De marathon onder de twee uur door een nieuwe sportdrank?

Eind september liep de Ethiopiër Kenenisa Bekele de marathon van Berlijn in een toptijd. De media maakten gewag van een nieuwe sportdrank -met daarin een hogere dosis suiker-  die de atleet geholpen had. Een wetenschappelijke doorbraak?

“Ik heb niet het idee dat hier veel wetenschap achter zit.” Luc van Loon, hoogleraar bewegingswetenschappen aan de Universiteit Maastricht, blijkt totaal niet onder de indruk van de nieuwe sportdrank waar het sinds de zomer in marathonkringen over gonst. “Elke week komt er wel een nieuw product voorbij met een innovatieve claim, dat lijkt me niet veel anders met dit drankje.”

De marathon binnen de magische 2 uur grens? Volgens het Sub2 project is het niet meer de vraag óf het kan, maar wánneer het de komende jaren gaat gebeuren. Ruim een jaar nadat de Britse sport- en bewegingswetenschapper Yannis Pitsiladis en de Nederlandse atletenmanager Jos Hermens de koppen bij elkaar staken voor het prestigieuze initiatief, wierp het project zijn eerste vruchten af. Want de Ethiopische atleet Kenenisa Bekele, wiens loopbaan al een tijdje in het slop was, liep op 25 september jongstleden een onverwachte toptijd op de Berlijnse marathon. Nadat hij net na de Brandenburger Tor de finishlijn gepasseerd had, stond er 2.03.03 op de klok: slechts 6 seconden boven het wereldrecord van de Keniaan Dennis Kimetto en een verbetering van Bekele’s eigen persoonlijk record met twee minuten.

Bekele’s opmerkelijke prestatie werd in de aanloop naar en tijdens de race begeleid door tromgeroffel in de sociale media over een nieuwe marathondrank. De dag na de overwinning werd een tipje van de sluier over het ‘wonderdrankje’ opgelicht. Onder andere door Jos Hermens in de Volkskrant: ‘Hermens hoopte dat Bekele tijdens de wedstrijd baat zou hebben bij een nieuwe sportdrank, ontwikkeld in Zweden. Die stelt suikers in staat sneller door de maag te vloeien, naar de darmen. “In plaats van 6 tot 7 procent glucose kan er dan 14 procent glucose in de drank. Daardoor kun je meer energie in het systeem krijgen. Darmen kunnen meer suikers aan dan de maag. Althans, dat is de theorie.”’

Grens aan opname

Een Zweedse wonderdrank die meer energie in het systeem van een met 20 kilometer per uur rennende atleet pompt, het klinkt als het ei van Columbus. Maar volgens Van Loon werkt dat niet door een hogere dosis glucose in een topatleet te gieten. “Er zit een grens aan de hoeveelheid glucose die een atleet tijdens inspanning kan opnemen uit de dunne darm en gebruiken als energiebron. Als hij die grens bereikt, heeft het geen enkele zin om hem meer te laten innemen.”

Dat die grens er is kwamen Van Loon en collega onderzoekers al een tiental jaar geleden achter toen ze sportmensen op een hometrainer lieten fietsen en drankjes met een almaar toenemende hoeveelheid glucose lieten opdrinken. “We zagen dat er een plafond van iets meer dan 1 gram per minuut was. Als de proefpersoon 2 gram glucose per minuut innam, kwam daarvan maar de helft in het bloed terecht en werd omgezet in energie voor het fietsen. Maar als we glucose via een infuus in een ader het lichaam in lieten lopen dan werd er wel veel meer van verbruikt. Er zit dus een belemmering als je glucose via de mond inneemt”, licht hij toe.

De verklaring hiervoor zit hem in het beperkte aantal zogenaamde transporters voor glucose in de dunne darm. Dit zijn eiwitten die glucose door de darmwand heen naar het langsstromende bloed vervoeren; via het bloed gaat de glucose vervolgens naar de werkende spieren en wordt daar verbrand tot energie. Als alle glucose transporters in de dunne darm aan het werk zijn, kan maximaal 1,1 gram glucose per minuut vanuit de darm naar de spieren gaan, aldus Van Loon.

