tisdag 28 oktober 2014

Vad är mitokondrier?

I stort sett alla som skriver om löpning skriver också om mitokondrier, för utan mitokondrier skulle vi inte kunna springa. Vi skulle inte kunna skriva eller tänka heller. Allt vi gör - springer, tänker, pratar, andas och skriver - kräver energi (ATP) och denna energi skapas av den mat vi äter och det syre vi andas i cellernas kraftverk - mitokondrierna. I stort sett alla celler i djur, svampar, alger och växter innehåller hundratals och ibland tusentals mitokondrier. En människa har grovt räknat 50 triljoner mitokondrier som tillsammans omsätter 50 gram ATP var 20:e sekund, vilket alltså betyder att en människa sätter sprätt på otroliga 200 kg ATP varje dag.

Mitokondrier var bakterier
Forskarna är ganska säkra på att mitokondrierna en gång var bakterier som simmade omkring i en kaotisk ursoppa tills en dag då en bakterie trängde in genom ett membran till en cell och började samarbeta, d v s ge energi till cellen i utbyte mot skydd och näring. Detta samarbete började för ca 1,5 miljarder år sedan. Det var en viktig milstolpe i livets evolution.
Ungefär så här gick det till när en bakterie blev en viktig organell i cellen.
En ny studie visar att detta möte kanske var mer dramatiskt än så. I den nya studien använde forskarna modern DNA-sekvenseringsteknik för att avkoda 18 nära bakteriesläktingar till mitokondrier. När man rekonstruerade det genetiska innehållet i mitokondriella förfäder, genom att sekvensera DNA från nära släktingar, framkom ett mönster som visade att de tidiga mitokondrierna var parasiter som stal energi från sin värd, innan de ingick ett förbund om vapenvila och endosymbios och började skapa och ge energi.

Vad ska man ha mitokondrier till?
Mitokondrierna delar sig som bakterier och har ett eget cirkulärt DNA (mtDNA) med endast 37 gener som ärvs från modern. Söner ärver mtDNA från sin mor men skickar det inte vidare till sina barn. Mitt mtDNA dör ut med mig, men lever vidare i min syster och hennes döttrar.

På samma sätt som en bil måste ha bensin, måste cellerna ha ATP för att fungera. Mitokondrierna skapar ATP av den mat vi äter - fett, kolhydrater, proteiner - och det syre vi andas in. Det krävs ATP för att pumpa tillbaka kalcium i musklerna så att de kan slappna av, så om produktionen av ATP upphör fryser man fast i det läge som musklerna hade när ATP tog slut. Det kallas för likstelhet (rigor mortis).

Ju fler mitokondrier man har, desto mer fett och glukos kan de omvandla till energi. Det gör att man orkar mer. Det är ATP som driver de proteiner som får musklerna att arbeta och det är ATP som pumpar natrium och kalium så att hjärncellerna kan skicka signaler till varandra och till resten av kroppen. Det behövs även ATP för att städa upp signalsubstanser efter en synaps.

En två minuter lång animation av mitokondrier som spottar ut glödhet ATP.

När mitokondrierna bränner brunt och beige fett bildas inte ATP, däremot bildas det värme. Det är mitokondrierna som håller oss varma på vintern genom att bränna dessa fettceller. Mina kollegor tror mig inte när jag säger brunt fett för tusende gången, men mina bloggläsare tror på mig och på vetenskapen. Hoppas jag:)

Mitokondrierna gömmer kanske också nyckeln till varför vi åldras och till flera sjukdomar kopplade till åldrande. Kort sagt: De är livsviktiga.

Hur bygger man fler mitokondrier?
Man vet att de gener som styr tillväxten av mitokondrier ökar sin aktivitet redan en timme efter att man har sprungit. Det är en anpassning som ökar uthålligheten och fettförbränningen. Även hjärnan påverkas av löpning. I en studie på möss såg man att de som sprungit hade fler markörer för mitokondriell utveckling i alla vävnader, inklusive hjärnan, än de möss som suttit stilla.

En fjärdedel av cellernas volym upptas av mitokondrier.
Genom att springa en halvtimme några gånger i veckan fylls således hjärna och muskler med nya, friska mitokondrier. Forskarna tror att det leder till att vi blir mer motståndskraftig mot fysisk och psykisk utmattning.

Jag bygger mitokondrier
I helgen körde jag ett tungt älglufspass. Jag har fortfarande träningsvärk efter det. Det får jag alltid första gången jag tränar älglufs. Trots det sprang jag några varv runt Sidsjön på lunchen idag i sol och blåst. Det kändes tungt men genom att stressa cellerna bygger jag nya mitokondrier. Jag tror jag behöver alla mitokondrier som jag kan få för att orka med årets sista mörka dagar.

lördag 25 oktober 2014

Blir man långsammare med åren?

En oundviklig följd av att man åldras är att fysiken försämras. Det kan tyckas självklart och inget som behöver utredas, men nya studier visar att sambandet ålder och fysik inte är så självklart. En stor del av nedgången i fysisk prestanda beror på att många 40-åringar ändrar sina prioriteringar och livsmönster. Men även när man tar hänsyn till livsfaktorer är det ett faktum att äldre idrottare - löpare, cyklister, triatleter - i snitt är långsammare än yngre, även om de tränar lika mycket. Orsaken är minskad uthållighet och kraftutveckling, samt försämrad effektivitet.

Styrketräning förbättrar effektiviteten
I somras kom dock en studie som visar att äldre kan komma ikapp de yngre i vissa avseenden. En forskargrupp med den franska professorn Jeanick Brisswalter i spetsen analyserade en grupp på 60 triatleter i åldrarna 20 till 70 år. Alla triatleter tränade 2 timmar om dagen och de cyklade dessutom ca 250 km i veckan.

Både syreupptagningsförmåga (VO2Max) - som är ett grovt mått på uthållighet - och explosivitet, börjar försämras runt 30-40 årsåldern. De 70-åriga triatleterna var förvisso mer vältränade än en genomsnittlig 35-åring, men de hade lägre VO2Max och kraftutveckling jämfört med 20-åringarna. Även effektiviteten var sämre. En triatlet i 60-årsåldern som cyklar förbrukar 17,6 % mer energi för att uppnå samma effekt som en 20-åring. Det beror knappast på dålig teknik - den torde ju vara fulländad när man tränat länge - utan förmodligen på försämringar i de neuromuskulära signalerna mellan nervsystem och muskler.

I en tidigare studie från 2012 undersökte man två grupper som tränade styrka tre gånger i veckan. Den ena gruppen bestod av män som i snitt var 52 år och den andra gruppen av ett gäng med en medelålder på 26 år. Det visade sig att 52-åringarna ökade sin benstyrka med 17,9 % och sin effektivitet med 16,3 %. 26-åringarna blev dock inte starkare eller effektivare av samma typ av styrketräning. De var redan tillräckligt starka, vilket alltså utjämnar skillnaden i effektivitet som man fann i den andra studien

Dessa resultat visar att sjunkande effektivitet förmodligen är en följd av minskad muskelmassa och av förändringar i de neuromuskulära kopplingarna mellan nervsystem och muskler. Det är inte åldern som är orsaken till sämre effektivitet, utan svagare muskler. Det är något man kan åtgärda genom att träna styrka och det verkar bli viktigare, ju äldre man är. Genom att träna styrka förbättras de neuromuskelära signalerna redan i det första passet och man blir snabbt mycket starkare. Trots detta är medelåldern på gymmen ganska låg. Det behövs dock inte ett helt gym. En enda hantel räcker riktigt långt.

Fyra stärkande övningar för löpare
Förmodligen är det också så att en timme styrketräning ger mer än ytterligare en timmes löpning efter 40. Här är några bra övningar som jag skrivit om tidigare och som jag lånat av Matt Fitzgerald. Det räcker med 20 minuters styrketräning med en hantel, 2-3 gånger i veckan, för att bli en mycket bättre löpare.

1. Marklyft med utfällda ben
Denna övning stärker lårmusklerna, rumpan och höften. Övningen ökar styrkan i det enskilda benet och stabiliserar höften, två viktiga delar i löpningen eftersom vi springer på ett ben i taget och det kräver en höft. Repetera 10 gånger. Byt sedan till den andra foten. Se video nedan:

2. Ryggpromenad
Starka magmuskler förbättrar kraftöverföringen mellan ben och överkropp, vilket är bra för löpningen. Övningen minskar också på skaderisken genom att öka stabiliteten i ryggslutet, bäckenet och höfterna under löpning och ger de djupa magmusklerna kraft att driva löpsteget framåt. Tänk på att pressa ryggen mot golvet hela tiden. Gör 12-20 rep, om det känns lätt så pressar du inte nedre delen av ryggen tillräckligt hårt mot golvet.



