Spierkramp tijdens de marathon

Rotterdam

Afgelopen voorjaar zat ik de marathon van Rotterdam te kijken vanaf de bank. Niets voor mij normaal gesproken, maar wegens het met het linker been in het gips zitten vanwege op dat moment 3,5 week geleden afscheuren van de patellapees zat er weinig anders op. Ik ben fan van Miranda Boonstra, omdat ze fanatiek blijft in de wedstrijdatletiek en ook in de absolute marathontop, ondanks het feit dat ze van mijn leeftijd is. Tijdens het wedstrijdverslag werd enerzijds waardering uitgesproken voor haar toeleg qua training en voorbereiding om de Olympische limiet te slechten, maar anderzijds op het moment dat ze het zwaar kreeg, alleen maar benadrukt dat op haar leeftijd het allemaal teveel gevraagd was zulke aspiraties te hebben. Ik had medelijden met al die jonge meiden die bij lange na niet kunnen tippen aan de tijden van Miranda en ook niet aan de tijd die ze in deze marathon neer wist te zetten. Want die jonge meiden hebben als enige voordeel dat de door de verslaggeving opgelegde ”houdbaarheidsdatum” nog niet verstreken is. Talent lijkt me echter toch net even belangrijker om de limiet te kunnen lopen dan leeftijd in ieder geval tot aan je 50-ste. Ook opvallend dat het beste voorbeeld afgelopen jaar het EK met Pavey al weer zo snel vergeten is. Misschien dat de leeftijd eerder de verslaggever tot slachtoffer gemaakt heeft dan Miranda deze keer in de vorm van Alzheimer?

Spierkrampen

Miranda had in ieder geval last van spierkrampen die haar al hinderden vanaf 23 km. Dat leek mij het enige objectieve feit dat haar prestatie belemmerde, hoewel ze toch nog tot een tijd kwam van 2u32m. Dit bracht me op het idee eens de oorzaken voor spierkramp bij het hardlopen op een rij te zetten.

De oorzaken

Zoals wel vaker in de geneeskunde, is het ook in dit geval zo dat zonder heldere oorzaak voor inspanningsgebonden spierkrampen, behandeling en preventie strategieën vaak niet werken. Voor het onderscheid in oorzaak is ten eerste van belang in welke spiergroep(en) de krampen zitten, hoeveel spiergroepen het betreft. Gegeneraliseerde spierkrampen treden zoals het woord al zegt in verschillende spieren op meestal zowel links als rechts en berusten meestal op electrolytstoornissen geassocieerd met uitdroging. Dit beeld wordt meestal bij patiënten op de IC gezien, maar kan ook bij duursporters in extreme hitte en uitdroging gezien worden. In de meeste gevallen echter treden de krampen op in solitaire spieren welke meerdere gewrichten bewegen (kuitspieren, quadriceps of hamstrings), op moment van samentrekken in verkorte toestand.

Uitdroging

Het algemeen heersende idee is dat te weinig drinken ook de laatst beschreven krampen veroorzaakt. Dit zou dan deels opgelost kunnen worden door magnesium of natrium of kalium of alle drie te gebruiken. Nu is dit heersende idee niet geheel toevallig want ook in de literatuur wordt dit nogal vaak aangegeven. Helaas is dit vooral gestoeld op beschrijvingen van individuele cases op anecdotisch niveau en berust het eigenlijk nooit op goed experimenteel bewijs.

Voorstanders van de theorie dat spierkrampen te maken hebben met uitdroging en electrolytstoornissen stellen dat er onvoldoende water voorradig is in het lichaam voor sport en dat er onvoldoende water wordt gedronken om de hoeveelheden die verloren worden door inspanning te vervangen. Volgens deze theorie zijn spierkrampen het gevolg van water en electrolyten tekort in met als gevolg activatie en stimulatie van zenuwcellen die de spiercellen laten samentrekken. Inspanning in warme en vochtige omstandigheden verergert het vocht- en electrolytenverlies met als gevolg eerder spierkrampen. Ondersteuning voor deze theorie is niet erg sterk en komt onder andere van een studie bij mijnwerkers die in een erg warme en vochtige omgeving langdurig moesten werken¹. Iets recenter is een studie waarin de observatie gedaan werd dat het merendeel van gemelde spierkrampen bij voetballers (95%) in de warme maanden optreden, in omstandigheden waarin het risico op warmtestuwing hoog of extreem is². In atleten zijn er vooral case reports waarin deze atleten spierkrampen kregen en er tevens veel vochtverlies was via zweten^3,4. De gedachte vanuit dit referentiekader is dat inspanningsgebonden spierkrampen een waarschuwingssignaal vormen voor het optreden van uitdroging en electrolyten disbalans. Zowel natrium tekort als een tekort aan kalium wordt regelmatig aangevoerd als oorzaak voor de spierkrampen⁵.

