De perfecte ultra-marathon atleet

Voor de perfecte triatlon kun je maar beter niet al te dik, zwaar en groot zijn, alhoewel een paar goede (been)spieren je wel vooruit kunnen helpen. Maar is er een perfect triatlon-lichaam? Een optimum tussen dun en gespierd, tussen lang en kort, tussen snelheid en uithoudingsvermogen? Hiernaar is veel onderzoek gedaan bij marathon-lopers, en voor een andere extreme duursport is dit ook uitgezocht: de ultra-marathon.

 

Ultra-marathons zijn hardloopwedstrijden die langer zijn dan de klassieke marathon, hieronder vallen wedstrijden van 50 kilometer, waar sommige triatleten zich nog wel eens aan wagen, maar ook zeer extreme wedstrijden zoals de Swiss Jura marathon waarbij lopers in 7 dagen 350 kilometer hardlopend moeten overbruggen, met daarbij 11.000 meter hoogteverschil. Als je dit kunt voltooien, dat ben je pas een bikkel!

Maar terug naar het ideale lichaam – het zal niemand verbazen dat ultra-marathonlopers over het algemeen een vrij lage BMI hebben, en weinig vet op de bovenarmen en benen bezitten. Onderzoekers uit Zwitserland waren benieuwd of deze ultra-lopers bepaalde andere, specifieke, lichamelijke kenmerken hebben die nodig zijn om zo’n bizarre wedstrijd goed te kunnen voltooien. Ze keken hierbij naar allerlei lichaamskenmerken (antropometrische variabelen) zoals gewicht, lengte, Body Mass Index, procent lichaamsvet, omtrek van de ledematen en huidplooidikte. Bij al deze kenmerken is een verband gevonden met hardloopprestaties op verschillende afstanden (van 100meter tot de marathon). Maar een eventueel verband tussen specifieke lichaamskenmerken en finishtijden op zulke lange-afstandswedstrijden waren nog niet bekend.

Voor deze studie werden 34 deelnemers aan de Swiss-Jura-wedstrijd uit 2008 onderzocht. Naast het meten van hun antropometrische variabelen werden de deelnemers ondervraagd over hun hardloopervaring. Verschillende aspecten passeerden de revue, zoals hoeveel jaar de lopers al actief de sport beoefenden, hoe vaak en hoe veel ze gemiddeld trainden per week, wat dan de gemiddelde trainingssnelheid is, en wat hun persoonlijk record is op de marathon. Vervolgens vergeleken de onderzoekers álle eigenschappen met de tijd waarin de lopers de wedstrijd voltooiden (en of de hardlopers uberhaupt de eindstreep haalden - bij 9 van hen was dit niet het geval).

Wat bleek: de precieze lichaamsbouw had geen invloed op de eindresultaten. Het enige wat echt significant verschil maakte was het persoonlijke record op de marathon, wat weer afhangt van de gemiddelde snelheid gedurende trainingen. En de enige manier om sneller te worden tijdens het trainen is door simpelweg meer te trainen... Het is beschreven (onder andere in Outliers van Malcolm Gladwell) dat er 10.000 uur investering nodig zijn om ergens écht goed in te worden: viool spelen, schilderen, ijshockey, hardlopen...

Een simpele rekensom laat zien dat bij zo’n 8 uur training per week (geen overbodige luxe voor zo’n zware wedstrijd), élke week (dus alle 52 weken per jaar), iemand pas na 25 jaar die 10.000 uur heeft volgemaakt... Blijven trainen dus! Misschien geen toevalligheid dat de gemiddelde leeftijd van de ultra-marathon-lopers in deze studie ook bijna 45 jaar is. Dus de Gouden Regel: verwacht niet op je 30^e een utra-marathon te lopen en blijf veel trainen! Maar ik geloof dat een beetje lichamelijk aanleg ook geen kwaad kan.

Dit artikel verscheen in de Tribune, het clubblad van Triathlonvereniging GVAV te Groningen

PCDI: second postdoc retreat - from behind the scenes

A report of PCDI's postdoc retreat that took place on February 16-18 in Heeze. I attended the retreat last year as a participant and this year as a member of the organizing committee. 