Glucose als brandstof

Achter het drankje van Bekele blijkt het Zweedse bedrijfje Maurten (motto: ‘Sport fuel reinvented’) te zitten. Het bedrijf is tevens partner van het Sub2 project. “Logisch”, vindt Van Loon, “want waarom zou een overheid zijn geld moeten uitgeven aan onderzoek naar sportdranken?” Een product heeft Maurten nog niet maar diens laatste nieuwsbrief en website beloven dat dat niet lang meer op zich laat wachten. Begin 2017 moet de Zweedse ‘wonderdrank’ beschikbaar zijn voor alle atleten die wel wat extra energie kunnen gebruiken. Hoe die er precies uit gaat zien is grotendeels nog een mysterie. Maar, zoals in alle andere bestaande sportdrankjes, zullen er in ieder geval koolhydraten in de vorm van glucose in zitten. Maar dan wel in een hogere dosering.

Want dat glucose een goede brandstof tijdens het lopen van een marathon kan zijn, daar kwamen wetenschappers een eeuw geleden al achter. In 1924 namen de Pools-Amerikaanse cardioloog Samuel Levine en zijn collega’s in Boston na afloop van de marathon in de stad bloed af bij 12 deelnemers. Vier van hen bleken een hele lage concentratie glucose in hun bloed te hebben, in de buurt van 2.8 millimol per liter, een flink stuk onder de 4 millimol per liter die de geneeskunde als veilige ondergrens beschouwd. Hun lichamelijke toestand na de finish beschreef Levine als ‘zorgelijk’. Zo zorgelijk zelfs, dat de loper met de laagste glucose spiegel een tijdje na de race ‘buiten bewustzijn en helemaal slap door de politie moest worden weggedragen’. Daar had de winnaar, de Amerikaan Clarence de Mar, helemaal geen last van. Zijn lichamelijke toestand was ‘goed’. En zijn glucose spiegel? Die bleek netjes constant te zijn gebleven tijdens zijn race.

Opmerkelijk vonden de wetenschappers de gelijkenis tussen hun bevindingen in de marathonlopers en een eerdere studie die ze op honden hadden gedaan. In de dieren zorgde een daling in de glucose spiegels ervoor dat ze slap werden en bij een forse daling zelfs het loodje legden. De onderzoekers suggereerden dat ‘tijdens een langdurende en heftige inspanning als een marathon de suikervoorraad in een mens kan opraken en dat het goed zou zijn om voor en tijdens de wedstrijd suikers en andere koolhydraten in te nemen’. Dit gaf een heel nieuw inzicht want in die tijd aten atleten rondom een wedstrijd met name eiwitrijk voedsel zoals kip, rundvlees en eieren.

Tijdens de Boston marathon het jaar erop namen de onderzoekers de proef op de som. Ze moedigden dezelfde lopers, die ze het jaar ervoor onderzocht hadden, aan om de dag voor de wedstrijd een koolhydraatrijke maaltijd te nuttigen en tijdens het lopen zelf snoepjes te eten. Na afloop van de race bleken Levine en zijn collega’s het bij het rechte eind te hebben gehad. De lopers hadden normale glucose spiegels en ze voelden zich goed. En bijna allemaal liepen ze sneller dan het jaar ervoor.

‘Spoelen met suikerwater’

De inzichten van Levine en zijn collega’s staan 90 jaar later nog steeds aan de basis van de wetenschap rondom sportvoeding, vertelt Van Loon. Wil een atleet de marathon binnen de twee uur lopen dan moet hij te allen tijde ervoor zorgen dat de glucose spiegel in zijn bloed niet teveel zakt. De oplossing hiervoor? Genoeg koolhydraten innemen, niet alleen vóór de race maar ook tijdens. Want hoewel het lichaam glucose in de vorm van glycogeen heeft opgeslagen in zijn eigen voorraadkastjes –de spieren en de lever-, moet die voorraad niet al leeggeplunderd zijn op driekwart van de wereldrecord race.

