Hoe werkt spiergroei?

Hoe werkt spiergroei op moleculair niveau? In deze blog gaan we op de verschillende hormonen, neurotransmitters en andere stoffen in het lichaam die spiergroei bevorderen. Ook vertellen we iets over de verschillende soorten spiergroei.

De eerste stap: een prikkel toevoegen

Spiergroei start in volwassenen met een prikkel. In de blog Supercompenseren kon je lezen dat het lichaam zich beter maakt na een prikkel en daardoor “beter” wordt. Deze prikkel komt door het bewegen en trainen. Maar wat gebeurt er eerst?

Zenuwbanen geven via neurotransmitters signalen door, waardoor er uiteindelijk op de plaats waar er iets moet gebeuren (de spiervezel) , in de motorische eindplaat een actiepotentiaal komt. Dit komt doordat cellen kort veranderen van samenstelling. Hierdoor verandert kort de toegankelijkheid van cellen, waardoor die cellen polariseren. Tijdens zo’n actiepotentiaal verandert de hoeveelheid Natrium en Kalium. Wil je meer weten over actiepotentialen en neurotransmitters? Lees dan ook de blog Hoe werkt het zenuwstelsel deel 1 en deel 2.

Je weet nu hoe een spier aan de slag gaat om samen te trekken (concentrische contractie) of te verlengen (excentrische contractie) of op 1 punt te blijven onder spanning (isometrisch) door middel van een prikkel vanuit de hersenen of via je ruggenmerg als je uit een reflex beweegt.

De verschillende typen spieren {(hartspierweefsel, dit is dwarsgestreept spieren), het gladde spierweefsel (onder invloed van vegetatieve zenuwstelsel) en de derde is het dwarsgestreepte spiervezels ( deze kun je zelf aansturen) } die er zijn worden door verschillende neurotransmitters aangestuurd. Als je een spier moedwillig aanstuurt, dan is het neurotransmitter Noradrenaline en als je in rust bent, is dit Acetylcholine. Dit kun je ook teruglezen in de blog over “Hoe werkt het zenuwstelsel”.

Stap 2: hoe werkt spiergroei?

Spiergroei noemen we ook wel anabolisme. Als er een prikkel wordt gegeven op een spier, die hoog genoeg is om supercompensatie voor elkaar te krijgen, én je eet genoeg bouwstenen, dan wordt het eiwit uit je voeding gebruikt om spieren te bouwen.

Anabolisme oftewel spieropbouw wordt gestimuleerd door groeihormonen en insuline. Indirect zorgt het aminozuur leucine voor de verhoging van afgifte insuline. Om spieren op te bouwen is het belangrijk dat je een dieet hebt met voldoende aminozuren, maar één van de belangrijkste is leucine. Er bestaat dan ook zoiets als de leucinedrempel, die 0.3 g per kilogram lichaamsgewicht is, in combinatie met een maaltijd die alle macronutriënten heeft. Leucine in isolatie doet niet zoveel voor je. Daarnaast heb je meer leucine nodig als je ouder wordt.

Mechanotransductie

Als een spier een prikkel krijgt en uitrekt of juist samenknijpt, vervormen de spiervezels en zorgen ze voor een chemische reactie. (mechanotransductie). De spiervezels laten groeifactoren zoals IGF-1 los en myokinen zoals IL-6, om te signaleren dat herstel nodig is. Dit noemen we dan ook wel de myogene signalering.

Metabole stress

Naast mechanische spanning, wordt metabole stress ook aangedragen als een mogelijk mechanisme van spiergroei. Dit betekent dat afbraakproducten stress op spieren geven. Bijvoorbeeld door een zuurdere pH als er vrije waterstofionen in de cel zijn. Deze komen vrij bij de productie van energie.

Of het nu mechanotransductie of metabole stress is, spierschade geeft een ontstekingsreactie. Er komen dan moleculen vrij die neutrofielen (een type witte bloedcellen) aantrekken. Neutrofielen ruimen dode spiercellen op en produceren moleculen die andere ontstekings-gerelateerde cellen aantrekken.
Macrofagen, een ander type witte bloedcellen, infiltreren de beschadigde spier om
‘celpuin’ te verwijderen. Daarbij geven macrofagen onder andere groeifactoren
af, die erg belangrijke zijn bij spierherstel. De neutrofielen kunnen gezonde
cellen aanvallen, wat de spierschade verergert. Dus too much ontsteking kan ervoor zorgen dat je minder snel herstelt.

Welke stofjes heb je nodig?

mTOR, een stofje dat spiereiwitsynthese aanstuurt, staat onder invloed van AMPK. AMPK is een enzym dat meer katabole processen aanstuurt, onder andere glucose- opname in een spier, zodat je energie kunt produceren om de spier te laten samentrekken. Je wilt dus genoeg energie in de spier hebben, zodat mTOR aan de satellietcel kan doorgeven dat er spieren moeten worden gebouwd.

Myokines oftewel kleine eiwitten die door de spieren worden gemaakt. Interleukine- 6 (IL-6) is een belangrijke speler bij de ontstekingsregulatie van spierherstel. Interleukinen zijn cytokinen, kleine eiwitten die dienen als signaleringsmoleculen.

