Inspanningsfysiologie; ventilatoire drempel, lactaatdrempel

Tijdens inspanning kan middels ademgasanalyse de gebruikte hoeveelheid zuurstof (O2) en de geproduceerde hoeveelheid koolstofdioxide (CO2) door het lichaam gemeten worden. Op basis van de respiratoir quotiënt (RQ) kan in eerste instantie bepaald worden of het lichaam vetten, koolhydraten of een mengsel van vetten en koolhydraten verbrand. De RQ is de hoeveelheid geproduceerde CO2 gedeeld door de hoeveelheid gebruikte O2. In formulevorm is de RQ=CO2/O2. Bij een RQ van 0,7 worden vetten verbrand. Bij een RQ van 1,0 worden koolhydraten verbrand. Bij een RQ tussen de 0,7 en 1,0 wordt een mengsel van koolhydraten en vetten verbrand. Bij een RQ (RER) groter dan 1,0 levert ook de anaerobe afbraak van glucose energie. Hierbij ontstaat melkzuur wat zorgt voor een toename van CO2-productie. Het moment waarbij er relatief meer koolhydraten dan vetten worden verbrand wordt de eerste ventilatoire drempel genoemd. Het moment waarbij het lichaam gaat verzuren is de tweede ventilatoire drempel.

Wat is respiratoir quotiënt (RQ)?
Tijdens duurinspanning worden vetten en koolhydraten verbrand
Tijdens aerobe inspanning levert de vetverbranding, koolhydraatverbranding of een combinatie van vet- en koolhydraatverbranding energie aan de samentrekkende actieve spieren.

Met ademgasanalyse kan vet- en koolhydraatverbranding bepaald worden
De mate waarin het lichaam vetten, danwel koolhydraten verbrand, kan bepaald worden door de zuurstofopname van het lichaam en de koolstofdioxideproductie tijdens inspanning te meten. Om vetten te verbranden heeft het lichaam relatief veel zuurstof nodig in verhouding tot de geproduceerde hoeveelheid CO2. Voor koolhydraatverbranding heeft het lichaam precies evenveel zuurstof nodig als dat er CO2 wordt geproduceerd.

RQ geeft weer hoeveel vetten en koolhydraten er verbrand worden tijdens sporten
De RQ geeft de verhouding weer tussen CO2-productie en O2-opname tijdens inspanning, waarbij een RQ van 0,7 aangeeft dat er alleen vetten worden verbrand en een RQ van 1,0 aangeeft dat er alleen koolhydraten worden verbrand. Een RQ van 0,85 geeft aan dat er precies evenveel vetten als koolhydraten worden verbrand.

RQ en ventilatoire drempels
Het punt waarbij de RQ groter wordt dan 0,85 wordt vaak de eerste ventilatoire drempel, of eerste lactaatdrempel genoemd. Het punt waarbij de RQ groter wordt dan 1,0 wordt de tweede ventilatoire drempel, of tweede lactaatdrempel genoemd. Bij de eerste lactaatdrempel is er nog geen sprake van verzuring. Bij de tweede lactaatdrempel is er wel sprake van verzuring.

Wat is de eerste lactaatdrempel?
De eerste lactaatdrempel, of eerste ventilatoire drempel is het moment waarop het lichaam relatief meer koolhydraten, dan vetten gaat verbranden; de RQ wordt groter dan 0,85. Ook gaat de ademhaling meer versnellen, dan op basis van de O2-opname verwacht zou worden.
Bij de eerste ventilatoire drempel gaat ook de anaerobe energievoorziening een kleine rol spelen in de totale energievoorziening van inspanning. Bij de anaerobe energievoorziening wordt een klein beetje lactaat geproduceerd. Deze lactaatproductie is terug te zien in het bloed. De lactaatspiegels van het bloed bij de eerste lactaatdrempel liggen rond de 1mM hoger dan tijdens rust. De hoeveelheid lactaat die geproduceerd wordt, kan het lichaam echter nog makkelijk wegwerken en het lactaat hoopt zich nog niet op in het bloed.
Het bepalen van de eerste lactaatdrempel geeft veel inzicht in het vermogen van de testpersoon om vetten te kunnen verbranden. Door inzicht te hebben tot welk vermogen de testpersoon nog veel vetten kan verbranden, wordt inzicht verschaft in het langdurig uithoudingsvermogen van de testpersoon.

Wat is de tweede lactaatdrempel?
Bij de tweede lactaatdrempel gaat het lichaam meer lactaat produceren dan het lichaam kan wegwerken. Met andere woorden lactaatproductie is groter dan lactaatklaring. Op het punt van de tweede lactaatdrempel hoopt lactaat zich op in het bloed en worden lactaatwaardes van het bloed gelijk, of groter dan 4mM gemeten. Dit punt wordt in het Engels Onset of Blood Lactate Accumulation genoemd; afgekort OBLA.
Op het moment van OBLA wordt de RQ groter dan 1,0. Dit komt omdat bij de lactaatproductie ook waterstofionen worden gevormd. Deze waterstofionen worden gebufferd door bicarbonaat dat uiteen valt in CO2 en water. In formulevorm:

  • HLa+NaHCO3–>NaLa+H2CO3–>H20+CO2

Aangezien RQ=CO2/O2 is en bij de tweede lactaatdrempel disproportioneel veel CO2 wordt geproduceerd, wordt de RQ groter dan 1,0. Bij de tweede lactaatdrempel wordt er nog wel zuurstof door het lichaam gebruikt om brandstoffen te verbranden. Echter de anaerobe energievoorziening heeft een steeds belangrijker aandeel in de energieproductie van de spier.
Het punt waarbij OBLA optreedt geeft eveneens veel inzicht in het uithoudingsvermogen van de testpersoon. Het geeft immers weer tot welk niveau van inspanning de sporter nog aeroob kan presteren en wanneer de sporter gaat verzuren.

Tot slot
Zoals beschreven geven de eerste en tweede ventilatoire drempel veel inzicht in het aerobe uithoudingsvermogen van sporter. Als tijdens het bepalen van de eerste en tweede ventilatoire drempel ook de weerstand en de hartslag worden bepaald, kan er een op maat gemaakt trainingsschema worden samengesteld. De sporter weet immers bij welke hartslag hij/zij nog veel vetten verbrand en bij welke hartslag verzuring optreedt.

Lees ook:

Schrijf ook voor de grootste online bibliotheek en verdien een extra inkomen

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Inspanningsfysiologie; fasen van de ademhaling tijdens sport

Inspanningsfysiologie; zenuwstelsel en ademhaling

Inspanningsfysiologie; regulatie van de ademhaling

Rode bloedcel; zuurstoftransport en bloedarmoede

Ademhaling; overzicht van het ademhalingsstelsel

Ademhaling; anatomie van het ademhalingsstelsel

Ademhaling; inademing en uitademing

Ademhaling; de rol van druk en diffusie in de ademhaling

Longen en ademhaling

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia