Löpning producerar mitokondrier i både muskler och hjärna

För några år sedan lyssnade jag på ett föredrag av en känd svensk näringsexpert som hävdade att det var ohälsosamt att springa mer än 5 km. När han någon gång sprang vräkte han i sig c-vitaminer efteråt för att hjälpa immunsystemet att oskadliggöra fria radikaler som började riva sönder cellerna efter några kilometers löpning.

Jag kände instinktivt att det inte kunde stämma. Människan utvecklades som långdistanslöpare och under årmiljoner sprang man ofta mer än 5 km per dag. En genomsnittlig jakt kunde vara i flera timmar och sträcka sig över 20-40 km. Dessa jägare hade inte tillgång till - och våra kroppar är knappast anpassade till - ett oändligt utbud av energikakor, antioxidanter och söt och salt sportdryck. Kroppen har stora reserver av salt, fett och vatten. Dessutom finns det kroppsegna antioxidanter, och fria radikaler är inte alltid skadliga.

Ny forskning på kroppens biokemi håller dock på att ändra den gängse synen på människan som en skör varelse som behöver matas och vattnas varannan timme för att överleva. Vi är mycket mer robusta än vi tror. Annars hade vi inte överlevt. Ny forskning visar t ex att träningseffekten blir större om man ibland avstår från att äta kolhydrater före eller efter ett träningspass. Efter ett löppass stimuleras de proteiner som är kopplade till löpning och det är dessa förändringar i genuttryck och translation som utgör den molekylära basen för hur kroppen anpassar sig. För att förstå hur det fungerar bör man veta litegrann om hur gener fungerar (fast man kan hoppa över avsnittet också).

Lite om gener, budbärar-RNA och mitokondrier
En gen är en bit DNA som kodar för ett protein. Detta sker med hjälp av en kopia av DNA som kallas för budbärar-RNA. Budbärar-RNA fungerar sedan som en ritning för proteinet. Ju större behovet är av ett visst protein, desto mer budbärar-RNA skickas ut till ribosomerna där själva sammansättningen av proteiner äger rum. Genom att analysera budbärar-RNA från olika gener som kopplats till träning kan man undersöka hur effektiv träningen är. En av de viktigaste generna är PGC-1 alfa som reglerar tillväxt av mitokondrier - cellens kraftverk. PGC-1 alfa är en så kallad transkriptionsfaktor som stimulerar de gener som styr produktionen av mitokondriernas olika beståndsdelar. Genmanipulerade möss med extra mycket PGC-1 alfa-aktivitet har fler mitokondrier och förbättrad uthållighet (ca 50 %) i jämförelse med icke genmanipulerade möss.

Källa: Öppen föreläsning

Redan några timmar efter en löprunda ökar mängden budbärar-RNA av PGC-1 alfa, vilket är det första biokemiska steget mot det som i slutändan leder till en ökad mängd mitokondrier. PGC-1 alfa kan därför användas som en markör för att bedöma effekten av olika typer av träning. En ökad mängd budbärar-RNA av PGC-1 alfa, betyder bättre fettförbränning och fler mitokondrier, vilket sammantaget förbättrar uthålligheten.

Train low – compete high
Det är vanligt att löpare tar med sig klasar med bananer, antioxidanter och energikakor till träningen. Man äter lite före och lite efter, eftersom det är viktigt att fylla på depåerna och förbättra återhämtningen. Rekommendationerna - som mer handlar om marknadsföring än solid vetenskap - är att fylla på ordentligt med kolhydrater under och efter ett träningspass. Dessa ”sanningar” ifrågasätts nu alltmer. För några år sedan visade en dansk forskargrupp att träningsresponsen förstärks om man undviker kolhydrater efter träningen. Man har sett att flera proteiner, såsom värmechockprotein 70, IL-6, PDK4 och hexokinas, aktiveras i större utsträckning när träningen utförs med låga nivåer glykogen i musklerna. Vidare ökar aktiviteten av AMPK både i vila och under träning vid låga glykogennivåer. AMPK är särskilt viktigt eftersom denna signalmolekyl ligger uppströms i kedjan och den stimulerar i sin tur PGC-1 alfa som i slutändan leder till fler mitokondrier. Aktiviteten i AMPK - och även gener som är aktiverade i fettförbränning - stängs av om man dricker en mugg med sportdryck.

