Fördelar med autofagi

Om du haft ett byggprojekt hemma har du kanske märkt att det snabbt blir ganska stökigt. Du prioriterar bygget före städning och underhåll. Cellerna fungerar på samma sätt. Om cellen är inriktad på tillväxt kommer städning och underhåll i andra hand.

I cellerna sköts städning och underhåll av en process som kallas autofagi. ”Auto” betyder själv och ”fagi” äta. Den bokstavliga betydelsen av autofagi är alltså ”självätande”. Även om det kanske låter ohälsosamt att äta sig själv, är det en fördelaktigt process för din kropp.

Tre typer av autofagi: makro, mikro och CMA. Bild: Wikipedia

Urgammal mekanism

Autofagi är en urgammal evolutionär mekanism som ser till att kroppen eliminerar trasiga proteiner, lipider, mikrober och organeller (exempelvis mitokondrier, mitofagi)och återvinner beståndsdelarna. Denna evolutionära funktion har bevarats eftersom den främjar överlevnad och anpassning till olika stressfaktorer. Ju mer stress som cellen utsätts för, desto mer aktiveras de autofagiska processerna.

Det är en ganska ny upptäckt. Den japanska professorn Yoshinori Ohsumi kunde på 1990-talet kunde visa att autofagi förekommer i jäst. Han identifierade 15 gener kopplade till denna process. Därefter kartlade han mekanismerna bakom autofagi och visade att processen även pågår i mänskliga celler. Dessa upptäckter belönades med Nobelpriset i medicin 2016.

Yoshinori Ohsumi nobelpris för autofagi 2016. Krävande men intressant föreläsning på youtube. 

Pac-Man

Vanlig autofagi startar med att skräp samlas upp av en säck som liknar en Pac-Man. Den smälter sedan samman med en cellulär återvinningsstation packad med nedbrytande enzymer som kallas lysosom. Avfallet bryts ner och skickas sedan ut och återanvänds av cellen.

De autofagiska processerna sker hela tiden, oavsett om en cell svälter eller inte. Det sker på en basnivå. Under normala förhållanden tar autofagi bort skadade proteiner och organeller för att förhindra cellskador. Men under stress (t.ex. svält, frånvaron av tillväxtfaktorer eller syrebrist) ökar autofagi.

Styrketräning och autofagi

När du tränar styrka behöver du aminosyror för att bygga upp musklerna. För att växa måste mTOR (mTORC1) aktiveras. När mTOR upptäcker aminosyror tar de sig genast till lysosomerna. Där finns stora lager av aminosyror i form av nedbrutna proteiner. Det är en bra byggarbetsplats med både ett inflöde och ett lager att jobba med.

Om du hela tiden äter proteiner och kolhydrater, kommer mTOR att vara konstant aktiv. Cellen bygger nya proteiner och bryr sig inte om underhåll och återanvändning. Det leder till att det samlas trasig och dåliga proteiner i cellen. Den blir stökig. mTOR är fokuserat på tillväxt och hämmar autofagi, fettnedbrytning, glygogensyntes och ökar fett- och kolestoroluppbyggnad.

En av de stora hälsovinsterna med löpning är att det aktiverar autofagi. När du springer förbrukar du energi, vilket aktiverar AMPK som bromsar mTOR. Kroppen vill inte växa när det råder energibrist. Det leder till autofagi, men också till nedbrytning av fett och glukos och minskad fett- och kolestoroluppbyggnad.

Både mTOR och autofagi behövs

Mycket aktivitet i mTOR kan kopplas till dålig hälsa och kortare liv, medan minskad aktivitet i mTOR kan kopplas till långa, friska liv. Men du behöver alltihop - tillväxt, städning och underhåll - för att må bra. Kruxet är att använda mTOR på ett smart sätt. Ibland ska mTOR vara av, ibland på.

Om du fastar 12 timmar aktiveras först och främst proteasomerna. De börjar genast dammsuga cellen på märkta proteiner. Du aktiverar även normal autofagi (makroautofagi) som äter upp och spyr ut sitt innehåll i lysosomerna. Du aktiverar förmodligen även mer specifik autofagi, så kallad CMA ( chaperon medierad autofagi). Det är en mer selektiv form av autofagi som letar upp specifika proteiner för nedbrytning. Denna process går förmodligen ännu snabbare om du springer ett pass före frukost.

Men du kan inte bara ägna dig åt återanvändning. Till slut tar du slut. Du behöver aktivera mTOR också. Jag försöker samordna styrketräning med middagen (som brukar ha mest protein av dagens måltider). Proteiner aktiverar mTOR och det gör även styrketräning.

Snart dags att springa igen

Det är bra med näring men för mycket näring tycks påverka hälsan. Därmed kanske någon form av fasta är bra. 

