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