--------

Original post on PCDI's community website:

Second retreat? Yes, after the great experience of last year, I decided to get involved and joined the organizing committee. When I attended the retreat last year, I had the question that all the participants have: do I want to be a scientist, and if not, what DO I want to do? Although I had some ideas already at that time, things got clearer during these three beautiful days in April (see my report from last year). Because I enjoyed the retreat a lot I decided to help in making the 2011 retreat at least as nice as the one in 2010. 


The organization started in August, when the postdoc committee was assembled. In September, when the committee met for the first time, we divided the tasks among the nine of us and brainstormed about the theme of the event and about potential keynote speakers. Since that first encounter, we kept in touch with each other frequently by email, gathered keynote speakers from our own contacts and found enough networkers for the round-table discussions. Five months and two more meetings later, the postdoc retreat was a fact! The three days we had worked so hard for were about to start... Would it all go well? Would all the keynote speakers make it? Would the participants enjoy it as much as we all did the year before? Needless to say I was a bit nervous.

And then it started... three exciting days! And everything went just fine (at least, that’s what we think). Our work paid off well: the retreat was fully booked and the evaluation forms we analyzed showed that most participants enjoyed the three days in Heeze. Looking back at the organization, it didn’t seem an awful lot of work, as we discussed a lot via email and the work was divided among all of us and spread out over a number of months. I learned a lot about organizing a real conference and working together in a team. And next to that it was fun! When do you get the chance to just call a professor to invite him/her to give a lecture? When can you talk to a famous person as Bas Haring in person? I think I can speak from the whole committee if I say that we enjoyed organizing the 2011 retreat. So if you are in doubt about organizing next year: just do it!

This year, I saw the retreat from a different perspective: I attended some of the lectures and workshops, but also used some time to prepare for activities at the retreat. And as a participant I was also asked the usual question: “So, what are your plans?”. As I have been thinking about and working on a new career in the last year (see one of my blogposts), my answer was that I had a clear idea and a job in the pipeline. So, people started asking me how I (almost) got this perfect job and I found myself almost in the position of one of the networkers. In my case, the way to find the perfect job was: be visible! All the things I want to do in a future career, I have been doing next to my postdoc over the past years (writing, organizing events (here and here)). And by not being afraid to speak out my wishes for a new career (even when this could harm my position as a scientist), I was visible among people in the field. In this way, I basically created my own job (or, others created the perfect job for me).  

So as take-home message: be visible and create your own perfect career!It is time to take charge of your future! Follow PCDI and be the first one to get news about the next postdoc retreat: sign up for the newsletter on the website: www.pcdi.nl or follow them on twitter: http://twitter.com/#!/PostdocNews. 

Op naar genetica in de volgende versnelling!

10 jaar na de publicatie van het humane genoom is de “erfelijkheidsleer”, of Genetica, nog lang niet af. Bij de afdeling Genetica van het UMCG zijn er recent een hoogleraar klinische genetica en een hoogleraar genoomanalyse bijgekomen, die zich gaan bezighouden met het toepassen van nieuwe technieken in de dagelijkse praktijk van het ziekenhuis om de genetica op volle snelheid te brengen. En dit is meer dan welkom!

De klinische genetica onderzoekt families met erfelijke ziektes en geeft voorlichting aan patiënten en families. Dit gebeurt al sinds de jaren ‘60, toen het mogelijk werd chromosomen onder de microscoop zichtbaar te maken. Mensen hebben twee sets van 23 chromosomen, die al onze erfelijke informatie bevatten. Het bekendste voorbeeld van een chromosomale afwijking is het syndroom van Down, waarbij drie keer chromosoom 21 voorkomt (zie plaatje). Grote chromosomale veranderingen, zoals missende of extra stukjes, zijn ook te zien onder de microscoop, maar kleinere veranderingen kunnen niet zo gedetecteerd worden. Maar met DNA-onderzoek kan gericht gezocht worden naar kleinere veranderingen in de individuele bouwstenen van onze erfelijke informatie, het DNA. Dit is genoomdiagnostiek.

