Träning av uthållighet molekylärbiologisk teknik ger vetenskaplig evidens till nya träningsmodeller. Kent Sahlin, Åstrandlaboratoriet, GIH Upplägg: Allmänt om kondition och uthållighet Lite fysiologi och biokemi Metodik Nya experimentella studier Varför ska man träna uthållighet/kondition? Uthållighet på korta och långa distanser Undvika sjukdom Må bättre Förbättra kondition orka mer Prestation tävling Korta distanser (<1-2 min): Anaerob uthållighet (mjölksyra) Långa distanser (>10 min): Aerob uthållighet (syreupptag) Kondition: Maximal syreupptagningsförmåga VO 2 max Kräver labresurser Kan uppskattas från puls: Åstrandstest Faktorer av betydelse för aerob uthållighet: Maximal syreupptagningsförmåga (VO 2 max) Ämnesomsättning: minskad mjölksyra ökad fettförbränning Teknik Mentala faktorer Prof. P-O Åstrand
Arbetsbelastning: t.ex. Löphastighet Relativ arbetsbelastning: %VO 2 max eller %maxpuls Uthållighet påverkas även av andra faktorer än VO 2 max Minuters arbete Träningszoner: Mycket ansträngande: >85% VO 2 max el. >90% maxpuls Ansträngande/lätt: 70% VO 2 max el. 80% maxpuls Lätt: 50% VO 2 max el. 70% maxpuls 90 60 Otränad 30 0 Vid arbete på 70% VO 2 max (ca 80% av maxpuls) Otränad trött efter 40 min. Tränad (ej elit) trött efter 90 min Tränad % VO 2 max Effekter av träning Träningsstatus Individens teoretiska maxnivå Träningsbarhet beror på arv tränad elit 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) I mitokondrierna sker förbränningen med hjälp av syre. Bränslet är huvudsakligen fett och kolhydrater. Processen ger energi till bl.a. arbete Mitokondrier och träning. Mitokondrier är färskvara. % Ökning 40 Mitokondrievolym 35 30 VO 2 max 25 20 15 10 5 0 6 veckors träning av otränade fp Tonkonogi et al. J Physiol. 528:379-388, 2000. Mitokondrier Henriksson et al 1975 VO 2 max Uthållighetsträning minskar mjölksyrabildningen. Ny metodik för att undersöka olika träningsmodeller Löphastighet (km/tim)
Från DNA till mitokondrier Metodik för att bestämma träningseffekt: 1-3 tim efter ett träningspass Ordergivning Instruktion 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 Ökad mängd mitokondrier Förbättrad prestation 4-8 veckors träning 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 Träningsstudier på människa där man har använt signalmarkören PGC-1alfa för att utvärdera olika träningsmodeller. Röd färg visar på muskler med mycket mitokondrier Uthålligheten ökar med 300% Dopning???
Tidsförlopp för muskelns PGC-1alfa efter ett träningspass: Markör för bildning av mitokondrier (mrna PGC-1alfa) Sprintträning och aerob uthållighet Försökspersoner: 8 fysiskt aktiva studenter: VO 2 max 45 ml O2/min/kg 2 veckors träning: totalt 6 sessioner med 3,5 min arbete Total träningstid: 15 min 75 min cykling vid 75% av VO2max 9 fp Muskelprov före/efter Diet med kolhydrater Diet utan kolhydrater Sprintintervaller (4-7st 30 s cykling vid maxbelastning) = Maximalt anaerobt arbete 3,5 min Slutsats: Bättre träningsanpassning om man undviker kolhydrater efter ett träningspass. Pilegaard 2005 Burgomaster et al J Appl Physiol 98: 1985-1990, 2005 Sprintträning och uthållighet Uthållighet Mitokondrier Sprintträning med elitcyklister 10 st cyklister på nationell elit VO 2 max 68 ml/min/kg Jämförelse mellan två träningsmodeller - Sprintträningen förbättrade uthålligheten vid 80% VO 2 max från 26 min till 51 min!!!! - Mängden mitokondrier ökade med 38% - VO 2 max oförändrad Burgomaster et al J Appl Physiol 98: 1985-1990, 2005 Tröskelträning (3x20 min) ~87% av VO2max Pre 60 min Sprintintervaller (7x30 s) ~184% av VO2max 3,5 min 2h Post Pre Psilander et al. Eur J Appl Physiol 2010 2h Post Sprintträning och uthållighet: resultat Markör för bildning av mitokondrier (mrna PGC-1alfa) mrna level (fold change) 8 6 4 2 Träning med låga kolhydratdepåer Hansen et al. J.Appl. Physiol. 2005 7 otränade fp Träningsstudie 10 veckors träning (träning 5 dagar, vila 2 dagar) 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) 0 SIE IE Sprint 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 Timing mellan passen kan vara viktig. Design: 20 veckors träning uthållighet (intervall) styrka (benpress 6 sets 15-20 rps) 2x 8 försökspersoner (fysiskt aktiva) Grupp A: kombinerad session styrka-uthållighet Grupp B: separata dagar med styrka resp. uthållighet Träning och antioxidanter 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) Markör för muskulär oxidativ anpassning (mrna PGC-1alfa) 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 Grupp B Ristow et al. PNAS 2009 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 Medarbetare: Högskolan i Dalarna. LIVI Michail Tonkonogi Jens Westergren