De optimale staat voor het menselijke bewegingssysteem is om in evenwicht of homeostase te zijn. Deze zogenoemde fysiologische balans, homeostase, is het vermogen van een organisme om het interne milieu zo goed als mogelijk constant te houden in een steeds veranderende externe omgeving. Dit is een principe dat in de fitness- en krachttrainingswetenschap gebruikt wordt met als uitgangspunt dat het menselijk lichaam zich verzet tegen verstoringen van deze homeostase. Immers, het lichaam wil continu in evenwicht blijven om op die manier allerlei functies nauwkeurig uit te voeren. Indien de lichaamstemperatuur bijvoorbeeld dreigt te gaan stijgen, zal het lichaam in verzet komen om de temperatuur rond de 37 graden Celsius te behouden.
Wat is homeostase
Er zijn veel oorzaken die het interne milieu van het lichaam doen veranderen. Sporten, eten, ziek zijn en van een warme omgeving naar een koude omgeving gaan, zijn voorbeelden hiervan. Veel van deze impulsen, ook wel prikkels genaamd, zorgen ervoor dat het lichaam uit balans raakt. Vervolgens proberen regulerende systemen zoals het zenuwstelsel en hormoonstelsel het interne milieu terug naar balans te brengen. Deze regelsystemen reguleren onder andere de pH (zuurgraad), het glucosegehalte, zuurstofgehalte en de osmotische waarde.
Voorbeelden van regulerende mechanismen vallen onder 2 soorten reacties:
- Negatieve feedback reacties
- Positieve feedback reacties.
Een voorbeeld dat vaak wordt gebruikt om een negatieve feedback-lus goed uit te leggen is door middel van de temperatuurregeling met een thermostaat en airco. Wanneer de airco een tijd heeft aangestaan, dan zal de kamertemperatuur flink gedaald zijn en na een tijdje stopt de airco met koelen. Deze airco is aangegaan omdat er een hoge temperatuur binnen was en nu zorgt hij voor een verandering want de temperatuur daalt. Het is deze verandering die uiteindelijk een “negatief” signaal afgeeft. De thermostaat geeft immers op gegeven moment aan dat het niet meer warm is. Hierna valt de airco uit omdat het niet meer nodig is om de ruimte te koelen en de gewenste temperatuur is bereikt. Het is belangrijk om te weten dat deze processen continu aan de gang zijn. Staat de airco uit en is het buiten warm dan zal de kamertemperatuur weer op gaan lopen.
Dit is het geval bij ontzettend veel verschillende processen in het lichaam. Het voorbeeld van de airco sluit mooi aan bij het reguleren van onze lichaamstemperatuur. Onze lichaamstemperatuur is normaal gesproken 37 graden Celsius. Dit wordt gereguleerd door twee antagonistische mechanismen; zweten en rillen. Rillen gebeurt wanneer de lichaamstemperatuur te laag wordt bijvoorbeeld in een koude omgeving. Zweten doet zich voor wanneer de lichaamstemperatuur oploopt. Dit kan gebeuren in een warme omgeving maar bijvoorbeeld ook tijdens het sporten. De temperatuur van je lichaam stijgt en daardoor raakt je lichaam in een staat verder weg van homeostase. Verschillende systemen worden in werking gesteld waardoor het lichaam dan wordt afgekoeld.
Negatieve feedback
Een negatieve feedback lus zorgt ervoor dat het lichaam teruggaat naar homeostase. Een positieve feedback lus stimuleert verdere activiteit. De meeste processen in het lichaam vallen onder negatieve feedback mechanismen.
Een voorbeeld van een negatieve feedback lus is het eten van een maaltijd.
- Wanneer je eet stijgt het glucose level in je bloed.
- Dit hoge glucose gehalte wordt ontdekt door insuline afscheidende cellen van de alvleesklier.
- Insuline zorgt ervoor dat levercellen glucose opnemen en opslaan als glycogeen.
- Insuline zorgt er ook voor dat andere lichaamscellen glucose opnemen.
- Dit resulteert in een afname van de hoeveelheid glucose in het bloed en de insuline productie stopt (negatieve feedback). Het bloedglucose level is weer in homeostase.
Positieve feedback
Een voorbeeld van een positieve feedback lus is het geven van borstvoeding.
- Een baby zuigt aan de nippel.
- Dit zend impulsen uit naar de hypothalamus.
- De hypothalamus signaleert naar de hypofyseachterkwab (posterior pituitary) om oxytocine vrij te geven.
- Oxytocine dat wordt vrijgegeven in het bloed stimuleert de melk afgifte van de borstklier.
- Melk wordt vrijgegeven en de baby kan het eten voortzetten (positieve feedback).
Bij positieve feedback zou de verlaging van de temperatuur de airco juist harder laten werken en het nog kouder maken.
Homeostase en glucose
De eerste stap in beide processen is de prikkel. Het eten van een maaltijd laat je bloedsuiker stijgen met als reactie een stijging van insuline dat dit suiker weer verlaagd door o.a. om te zetten in vetten. Sla je die maaltijd over dan is er ook geen prikkel dat ervoor zorgt dat je lichaam uit balans raakt. Sla je onbedoeld een paar maaltijden over, waardoor het bloedglucose level daalt, dan is dat een prikkel dat je lichaam aan het werk zet door glucagon los te laten. Glucagon zorgt voor een stijging van het bloedglucose level terug naar balans. Je lichaam is dus eigenlijk continu bezig om binnen diverse waarden te blijven waarin het goed kan functioneren.
Een voorbeeld van normale bloedwaarden die vallen binnen homeostase:
Ph van het bloed: 7.35-7.45
Bicarbonaat: 24-28 mEq/l
Sodium (natrium): 135-145 mEq/l
Calcium: 4.5-5.5 mEq/l
Zuurstofgehalte: 17.2-22.0 ml/100ml
Ureum: 12-35 mg/100ml
Aminozuren: 3.3-5.1 mg/100ml
Eiwitten: 6.5-8.0 g/100ml
Bloedlipiden: 400-800 mg/100ml
Glucose: 75-110 mg/100ml
Vallen bepaalde waarden voor een langere tijd hierbuiten en wordt homeostase dus niet onderhouden kan worden dan is het lichaam ziek. Voeding is hierbij een heel belangrijke factor, omdat het lichaam bepaalde voedingstoffen nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Onder normale omstandigheden is het lichaam goed in staat om binnen de juiste variabelen van homeostase te blijven.
Homeostase en fitness
Het mooie van het menselijk lichaam is dat het zich kan aanpassen aan de gewenste behoeften. Dit proces wordt ook wel General Adaptation Syndrome (GAS) genoemd. Dit is bijvoorbeeld het geval tijdens kracht- en cardiotraining. Met training wil je namelijk bereiken dat je sterker, sneller of beter geconditioneerd wordt. Dit train je door je lichaam weg van de oorspronkelijke homeostase te brengen wat resulteert in een bepaalde stress voor het lichaam. Na een periode van bijvoorbeeld conditietraining zal het lichaam zich aanpassen, zo gaat bijvoorbeeld je hartslag in rust naar beneden en tijdens het trainen zal je hartslag minder snel stijgen. Het lichaam past zich aan op de manier hoe jij het traint en dit wordt ook wel de SAID principle (specific adaptation to imposed demands) genoemd. Het menselijk lichaam is er dus voor gemaakt om zich aan te passen aan bepaalde stress-factoren (trainingen) en met een goede voeding en genoeg rust zal het lichaam hier sterker of beter geconditioneerd uitkomen.