Efter förra veckans tävling har jag tagit det lugnt. Jag har inte sprungit, men jag har åkt skidor. På söndagen åkte jag runt sjön. Isen var omkring en halvmeter tjock men det hade bildats stora vattenpölar på isen. 

Runners World - Så blir du både starkare och uthålligare

Är uthållighet bättre än styrka? En snabb sökning på internet ger olika svar, men det finns en gemensam nämnare mellan svaren: de som gillar löpning föredrar uthållighet, de som gillar muskler tycker styrketräning är bättre. Det handlar alltså om värderingar. Vad är det du värdesätter? Styrka eller uthållighet, eller både och?

Jag tycker att det är viktigt att vara hållbar och stark och uthållig. Jag tränar styrka två gånger i veckan och uthållighet 4-5 gånger i veckan. Tidsmässigt ligger det på 80-20 till uthållighetsträningens favör.

Foto: Alora Griffiths / Unsplash

Apan som lämnade träden

Det är svårt att bli stark. När våra förfäder skakades ner från träden för miljontals år sedan tvingades de springa för att överleva. Vi blev relativt svaga men uthålliga apor. Om vi måste leta och jaga mat - vilket vi gjort hela vår historia - blir vi uthålliga. Om det finns gott om näring kan vi bli ganska stora och starka. Styrka skyddar oss inte mot starkare ...

Läs fortsättningen här.

 

 

Runners World - Enzymer och uthållighet

Enzymer och uthållighet

Kolhydrater (glukos) och fett är cellernas viktigaste bränsle. Cellen använder glukos och fett för att skapa ATP, som i sin tur driver kroppens processer. När det finns gott om näring använder kroppen glukos, men under fasta eller ett ultralopp, när tillgången på näring är knapp, skiftar kroppen till att använda fett.

Foto av mitokondrie: Louisa Howard/Wikipedia

Livets början

Forskarna lär sig fortfarande om hur celler reagerar på förändringar i miljön. Det handlar om proteinkomplex som mTOR, AMPK och IGF-1. När det finns gott om aminosyror aktiveras mTOR. Det är ett proteinkomplex som ökar tillväxt och proteinsyntes, men hämmar fettförbränning. När det finns ont om energi, dvs kvoten AMP/ATP ökar, då aktiveras istället AMPK. Det sker vid långa löppass eller fasta. Cellen bryter ner fett och återanvänder proteiner i en process som kallas autofagi.

AMPK och mTOR är komplexa och grundläggande signalvägar som går tillbaka till de första cellernas livssituation. När det var gott om näring i ursoppan satsade cellerna på att växa och dela sig, när det var ont om näring försökte de överleva tills det fanns näring igen. Det är val som cellerna fortfarande gör åt oss utan att vi tänker på det, men vi kan påverka dessa cellval med vårt beteende.

PHD3 försämrar uthålligheten

I en ny studie, publicerad denna vecka i tidskriften Cell, visar forskare vid Harvard Medical School att enzymet PHD3 är viktigt för att känna ...

Läs fortsättningen här.

Rött kött och hjärtproblem

Dieter med mycket protein är bra för muskelbyggare och har också blivit populära hos de som vill gå ner i vikt, men en ny studie visar att mycket protein ger mer instabilt plack i artärerna. Instabilt plack kan brista och blockera artärer.

Bild: Pixabay.

"Det finns tydliga fördelar med viktminskning för dieter med högt proteinhalt, vilket har ökat deras popularitet," säger studiens huvudförfattare Babak Razani. "Men djurstudier och några stora epidemiologiska studier på människor har kopplat proteinrika dieter till hjärt-kärlproblem. Vi beslutade att ta en titt på om det verkligen finns en orsakssamband mellan proteindiet och sämre kardiovaskulär hälsa."

Forskarna matade möss med en fettrik diet för att bygga upp plack i artärerna. Därför fick några av mössen en proteinrik och fettsnål diet, medan andra fick en fettsnål diet med lite proteiner som kontroll. 

Proteingruppen ökade mängden protein från 15 till 46 procent av kalorierna. Det visade sig att de hade 30 procent mer plack i artärerna än kontrollgruppen.

Plack är en blandning av fett, kolesterol, kalciumavlagringar och döda celler. En slags immunceller som kallas makrofager - som betyder storätare - äter upp plack, men alltför mycket plack dödar dem istället och de döda makrofagerna sällar sig till placket.

Plack som marmorerats med döda makrofager är extremt instabilt. Det befinner sig på bristningsgränsen. När blodet pumpas genom artärer och når placken - särskilt i samband med högt blodtryck - är det risk att placket lossnar och stoppar igen artärerna. Det är ett recept för en hjärtattack. 

Hur hänger det ihop?

