Onderzoek: “Trainen met losse gewichten verhoogt hormoonspiegel meer dan met toestellen”

Geschatte leestijd: 9 minuten

Hardcore bodybuilders zweren er al jaren bij: “Losse gewichten zijn effectiever dan trainen op fitness toestellen”. Uit een recent onderzoek blijkt inderdaad dat testosteronniveau’s en groeihormoonniveaus meer stijgen na een training met losse gewichten dan na een vergelijkbare training waarin met toestellen is getraind. Hetzelfde geldt voor cortisol, al blijkt dit verschil te klein om statistisch significant te zijn.

Het onderzoek: Squaten verhoogt hormoonspiegel meer dan legpress

Gisteren verscheen “ahead of print” de samenvatting van een onderzoek hiernaar dat binnenkort verschijnt in The Journal of Strength & Conditioning Research (1). De volledige tekst van dit onderzoek, geschreven voor het behalen van een mastergraad, was echter al beschikbaar (2).

Free weight exercises appear to induce greater hormonal responses to resistance exercise than machine weight exercises utilizing similar lower-body multi-joint movements and primary movers.

A.A. Shaner, University of Texas

In de inleiding van het onderzoek staat dat hier nog niet eerder onderzoek naar is verricht. Dat is op zich opmerkelijk gezien het een vaker terugkomend punt van discussie is.

De onderzoeker geeft aan te willen onderzoeken wat,  gebruikmakend van zowel losse gewichten als toestellen, de verschillende directe effecten zijn van weerstandstraining op testosteron, groeihormoon en cortisol.

Opzet van het onderzoek

De onderzoekers lieten 10 getrainde mannen 6 sets van 10 herhalingen squats en legpress doen van vergelijkbare intensiteit. De herhalingen werden gedaan met een intensiteit van 80% van de zogenaamde 1RM, het maximale gewicht waarmee ze één herhaling konden doen. Deze 1RM was in twee eerdere sessies voor beide oefeningen vastgesteld. Tussen de verschillende oefeningen zat een week rust.

Ze maten de bloedwaarden op vier verschillende momenten: Direct voor én na de training, 15  en 30 minuten na de training. Ze maten hierbij de waarden van testosteron, groeihormoon en cortisol. Ook maten ze zaken als hartslag, veranderingen in plasma volume en vermoeidheid zoals ervaren door de mannen.

Testosteron, squat vs legpress

Hier zie je de verschillen. De onderzoekers zagen dat testosteron bijvoorbeeld direct na de training met squats was toegenomen met ruim 31% ten opzichte van bijna 22% toen er leg- presses gedaan werden. Dit verschil werd kleiner na mate de tijd verstreek en na een half uur was er geen verschil meer.

Groeihormoon, squat vs legpress

Voor Groeihormoon zagen ze ook een grotere toename na de squats dan na de legpress. Na squats was het niveau groeihormoon met 4650% toegenomen. Na de legpress was dit “slechts” 833%. In tegenstelling tot testosteron was het verschil bij groeihormoon na een half uur nog steeds groot.

Cortisol, squat vs legpress

Groeihormoon en testosteron werken allebei anabool wat betekent dat ze het lichaam instrueren weefsel, waaronder spieren, aan te maken uit voor handen middelen, de aminozuren in het bloed. Cortisol werkt juist katabool en breekt spierweefsel af om deze middelen vrij te maken voor energie. Voor spiergroei houdt een optimale cortisol / testosteron ratio in dat cortisol laag is en testosteron hoog (3).

De onderzoeker verwijst in dit opzicht zelf al naar diverse onderzoeken die aantonen dat cortisol stijgt direct na zware inspanningen waarbij grote spiergroepen betrokken zijn (4 t/m 9) en dat er een positief verband is tussen de mate van inspanning en de mate waarin cortisol stijgt (10 t/m 13).

De onderzoeker keek daarom ook welk effect de squats en legpress hadden op cortisol. Zij zagen dat cortisol wel meer steeg na de squats dan na de legpress, maar dat dit verschil statistisch niet significant was (dus mogelijk door toeval veroorzaakt).

Kanttekeningen bij het onderzoek

Toen ik alleen de samenvatting had gelezen, had ik wel wat bescheiden aanmerkingen op het onderzoek en de conclusie. In het volledige verslag echter is te lezen dat de onderzoeker zich bewust is van deze problemen. De vraag rest dan alleen waarom de opzet van het onderzoek niet veranderd is om deze bezwaren te voorkomen.