Vidare kunde man visa att träning med två pass per dag varannan dag gav en bättre träningseffekt än ett pass per dag. Forskarna tolkade resultaten som att träning med låga halter av kolhydrater i muskulaturen var den faktor som förstärkte träningseffekten. Några forskare införde därför begreppet ”train low – compete high”, som innebär att man bör undvika kolhydrater under träning men ha ett högt intag före och under tävling.

Källa: Öppen föreläsning

En forskargrupp på GIH har nyligen undersökt hur träning med mycket låga glykogennivåer (lagrade kolhydrater) i muskulaturen påverkar tillväxten av mitokondrier. Man lät tio vältränade cyklister genomföra ett timslångt pass på morgonen två gånger med en vecka mellan varje tillfälle. Båda träningstillfällena föregicks av ett cirka 2,5 timmars långt träningspass kvällen innan. Syftet med kvällspasset var att tömma musklerna på kolhydrater. Vid ena tillfället fyllde försökspersonerna på med kolhydrater efter kvällspasset, medan de vid det andra tillfället åt en kolhydratfattig kost mellan passen. Resultatet visade att försökspersonerna fick en cirka tre gånger större aktivering av PGC-1 alfa när de tränade med låga glykogennivåer jämfört med när de kolhydratladdat. Muskelns förråd av kolhydrater verkar således vara en viktig faktor för muskelns anpassning till uthållighetsträning. Ju mindre kolhydrater, desto större aktivering av PGC-1 alfa som på sikt leder till fler mitokondrier och bättre fettförbränning. Det kan därför vara fördelaktigt att undvika kolhydrater ibland, exempelvis genom att träna tidigt på morgonen eller under fasta. Det gäller särskilt de som har som mål att på lång sikt optimera den aeroba förmågan.

Fler mitokondrier i hjärnan
Även hjärnan påverkas av träning. Man vet att träning leder till ökad produktion av BDNF som stimulerar nybildning av hjärnceller och ökar plasticiteten, d v s hjärnans förmåga att anpassa sig till det som händer och sker. Att träna är en rejäl blodsköljning av hjärnan. Hjärnan måste arbeta hårt för att sätta fart på musklerna och synkronisera kroppens olika system. Man vet att den metabola aktiviteten ökar, men man har tidigare inte vetat vad som händer med befintliga hjärnceller. Bildas det nya mitokondrier på samma sätt som i muskelceller?

I en studie på möss var syftet att undersöka vad som hände med befintliga hjärnceller. Forskarna delade in möss i två grupper där hälften tränade en timme om dagen på löpband, medan den andra hälften vilade i sina burar utan att träna. Efter två månader orkade de vältränade mössen springa i drygt två timmar, medan de otränade bara orkade en timme. Det var knappast förvånande. Det intressanta fann forskarna inne i mösshjärnorna. De möss som sprungit hade fler markörer för mitokondriell utveckling i alla vävnader. Det fanns ingen jämförbar aktivitet i hjärncellerna från de stillasittande mössen.

En mitokondrie. Det finns många i en kropp. Se film här.

Genom att springa en halvtimme några gånger i veckan fylls hjärnan med nya energikraftverk - mitokondrier. Forskarna tror att det leder till att hjärnan orkar lite mer, blir mer motståndskraftig mot utmattning. Eftersom det är hjärnan som signalerar till kroppen att den behöver vila, kanske de nya mitokondrierna gör att man orkar lite till. Genom att träna kroppen blir hjärnan starkare. (Och kanske blir också kroppen starkare om man tränar hjärnan. Nya spännande studier - som jag ska skriva om snart - tyder på det).

Man vet att nedsatt mitokondriefunktion är inblandat i en rad ärftliga sjukdomar, normalt åldrande och sjukdomar som Alzheimer och Parkinson. Att ha en större reservoar av mitokondrier i hjärncellerna kan ge extra skydd. Epidemiologiska studier visar också att löpare har en lägre risk för neurologiska sjukdomar. Det är en bra anledning till att springa och 1-2 pass i veckan kan man med fördel springa utan att kolhydratladda före, under eller efter.