Krachttraining: Wat is effectiever - concentrisch, excentrisch of isometrisch?

De opwekking van spierkracht vindt plaats tussen actine- en myosinefilamenten volgens de sliding filament theory in de skeletspier [1].

Waar hebben we het over?

Spieractie verwijst naar de verschillende biomechanische eigenschappen van actine-myosinefilamenten tijdens spieractie. Deze filamenten kunnen naar elkaar toe (concentrisch), van elkaar af (excentrisch) of helemaal niet (isometrisch) bewegen. Om deze verschillende soorten spierarbeid te beschrijven werden de termen concentrische, excentrische en isometrische contracties geïntroduceerd [2]. In tegenstelling tot de termen miometrisch (Grieks mio, verkorting) en pliometrisch (Grieks plio, verlenging) geven de termen concentrisch of excentrisch echter geen fysiologische werking weer. Toch zijn ze tot op heden in de literatuur blijven bestaan. Daarom zullen ze hier worden gebruikt.
Mechanistisch gezien kunnen concentrische, excentrische en isometrische spiercontracties worden onderscheiden naar hun vermogen om kracht te genereren. Excentrische krachtopwekking is 20 tot 50 procent hoger dan concentrische [3]. Metabolisch vereist excentrische arbeid ongeveer zes keer minder energie [4]. Dit betekent dat excentrische contracties efficiënter zijn dan concentrische.

Concentrisch versus excentrisch

De mogelijkheid om tijdens excentrische contracties een grotere kracht te produceren leidde tot de hypothese dat deze grotere mechanische belasting een grotere invloed zou kunnen uitoefenen op hypertrofie of kracht [5]. Benadrukt moet echter worden dat het moeilijk is individuele anabole bijdragen toe te schrijven aan beide typen contractie, omdat spieractivatie, rekrutering, krachtcapaciteit en metabolisme verschillen tussen de contractietypes.
.
Gezien de bovenstaande discrepanties gebruikten Smith en Rutherford [6] een studieopzet waarbij vijf mannen (20,6 ± 0,9 jaar) en vijf vrouwen (20,2 ± 1,3 jaar) gedurende 20 weken één been trainden met concentrische en het andere been met excentrische contracties van de quadricepsspier. De belasting bij de excentrische toestand was 35 procent hoger dan bij de concentrische toestand. De spierdoorsnede werd bepaald met computertomografie. In beide groepen werd een significante toename van de spiermassa gevonden. Er was echter geen significant verschil tussen de twee benen. Talrijke studies die de contractievormen onderzoeken met behulp van directe metingen [6-12], vetvrije lichaamsmassa [13] of omtrek [14] van spierhypertrofie bij ongetrainde en getrainde proefpersonen laten geen significante verschillen zien tussen de twee contractievormen.

Samengevat is er tot nu toe geen duidelijk bewijs voor een superieur effect van concentrische versus excentrische contractie, of omgekeerd, op spierhypertrofie waargenomen [8,15-21].

Isometrisch

Verschillende studies gingen in op isometrische training. In 1987 vergeleken Jones en Rutherford [22] de drie vormen van contractie in een onderzoeksopzet waarbij 12 ongetrainde proefpersonen (11 mannen, 1 vrouw, 27,5 ± 6 jaar) werden gerekruteerd. Zes proefpersonen (5 mannen, 1 vrouw) trainden één been met concentrische contracties (80 % 1-RM, 2 tot 3 s per herhaling) en het andere been met excentrische contracties (145 % 1-RM, 2 - 3 s per herhaling) op een machine voor beenverlenging. Zes proefpersonen voerden isometrische contracties met één been uit, een krachtproductie zonder lengteverandering van de spieren, en het andere been diende als controle. Significante toename van kracht en hypertrofie werd gezien bij alle vormen van contractie, zonder significante verschillen tussen contractievormen.