Losse gewichten vs. een toestel: Squaten en de legpress zijn niet vergelijkbaar

Als je het effect van het trainen met losse gewichten wilt vergelijken met het trainen met een toestel dan moet je proberen twee oefeningen te vinden die echt vergelijkbaar zijn.

De conclusie van de onderzoeker strookt wat dit (en mij) betreft niet met wat hij zelf schrijft in het volledige verslag (2). In de conclusie schrijft hij namelijk dat squaten en de legpress vergelijkbare oefeningen zijn: “utilizing similar lower-body multi-joint movements and primary movers.”

Dit is echter niet zo. Vooral de onderrug wordt bijvoorbeeld veel meer gebruikt bij het squaten dan bij de legpress. De onderzoeker benoemt niet de onderrug specifiek, maar verwijst wel naar onderzoek waaruit blijkt dat bij squaten meer spiermassa wordt ingezet (14) en dat dit leidt tot hogere stijging van testosteron (15).

In plaats van de legpress had bijvoorbeeld vergeleken kunnen worden met een “squatmachine”, bij voorkeur één waarbij de rug niet ondersteund wordt zodat deze in een vrije hoek naar voren en terug kan bewegen zoals ook bij squaten gebeurd.

Begrijp me niet verkeerd. Het is erg interessant om te weten wat het verschil is tussen squaten en de legpress. Er zijn veel mensen die simpelweg een hekel hebben aan squaten omdat ze het een moeilijke oefening vinden (halterstang in de nek, balans). Voor hen is het handig om te wijzen op de voordelen van de squat zoals aangetoond in dit soort onderzoeken. Het voert denk ik echter te ver om de conclusie door te trekken naar het verschil tussen losse gewichten en toestellen in het algemeen.

Opvallend is overigens wel dat hoewel bevestigd wordt dat de totale belasting tijdens de squat groter was dan tijdens de legpress, de deelnemers aan het onderzoek geen verschil hebben ervaren in vermoeidheid na het doen van beide oefeningen.

Verschillen per oefening

Hiernaast had ik graag ook een vergelijking gezien tussen twee oefeningen (losse gewichten en toestel) gericht op een andere, kleinere spiergroep. Zoals gezegd, stijgt testosteron meer wanneer er meer spiermassa wordt ingezet. Het is dus mogelijk dat dit verschil in effect op hormonen tussen losse gewichten en trainen met een toestel een stuk kleiner is wanneer bijvoorbeeld wordt gekeken naar de biceps.

Maar, eerlijk is eerlijk, de onderzoeker geeft aan dat zijn onderzoek specifiek iets zegt over samengestelde oefeningen (oefeningen waarbij meerdere spiergroepen betrokken zijn) gericht op het onderlichaam. Zelf trekt hij de conclusies dus ook niet door naar het trainen met losse gewichten en toestellen in het algemeen.

Kleine populatie

Tenslotte is tien deelnemers wel een erg kleine populatie om conclusies uit te trekken. Persoonlijke verschillen zullen een grotere invloed hebben en de kans dat de gekozen mensen niet representatief zijn, is relatief groot.

En andere onderzoeken dan?

Het feit dat de onderzoeker zegt dat er geen eerdere, vergelijkbare onderzoeken zijn verricht, betekent natuurlijk niet dat ik deze niet heb gezocht. Zelf kon ik inderdaad geen gepubliceerd, peer-reviewed (door deskundigen in het vakgebied beoordeeld) onderzoek vinden. Wel vond ik  een onderzoek uit 2008 dat, net als het onderzoek dat squats en legpress vergeleek, geschreven is om de titel Master of Science te behalen (16).

Een onderzoeker van de University of Saskatchewan wilde ook het verschil tussen het effect van losse gewichten en trainen met een toestel bekijken. Hij keek ook naar testosteron en cortisol, maar niet naar groeihormoon. Hiernaast keek hij naar toename in spierkracht en spiermassa. Bovendien vergeleek hij squaten met een halterstang met squaten met een smithmachine, wat al meer vergelijkbaar is dan de legpress. Hiernaast vergeleek hij ook bankdrukken op een toestel met bankdrukken met halterstang (beide in verschillende hoeken: plat, incline en decline); Bent over barbell row vergeleek hij met de hammerstrength seated row; Optrekken werd vergeleken met de Technogym lat pulldown, en twee verschillende oefeningen voor de triceps werden vergeleken: Supine elbow extension (soort skullcrusher met dumbells) en kickbacks werden vergeleken met Technogym machine triceps press-down en rope press-down (life fitness). Hij vergeleek dus oefeningen voor de borst, rug en triceps.

