Skiongeluk? Arm in het gips? Hoe je kracht en spiermassa kunt behouden ondanks immobilisatie

Een sneeuwbui tijdens het skiën, die Faceplant probeert te voorkomen met zijn armen en het gebeurt: De hulpdiensten stellen een gebroken arm vast en de daaropvolgende röntgenfoto bevestigt hun vermoedens. In plaats van te genieten van de zon die langzaam achter de bergen verdwijnt voor de laatste afdaling in het dal, wordt je gevraagd welke kleur het gips moet hebben. Dit is een horrorscenario, en niet alleen voor actieve sporters, want een geïmmobiliseerde arm verliest kracht en spiermassa, die vervolgens pijnlijk opnieuw moet worden opgebouwd. Kan dit worden voorkomen?

Spieren genereren kracht, zijn een opslagorgaan en communiceren met andere organen. Maar als ze niet worden gebruikt, verliezen ze massa en kracht. Dit is goed gedocumenteerd en vooral bekend door de immobilisatie van ledematen na gewrichtsoperaties [1], voorgeschreven bedrust [2] en langdurig verblijf in de ruimte [3]. Het immobiliseren van een been gedurende slechts 5 dagen vermindert de maximale vrijwillige torsie van de kniestrekker met bijna 10%. De dwarsdoorsnede van de m. quadriceps neemt in deze periode met ongeveer 4% af [4]. Nog grotere spiermassaverliezen worden waargenomen tijdens langere immobilisatiefasen van 4 tot 6 weken. De doorsnede van de buig- en strekspieren van de elleboog neemt bijvoorbeeld af met respectievelijk 11% [5] en 20 - 32% [6] en die van de strekspieren van de knie met 16% [7].

Cross training of cross training effect

In 1894 publiceerde Edward Scripture samen met Theodate Smith en Emily Brown een studie getiteld "On the training of muscular control and strength" [8]. De twee co-auteurs waren ook de enige deelnemers aan de studie. Mevrouw Brown trainde "spierkracht" (krachttraining) en mevrouw Smith "spiercontrole" (techniektraining). De training werd met één arm tegelijk uitgevoerd en duurde respectievelijk 9 en 10 dagen. De kracht verbeterde met 40% en 25% in zowel de getrainde als de ongetrainde armen. Het was de eerste studie die zogenaamde "cross education" vaststelde, d.w.z. de bilaterale verbetering van prestaties door unilaterale training.

We weten nog steeds niet precies hoe het mechanisme werkt. Er zijn echter twee belangrijke hypotheses om te verklaren hoe neurale aanpassingen kunnen leiden tot cross-educatie krachttraining zou neurale circuits kunnen activeren die de effectiviteit veranderen van motorische paden die projecteren naar de ongetrainde ledemaat. De tweede hypothese is dat er aanpassingen optreden in motorische hersengebieden die een specifieke rol spelen bij het controleren van bewegingen in de getrainde ledemaat, waar de ongetrainde ledemaat toegang toe heeft tijdens vrijwillige contracties met hoge intensiteit.

Op de een of andere manier kunnen we dit mechanisme in ons voordeel gebruiken en er zijn al veel studies over dit thema. Het meest recente onderzoek gaat uit van de hypothese dat krachttraining met één arm de omvang van spierschade in een geïmmobiliseerde arm zou kunnen verminderen als excentrische oefeningen worden uitgevoerd na immobilisatie [11]. Hiervoor rekruteerden Chen en zijn team 36 gezonde jonge mannen. Alle proefpersonen hadden hun niet-dominante arm 3 weken geïmmobiliseerd. Ze werden ook verdeeld in 3 groepen van elk 12 proefpersonen. Een controlegroep, een excentrische groep en een concentrische groep. Tijdens de immobilisatiefase van 3 weken trainden de excentrische en concentrische groepen hun elleboogflexoren twee keer per week. De controlegroep trainde niet. Elke trainingssessie bestond uit 5 sets van 6 zuiver excentrische of zuiver concentrische contracties met een halter. De belasting werd van training tot training verhoogd, beginnend bij 20% van de maximale isometrische kracht en bereikend 80% tegen het einde van het onderzoek. De kracht werd voor beide groepen elke week opnieuw gemeten. Na het onderzoek voerden alle proefpersonen 5 sets van 6 herhalingen uit met de geïmmobiliseerde arm op hun maximale isometrische kracht.

Resultaten

Nadat de immobilisatie was verwijderd, bedroeg het krachtverlies in de controlegroep, die niet had getraind, meer dan 20% in de geïmmobiliseerde arm. In de groep die puur concentrisch had getraind met één arm, was het krachtverlies slechts 4% en in de groep die puur excentrisch had getraind, was er een toename van 3% in kracht in de geïmmobiliseerde arm.

Laten we eens kijken naar de spierdoorsnede: In de controlegroep nam de doorsnede in de geïmmobiliseerde arm af met 14%. In de excentrische groep bleef het gelijk, terwijl het in de concentrische groep met 4% afnam.

