Träning av uthållighet – molekylärbiologisk
teknik ger vetenskaplig evidens till nya
träningsmodeller.
Kent Sahlin,
Åstrandlaboratoriet,
GIH
Varför ska man träna uthållighet/kondition?
•
•
•
•
Undvika sjukdom
Må bättre
Förbättra kondition – orka mer
Prestation – tävling
•
•
•
•
Allmänt om kondition och uthållighet
Lite fysiologi och biokemi
Metodik
Nya experimentella studier
Uthållighet på korta och långa distanser
Korta distanser (<1-2 min):
Anaerob uthållighet (mjölksyra)
Kondition:
Maximal syreupptagningsförmåga
VO2max
Kräver labresurser
Upplägg:
Kan uppskattas från puls:
Åstrandstest
Prof. P-O Åstrand
Långa distanser (>10 min):
Aerob uthållighet (syreupptag)
Faktorer av betydelse för aerob uthållighet:
• Maximal syreupptagningsförmåga (VO2max)
• Ämnesomsättning: minskad mjölksyra
ökad fettförbränning
• Teknik
• Mentala faktorer
Arbetsbelastning: t.ex. Löphastighet
Relativ arbetsbelastning: %VO2max eller %maxPuls
Uthållighet påverkas även av andra faktorer än VO2max
Minuters arbete
Träningszoner:
Vid arbete på 70% VO2max (ca 80% av maxpuls)
Otränad trött efter 40 min.
Tränad (ej elit) trött efter 90 min
90
Mycket ansträngande:
>85% VO2max el. >90% maxpuls
Tränad
60
Ansträngande/lätt:
70% VO2max el. 80% maxpuls
Otränad
30
Lätt:
50% VO2max el. 70% maxpuls
0
% VO2max
Träningsbarhet beror på arv
Effekter av träning
Träningsstatus
Individens teoretiska maxnivå
elit
tränad
otränad
Träningsvolym / intensitet
Bouchard et al 1999: The Heritage Family Study
Olika typer av träning:
•
•
•
•
•
Distansträning – låg belastning under lång tid
Träning vid hög belastning under kort tid
Intervallträning
Kombinationsträning styrka-uthållighet
Nutrition/kosttillskott i samband med träning
Hur vet man vilken träningsmodell som är bäst?
•
•
•
•
Praktisk erfarenhet
Träna som eliten
Specificitet: Träna på det man skall tävla i.
Vetenskaplig evidens:
– Longitudinella studier (samma individ – olika träningsmodeller)
– Tvärsnittsstudier (olika individer – olika träningsmodeller)
– Utvärdering av träningseffekten efter ett träningspass
med ny teknik.
Lite fysiologi: Transport av syre
från luft till muskel
Central nivå:
andning
hjärta
Mitokondrier: muskelns
förbränningsmotor
Mellan-nivå:
blodvolym
hemoglobin
Muskel-nivå:
små blodkärl (kapillärer)
mitokondrier (motorn)
Mitokondrier och träning.
% Ökning
Mitokondrier
35
25
Mitokondrier är färskvara.
Mitokondrievolym
40
30
I mitokondrierna sker förbränningen med hjälp av syre.
Bränslet är huvudsakligen fett och kolhydrater.
Processen ger energi till bl.a. arbete
VO2max
VO2max
20
15
10
5
0
6 veckors träning av otränade fp
Tonkonogi et al. J Physiol. 528:379-388, 2000.
Henriksson et al 1975
Uthållighetsträning minskar mjölksyrabildningen.
Ny metodik för att undersöka olika
träningsmodeller
Löphastighet (km/tim)
Från DNA till mitokondrier
1-3 tim efter ett
träningspass
Ökad mängd mitokondrier
Förbättrad prestation
Ordergivning
Instruktion
4-8 veckors träning
Metodik för att bestämma träningseffekt:
• Muskelprovtagning.
• Klassisk metodik (muskelprov före och efter 4-8 veckors träning):
Bestämning av mängd mitokondrier (oxidativ enzymaktivitet)
och prestation.
• Ny metodik (muskelprov före och 3 tim efter ett träningspass):
Bestämning av genmarkörer som signalerar mitokondriell tillväxt
Resultat
Snabba och långsamma gener
PGC-1alfa är en genetisk markör som signalerar
bildning av mitokondrier
Ökad PGC-1alfa
Ökad bildning av mitokondrier
Ökad fettförbränning
Ökad uthållighet
Perixosome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α
Genetisk manipulation av möss:
Ökad mängd PGC1alfa – superatletisk mus
Röd färg visar på muskler
med mycket mitokondrier
Dopning???