Een genoom is “het geheel van alle genen op alle chromosomen van een individu”, oftewel: al ons DNA, de in totaal 6 miljard DNA-bouwstenen, waarvan1-2% zich bevindt in de genen, de functionele eenheden van ons erfelijk materiaal. Sinds in 2000 de totale DNA-volgorde van de mens bekend is, worden steeds meer fouten en varianten in het DNA ontdekt die gekoppeld zijn aan allerlei ziektes. Sommigen van deze ontdekkingen worden al toegepast in de geneeskunde – bij bijvoorbeeld borstkanker, waarbij in families waar deze vorm van kanker veel voorkomt, specifiek gezocht wordt naar DNA-fouten om zo de ziekte in een vroeg stadium te ontdekken en vrouwen gericht te behandelen.
 




In de jaren 90 waren slechts enkele tientallen DNA-fouten ontdekt die betrokken zijn bij ziekten. Door nieuwe technieken is het mogelijk om steeds sneller en goedkoper DNA-volgordes te lezen, waardoor er momenteel al duizenden DNA-afwijkingen bekend zijn bij enkele honderden ziektes. Patiënten, artsen en zorgverleners willen deze vooruitgang graag terugzien in de dagelijkse praktijk van het ziekenhuis, maar op dit moment duurt een uitslag van een DNA-onderzoek nog enkele maanden. Door de sneltreinvaart van ontwikkelingen toe te passen in de diagnostiek zal het mogelijk zijn om binnen één maand de uitslag van een genonderzoek te hebben, en als het nodig is binnen één dag de uitslag van een gericht onderzoek naar een in de familie bekende DNA afwijking. Dit is een enorme vooruitgang voor patiënten omdat zo in een eerder stadium aan behandeling kan worden begonnen.

De nieuwe technieken maken het ook mogelijk om van patiënten met een onbekende erfelijke afwijking het hele genoom te sequencen – alle letters van het DNA te lezen. Dit klinkt simpeler dan het is: uit zo’n genoomanalyse komen heel veel gegevens voort, waarna computerdeskundigen dagen werk hebben om afwijkingen te vinden. En, er wordt nooit slechts één DNA-afwijking gevonden maar altijd enkele honderden. Ieder gezond persoon heeft namelijk minstens 300 DNA-fouten in genen, ook in genen die gekoppeld zijn aan ziektes. Het is de kunst om erachter te komen welk foutje juist bij díe persoon tot díe specifieke ziekte leidt waarvoor hij of zij bij de dokter is gekomen.

De patiënt wil na de uitslag natuurlijk van alles weten: word ik ziek? Kan ik het nog voorkomen? Wat is het risico als ik kinderen wil? De voorlichting hierover is een taak voor de klinische genetica, waar teams van artsen, genetisch consulenten en maatschappelijk werkers de patiënt begeleiden van DNA-test naar behandeling. Commerciële ‘diagnostische’ DNA-kits schieten hierin duidelijk tekort, de ‘uitslag’van zulke testen bestaat uit niet meer dan “U heeft een 30% verhoogde kans op type x kanker”. Maar er is meer nodig om aan de patiënt duidelijk te maken wat dit voor invloed heeft of zijn of haar leven.

Door totale genoomanalyse voor diagnostiek te gebruiken kunnen ook DNA-veranderingen gevonden worden waar eigenlijk niet naar gezocht werd. Bij iemand met een neurologische aandoening in de familie kan ook een DNA-variatie die een hoog risico op dikke darmkanker tot gevolg heeft gevonden worden. Vertelt een dokter dit aan de patiënt? Moet de dokter de patiënt deze vraag van te voren voorleggen? Moet er onderscheid gemaakt worden tussen behandelbare en onbehandelbare aandoeningen? Ook dit zijn vragen voor de klinische genetica, het onderzoek hierin betreft ook de ethische en psychologische aspecten van genetica, nieuwe vormen van voorlichting, en de uitdaging om dit in te passen in de opleiding van jonge dokters.