De 30 excentrische contracties in de geïmmobiliseerde arm leidden tot ernstige spierpijn in de controlegroep, veroorzaakt door spierletsel. Op moleculair niveau waren de merken voor spierpijn tot 5 dagen na het einde van het onderzoek nog steeds significant verhoogd in vergelijking met de andere twee groepen. De excentrische groep was het best beschermd tegen spierpijn. Excentrische training had een beschermend effect in de geïmmobiliseerde arm, want het leidde tot 83% minder spierpijn in vergelijking met de controlegroep. Voor de concentrische trainingsgroep was het beschermende effect 43%.

Afhankelijk van de ernst van de blessure betekent een geïmmobiliseerde arm of been niet dat een trainingsseizoen kan worden afgelast of dat een sportdoel niet meer kan worden bereikt. We kunnen gebruik maken van het fenomeen crosstraining en eenzijdig trainen. Dit blijkt gunstiger te zijn dan concentrisch trainen. Omdat met name excentrische training, maar ook concentrische training, aanzienlijke voordelen oplevert in vergelijking met helemaal geen training, betekent dit dat je met eenzijdige krachttraining het verlies aan kracht en spiermassa door immobilisatie bij een blessure kunt beperken.

Referenties:

1. MacDougall JD, Ward GR, Sale DG, Sutton JR. Biochemische adaptatie van menselijke skeletspieren aan zware weerstandstraining en immobilisatie. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 1977;43: 700-703.
   doi:10.1152/JAPPL.1977.43.4.700
2. Berg HE, Dudley GA, Haggmark T, Ohlsen H, Tesch PA. Effecten van ontlasting van de onderste ledematen op de skeletspiermassa en -functie bij mensen. J Appl Physiol. J Appl Physiol (1985); 1991;70: 1882-1885.
   doi:10.1152/JAPPL.1991.70.4.1882
3. Edgerton VR, Zhou MY, Ohira Y, Klitgaard H, Jiang B, Bell G, et al. Human fibre size and enzymatic properties after 5 and 11 days of spaceflight. doi.org/101152/jappl19957851733. American Physiological Society; 1995;78: 1733-1739.
   doi:10.1152/JAPPL.1995.78.5.1733
4. Wall BT, Dirks ML, Snijders T, Senden JMG, Dolmans J, Van Loon LJC. Substantieel verlies van skeletspieren treedt op tijdens slechts 5 dagen van disuse. Acta Physiol. John Wiley & Sons, Ltd; 2014;210: 600-611.
   doi:10.1111/APHA.12190
5. Yue GH, Bilodeau M, Hardy PA, Enoka RM. Taakafhankelijk effect van immobilisatie van de ledematen op de vermoeidheid van de elleboogbuigspieren bij mensen. Exp Physiol. John Wiley & Sons, Ltd; 1997;82: 567-592.
   doi:10.1113/EXPPHYSIOL.1997.SP004048
6. Vandenborne K, Elliott MA, Walter GA, Abdus S, Okereke E, Shaffer M, et al. Longitudinale studie van skeletspieraanpassingen tijdens immobilisatie en revalidatie. Spierzenuw. Muscle Nerve; 1998;21: 1006-1012.
   doi:10.1002/(sici)1097-4598(199808)21:8<1006::aid-mus4>3.0.co;2-c
7. Hather BM, Adams GR, Tesch PA, Dudley GA. Reacties van de skeletspieren op vering van de onderste ledematen bij mensen.
   doi.org/101152/jappl19927241493. 1992;72: 1493-1498.
   doi:10.1152/JAPPL.1992.72.4.1493
8. Scripture EW, Smith T, Brown E. On the education of muscular power and control. Stud from Yale Psychol Lab. 1894;2: 114-119. beschikbaar:
   echo.mpiwg-berlin.mpg.de/ECHOdocuView?url=/permanent/vlp/lit23174/index.meta%0A
   physiology.org/doi/10.1152/physrev.2001.81.4.1725
9. Lee M, Carroll TJ. Cross education: Mogelijke mechanismen voor de contralaterale effecten van unilaterale weerstandstraining. Sport Med Adis International Ltd; 2007;37: 1-14.
   doi:10.2165/00007256-200737010-00001
10. Ruddy KL, Carson RG. Neurale paden die cross-educatie van motorische functie mediëren. Front Hum Neurosci. Frontiers Media S. A.; 2013;7: 397.
    doi:10.3389/FNHUM.2013.00397/BIBTEX
11. Chen TC, Wu S-H, Chen H-L, Tseng W-C, Tseng K-W, Kang H-Y, et al. Effecten van unilaterale excentrische versus concentrische training van niet-geimmobiliseerde arm tijdens immobilisatie. Med Sci Sports Exerc. 2023;
    doi:10.1249/MSS.0000000000003140