Gastartikel van Martin MacDonald
WAAROM NITROGEN?
De laatste paar jaar is een examenvraag die ik aan mijn studenten stel: “Hoe verschillen eiwitten chemisch van lipiden en koolhydraten? Het antwoord luidt: Terwijl koolhydraten en vetten Koolstof, Waterstof en Zuurstof bevatten, bevatten eiwitten ook stikstof. Daarom kunnen we metingen van stikstof in het lichaam gebruiken om te beoordelen of iemand voldoende eiwitten binnenkrijgt.
WAT IS NITROGEN BALANCE?
Stikstofbalans betekent niet noodzakelijkerwijs dat iemand evenveel stikstof binnenkrijgt als hij verbruikt. Stikstofbalans is eenvoudigweg de maat van de stikstofopbrengst afgetrokken van de stikstofopname. Als iemand dus minder stikstof binnenkrijgt dan hij uitscheidt, is er sprake van een “negatieve stikstofbalans”. Een negatieve stikstofbalans wordt in verband gebracht met ondervoeding en/of overtraining, d.w.z. dat katabole processen de anabole overheersen. Omgekeerd wordt een positieve waarde vaak aangetroffen tijdens perioden van adequate en vooral overmatige voeding, alsook wanneer weerstandstraining als stimulans voor stikstof/eiwitopbouw fungeert. De onderstaande figuur toont de mogelijke bestemmingen van eiwit en dus stikstof in het lichaam.
Het meten van de NITROGEN-BALANS?
Het meten van de stikstofbalans is in het beste geval een schatting van zowel de opname van stikstof als de uitscheiding. Vanwege de omzetting van stikstof in ureum, zoals blijkt uit bovenstaande figuur, wordt het stikstofverlies meestal gemeten aan de hand van het stikstofgehalte in urine, feces en zweet. Verliezen kunnen ook optreden door uitademing, maar tijdens de inspanning maken de fouten in deze meting onbetrouwbaar. Er zijn nog andere problemen geconstateerd, zoals dat van Wolfe e.a. (1984), die ontdekten dat lichte inspanning de oxidatie van leucine verhoogt zonder dat de ureumproductie toeneemt. Als dit het geval is, kan de eiwitbehoefte voor het onderhoud van spierweefsel worden onderschat.
Andere technieken die wellicht nauwkeuriger zijn, maken gebruik van tracertechnieken waarbij radioactief gelabelde tracers worden gebruikt die ofwel worden ingenomen ofwel worden toegediend. Door een individu bijvoorbeeld een aminozuur met een radioactief gelabeld koolstof-, waterstof- of stikstofatoom toe te dienen, is het mogelijk de hoeveelheid te meten die nodig is om een evenwicht te krijgen met de hoeveelheid die wordt uitgescheiden. Het is dan mogelijk de oxidatie en afbraak van aminozuren in het lichaam te meten door de hoeveelheden radioactieve koolstof of stikstof in de adem of urine van de deelnemer te meten.
Een zeer nieuwe techniek wordt nu in een aantal studies gebruikt om de eiwitbehoefte te onderzoeken. Deze methode wordt de indicator aminozuur oxidatie (IAAO) methode genoemd. Hier volgt een kleine uitleg door Elango en collega’s (2008), die sindsdien veel werk op dit gebied hebben verricht, waarvan we er later enkele zullen bespreken.
“De indicator aminozuur oxidatie (IAAO) methode is gebaseerd op het concept dat wanneer 1 onmisbaar aminozuur (IDAA) deficiënt is voor eiwitsynthese, alle andere IDAA, inclusief het indicator aminozuur, zullen worden geoxideerd. Bij toenemende inname van het limiterende aminozuur, zal de IAAO afnemen, wat een toenemende opname in eiwit weerspiegelt.”
Als je dat niet hebt begrepen, probeer dan deze analogie. We hebben een nachtclub (je spieren) met veel mannen erin (spiervezels), dus de portiers laten geen mannen (indicator aminozuur) meer binnen in de club. Daarom is er een overmaat aan mannen buiten de club die er niet in kunnen en dus worden ze geoxideerd (ik kon geen analogie bedenken voor die ene… voel je vrij om suggesties te geven!). Als een jongen echter met een meisje is (onmisbaar aminozuur) dan zijn ze compleet (eiwit) en kunnen ze de club in… dus! Als we een buslading meisjes naar beneden te krijgen en elk gaat in met een van onze overtollige jongens krijgen we minder geoxideerde jongens buiten en meer opname in de club! (MacDonald, 2011).
