Hartminuutvolume en verzuring bij een voetballer
Daan (17) speelt een wedstrijd van 90 minuten. In rust is zijn hartfrequentie 60 slagen per minuut en zijn slagvolume 70 mL. Tijdens een sprint in de 80e minuut meet een hartslagmeter 186 slagen per minuut; op dat moment is zijn slagvolume 115 mL. Het is 28 °C en de luchtvochtigheid is 80%. Daan drinkt tijdens de wedstrijd 200 mL water en verliest naar schatting 1,5 liter vocht. Na het laatste fluitsignaal blijft zijn hartfrequentie nog 25 minuten boven de 100 slagen per minuut en hij heeft een branderig gevoel in zijn bovenbenen. Zijn trainer zegt dat hij 'te weinig conditie heeft'. Daan at vooraf een bord pasta en dronk een energiedrank met 80 mg cafeïne. De sportarts meet een hemoglobinegehalte van 7,8 mmol/L; de referentiewaarde voor jongens is 8,5–11,0 mmol/L.
1. Bereken het hartminuutvolume van Daan in rust en tijdens de sprint, en bereken hoe vaak groter het hartminuutvolume tijdens de sprint is. Leg uit welke twee factoren daaraan bijdragen en welke factor bij verdere intensivering het eerst beperkend wordt.
Read the worked answer
Berekening
Hartminuutvolume = hartfrequentie × slagvolume.
- Rust: 60 × 70 mL = 4200 mL/min = 4,2 L/min
- Sprint: 186 × 115 mL = 21.390 mL/min ≈ 21,4 L/min
- Toename: 21,4 / 4,2 ≈ 5,1 keer
Bijdragen van de twee factoren
- Hartfrequentie: 186 / 60 = 3,1 keer
- Slagvolume: 115 / 70 ≈ 1,6 keer
- Samen: 3,1 × 1,6 ≈ 5,1 keer, dus de frequentie levert veruit de grootste bijdrage.
Wat het eerst beperkend wordt
Het slagvolume. Bij een steeds hogere frequentie wordt de diastole (de vulfase) korter, waardoor het hart minder tijd heeft om zich met bloed te vullen. Boven een bepaalde frequentie stijgt het slagvolume niet verder en kan het zelfs dalen. De maximale hartfrequentie van Daan ligt rond 220 − 17 ≈ 203 slagen per minuut; veel extra winst zit daar dus niet meer. Verdere toename van het hartminuutvolume is dan niet mogelijk, en de spieren moeten steeds meer op de anaerobe verbranding terugvallen.
2. Verklaar waarom de hartfrequentie na de wedstrijd nog 25 minuten verhoogd blijft. Betrek zuurstofschuld, melkzuur, warmte en vochtverlies in je antwoord.
Read the worked answer
Zuurstofschuld en melkzuur
Tijdens de sprint is de zuurstofaanvoer niet groot genoeg voor de aerobe verbranding. De spieren maken dan melkzuur, met een branderig gevoel tot gevolg. Na de wedstrijd moet dat melkzuur weer worden verwerkt: het wordt naar de lever vervoerd en daar omgezet in glucose, of in andere spieren en het hart verder verbrand. Voor al die processen is zuurstof nodig. Het lichaam blijft dus extra zuurstof opnemen en het hart blijft pompen om dat zuurstof bij de spieren en de lever te krijgen: de 'zuurstofschuld' wordt afbetaald.
Warmte
Bij 28 °C en 80% luchtvochtigheid is afkoelen via zweten moeilijk, omdat zweet door de hoge luchtvochtigheid slecht verdampt. De huid moet langdurig sterk doorbloed blijven om warmte af te geven. Dat vraagt een hoog hartminuutvolume, ook als de spieren al rusten.
Vochtverlies
Daan verliest ongeveer 1,5 liter en drinkt maar 0,2 liter. Zijn bloedvolume daalt, waardoor het slagvolume kleiner wordt. Om toch voldoende bloed rond te pompen moet de hartfrequentie omhoog. Een deel van de verhoogde hartslag komt dus niet door de spieren, maar door uitdroging en warmte. De conclusie 'te weinig conditie' is op basis van deze gegevens te simpel.
3. De trainer wijst op conditie, de sportarts op bloedarmoede. Weeg beide verklaringen en noem één extra meting die het verschil kan maken.
Read the worked answer
Bloedarmoede: wel aannemelijk, niet bewezen
Een hemoglobinegehalte van 7,8 mmol/L ligt onder de referentie van 8,5–11,0 mmol/L. Hemoglobine transporteert zuurstof; bij een laag gehalte daalt de zuurstoftransportcapaciteit, gaat Daan eerder anaeroob werken en dus eerder verzuren. Toch is één meting niet genoeg: na een zware inspanning en met 1,3 liter vochtverlies is het bloed ingedikt en juist dan zou je een hogere waarde verwachten. Een waarde die dan nog laag is, is een sterke aanwijzing, maar het kan ook om een tijdelijke daling gaan.
Conditie: zwakke verklaring
'Weinig conditie' is geen meting. Bovendien verklaren de hitte, de hoge luchtvochtigheid, de uitdroging en de cafeïne in de energiedrank (die de hartfrequentie licht verhoogt) al een deel van het beeld. Zonder nulmeting is dit een verklaring achteraf.
Beslissende meting
Bepaal het hemoglobinegehalte opnieuw in rust, nuchter en goed gehydrateerd, enkele dagen na de wedstrijd. Is het dan nog te laag, dan is bloedarmoede de waarschijnlijke oorzaak en is aanvullend onderzoek nodig; is het normaal, dan moeten vochtstatus en temperatuur als verklaring worden onderzocht, bijvoorbeeld met een inspanningstest waarbij ook het gewichtsverlies wordt gemeten.