Ook hij zag een grotere toename in testosteron (en cortisol) na het trainen met losse gewichten (hoger testosteron/cortisol ratio). Opvallend is dat hij, in tegenstelling tot de verwachting, geen verschil zag in toename in spiermassa tussen het trainen met losse gewichten of toestellen.

The major finding of this study is that the free weight training group and the machine training group both had significant increases in muscle thickness and strength with no differences between groups. These findings do not support our hypothesis that the group training with free weights would experience greater gains in muscle mass and strength….

….The second major finding is that the males training with free weights experienced a significant acute increase in testosterone from pre to post workout when averaged over the three acute hormone collection workouts

S. Schwanbeck,  University of Saskatchewan Saskatoon

Zelf ziet hij als mogelijke oorzaak voor het gebrek aan groei in spiermassa dat de deelnemers (zoals vrouwen als mannen) ervaren, getrainde mensen waren die mogelijk hun plafond al bereikt hadden. Dit strookt echter niet met het grote uitvalpercentage (ruim 21%) van de mensen die moeite hadden twee dagen te trainen met daarna één dag rust. Sporters die hun plafond bereikt hebben, zijn normaal gesproken gewend zo vaak te trainen. Als de uitvallers representatief waren voor de trainingservaring van de rest dan is het bereikt hebben van een plafond onwaarschijnlijk. Aan de andere kant kan het ook betekenen dat alleen de meer ervaren sporters overbleven die wel al in de buurt van hun plafond zaten.

Als beperking van het onderzoek noemt hij zelf het beperkte aantal deelnemers van 36 (46 minus 10 afvallers) wat toch al meer is dan in het onderzoek waarmee ik dit artikel begon.

Verschillen mannen en vrouwen

Het aantal deelnemers moet echter wel verdeeld worden over mannen en vrouwen waarmee de grote van de steekproef per groep kleiner uitvalt (15 mannen, 21 vrouwen). Gezien de verschillen tussen de geslachten, zoals onder andere gebleken uit dit onderzoek, moeten de verschillen tussen losse gewichten en toestellen namelijk per geslacht bekeken worden.

Tegelijkertijd biedt dit, zoals gezegd, inzicht in de verschillen waarop mannen en vrouwen reageren op het trainen met losse gewichten enerzijds en met toestellen anderzijds. Zo blijkt onder andere dat bij mannen de testosteron/cortisol ratio toenam direct na de training (gemiddeld genomen over alle soorten training, zowel losse gewichten als toestel). Testosteron steeg dus verhoudingsgewijs meer dan cortisol. Bij vrouwen bleek dit nauwelijks het geval.

Losse gewichten of trainen met toestellen: Wat maakt het uit?

Ik denk dat de verkeerde vraag gesteld is in het onderzoek. Het gaat namelijk niet zozeer om het verschil tussen losse gewichten of trainen met een toestel. Beide zijn slechts de toepassing van twee verschillende trainingsprincipes: Trainen door middel van samengestelde oefeningen enerzijds en isolatie oefeningen anderzijds.

Zoals ik al aangaf, is het relevant welke oefeningen vergeleken worden. Hoe vergelijkbaar zijn de oefeningen voor een vergelijking tussen een toestel en losse gewichten? Hoe slimmer het toestel is in het simuleren van de vrije beweging van losse gewichten hoe nuttelozer het meten van de verschillen eigenlijk wordt. Hooguit interessant voor een fabrikant die wilt laten zien dat zijn squattoestel de enige is die echt vergelijkbaar is met squaten met een halterstang én veilig genoeg is voor je oma om mee te trainen.

Onderzoeken als deze tonen voor mij opnieuw de voordelen aan van samengestelde oefeningen. Oefeningen waarbij meerdere spiergroepen tegelijk betrokken worden waarmee de grotere totale spiermassa die wordt gebruikt, zorgt voor meer hormoonaanmaak.

Isolatieoefeningen daarentegen zijn een heel effectief middel om te zorgen dat de spiergroepen die je die dag traint ook echt tot het uiterste getraind worden. Leg extensions bijvoorbeeld voor of na het squaten om ervoor te zorgen dat de quadriceps die dag vermoeider de sportschool verlaten dan de onderrug.

Je moet daarom dit soort onderzoeken mijn inziens niet lezen met het doel uit te maken wat nu de beste manier is om te trainen. In praktijk is het de toepassing van meerdere trainingsprincipes dat tot succes leidt. Het is wel handig om te weten waarom die principes werken om er je voordeel mee te kunnen doen.