Koele omgeving

Maar spierkrampen treden ook op in koele omgeving. In 1 studie werd gerapporteerd dat 18% van de marathonlopers (15 van de 82) spierkrampen ontwikkelde bij een temperatuur van tussen de 10 en 12 graden celsius⁶. Hoewel spierkrampen dus vaker in een warme omgeving voorkomen is het onwaarschijnlijk dat hitte en een vochtige omgeving vereist zijn voor het optreden van spierkrampen. Bovendien blijkt het plasma volume verlies in hardlopers die wel spierkrampen krijgen (5.2%) niet af te wijken van diegenen die geen spierkrampen krijgen (4.4%)⁶. Ook zijn er geen verschillen in verlies aan bloedvolume en gewicht, snelheid van zweten en natrium/vochtverlies⁷. De werkzame behandeling ondersteunt ook nog eens niet de uitdrogings/electrolyten disbalans theorie. Namelijk het toedienen van vocht met electrolyten in een snelheid die gelijk opgaat met de mate van zweten (hoeveelheid vochtverlies door zweten per tijdseenheid) blijkt bij 69% van de habituele “spierkrampers” de spierkrampen niet te voorkomen⁸. In het algemeen blijken atleten die spierkrampen krijgen ook nog eens evenveel vocht te drinken als atleten die geen spierkrampen krijgen⁷. Een andere studie liet zien dat kaliumrijk eten, met bananen, ten eerste slechts een nauwelijks waarneembare zeer lichte verhoging van het plasma kalium liet zien en dat het merendeel van het kalium in de darm dan wel via de nieren uitgescheiden wordt⁵.  Bovendien werd het plasmavolume niet beïnvloed⁵.

Vermoeidheid

Een andere theorie is dat inspanningsgebonden spierkrampen komen door de invloed van vermoeidheid op de zenuw-spierovergang ^9,10. Pezen bevatten controlecentra, de zogenaamde peeslichaampjes (“Golgi tendon organs”), die signalen afgeven dat er minder hard getrokken moet worden aan de pees door de spier, hetgeen meer gebeurt als de spier op lengte gebracht wordt dan in samengetrokken toestand. De spier bevat ook controlecentra, de zogenaamde spierspoeltjes (“muscle spindles”), die als juist de spier op rek is, signalen afgeven dat de spier harder aangespannen moet worden. Deze stimulerende en remmende signalen worden door zenuwen vervoerd naar het ruggenmerg. Het signaal van het spierspoeltje wordt overgedragen in het ruggenmerg via de aanvoerende zenuw op een afvoerende zenuw die terug loopt naar de spier en deze activeert. Het signaal van het peeslichaampje wordt ook overgedragen via een aanvoerende zenuw maar niet direct maar via een korte schakelzenuw in het ruggenmerg op dezelfde afvoerende zenuw, waarop de schakelzenuw juist een remmende invloed heeft (zie voor een schematische weergave figuur 1).

figuur 1
Het probleem van kramp ontstaat nu als de spier in verkorte toestand nog extra aangespannen wordt, want nu ontbreekt de remmende invloed van de peeslichaampjes, zodat er geen tegenwicht geboden wordt aan de stimulerende signalen van de spierspoeltjes. Dit leidt dus tot extra stimulatie van de afvoerende zenuw vanaf het ruggenmerg waardoor de spier extra gestimuleerd wordt en er kramp ontstaat. Dit treedt vooral op als er vermoeidheid optreedt, want dan wordt de intra- en intermusculaire coördinatie ook minder en krijg je een minder goede fine-tuning van agonisten en antagonisten (deze spieren werken elkaar dan tegen waardoor spieren harder gaan werken om even hard voort te kunnen bewegen). Het blijkt dat niet alleen de peeslichaampjes minder remmende signalen afgeven maar dat de basisactiviteit van de spierspoeltjes in een vermoeide spier toeneemt¹¹. Ook treedt kramp eerder op in spieren die twee gewrichten overspannen omdat deze spieren eerder in een verkorte positie verkeren tijdens inspanning¹².