De smaak van suiker alleen al kan soms een atleet oppeppen tot een betere prestatie. Wanneer proefpersonen tijdens een 1 uur durende tijdrit glucose via een infuus in hun bloed toegediend kregen, gingen ze niet harder fietsen dan wanneer ze placebo kregen. Maar gek genoeg bleek in sommige studies dat ze wel harder gingen wanneer ze de glucose via hun mond innamen: of ze het vervolgens doorslikten of alleen hun mond ermee spoelden en daarna uitspuugden, dat maakte niks uit. “Er zitten receptoren in de mond die gestimuleerd worden als er suiker langs komt. Die sturen een signaal naar de hersenen waar het beloningscentrum geactiveerd wordt. Dat is met functionele MRI aangetoond. Vervolgens laat het brein aan de spieren weten dat er voedsel aankomt: dat pept de spieren dusdanig op dat ze beter gaan werken”, licht Van Loon toe. Hij geeft echter aan dat de effecten van dit ‘spoelen met suikerwater’ klein zijn en in Maastricht niet aangetoond konden worden. “Waarschijnlijk werkt het alleen als de proefpersoon een tijdlang gevast heeft. Dat geldt dus niet voor topatleten die een marathon lopen, die hebben juist flink koolhydraten gestapeld.”

Niet iedereen heeft dus evenveel baat bij de inname van koolhydraten tijdens het sporten. Een meta-analyse van 88 onderzoeken, de meeste gedaan tijdens een fietstest, liet een prestatieverbetering tussen de -2 (een afname in prestatie dus) en 6 procent zien wanneer de proefpersonen een drankje met koolhydraten te drinken kregen. Dat de effecten in de 88 studies behoorlijk variëren, ligt volgens Van Loon aan verschillen in de gebruikte inspanningstest en de fysieke gesteldheid van de proefpersonen. “Recreanten die op hun gemakje een toertocht van 50 kilometer fietsen, kunnen voor een groot gedeelte op de verbranding van hun lichaamsvet teren, die hebben aan water genoeg. Maar bij een topmarathonloper die twee uur lang op 75 procent van zijn maximale zuurstofopname acteert, is het absolute energieverbruik veel hoger. Die wil het liefst alleen koolhydraten verbranden op de hoogst mogelijke snelheid waarop dat kan”, licht hij toe.

Geprakte bananen

Daarbij is 1,1 gram glucose per minuut de maximale limiet die door de dunne darm het lichaam in kan. Oftewel in één uur zo’n 70 gram. Dat komt overeen met zo’n 20 tabletjes druivensuiker, dat pure glucose bevat. Het lichaam maakt het overigens niet uit hoe de glucose verpakt is. Glucose dat zit opgesloten in langere suikerketens zoals in tafelsuiker (=sacharose= sucrose), maltose (moutsuiker), maltodextrine (glucosestroop), amylopectine-aardappelzetmeel en allerlei andere varianten, wordt net zo snel in de dunne darm opgenomen als glucose in de pure vorm, blijkt uit wetenschappelijke studies. En of de suikers opgelost zijn in een drankje of in een tabletje of gelletje zitten, of in een intacte of geprakte banaan of een shake, onderzoekers vonden geen verschil. In alle gevallen blijft de opname beperkt tot een maximum van 1,1 gram per minuut.

Meer glucose zoals in Maurtens drankje zal de atleet dus niet meer energie geven vanwege de opname grens in de dunne darm. Wel is er nog een ander trucje om meer koolhydraten binnen te krijgen, vertelt Van Loon. “Door fructose aan de glucose toe te voegen. Fructose maakt gebruik van een andere transporter dan glucose in de dunne darm. Wanneer we in onze experimenten variëren met de suikers in de drank zien we dat fructose, onafhankelijk van glucose, met een maximum hoeveelheid van 0,6 gram per minuut wordt opgenomen en verbrand. Samen levert dat dan rond de 90 gram per uur aan suikeropname op.” Van Loon vertelt dat voordat de wetenschap dit goed had uitgezocht, de praktijk al liet zien dat toptriatleten deze verhouding van glucose en fructose tijdens hun wedstrijden innamen. “Die toppers waren hier al proefondervindelijk achter gekomen door te spelen met verschillende hoeveelheden suikers in hun drankje.” Een sportdrank dus met glucose en fructose in een verhouding van 2:1. Het lijkt ingewikkeld maar er is weinig abracadabra aan, volgens Van Loon: “Tafelsuiker bestaat uit glucose en fructose. De meeste sportdranken hebben dat en het zal ook wel in die nieuwe drank zitten.”