Hopelijk heb je dat gevolgd. Dit is echt logisch als je iets weet over complete en incomplete eiwitten. Daar komt nog bij dat we zien dat voedingsmiddelen hoger in leucine ons een lagere (goede) IAAO geven. Studies met de IAAO-methode hebben aangetoond dat caseïne een hogere metabole beschikbaarheid (MA) heeft dan soja-eiwit (Humayun et al, 2007), dus het moet wel een goede methode zijn rechts…. ? Studies die gebruik maken van de IAAO-methode vinden fouten in oude studies die gebruik maken van andere methoden en de resultaten lijken te ondersteunen wat krachttrainers al jaren weten. We zullen deze later bekijken.
FACTOREN DIE DE NITROGEEN BALANS BEÏNVLOEDEN
Er zijn veel dingen die van invloed zijn op de stikstofbalans en hoeveel eiwit er nodig is om deze in stand te houden. Twee belangrijke factoren zijn de energie-inname en de koolhydraatstatus. De reden dat ik dit gedeelte heb opgenomen is dat u op basis van uw situatie een idee heeft of uw eiwitbehoefte misschien verhoogd is. Heel vaak zie ik mensen die spieren willen kweken, maar die nog steeds 2-3 keer per week trainen en voetballen. Tegelijkertijd proberen ze misschien slank te worden voor een vakantie en hebben ze de koolhydraten beperkt, soms drastisch, omdat ze een of ander rage-dieet van internet volgen. In deze gevallen, waarin het energieverbruik hoog is en de koolhydraten laag of gewoon niet hoog genoeg vanwege de hoge intensiteit van de training, is de eiwitbehoefte drastisch toegenomen.
Hieronder staat een aangepaste figuur van Lemon en Mullin (1981) die het zweetureumstikstofgehalte (mg/uur; een maat voor stikstofverlies) onder 3 verschillende omstandigheden laat zien. Zoals u kunt zien, zijn de stikstofverliezen bij lage spierglycogeenniveaus enorm verhoogd. Een opmerking hierbij is dat als een individu zeer goed aan vet is aangepast, ik een afzwakking van dit stikstofverlies zou verwachten, wat duidt op aminozuuroxidatie.
POSITIEVE NITROGENBALANS
Het is duidelijk dat verschillende mensen verschillende doelen en trainingsmodaliteiten hebben. Dit betekent dat aanbevelingen voor eiwitinname dienovereenkomstig zullen variëren. Kracht- en krachttrainers willen misschien de spieromvang vergroten en willen daarom extra eiwit voor spiergroei, maar duursporters breken in feite veel meer eiwit af en hebben ook een grotere behoefte. Wat ik duursporters, vooral vrouwen, keer op keer moet vertellen is dat het eten van eiwit er niet voor zorgt dat ze ‘dikker’ worden. Ook probeer ik duursporters vaak duidelijk te maken dat het eten van eiwit direct na de training gunstig is, niet omdat het ‘de spieren weer opbouwt’, maar omdat het de synthese van nieuwe enzymen (eiwitten) en mitochondriën (ook eiwitten!) stimuleert, wat een onderdeel is van de aanpassing aan de training.
Zoals ik al eerder heb verteld, kan het zijn dat oudere studies, waarin minder nauwkeurige metingen van de stikstofbalans worden gebruikt, in toekomstige meta-analyses buiten beschouwing moeten worden gelaten. Ook studies die alleen kijken naar het handhaven van de stikstofbalans, geven ons geen indicatie van de optimale eiwitinname voor spiergroei! Heel vaak proberen onderzoeken de minimale eiwitbehoefte vast te stellen om de stikstofbalans te handhaven, maar dit staat duidelijk niet gelijk aan een optimale eiwitinname. Krachtsporters/trainers en bodybuilders zijn vaak geïnteresseerd in spierhypertrofie, waarvoor een inname nodig is die veel hoger ligt dan het niveau dat nodig is voor onderhoud. Interessant genoeg zijn er aanwijzingen dat de stikstofbalans kan worden gehandhaafd bij een eiwitinname die lager is dan nodig is om de lichaamssamenstelling en de prestaties te optimaliseren.
Een vaak aangehaald onderzoek is het onderzoek dat in de onderstaande figuur wordt weergegeven. Gontzea e.a. (1975) toonden aan dat wanneer individuen een nieuw, onbekend trainingsschema volgen, zij zeer snel in een negatieve stikstofbalans geraken, maar dat dit na ongeveer 2 weken normaliseert. De hier gebruikte training was meer op uithoudingsvermogen gebaseerd en daarom weten we nog steeds niet wat het verschil zou zijn als weerstandstraining werd gebruikt of als spierhypertrofie het doel was.