Referenties

1. Shaner, Aaron A. et al. The acute hormonal response to free weight and machine weight resistance exercise. Journal of Strength & Conditioning Research:POST ACCEPTANCE, 22 November 2013. doi: 10.1519/JSC.0000000000000317
2. http://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc149661/m2/1/high_res_d/thesis.pdf
3. Hayes LD, Bickerstaff GF, Baker JS. Interactions of cortisol, testosterone, and resistance training: influence of circadian rhythms. Chronobiol Int. 2010 Jun;27(4):675-705. doi: 10.3109/07420521003778773.
4. Guezennec, Y., Leger, L., Lhoste, F., Aymonod, M., & Pesquies, P. C. (1986). Hormone and metabolite response to weight-lifting training sessions. International Journal of Sports
5. Medicine, 7(2), 100-105.
6. Haekkinen, K., Pakarinen, A., Alen, M., Kauhanen, H., & Komi, P. V. (1988). Neuromuscular and hormonal responses in elite athletes to two successive strength training sessions in one day. European Journal of Applied Physiology & Occupational Physiology, 57(2), 133-139.
7. Kraemer, W. J., Fry, A. C., Warren, B. J., Stone, M. H., Fleck, S. J., Kearney, J. T., & Triplett, N. T. (1992). Acute hormonal responses in elite junior weightlifters. International Journal of Sports Medicine, 13(2), 103-109.
8. Kraemer, W. J., Gordon, S. E., Fleck, S. J., Marchitelli, L. J., Mello, R., Dziados, J. E., & Fry, A. C. (1991). Endogenous anabolic hormonal and growth factor responses to heavy resistance exercise in males and females. International Journal of Sports Medicine, 12(2), 228-235.
9. Kraemer, W. J., Hakkinen, K., Newton, R. U., Nindl, B. C., Volek, J. S., McCormick, M., & Evans, W. J. (1999). Effects of heavy-resistance training on hormonal response patterns in younger vs. older men. Journal of Applied Physiology, 87(3), 982-992. 26. Kraemer, W. J., Marchitelli, L., Gordon, S. E., Harman, E., Dziados, J. E., Mello, R., & Fleck, S. J. (1990). Hormonal and growth factor responses to heavy resistance exercise protocols. Journal of Applied Physiology, 69(4), 1442-1450.
10. McCall, G. E., Byrnes, W. C., Fleck, S. J., Dickinson, A., & Kraemer, W. J. (1999). Acute and chronic hormonal responses to resistance training designed to promote muscle hypertrophy. Canadian Journal of Applied Physiology, 24(1), 96-107.
11. Gotshalk, L. A., Loebel, C. C., Nindl, B. C., Putukian, M., Sebastianelli, W. J., Newton, R. U., & Kraemer, W. J. (1997). Hormonal responses of multiset versus single-set heavy-resistance exercise protocols. Canadian Journal of Applied Physiology, 22(3), 244-255.
12. Häkkinen, K., & Pakarinen, A. (1993). Acute hormonal responses to two different fatiguing heavy-resistance protocols in male athletes. Journal of Applied Physiology, 74(2), 882-887.
13. Hansen, S., Kvorning, T., Kjaer, M., & Sjogaard, G. (2001). The effect of short-term strength training on human skeletal muscle: The importance of physiologically elevated hormone levels. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 11(6), 347-354.
14. Schwab, R., Johnson, G. O., Housh, T. J., Kinder, J. E., & Weir, J. P. (1993). Acute effects of different intensities of weight lifting on serum testosterone. Medicine and Science in Sports and Exercise, 25(12), 1381-1385.
15. Walker, S., Taipale, R. S., Nyman, K., Kraemer, W. J., & Hakkinen, K. (2011). Neuromuscular and hormonal responses to constant and variable resistance loadings. Medicine and Science in Sports and Exercise, 43(1), 26-33
16. Smilios, I., Pilianidis, T., Karamouzis, M., & Tokmakidis, S. P. (2003). Hormonal responses after various resistance exercise protocols. Medicine and Science in Sports and Exercise, 35(4).
17. Shane Ronald Schwanbeck. The Effects of Training with Free Weights or Machines on Muscle Mass, Strength, and Testosterone and Cortisol Levels. A Thesis Submitted to the College of Graduate Studies and Research in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in the College of Kinesiology University of Saskatchewan Saskatoon 2008