Kubo et al. [23] onderzochten de invloed van de duur van isometrische contracties op de elasticiteit van menselijke peesstructuren in vivo. Hiervoor werden acht jonge mannen (22,6 ± 2,8 jaar) gerekruteerd en onderworpen aan twaalf weken krachttraining. Onder andere werden spiervolume en kracht gemeten voor en na de studie. De onderzoekers gebruikten een studieopzet waarbij één been werd toegewezen aan een contractieprotocol van lange duur en het andere aan een protocol van korte duur. Het protocol met lange spanningsduur bestond uit vier sets van vier contracties van elk 20 seconden. Het korte duur protocol bestond uit drie sets van 50 herhalingen van een contractie van één seconde. 70% 1-RM werd gebruikt. De interventie duurde twaalf weken met een trainingsfrequentie van vier dagen per week. Het spiervolume werd berekend met MRI. Beide protocollen resulteerden in een significante toename van de maximale vrijwillige contractiekracht en het spiervolume, zonder significante verschillen tussen de trainingsprotocollen.
.

Conclusie

Hypertrofie geïnduceerd door mechanische en metabole stress kan worden geïnduceerd door maximalisering van de rekruteringstijd van vezels. Het is duidelijk dat dit kan worden bereikt door concentrische, excentrische en isometrische spiercontracties, hoewel activering, rekrutering, krachtcapaciteit en metabolisme verschillend zijn [24]. Uit de huidige literatuur kunnen geen conclusies getrokken worden over de superioriteit van de ene of de andere spieractie. Om de spiermassa en -kracht te vergroten wordt daarom het gebruik van alle vormen van contracties aanbevolen. [25].

Referenties

1. Podolsky RJ, Schoenberg M. Krachtopwekking en verkorting in skeletspieren. Uitgebreide fysiologie. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc; 1983. pp. 173–187. doi:10.1002/cphy.cp100106
2. Wall PD, Karpovich P V. Fysiologie van spieractiviteit. AIBS Bull. Oxford University Press (OUP); 1960;10: 45. doi:10.2307/1292836

3. Petrella JK, Kim J -s, Cross JM, Kosek DJ, Bamman MM. Werkzaamheid van myonucleaire toevoeging kan de differentiële myofibergroei verklaren bij weerstandgetrainde jonge en oudere mannen en vrouwen. AJP Endocrinol Metab. 2006;291: E937-E946. doi:10.1152/ajpendo.00190.2006

4. Hoppeler H. Matig belaste excentrische oefening; een aparte nieuwe trainingsmodaliteit. Front Physiol. 2016;7. doi:10.3389/fphys.2016.00483
5. Roig M, O'Brien K, Kirk G, Murray R, McKinnon P, Shadgan B, et al. De effecten van excentrische versus concentrische weerstandstraining op spierkracht en -massa bij gezonde volwassenen: Een systematische review met meta-analyse. British Journal of Sports Medicine. 2009. pp. 556–568. doi:10.1136/bjsm.2008.051417

6. Carey Smith R, Rutherford OM. De rol van metabolieten bij krachttraining - I. Een vergelijking van excentrische en concentrische contracties. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. Springer-Verlag; 1995;71: 332-336. doi:10.1007/BF00240413

7. Blazevich AJ, Cannavan D, Coleman DR, Horne S. Invloed van concentrische en excentrische weerstandstraining op architectonische adaptatie in menselijke quadricepsspieren. J Appl Physiol. 2007;103: 1565-1575. doi:10.1152/japplphysiol.00578.2007
8. Farup J, Rahbek SK, Vendelbo MH, Matzon A, Hindhede J, Bejder A, et al. Whey protein hydrolysate augments tendon and muscle hypertrophy independent of resistance exercise contraction mode. Scand J Med Sci Sport. Wiley; 2014;24: 788-798. doi:10.1111/sms.12083

9. Moore DR, Young M, Phillips SM. Vergelijkbare toenames in spieromvang en -kracht bij jonge mannen na training met maximale verkortings- of verlengingscontracties, wanneer deze op totale arbeid werden afgestemd. Eur J Appl Physiol. 2012;112: 1587-1592. doi:10.1007/s00421-011-2078-x

10. Reeves ND, Maganaris CN, Longo S, Narici M V. Differentiële aanpassingen aan excentrische versus conventionele weerstandstraining bij oudere mensen. Exp Physiol. Blackwell Publishing Ltd; 2009;94: 825-833. doi:10.1113/expphysiol.2009.046599

11. Franchi M V, Atherton PJ, Reeves ND, Flück M, Williams J, Mitchell WK, et al. Architectonische, functionele en moleculaire reacties op concentrische en excentrische belasting in menselijke skeletspieren. Acta Physiol. Acta Physiol (Oxf); 2014;210: 642-654. doi:10.1111/apha.12225