De genetische diagnostiek is nog lang niet op volle snelheid. Door de technische vooruitgang die zeker zal blijven plaatsvinden de komende jaren, zullen DNA-testen en totale genoomanalyses steeds meer worden gebruikt in de geneeskunde. Maar dit kan alleen als deze ontwikkelingen onmiddellijk worden vertaald naar praktische toepassingen binnen de diagnostiek, en de artsen daarop inspringen met de juiste manieren van voorlichting. Door de ontcijfering van het humane genoom weten we nog lang niet alles, maar zijn er eigenlijk alleen nog meer vragen gecreëerd.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza en in het GroninGEN, het maandblad van de afdeling Genetica van het UMCG

Hoe één persoon drie levens redde

De pers in het Noorden stond er begin februari vol mee: “Eén Samaritaanse donor maakt drie simultane niertransplantaties mogelijk”. Huh – had deze persoon dan drie nieren? En hoe kan iemand na doneren van drie nieren nog leven? Het UMC Groningen waar deze transplantaties werden uitgevoerd, gaf in een persbericht duidelijkheid: het ging hier om een slimme uitwisseling van nieren tussen drie donoren en drie ontvangers. Door de extra donor konden de biologische eigenschappen van de donornieren aan de ontvangers “gematched” worden.

Niertransplantaties worden vrij veel uitgevoerd, maar er zijn decennia onderzoek nodig geweest om ze mogelijk te maken. De allereerste transplantaties werden uitgevoerd in de 50’er jaren met nieren van overleden personen. Later doneerde de eerste levende donor een nier aan zijn eeneiige tweelingbroer, die hierna nog 8 jaar leefde, de donor werd probleemloos 79. De arts Joseph Murray, die deze operatie uitvoerde, ontving in 1990 de Nobelprijs voor zijn werk. Hij wilde het biologische mechanisme achterhalen van het fenomeen dat cellen en organen vaak worden afgestoten na transplantatie.

Zo is het HLA (Human Leukocytic Antigen)-systeem ontdekt. HLA-antigenen bevinden zich op de oppervlakte van cellen. Ons immuunsysteem gebruikt HLA’s om onderscheid te maken tussen wat lichaamseigen en lichaamsvreemd is. Het HLA-systeem is een soort ingewikkeld bloedgroepensysteem, waarbij meerdere genen betrokken zijn (genaamd HLA-A, -B, -C enzovoorts). Deze genen zijn zelf heel variabel, zo zijn er van het HLA-A gen meer dan 700 verschillende varianten (allelen) bekend. Iedereen erft andere HLA-allelen van zijn of haar ouders, en zo zijn er totaal meer dan 1 miljoen verschillende HLA-combinaties mogelijk. Voor een succesvolle orgaantransplantatie moeten donor en ontvanger zoveel mogelijk dezelfde HLA-allelen hebben, maar dit is knap lastig met zoveel variatie.

De eerste niertransplantatie bij de tweelingbroers werkte goed omdat zij genetisch 100% identiek zijn en dus exact dezelfde HLA-allelen hebben. Murray en zijn collega’s ontdekten hoe het immuunsysteem van een persoon onderdrukt kon worden met medicijnen en straling om de normale afweerreactie van het lichaam te verminderen. Zo konden ook nieren tussen twee mensen met niet dezelfde HLA-genen (zonder exacte match) getransplanteerd worden. De donor en ontvanger moeten in ieder geval dezelfde allelen hebben voor de HLA-A, -B, -C en -DR-genen. Maar zelfs met deze minimale match is succes niet gegarandeerd, ook andere HLA-genen hebben (een kleinere) invloed. Hiernaast spelen ook andere factoren een rol, bijvoorbeeld of iemand ooit bloedtransfusies heeft gehad of zwanger is geweest. De  ontdekkingen van Murray en anderen maakten niertransplantaties op grote schaal mogelijk, en waren de basis voor transplantaties van andere organen, cellen en beenmerg.

In Nederland zijn al meer dan 16.000 niertransplantaties uitgevoerd; het zijn er momenteel ongeveer 800 per jaar. Maar een triplet-transplantatie, zoals in het UMCG, was uniek. Deze drie transplantaties moesten tegelijkertijd uitgevoerd worden en dat vraagt wat logistiek van een ziekenhuis. ‘s Ochtends werd bij de drie donoren een nier verwijderd, ‘s middags werden deze getransplanteerd bij de ontvangers. Bij de operaties waren in totaal ruim zestig mensen betrokken: chirurgen, nefrologen, anesthesiologen, operatiemedewerkers, immunologen, verpleegkundigen. In Nederland was dit de eerste triplet-niertransplantatie, in de VS zijn dergelijke procedures (“daisy chains”) al eerder uitgevoerd met als hoogtepunt een tienvoudige “daisy chain” door één extra donor. Door meer nierdonoren, en meer van zulke Samaritanen kan in Nederland misschien ook ooit wel zo’n tienvoudige transplantatie plaatsvinden.