3. Enarmsryck med hantel
Denna övning involverar och koordinerar ben och överkropp, vilket självklart är viktigt när man springer. Övningen stärker musklerna på baklåret, rumpan, ryggen och axlarna.



4. Hopp på ett ben
Hoppövningar, eller plyometri, har bevisligen stor effekt på löpekonomin. Poängen med plyometri är att den intensifierar hoppelementet i löpningen. Att hoppa på ett ben är kanske den enklaste, men samtidigt den viktigaste, övningen för en löpare. Att springa är ju inget annat än att hoppa från det ena benet till det andra.

Stå på höger fot med vänster ben lite lätt böjt. Böj dig ner lite och hoppa sedan så högt det går med avstamp på höger fot och landa sedan också på höger fot. Hoppa 20 ggr, vila sedan 30 sekunder och byt sedan till vänster fot om du har en sån.

Mer om nyttig plyometrisk träning här:
Hoppa dig stark med plyometri

Älglufs i lerklafs
Jag brukar vanligtvis träna styrka två gånger i veckan. Den här veckan blev det måndag, onsdag och fredag, alltså tre pass. Mest för att det var så dåligt väder och jag vek ner mig när det gällde löpningen. Men idag sprang jag i blåst och regn. Jag tycker faktiskt det är härligt att kämpa mot naturens element. I morgon blir det älglufs i lerklafs. Säsongens första ”skidpass”.

Ibland får jag frågan varför jag lyfter hantlar. Vad ska du med biceps till med när du springer? Det kanske stämmer till viss del, men jag tror att man ska träna alla muskler för människan är en komplex helhet, inte en massa delar som rör sig oberoende av varandra.

tisdag 21 oktober 2014

Varm och smal med brunt och beige fett

Det har varit några dagar med minusgrader. Jag klär mig dock fortfarande som om det vore sensommar. På morgonen fryser jag, men det gör ingenting. Det är bara hudens köldreceptorer som signalerar till hjärnan att det är kallt.

Jag är inte särskilt frusen, men några av mina kollegor tar på sig koftor och filtar och klagar på kylan. Det gäller särskilt de kvinnliga kollegorna, eftersom kvinnor i genomsnitt fryser något mer än män. Kvinnor har i jämförelse med män i snitt dels mindre muskler som skapar värme, dels har de mer fett och fett - paradoxalt nog - är bra på att hålla fast värme, vilket gör extremiteterna längst ut, som händer och fötter, lite kallare.

Kroppen anpassar sig alltid och jag tror det är bättre att frysa litegrann och anpassa sig, än att linda in sig i filtar. Genom att frysa bildas ett sorts fett som - precis som muskler men mycket mer effektivt - genererar värme. Det kallas för brunt fett. Brunt fett kräver inget arbete, inga åkerbrasor. Det är som små pyrande brasor i cellerna och tillsammans bränner det glukos och stora mängder vitt fett. Bara genom att sänka temperaturen några grader, ökar kaloriförbrukningen med 15 %.

Vad är brunt fett?
Brunt fett är en viss typ av fettvävnad som bränner fett och glukos för att generera värme. I vanliga fall används cellernas mitokondrier för att tillverka energi (ATP) som används till arbete och ungefär hälften av energin läcker ut som spillvärme (det är därför man blir varm av arbete), men i bruna fettceller produceras endast spillvärme. Vitt fett saknar denna förmåga. Spädbarn, som inte kan huttra sig varma, är beroende av brunt fett för att hålla värmen. Små däggdjur är också beroende av brunt fett. Tack vare brunt fett drabbas inte gnagare av fetma och de fryser inte ihjäl och björnar kan sova i lugn och ro i sitt ide utan att huttra och skaka under vintern. Till för bara några år sedan trodde man inte att vuxna människor hade något brunt fett, men nyare studier visar att det finns och att det fyller en funktion. Det är kanske anledningen till att man fryser mer nu på hösten när det är 2 grader kallt än senare på vintern när det är lika kallt. Skillnaden är att på vintern har vi brunt fett i kroppen som skapades när vi frös tidigare på hösten.
Brunt och vitt fett.
I veckan kom ytterligare tre studier som belyser nya aspekter av brunt fett. Brunt fett har plötsligt blivit ett mycket hett forskningsområde.

