschema’s in op hoe jij zelf in deze categorieën vooruit kan gaan.