Dit artikel verscheen op wetenschapsblog Sciencepalooza en in de Groene Amsterdammer

The scientist of the future

Forum discussion @ PCDI’s postdoc retreat 2011, Friday February 18, 2011
Panel members: Frank Miedema, Bas Haring, Ingrid Molema and Jan Raaijmakers

What would happen if you ask a dean and a philosopher what the ’Scientist of the Future’ should be like? This was exactly what was done at the forum discussion on the final day of the 2011 PCDI Postdoc Retreat, witnessed by an audience of about 100 PhD-students and postdocs.

Prof Frank Miedema, dean of the Medical Faculty of the University of Utrecht and an established scientist, shared experiences from his scientific career with us. Working at different institutes all over the world, he noticed that the arrogant scientist who dares to step out and brag about his/her work will be more successful than the hard-working shy postdoc who spends lots of time time at the bench doing serious experiments. Also he explained that (editors of) journals are not as unbiased as people might think. Unfortunately, he stated, “although a university should be an intellectual institute, it’s all about politics in the end”.

Mathematician and philosopher Prof Bas Haring agreed on the politics involved in science. But he tried to give the audience a different view by making us realize that one should always be aware of what you are actually doing, and not just try to produce as many papers as possible. Also, you have to think of what you really WANT to do, instead of doing something because other people say you are good at it. His main message was that taking time on a regular basis to reflect on your work and yourself might increase your chances on both success and happiness Only then you will be able to beat the political game and make it as a scientist.

But what about the traditional way of the curious scientist (the 14-year old boy who watches the stars and decides that his whole life will be devoted to studying them). Does this scientist exist or will “Curiosity kill the scientist” as was put in a statement? According to to Bas Haring, there may be some truth in this - some non-academically educated bachelor-students (HBO) get more done, just because they do not ask too many questions. Prof Ingrid Molema, PI and head of the Groningen graduate school GUIDE, and Prof Jan Raaijmakers, CEO at GlaxoSmithKline, who joined the forum discussion, believe that curiosity remains a requirement to succeed in science, and that it will cause a scientist to ask the right questions. But how can we perform science out of curiosity (fundamental research) as grants are mainly reviewed on applicability and relevance of the outcomes?

Are “Communication and visibility... the keys to succes”?. Should we just write down our curiosity-driven questions in the right context to obtain a grant? Molema stressed that selling your OWN ideas (not those of your PI) in the right way is indeed very important for getting funded. Haring agreed that communication and visibility are core qualities of science and vital to find the essence of your research. But how will we be able to fulfill all the criteria of our grants and still look ourselves in the eyes in the mirror when you come home at night?

“Academic institutions should allow researchers to take time to reflect on their personal development and careers”, despite the fact that universities and PI’s are not always willing to spend time and money on events like the PCDI Postdoc Retreat. That young scientists are willing to do so is demonstrated by the 100+ participants that are actively involved in the discussion and are not afraid to speak out. A fiery discussion was ongoing about the strong positions of universities and the ‘weak’ positions of individual scientists.


So, how should the sentence “The scientist of the future is someone who...” be completed? Haring described someone who is bright, self-reliant and reflective; Raaijmakers didn’t believe he or she exists, according to Molema it is someone who is, next to reflective, also a people-manager, and Miedema thought it is someone who knows how the lead the lab of the future. Different views but with one strong common aspect: we need more time for reflection and personal development. So, more postdoc retreats, coaching and professional help on people management? But how will we manage to find this so much needed time for personal development, as our supervisors rather see us working in the lab?

The discussion between the participants lasted beyond the morning planned, but it shouldn’t stop now we are back to our labs and involved in our daily businesses. Do you have answers to the questions raised? How does your “scientist of the future look” like? Please share your opinion with PCDI’s community on this blog and we can keep the forum-discussion open beyond the postdoc retreat!