Beige fett
Genom att utsätta sig för låga temperaturer kan man omvandla vitt fett från lår och mage till en mellanform av brunt fett som kallas beige fett och som också bränner kalorier för att skapa värme, visar en ny studie.

Man vet sedan tidigare att gnagare som utsätts för låga temperaturer, omvandlar vita fettdepåer till beige fett. I den nya studien undersökte man om detta också skedde hos människor. Man analyserade vävnadsprover av fettvävnad från 55 magar för att se om de vävnadsprover som tagits på vintern visade mer tecken på "bryningsaktivitet" (vitt till beige) än på vävnadsprov som tagits under sommaren. Forskarna tog också prov på 16 lår efter att de hållit en ispåse på låren i 30 minuter.

Analysen visade att fettvävnad som samlats in på vintern hade en högre nivå av två genetiska markörer för beige fett, jämfört med de prover som tagits på sommaren. Vävnadsprover från de istäckta låren visade förhöjda halter av tre genetiska markörer bundna till beige eller brunt fett i prover tagna under vintern.
Tre typer av fett.
Forskarna upptäckte också en skillnad i resultaten mellan magra och överviktiga (BMI>30) människor. Effekten var sämre hos överviktiga p.g.a. inflammationer i vävnaden som försämrade konvertering av vitt fett till beige fett. Det gör det alltså lite svårare för överviktiga att gå ner i vikt.

Hjärnan kontrollerar det bruna fettet
Förändringen från vitt till beige/brunt fett börjar som en molekylär process i hjärnan. Denna process påverkar hur mycket energi som vi bränner och hur mycket vikt vi kan förlora. Detta visas i en studie som publicerats i senaste numret av tidskriften Cell.

Den process som ”bryner” vitt fett till brunt fett styrs av nervceller som kontrollerar hunger och aptit. När forskarna stimulerade denna process i hjärnan hos möss fann de att det skyddade dem från att bli överviktiga trots att de gavs en fet kost. Därefter studerade forskarna de molekylära förändringarna i nervceller kopplade till aptit i hjärnan (i hypotalamus) och fann att en unik sockerart som kallas "O-GlcNAc" pluggade igen jonkanaler för kalium, vilket i sin tur fungerar som en startsignal för hjärnan att aktivera förbränningen av fett.
Björnar sover utan att huttra av kyla. Källa.
Det är framför allt hunger och kyla som aktiverar denna process hos däggdjur. Brist på mat är mer kraftfullt än kyla därvidlag, eftersom matbrist kan minska värmeproduktionen för att upprätthålla den livsviktiga energibalansen. Brunt fett fyller alltså en viktig funktion för däggdjurens överlevnad genom att ge värme både när man är hungrig och frusen.

Bryna vitt fett med en klick adenosin
Kan denna kunskap utnyttjas? Finns det ett piller? Ja, kanske inom några år. Nordiska forskare upptäckte nyligen att kroppens adenosin aktiverar brunt fett och bryner vitt fett. Adenosin frigörs under stress. För att denna signal ska nå fram krävs adenosinreceptorn A2A. Om adenosin binder till denna receptor i bruna fettceller, stimuleras fettförbränning.

Vitt fett saknar receptorn A2A, men när forskarna överförde A2A-receptorgenen från bruna fettceller till vita fettceller i möss, kunde mössens vita fettceller smälta överflödigt fett. På sikt kanske det innebär ett "piller" mot fetma.

Iskall
Häromdagen glömde jag att ta mina löparhandskar som jag köpte i Davos en kall dag för tre månader sedan för många schweizerfranc. Jag fryser aldrig om benen eller kroppen, men händerna kan bli kalla. Det var riktigt kallt, men jag kunde inte vända om. Mitt blod retirerade in i de inre organen som besättningsmännen på ett sjunkande skepp, som om händerna skulle lossna och ramla av och bli kvar längs vägen. Fingrarna var lite fumliga efteråt, innan blodet vågade ta sig in i dem igen. Kanske jag aktiverade produktionen av brunt fett. I så fall var det väl värt det. Sen tog jag en kall dusch.


Det har var mitt femte inlägg om brunt fett. Tidigare inlägg:
Frossa bränner kalorier 2014
Elda med brunt fett 2013
Bruna fettceller bränner fett 2012
Brunt fett motar kylan 2010