Maagproblemen

Wat het Zweedse drankje dan anders dan andere sportdranken maakt? De hogere dosis suiker in ieder geval. Terwijl bestaande sportdrankjes om tijdens een sportinspanning te drinken, suiker in een concentratie van 6 à 7 procent bevatten, hebben alleen de zogenaamde ‘energiedrankjes’ een gehalte van 14 procent. Maar die moet je juist, volgens de makers ervan, vlak vóór of na een inspanning innemen en liever niet tijdens. Vanwege hun hogere concentratie aan koolhydraten zijn ze hypertoon en kunnen daarom maagproblemen geven.

Die maagproblemen probeert het Zweedse wonderdrankje te omzeilen. Hoe precies blijft nog gissen. Hermens vertelde aan de NOS het volgende: “Er zit een soort coating om het poeder waarvan het drankje gemaakt wordt. Daardoor gaat het rechtstreeks van de maag naar de darmen waardoor die het meteen kunnen opnemen en er geen problemen ontstaan bij de maag.” Maurten’s website vermeldt dat het gaat om ‘hydrogel carbohydrate technology delivery’.

Een energiedrank die je tijdens het lopen kan innemen zonder dat je maag van streek raakt, daar komt het dus op neer. Handig voor recreanten misschien maar voor toplopers is dit niet relevant, vindt Van Loon. “Ik kan me voorstellen dat recreanten die het niet gewend zijn om veel koolhydraten in te nemen, problemen krijgen met hun maag. Dat zie je vaak bij die grote marathons, daar zijn zoveel drinkposten dat de langzamere lopers onbedoeld veel meer suikers binnen krijgen dan nodig. Maar topatleten kunnen 90 gram per uur prima aan. Zij weten precies welke concentratie koolhydraten zij zonder problemen kunnen hebben. Daar kunnen zij hun inname dan op afstemmen. Dat is prima te trainen.” Om zeker te zijn dat in zijn experimenten de ingenomen suikers probleemloos de dunne darm van de proefpersonen halen zonder al te veel oponthoud in de maag, geeft van Loon ze aan het begin wat extra te drinken. “Dat zet de maag uit en bevordert de maaglediging. Gewoon een kwestie van goed vullen van de maag zodat daar geen belemmering zit.”

Of de darm zelf ook te trainen is, daar is de wetenschap nog niet uit. Van Loon: “Je ziet meestal wel een verbetering in de opname van suikers wanneer atleten vaker een koolhydraatrijk dieet nemen. Maar of dat echt een biologisch effect is, is onduidelijk. De transporters zelf zijn hetzelfde in een recreant of een topsporter maar wellicht dat de aantallen ervan wel anders zijn.”

Geloof

De marathon onder de twee uur, het nieuwe Zweedse drankje zal er vanuit een fysiologisch oogpunt mogelijk niks aan bijdragen. Maar het kan een atleet wel een psychologische opkikker geven. Dat suggereert Hermens althans in een interview op de Amerikaanse sportblogsite Deadspin: “Voor Berlijn vertelde ik Kenenisa [Bekele]: ‘Je hebt deze nieuwe schoenen, dat levert je 30 seconden op. Je hebt de nieuwe drank – dat zijn de volgende 30 seconden.’ En ja, het weer was perfect. Ik legde hem alle redenen voor waarom hij hard zou lopen. Ik voorspelde dat hij 2 uur en 3 minuten zou lopen, maar wat belangrijker was: hij geloofde het.”