- This blog was originally posted on PCDI's community blog -

De evolutie van het schaatsen

Of: Human locomotion on ice: the evolution of ice-skating energetics through history

De moderne triatleet kan zich op de ijsbaan eigenlijk niet meer vertonen op iets anders dan klapschaatsen. Deze nieuwe techniek leidde er in de jaren ‘90 toe dat schaatsers ineens 3-5% sneller waren dan met de klassieke noren. Technische vooruitgang in het ontwerp van schaatsen is niet iets van de laatste tijd, maar vindt al de 3000 jaar plaats. Rond 1800 voor Christus werd in grote delen van Noord-Europa geschaatst op ondergebonden botten van dieren. Deze primitieve botte(n)schaatsen waren echter niet te vergelijken met de moderne Vikings.

Een groep Italiaanse onderzoekers wilde weten hoeveel energie het had gekost om zich op deze en andere ouderwetse schaatsen voort te bewegen. Ze bestudeerden hiervoor uitgebreid de geschiedenis van het schaatsen (die natuurlijk naar Nederland leidde) en legden een collectie aan van glij-”ijzers”uit verschillende periodes. Omdat de originele archeologische bottenschaatsen niet geschikt meer waren voor gebruik, lieten ze een paar zo echt mogelijke replica’s namaken van het middenvoetsbeen van een paard, Ook vonden ze in hun zoektocht de eerste houten schaatsen met een metalen blad uit 11e eeuw (ook in Nederland natuurlijk), varianten uit de 15e eeuw en 18e eeuw, en gebruikten ze een modern exemplaar (een klapschaats van Kevlar-staal). De eerste twee exemplaren wogen anderhalf keer zoveel als een moderne schaats, en pas vanaf het 18e eeuwse model werden de ijzers duidelijk langer.

Van links naar rechts: de bottenschaatsen, schaatsen uit resp. de 11e, 15e en 18e eeuw, en de alom bekende moderne variant
 
Om te meten hoeveel energie het voortbewegen op deze klassieke modellen kostte in, werden ze gebruikt door vijf voormalig professionele shorttrackers. Ze moesten met alle schaatsen 7 minuten rondjes rijden op een ijsbaan: met een lage snelheid die lang vol te houden was en met een wat hogere snelheid. De bottenschaatsen werden echter alleen op de lage snelheid getest omdat de shorttrackers het gewoonweg te gevaarlijk vonden om er harder mee te gaan. Ondertussen werd energieverbuik gemonitord door met een draagbaar “gasmasker” zuurstofverbruik en CO2-output te meten. Zo kon de hoeveelheid energie per meter uitgerekend worden voor ieder paar schaatsen.

Uit het onderzoek bleek dat de shorttrackers gemiddeld vier keer zoveel energie kostte om op botte botten-schaatsen vooruit te komen dan op het laatste model Viking. Daardoor schaatsten ze ook ongeveer 4 keer zo snel. De vooruitgang in het schaatsontwerp naar de modellen met een metalen blad heeft ervoor gezorgd dat een lange tijd schaatsen de snelste manier van voortbewegen was, vergeleken met energie-input . Met de 15e en 18e-eeuwse schaatsen was het voor de shorttrackers bijvoorbeeld ⅓ minder energie-verbruikend dan hardlopen. Pas de uitvinding van de fiets in de 19e eeuw heeft hier verandering in gebracht, nu is fietsen op een moderne racefiets het snelste in verhouding met de energie-input.

De introductie van de klapschaats in 1990 zorgde voor een ware revolutie, maar de evolutie van het schaatsen loopt dus vele eeuwen verder terug. De onderzoekers stellen in hun artikel dat momenteel officiële regels in de sport de limiterende factor zijn voor verdere technologische ontwikkeling van schaatsen en andere sporten. Hierbij denken ze bijvoorbeeld aan de ontwikkeling van zichzelf-smerende ski’s en schaatsen. Of we de komende 3000 jaar nog harder kunnen gaan ligt volgens hen dus alleen aan hoe regels in de sport zullen veranderen.

Het originele artikel verscheen in 2007 in het Journal of Experimental Biology en is een aanrader voor schaatsliefhebbers (en andere liefhebber van leuke wetenschappelijke artikelen).

Deze blog verscheen in het maart-nummer van de Tribune, het clubblad van Triathlonvereniging GVAV Groningen