Het is een interessant molecuul, want het is zowel pro-ontstekend als cytokine, maar ook anti- ontstekend als myokine. (Myokine heeft het woord myo in zich en dat betekent spier) Dit hangt af van de concentratie en of deze wordt gestimuleerd door spieraanspanning of door vetweefsel. Veel IL-6 in rust wijst op chronische ontstekingen, die vooral door vetweefsel duiden. Ze worden gelinkt aan gewrichtsblessures, lagere testosteronwaarden en onderdrukking van de spiergroei. Toch is IL-6 als myokine erg belangrijk om satellietcellen te activeren en spierherstel te starten.

Insuline bevordert de opname van aminozuren in de weefsels en remt de enzymen die verantwoordelijk zijn voor de afbraak van aminozuren. Insuline, samen met het aminozuur leucine speelt dus een rol binnen de eiwitsynthese door hun effect op de initiatie van eiwittranslatie (van Rna naar eiwit langs de ribosomen. mTOR (ja daar is hij weer) bemiddeld in de effecten van insuline op de eiwitsynthese.

IGF-1 en GroeiHormoon: IGF-1 oftewel het op Insuline gelijkende groeifactor, is een eiwit dat nodig is om alle cellen te laten groeien, waaronder ook spiercellen. Groeihormoon. GH,maakt diverse groeifactoren aan waaronder IGF-1. en je raadt het al: het zorgt dat alles groeit.

Wat zijn satelietcellen?

Satellietcellen zijn speciale stamcellen die alleen werken op de spieren. Ze doen niets, totdat er een prikkel is gegeven op de spieren. Elke prikkel veroorzaakt spierschade. Dan gaan deze cellen delen en die cel gaat dan naar het beschadigde deel van de spier, waar het zijn kern afstaat. De “kapotte” spiercel neemt dan die cel kern op. Zo krijgt een spiercel meerdere kernen. Hoe meer celkernen, hoe beter de spiercel kan worden aangestuurd ( = meer kracht) , maar ook hoe meer plasma de cel kan vasthouden en hoe meer spiereiwitten kunnen worden opgebouwd.

Spiereiwitsynthese

Spieren kunnen ook groeien door meer proteïne vast te houden. Spiercellen bestaan voor een groot deel uit proteïne. Hoe meer proteïne in de spiercel (spiereiwitten) hoe groter de spiercel, hoe groter de spier. De spiercel kan proteïne maken door ketens te maken van aanwezige aminozuren. Dit heet spiereiwitsynthese.

Deze spiereiwitsynthese gebeurt in de spiercelkernen. waar het DNA zit voor spiercellen. Als een cel wordt gestimuleerd om meer eiwit te maken, door supercompensatie, dan zal messenger RNA eerst de volgorde kopiëren van de aminozuren (transcriptie) en vervolgens worden alle aminozuren bij elkaar gebracht om de keten van eiwit te maken. (translatie).

Hypertrofie of hyperplasie?

Spiergroei kan ontstaan via spierhypertrofie en hyperplasie.

• Hypertrofie is een vergroting van contractiele elementen (de myofibrillen die
  bestaan uit myosine en actine, die zich binnen de spiercel bevinden).
• Hyperplasie is een toename van het aantal spiervezels (= spiercellen), waar in
  theorie ook meer nucleï voor nodig zijn

Vrouwelijke hormonen

In de blog Training met je cyclus kun je lezen dat oestrogeen een hormoon is dat je kan helpen met de opbouw van spieren.

Wat is katabolisme?

Katabolisme of de afbraak van eiwitten wordt gestimuleerd door adrenaline (of epinefrine), bij afgifte van cortisol uit de bijnierschors en als de ratio glucagon/ insuline hoog is. Glucagon is het hormoon dat de de afbraak van glycogeen stimuleert (dit is de voedingsbron van koolhydraten die is opgeslagen in de spieren en lever) en de afgifte van glucose uit de lever, waardoor de bloedglucosespiegel snel stijgt.  Insuline daarentegen zorgt dat de suiker (oftewel koolhydraten) vanuit je bloed juist worden opgeslagen.

Cortisol werkt samen met andere hormonen. Chronisch verhoogde cortisolproductie kan de hypothalamus-hypofyse as verstoren. Chronische stress zorgt voor de volgende negatieve effecten:
– verlaagd energieverbruik
– verhoogd hongergevoel
– drang naar koolhydraten
– slechtere koolhydraattolerantie en slechtere nutriëntenverdeling
– tot 2 keer verminderde krachtontwikkeling
– verminderde spiergroei
– 2 keer verhoogde toename in blessurerisico

Hoe werkt spiergroei?

Om spieren op te bouwen is er dus ten eerste een prikkel nodig vanuit het zenuwstelsel. Je wilt de spieren net iets meer stimuleren dan de vorige keer dat je bewoog. Dit gebeurt dus via mechanotransductie of metabole stress. Op die manier wordt supercompensatie ingezet. Sattelietcellen die naast de spiercellen liggen, worden gestimuleerd door mTOR om DNA te gaan aanmaken en zo een extra celkern te maken. Diverse stoffen hebben een anabool effect (bijvoorbeeld leucine, insuline, groeihormoon, insuline gelijkende factor- 1, testosteron en myokine IL-6. Helaas werken andere stoffen zoals adrenaline, glucagon, cortisol juist katabool.

Je wilt dus altijd blijven trainen en jezelf uitdagen, maar zorgen dat je er geen stress over krijgt. Herstel blijft erg belangrijk. Je hebt genoeg bouwstoffen nodig en dan vooral leucine in je voeding.

Wil je aan de slag met jouw spieropbouw? Neem dan snel contact met ons op!