12. Mamerow MM, Mettler JA, English KL, Casperson SL, Arentson-Lantz E, Sheffield-Moore M, et al. Dietary Protein Distribution Positively Influences 24-h Muscle Protein Synthesis in Healthy Adults. J Nutr. 2014;144: 876-880. doi:10.3945/jn.113.185280
13. Nickols-Richardson SM, Miller LE, Wootten DF, Ramp WK, Herbert WG. Concentrische en excentrische isokinetische weerstandstraining verhogen op vergelijkbare wijze de spierkracht, vetvrije weke delen en specifieke botmineraalmetingen bij jonge vrouwen. Osteoporos Int. 2007;18: 789-796. doi:10.1007/s00198-006-0305-9
14. Cadore EL, Izquierdo M, Pinto SS, Alberton CL, Pinto RS, Baroni BM, et al. Neuromusculaire adaptaties aan gelijktijdige training bij ouderen: effecten van intrasessie oefenvolgorde. Leeftijd (Omaha). 2013;35: 891-903. doi:10.1007/s11357-012-9405-y
15. Farthing JP, Chilibeck PD. De effecten van excentrische en concentrische training met verschillende snelheden op spierhypertrofie. Eur J Appl Physiol. Springer; 2003;89: 578-586. doi:10.1007/s00421-003-0842-2

16. Higbie EJ, Cureton KJ, Warren GL, Prior BM. Effecten van concentrische en excentrische training op spierkracht, doorsnede en neurale activering. J Appl Physiol. American Physiological Society; 1996;81: 2173-2181. doi:10.1152/jappl.1996.81.5.2173

17. Hortobágyi T, Hill JP, Houmard JA, Fraser DD, Lambert NJ, Israel RG. Adaptieve reacties op spierverlenging en -verkorting bij de mens. J Appl Physiol. American Physiological Society; 1996;80: 765-772. doi:10.1152/jappl.1996.80.3.765
18. Hortobágyi T, Dempsey L, Fraser D, Zheng D, Hamilton G, Lambert J, et al. Veranderingen in spierkracht, spiervezelgrootte en myofibrillaire genexpressie na immobilisatie en hertraining bij mensen. J Physiol. Cambridge University Press; 2000;524: 293-304. doi:10.1111/j.1469-7793.2000.00293.x
19. Mayhew TP, Rothstein JM, Finucane SD, Lamb RL. Spieradaptatie aan concentrische en excentrische oefening bij gelijke krachtniveaus. Med Sci Sports Exerc. 1995;27: 868-874. doi:10.1249/00005768-199506000-00011
20. Seger JY, Arvidsson B, Thorstensson A. Specifieke effecten van excentrische en concentrische training op spierkracht en morfologie bij de mens. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 1998. doi:10.1007/s004210050472
21. Vikne H, Refsnes PE, Ekmark M, Medbø JI, Gundersen V, Gundersen K. Spierprestaties na concentrische en excentrische inspanning bij getrainde mannen. Med Sci Sports Exerc. 2006;38: 1770-1781. doi:10.1249/01.mss.0000229568.17284.ab
22. Jones DA, Rutherford OM. Spierkrachttraining bij de mens: de effecten van drie verschillende regimes en de aard van de resulterende veranderingen. J Physiol. John Wiley & Sons, Ltd; 1987;391: 1-11. doi:10.1113/jphysiol.1987.sp016721
23. Kubo K, Kanehisa H, Fukunaga T. Effecten van isometrische contracties van verschillende duur op peeselasticiteit in menselijke quadricepsspieren. J Physiol. Wiley-Blackwell; 2001;536: 649-655. doi:10.1111/j.1469-7793.2001.0649c.xd
24. Franchi M V, Reeves ND, Narici M V. Remodeling van de skeletspieren in reactie op excentrische vs. concentrische belasting: morfologische, moleculaire en metabole aanpassingen. Front Physiol. Frontiers; 2017;8: 447. doi:10.3389/fphys.2017.00447
25. ACSM, American College of Sports Medicine. Progressiemodellen bij weerstandstraining voor gezonde volwassenen. Med Sci Sports Exerc. Verenigde Staten; 2009;41: 687-708. doi:10.1249/MSS.0b013e3181915670