Uthålligheten ökar med 300%
Träningsstudier på människa där man har
använt signalmarkören PGC-1alfa för att
utvärdera olika träningsmodeller.
Sprintträning och aerob uthållighet
Tidsförlopp för muskelns PGC-1alfa
efter ett träningspass:
Försökspersoner:
8 fysiskt aktiva studenter: VO2max 45 ml O2/min/kg
2 veckors träning: totalt 6 sessioner med 3,5 min arbete
Total träningstid: 15 min
Markör för bildning av mitokondrier (mRNA PGC-1alfa)
Diet med kolhydrater
75 min cykling vid
75% av VO2max
9 fp
Muskelprov före/efter
Diet utan kolhydrater
Sprintintervaller (4-7st 30 s cykling vid maxbelastning)
= Maximalt anaerobt arbete
3,5 min
Burgomaster et al J Appl Physiol 98: 1985-1990, 2005
Slutsats: Bättre träningsanpassning om man undviker
kolhydrater efter ett träningspass.
Pilegaard 2005
Sprintträning och uthållighet
Sprintträning med elitcyklister
Mitokondrier
Uthållighet
- Sprintträningen förbättrade uthålligheten vid 80% VO2max
från 26 min till 51 min!!!!
- Mängden mitokondrier ökade med 38%
- VO2max oförändrad
10 st cyklister på nationell elit
VO2max 68 ml/min/kg
Jämförelse mellan två träningsmodeller
Tröskelträning (3x20 min)
Sprintintervaller (7x30 s)
~87% av VO2max
~184% av VO2max
60 min
Pre
3,5 min
2h Post
Pre
2h Post
Psilander et al. Eur J Appl Physiol 2010
Burgomaster et al J Appl Physiol 98: 1985-1990, 2005
Sprintträning och uthållighet: resultat
Träning med låga kolhydratdepåer
Hansen et al. J.Appl. Physiol. 2005
Markör för bildning av mitokondrier
(mRNA PGC-1alfa)
mRNA level (fold change)
8
7 otränade fp
Träningsstudie 10 veckors träning (träning 5 dagar, vila 2 dagar)
*
*
6
Ben 1: Träning 1 timme varje dag.
Ben 2: Träning 2 timmar varannan dag
(dvs dubbel träning – låg halt kolhydrater i muskeln under sista timmen)
4
2
0
SIE
Sprint
IE
Tröskel
PGC-1α
SM
Sprintträning är lika effektiv som tröskelträning hos elit.
Psilander et al. 2010
Träning med låga kolhydratdepåer ger bättre
träningseffekt
Oxidativa enzymer
(mängd mitokondrier)
Uthållighet (min) vid 90% VO2max
*
Varför har man inte i tidigare forskning
sett att kombinationsträning ger positiva
effekter på muskelns mitokondrier?
*
Låg Hög
Kolhydrater
Låg Hög
Kolhydrater
Hansen et al. J.Appl. Physiol. 2005
Träning och antioxidanter
Timing mellan passen kan vara viktig.
20 st tränade fp (VO2max=54 ml/kg/min)
20 st otränade fp (VO2max=45 ml/kg/min)
4 veckors träning (65 min konditionsträning 5 d/v)
med och utan antioxidanter (vit C, vit E)
Design: 20 veckors träning
• uthållighet (intervall)
• styrka (benpress 6 sets 15-20 rps)
2x 8 försökspersoner (fysiskt aktiva)
Markör för muskulär oxidativ
anpassning (mRNA PGC-1alfa)
Grupp A: kombinerad session styrka-uthållighet
Grupp B: separata dagar med styrka resp. uthållighet
Resultat:
Muskelns mängd mitokondrier ökade i grupp A (+25%)
men ingen förbättring i grupp B.
Sale et al. Med Sci Sp Exerc. 1990
Grupp A
Ristow et al. PNAS 2009
Grupp B
Medarbetare:
Summering:
• PGC-1alfa är en markör för hur förbränningsmotorn
anpassar sig till träning.
• Intervallarbete med en hög intensitet ger snabb
träningseffekt.
• Kolhydrater efter ett träningspass försämrar
träningseffekten.
• Träning med låga kolhydratdepåer i muskeln
förbättrar träningseffekten.
• Styrketräning efter konditionsträning kan förstärka
träningseffekten.
• Antioxidanter kan försämra träningseffekten.
GIH
Per Berthelsson
Eva Blomstrand
Mikael Flockhart
Henrik Mascher
Marjan Pontén
Li Wang Niklas Psilander
Högskolan i Dalarna. LIVI
Michail Tonkonogi
Jens Westergren
