Chronic normobaric hypoxia does not alter markers for protein synthesis in human skeletal muscle

Verblijf op hoogte: wat gebeurt er met je spiermassa?

Onze spieren zijn dynamisch weefsel waarvan de massa kan toenemen of afnemen. Denk maar aan het schrille contrast tussen een getrainde bodybuilder of een afgeslankt bovenbeen na het dragen van een gips. Verschillende stimuli zoals krachttraining, voeding, immobilisatie en ziekte kunnen een positieve of negatieve invloed uitoefenen op onze spiermassa. Ook het verblijf op hoogte en het bijkomende zuurstoftekort hebben een effect op je spiermassa. Maar, wat gebeurt er juist in de spieren?

Spieren zijn van essentieel belang!

De spieren in ons lichaam vervullen een belangrijke rol: ze zorgen voor de beweging van de ledematen en de romp en controleren de ademhaling. De belangrijkste bouwstenen van onze spieren zijn eiwitten – ook wel proteïnen genoemd. Deze eiwitten worden continu afgebroken en opnieuw opgebouwd. Wist je dat in minder dan twee weken, de helft van de eiwitten in je spier zijn afgebroken én opnieuw zijn opgebouwd? De spiermassa wordt daarom bepaald door de eiwitbalans, namelijk de balans tussen enerzijds de opbouw van eiwitten en anderzijds de afbraak ervan (zie Figuur 1). In het geval van krachttraining – denk aan de bodybuilder – is de opbouw van eiwitten groter dan de afbraak waardoor de spiermassa zal toenemen.  In het omgekeerde geval, als de afbraak van eiwitten groter is dan de opbouw, zal de spiermassa afnemen – ook wel spieratrofie genoemd. Spieratrofie leidt tot krachtverlies en bijgevolg tot allerlei negatieve gevolgen zoals een lagere functionaliteit en levenskwaliteit. Het behoud van een goede spiermassa is dus van essentieel belang!

Effect van ‘hypoxie’ op je spiermassa

Hypoxie betekent letterlijk ‘tekort aan zuurstof’ en is een toestand waarbij het lichaam, inclusief je spieren, onvoldoende zuurstof ter beschikking heeft. Dit zuurstoftekort kan optreden tijdens een verblijf op grote hoogte in de bergen. Hoe hoger je in de bergen klimt, hoe lager de partiële zuurstofdruk in de lucht en dus hoe minder zuurstof er aanwezig is. Dit verklaart waarom een inspanning in de bergen, zoals skiën en wandelen, vermoeiender aanvoelt dan op zeeniveau. Anderzijds kan een tekort aan zuurstof optreden bij bepaalde aandoeningen, zoals bijvoorbeeld een ontsteking of afbraak van het longweefsel – ook wel COPD genoemd. Bij dergelijke aandoeningen is er voldoende zuurstof aanwezig in de lucht maar slaagt het lichaam er niet in om de zuurstof op een geschikte manier op te nemen. Beide gevallen leiden dus tot een tekort aan zuurstof in de spieren.

Er wordt een onderscheid gemaakt tussen acute en chronische hypoxie. Bij acute hypoxie is er een zuurstoftekort gedurende enkele uren terwijl er bij chronische of langdurige hypoxie een zuurstoftekort optreedt gedurende meerdere dagen. Dit chronisch zuurstoftekort leidt tot heel wat reacties en veranderingen in ons lichaam. Sommige veranderingen zijn echter niet zo voordelig, zoals de invloed van chronische hypoxie op de spiermassa: een chronisch zuurstoftekort leidt immers tot een verlies van spiermassa! Bergbeklimmers op expeditie kunnen zo bijvoorbeeld tot 15% van hun spiermassa verliezen.

De vraag: ‘wat is het verantwoordelijke mechanisme?’

Tot op de dag van vandaag is het mechanisme dat zorgt voor deze afname van spiermassa bij chronisch zuurstoftekort,  nog onbekend. Als we terugblikken op de eiwitbalans, wordt de spiermassa bepaald door de balans tussen de opbouw en de afbraak van eiwitten. Op onderliggend, moleculair niveau worden zowel de opbouw als de afbraak van eiwitten in de spier gereguleerd door verscheidene signaalmoleculen en -reacties. De vraag van dit onderzoek luidt als volgt: Is de spieratrofie bij chronisch zuurstoftekort te wijten aan een verminderde opbouw van eiwitten, aan een verhoogde afbraak van eiwitten of aan een combinatie van beiden? En welke onderliggende signaalmoleculen en reacties zijn hierbij betrokken? Door het beantwoorden van deze vragen kan men behandelingen beginnen te ontwikkelen voor  aandoeningen die leiden tot zuurstoftekort en uiteindelijk tot spieratrofie, zoals COPD. Het verlies van spiermassa tegengaan is van cruciaal belang omdat een daling in spiermassa de ziektelast en mortaliteit van deze patiënten sterk verhoogt. Deze informatie is bovendien relevant voor bergbeklimmers en atleten op hoogtestage aangezien de optredende spieratrofie in hun geval kan leiden tot slechtere prestaties.

Onderzoek

In deze studie gaat men op zoek naar het mechanisme dat zorgt voor het verlies van spiermassa  bij chronisch zuurstoftekort. De focus van dit onderzoek ligt op één kant van de eiwitbalans, namelijk de opbouw van eiwitten en de verschillende signaalmoleculen die hierbij betrokken zijn. Vroeger dacht men immers dat een verminderde opbouw van eiwitten verantwoordelijk was voor het verlies van spiermassa. Maar meer recent onderzoek op mensen en knaagdieren spreekt dit tegen. In deze studie verbleven acht gezonde mannen gedurende twee weken in een hoogtehotel. In dit hoogtehotel werd een hoogte van 3200m gesimuleerd door zuurstof uit de lucht te filteren, waardoor er dus minder zuurstof ter beschikking was. De huidige resultaten lagen in lijn met meer recent onderzoek: de signaalmoleculen die zorgen voor de opbouw van eiwitten bleven onveranderd door het verblijf op hoogte.

Het antwoord is…

Dit onderzoek toont aan dat een  verminderde opbouw van eiwitten niet verantwoordelijk is voor de afname van spiermassa bij chronisch zuurstoftekort. Om het verantwoordelijke mechanisme op te helderen, moet men in de toekomst ook naar de ander kant van de eiwitbalans kijken, namelijk de afbraak van eiwitten. Naast een verminderde opbouw, kan ook een verhoogde afbraak van eiwitten leiden tot een verlies van spiermassa. Verder onderzoek is dus zeker nodig!

Het verantwoordelijke mechanisme en signaalmoleculen ophelderen is uitermate belangrijk. Op deze manier kan men behandelingen beginnen te ontwikkelen om het verlies van spiermassa tegen te gaan. Dit kan enerzijds verschillende patiënten met zuurstoftekort en spieratrofie helpen naar een betere levenskwaliteit en anderzijds bergbeklimmers en atleten op hoogtestage leiden naar betere prestaties.

Het ontrafelen van het verantwoordelijke mechanisme voor spieratrofie is dé weg naar het vinden van een remedie!