PROTEININ INTAKES VOOR POSITIEVE NITROGEEN BALANS
Zoals eerder vermeld, komen er nieuwe technieken beschikbaar om de toereikendheid van de eiwitinname te beoordelen. Elango et al. (2010) publiceerden een artikel met de titel “Evidence that protein requirements have been significantly underestimated” waarin zij met behulp van de IAAO-methode aantonen dat de dagelijkse eiwitbehoefte door andere methoden schromelijk wordt onderschat en dat “er een dringende noodzaak is om de aanbevelingen voor eiwitinname bij volwassen mensen opnieuw te beoordelen.” In deze studie vonden zij dat de eiwitbehoefte voor sedentaire personen dichter bij 1,2 g/kg per dag zou moeten liggen. Daarom is het veilig om aan te nemen dat als deze techniek wordt gebruikt om de behoeften van sporters te beoordelen, de aanbevelingen hoger zouden kunnen zijn.
De huidige richtlijnen voor sportende individuen zijn gebaseerd op informatie in een artikel van Lemon (1996). De aanbevelingen voor mensen die regelmatig aan duursport doen, zijn 1,2-1,4 g eiwit/kg lichaamsmassa/d en voor krachtsporters 1,7-1,8 g eiwit/kg lichaamsmassa/d. In de komende jaren zullen we deze aanbevelingen dus wellicht zien stijgen, zodat ze overeenkomen met wat krachtsporters instinctief gebruiken en dat lijkt rond de 2-2,5 g/kg te liggen. Naar mijn mening is bij trainers die geen medicijnen gebruiken een inname van 1,5-2g per kilogram veel hoger dan wat nodig is. Een zeer hoge eiwitinname leidt simpelweg tot een grotere afbraak en productie van ureum (afvalproduct), terwijl bij een normale, optimale eiwitinname de opslag van ureum via ureumhydrolyse efficiënter is (Fouillet e.a., 2008).
Het vervelende van veel onderzoeken is dat ze alleen kijken naar 2-3 niveaus van eiwitinname om te bepalen welke ‘beter’ is in relatie tot de doelen die ze hebben gesteld. Onderzoeken die aantonen dat 2,5g/kg BW aan eiwit beter is voor kracht- en omvangtoename versus 1,2g/kg BW vertellen ons niet of 2,5g/kg beter is dan 2g/kg of zelfs of 3g/kg nog beter zou zijn. In een onderzoek dat slechts zes maanden geleden werd gepubliceerd en dat werd uitgevoerd in het Human Performance Laboratory in Birmingham, werd gekeken naar het effect van meer eiwitten in de voeding op de tolerantie voor intensievere training. Witard en collega’s onderzochten het effect van een verhoogde eiwitinname op de vermindering op korte termijn van het uithoudingsvermogen tijdens een blok intensieve training. De controlegroep consumeerde 1,5g/kg BW eiwit, terwijl de interventiegroep 3g/kg BW consumeerde. De groep concludeerde dat
“Extra eiwitinname verminderde de symptomen van psychologische stress en kan resulteren in een zinvolle verbetering van de prestatievermindering die wordt ervaren tijdens een blok van hoge intensiteitstraining.”
Ook hier geldt weer dat veel mensen ‘crosstrainen’ in de zin dat ze in dezelfde week hardlopen, fietsen, voetballen en krachttraining doen!
Sommigen zeggen dat het eten van een zeer eiwitrijk dieet een gunstig anabool hormonaal milieu produceert en dat dit de reden is dat mensen meer zouden moeten consumeren dan door deskundigen wordt aanbevolen. Dit lijkt echter niet het geval te zijn en in feite kan het eten van te veel eiwitten ten koste van koolhydraten de niveaus van anabole hormonen zoals testosteron in het lichaam verlagen. In een onderzoek uit 2007 door Ormsbee en collega’s werd ook gekeken naar het effect van een verhoogde eiwitinname op het niveau van IGF-1, IGF-I, IGFBP-1, en IGFBP-3, hormonen die betrokken zijn bij spieropbouw. De innames bedroegen 50 g, 100 g of 200 g en lieten geen verschillen zien in de serumconcentraties van de hormonen. Wat wel opviel was dat 50 g/d eiwit resulteerde in een negatieve stikstofbalans, terwijl 100 g/d en 200 g/d resulteerden in een positieve stikstofbalans, waarbij 200g/d aanzienlijk groter was dan 100 g.
Voor de individuen die de juiste trainingsmethoden gebruiken om spieren op te bouwen, inclusief periodisering van deze training, lijken eiwitinnames van 2-2,5g/kg geschikt. Bij gebruik van supplementen zoals creatine, leucine en wei-eiwit kan de eiwitbehoefte wel eens hoger zijn dan normaal, vanwege het verhoogde vermogen om de eiwitsynthese en andere anabole processen te stimuleren. Het is ook nuttig op te merken dat een vorm van eiwitcyclus gunstig kan zijn. Zo wordt bij het begin van een nieuw trainingsblok meer eiwit geconsumeerd. Ook wanneer de energie-inname of de koolhydraatinname daalt, moet de eiwitinname gelijktijdig stijgen.