Neuromusculaire problemen

Studies die de plausibiliteit van de rol van het neuromusculaire systeem bij het optreden van inspanningsgebonden spierkrampen hebben onderzocht en de neuromusculaire theorie ondersteunen zijn sterker (level 3-5 bewijs) dan de studies die de dehydratie theorie ondersteunen (level 1-2 bewijs). Enkele studies met sporters^12,13 ondersteunen de neuromusculaire theorie. Gedurende acute inspanningsgebonden spierkrampen is een hoge EMG activiteit gevonden, welke verlaagd kon worden door passief rekken¹². Dit passief rekken werkt door stimulatie van de peeslichaampjes en remmende activiteit op de afvoerende zenuw vanaf het ruggenmerg (zie eerder) die de spier laat samentrekken¹².

De vraag die resteert is wat die spiervermoeidheid nu precies inhoudt. En dit brengt me bij een derde mogelijke oorzaak die niet zozeer in de overdracht van spier naar zenuw en zenuw naar spieren zit, maar eerder in het energiemetabolisme van de spiercel zelf. Deze oorzaak zit in wat mij betreft onvoldoende beschikbaarheid van energie. De spiercellen bevatten een cytoskelet (spiereiwitten) die eiwitten bevat die zo in elkaar haken dat ze kunnen samentrekken, hiervoor is calcium nodig dat zonder verbruik van energie vanuit een voorraadschuur (“sarcoplasmatisch reticulum”) in de spiercel bij activatie door de afvoerende zenuwcel vrijkomt rond het cytoskelet zodat contractie kan plaatsvinden (figuur 2).

figuur 2
Voor ontspanning van de spier is nodig dat het calcium weer de voorraadschuur of de cel uit gepompt wordt, maar dit is een actief proces en hiervoor is energie nodig. Als de energie op raakt, wordt het calcium minder snel en niet volledig weg gepompt rond het cytoskelet en blijft de spier aangespannen (in contractie). Dit kan voor overmatige samentrekking van de spiercellen zorgen en dus voor vermindering van de coördinatie zowel tussen spiercellen als tussen spiergroepen. Dit kan ook weer leiden tot samentrekking van de spier tijdens verkorting met als gevolg overmatige stimulatie van de afvoerende zenuw en dus ook weer spierkrampen.

Koolhydraten

Het energietekort kan bestaan door het dalen van de plasma suiker (glucose) concentratie. Het laten drinken van een koolhydraten en elektrolyten bevattende drank (sportdrank) heeft bij wielrenners binnen 30 min na inname een verhoging van het glucose in het plasma laten zien tijdens fietsen in de hitte¹⁴. Bovendien rapporteerde een onderzoeksgroep dat de inname van een koolhydraten en elektrolyten bevattende drank het optreden van krampen zou vertragen van 14.6 ± 5 minuten naar 36.8 ± 17.3 minuten¹⁵. Van de andere kant hebben 2 studies juist laten zien dat het plasma glucose van atleten met kramp niet verschilde van dat van atleten die geen kramp hadden zowel bij triatleten¹⁶ als hardlopers¹⁷. Als er al spierkrampen zijn opgetreden, dan is te verwachten dat slechts na 10-15 minuten invloed van sportdrank op het energieniveau van de spier optreedt. Voor bananen gold dat pas na 15-30 minuten inspanning bij fietsers een verhoging van het plasma glucose optreedt⁵. Vermindering van de darmdoorbloeding en maaglediging tijdens sport vermindert de opname van suikers uit voeding en in iets mindere mate van sportdrank. Hardlopen zal dit nog verergeren ten opzichte van fietsen. Aangezien de spierkrampen aan het einde van de wedstrijd optreden heeft het ten behoeve van een topprestatie weinig zin sportdrank in te nemen. Als de finish nog wat ver weg is, is het wel verstandig om in ieder geval de wedstrijd te kunnen voltooien.

Een belangrijker oorzaak van energiegebrek lijkt mij een te lage glycogeenvoorraad in de spier. Want dit spierglycogeen in de spiercel ligt voor het grijpen en de voorraad in alle spieren kan oplopen tot een kleine kilogram. Deze koolhydraatvoorraad kan te weinig aangevuld zijn en dit zou heel goed spierkrampen kunnen verklaren die laat in een marathon optreden. Het blijft echter lastig om te voorspellen wanneer nu precies bij een atleet de spierkrampen gaan optreden maar een combinatie van de factoren uitdroging, elektrolyten disbalans en neuromusculaire factoren dan wel energiegebrek zal de oorzaak zijn.

Preventieve maatregelen

Wat betreft de preventie van spierkrampen: het is verstandig tenminste een uur voor start van de wedstrijd 1 liter water of hypotone sportdrank te drinken. Je kunt er dan vanuit gaan dat de grootste hoeveelheid vocht, elektrolyten en voedingsstoffen opgenomen zijn in het lichaam¹⁰. Probeer tijdens trainingen/wedstrijden langer dan 90 minuten vocht binnen te krijgen (minimaal 600mL per uur). Een gebalanceerd dieet is belangrijk omdat veel vocht en elektrolytentransport plaats vindt tijdens maaltijden¹⁸. Relatieve trainingsstatus is een belangrijke factor in het ontstaan van inspanningsgebonden spierkrampen. Maar wat moet er dan vooral getraind worden? Ik denk dan vooral aan oefeningen ter stimulering van het neuromusculaire systeem, zoals excentrische krachttraining, dat wil zeggen krachttraining waarbij de spieren kracht moeten leveren terwijl de spierpees combinatie verlengd wordt. De bekende oefeningen voor de kuitspieren op de traptrede waarbij het langzaam naar beneden zakken een rekking van de achillespees geeft gedurende gelijktijdige contractie van de kuitspieren, zijn zinvol. Dit geldt ook voor de quadriceps, bilspieren en hamstrings. In dit verband is het doen van plyometrische oefeningen, sprongoefeningen waarbij van een verhoging op de grond op een nieuwe verhoging gesprongen wordt, gunstig omdat de voorrek leidt tot een krachtigere contractie. Deze plyometrische oefeningen werken aanpassingen in de spierspoeltjes, peeslichaampjes en aan- en afvoerende zenuwbanen in de hand waardoor neuromusculaire vermoeidheid voorkomen wordt¹⁹. Al te vaak plyometrische oefeningen werkt echter ook blessures in de hand dus probeer dit goed te doseren. Duurtraining ten slotte zal ook leiden tot een groter circulerend bloedvolume¹⁰ en meer voorraad aan te recruteren extracellulair vocht in de weefsels waaronder het spierweefsel.

En laten we vooral niet vergeten: het opladen van de glycogeenvoorraadtank in de spieren! Dit zorgt ook nog eens voor meer glycogeen-geassocieerde wateropslag in de spieren. Hoe bereik je dit? Door te taperen in trainingsduur en intensiteit gedurende de laatste 1,5-1 week voor de wedstrijd en intussen normaal door te eten naar behoefte. Het klassieke koolhydraten stapelen door meer pasta te gaan eten kan zeker ook uitgeprobeerd worden, maar zou ook goed voor meer maagdarmklachten kunnen zorgen. Ten tweede leidt training in de rustige hartslagzones en af en toe bij een mindere glycogeenvoorraad in de spier en in de lever (nuchter voor het ontbijt) in de voorbereiding tot verbetering van de vetverbranding bij vergelijkbare snelheid. Hierdoor zal op een later tijdstip in de marathon de glycogeenvoorraad minder uitgeput zijn door een groter aandeel van de vetverbranding aan de inspanning.

Samenvattend

kunnen we wel stellen dat er met name wanneer er geen buitensporige hoge temperaturen zijn, bij inspanningsgebonden spierkrampen tijdens het hardlopen eerder sprake is van neuromusculaire factoren. De invloed van spiervermoeidheid/energiegebrek met als gevolg het niet effectief weg kunnen pompen van het calcium speelt hier denk ik een belangrijke opstartende rol. Het gevolg van een dergelijke verlengde contractie tijdens een verkorte positie van de spier is een verminderd remmend signaal doorgegeven door het peeslichaampje via de schakelzenuw in het ruggenmerg aan de zenuw die de spier aan moet sturen. Tevens leidt een dergelijke vermoeidheid tot een hogere stimulatiegraad door de spierspoeltjes van dezelfde aansturende zenuw. Rekken is op dat moment de enige remedie die echt direct helpt. Extra inname van energiedrank kan zinvol zijn om de finish te behalen hoewel het behalen van een toptijd lastig wordt. Echter preventieve maatregelen ter verbetering van de trainingsstatus en de hydratiestatus lijken belangrijker.

Literatuurlijst

1. Moss K. Some effects of high air temperatures and muscular exertion upon colliers. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1923;95:181-200.
2. Cooper E , Ferrara M , Broglio S . Exertional heat illness and environmental conditions during a single football season in the Southeast . J Athl Train. 2006 ; 41 : 332 – 336.
3. Bergeron M . Heat cramps: fluid and electrolyte challenges during tennis in the heat . J Sci Med Sport . 2003 ; 6 : 19 – 27.
4. Stofan J, Zachwieja J, Horswill C, Murray R, Anderson S, Eichner E. Sweat and sodium losses in NCAA football players: a precursor to heat cramps? Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2005;15:641-652.
5. Miller KC. Plasma Potassium Concentration and Content Changes After Banana Ingestion in Exercised Men. Journal of Athletic Training 2012;47(6):648–654.
6. Maughan R. Exercise induced muscle cramp: a prospective biochemical study in marathon runners. J Sports Sci. 1986;4:31-34.
7. Stofan J, Zachwieja J, Horswill C, Murray R, Anderson S, Eichner E. Sweat and sodium losses in NCAA football players: a precursor to heat cramps? Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2005;15:641-652.
8. Jung A, Bishop P, Al-Nawwas A, Dale R. Influence of hydration and electrolyte supplementation on incidence and time to onset of exercise-associated muscle cramps. J Athl Train. 2005;40(2):71–75.
9. Schwellnus MP. Cause of exercise associated muscle cramps (EAMC): altered neuromuscular control, dehydration, or electrolyte depletion? Br J Sports Med. 2009;43(6):401–408.
10. Miller KC, Stone MS, Huxel KC, Edwards JE. Exercise-Associated Muscle Cramps: Causes, Treatment, and Prevention. Sports Health 2010;2(4):279-283.
11. Nelson D, Hutton R. Dynamic and static stretch responses in muscle spindle receptors in fatigued muscle. Med Sci Sports Exerc. 1985;17:445-450.
12. Schwellnus M, Derman E, Noakes T. Aetiology of skeletal muscle “cramps” during exercise: a novel hypothesis. J Sports Sci. 1997;15:277-285.
13. Norris F, Gasteiger E, Chatfield P. An electromyographic study of induced and spontaneous muscle cramps. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1956;9:139-147.
14. Davis JM, Lamb DR, Pate RR, Slentz CA, Burgess WA, Bartoli WP. Carbohydrate-electrolyte drinks: effects on endurance cycling in the heat. Am J Clin Nutr. 1988;48(4):1023–1030.
15. Maquirriain J, Merello M. The athlete with muscular cramps: clinical approach. J Am Acad Orthop Surg. 2007;15:425-431.
16. Sulzer NU, Schwellnus MP, Noakes TD. Serum electrolytes in Ironman triathletes with exercise associated muscle cramping. Med Sci Sports Exerc. 2005;37(7):1081–1085.
17. Schwellnus MP, Nicol J, Laubscher R, Noakes TD. Serum electrolyte concentrations and hydration status are not associated with exercise associated muscle cramping (EAMC) in distance runners. Br J Sports Med. 2004;38(4):488–492.
18. Bye A , Kan A . Cramps following exercise . Aust Paediatr J . 1988 ; 24 : 258 – 259 .
19. Chimera N , Swanik K , Swanik C , Straub S . Effects of plyometric training on muscle activation strategies and performance in female athletes. J Athl Train.2004;39:24 – 31.