En diet med mycket proteiner - som är uppbyggda av aminosyror - aktiverar ett proteinkomplex med namnet mTOR. mTOR finns i nästan alla celler - däribland makrofager - och känner av tillgången på näring. Det är en urgammal funktion. mTOR-komplexets uppgift är att säga till när cellen ska växa och hämmar autofagi och annat underhållsarbete. mTOR stänger alltså av cellernas förmåga att rensa upp det giftiga avfallet från plack. Det är särskilt aminosyrorna leucin och arginin som aktiverar mTOR och avleder makrofager från renhållningsarbetet.

Leucin aktiverar mTOR (mTORC1).

Rött kött har mycket leucin jämfört med till exempel fisk eller proteinrika växter. När du äter rött kött tas proteinerna in i cellens lysosomer som bryter ner dem till aminosyror som leucin. Leucin aktiverar - tillsammans med insulin - mTOR. Det finns gott om näring och cellen fokuserar på tillväxt. Det ger muskler, men tycks försämra organismens livskraft på sikt om flödet fortsätter under lång tid.

Flera fördelar med periodisk fasta

De senaste åren har det gjorts en rad studier av olika typer av periodisk fasta. Nyligen gjordes en stor randomiserad och kontrollerade studie för att titta på de biologiska effekterna av att fasta 36 timmar med ett 12 timmar långt ätfönster, så kallad varannandagsfasta. 

I studien ingick 60 personer där ena hälften följde varannandagsfasta och den andra hälften åt som vanligt. Dessutom studerade forskarna en grupp på 30 personer som utövat varannandagsfasta i minst 6 månader. De jämfördes med personer som aldrig fastat. Syftet med den delen av studien var att fånga upp långsiktiga effekter. 

Hälsofördelar med fasta

Det visade sig att personerna som fastade hade svårt att hinna äta lika mycket som tidigare. De minskade sitt kaloriintag med 35 procent och förlorade i genomsnitt 3,5 kg på fyra veckor. 

Förutom viktnedgång noterade forskarna en rad biologiska effekter hos de personer som fastade varannan dag:

• Nedreglering av aminosyror som metionin. Eftersom aminosyror är en signal om att det finns tillgång på näring aktiverar de cellens centrala signalväg för tillväxt, mTOR. Fasta hämmar mTOR, vilket ställer in cellerna på underhåll och återanvändning av aminosyror. Det tycks vara bra för organismen på lång sikt. Studier visar att begränsning av aminosyror förlänger livslängden hos möss

• Kontinuerlig uppreglering av ketonkroppar.

• Minskade nivåer av den inflammatorisk markören sICAM-1.

• Sänkta nivåer av tyreoideahormonet trijodtyronin utan att sköldkörtelns funktion blev nedsatt. Sänkta nivåer av detta hormon har kopplats till ökad livslängd hos människor.

• Sänkt kolesterolnivå.

• Minskning av bukfett. 

Dessa effekter har en evolutionär historia, tror forskarna. Människans fysiologi är känslig för perioder av näring och svält. Det tycks som att kontinuerligt intag av kalorier hämmar autofagi - cellens renhållningsarbete. När autofagi aktiveras äts trasiga delar av cellen upp och återcirkuleras, vilket motverkar åldrande. Gamla proteiner blir som nya. 

Autofagi. Lysosomer är cellens återvinningsfabrik.

Pröva fasta 

Jag har fastat minst 12 timmar per dygn i flera år. Jag springer och tränar utan problem på fastande mage. Det är en kombination som ökar autofagi. Jag har tappat några kilo bukfett och är mer alert och aktiv.

Om du ska börja fasta bör du först testa 12/12-fasta. Mer fasta än så är inte för alla och definitivt inte för exempelvis växande ungdomar, gravida eller personer med historia av ätstörningar. 

Kondition eller styrka?

Många som tränar styrka är rädda att de ska tappa muskler om de tränar kondition och många som springer tror att de ska tappa kondition om de tränar styrka. Sunt förnuft säger ju att om man vill bli riktigt bra på någonting bör man fokusera på det och inte slösa tid på annat - tiokampare är aldrig bäst i världen på något av sina kampmoment. Dessutom sägs det vara viktigt i vilken ordning man tränar, styrka först och sedan kondition eller tvärtom. Till för några år sedan fanns det också starkt stöd i forskningen för att separera styrka och kondition. Nya studier tyder dock på att det inte är så viktigt hur man gör, åtminstone så länge man tränar "lagom" mycket. En trolig slutsats är att man kan blanda lite hur som helst och bli både starkare och uthålligare.

AMPK och mTOR - två viktiga signalsystem
I kroppen finns flera signalsystem som talar om när kroppen kommer ur jämvikt. Dessa signalsystem aktiveras av olika budbärare som alarmerar, oftast om utarmning respektive ansamling av olika ämnen eller om obalans mellan ämnen. Syftet med signalsystemen är att anpassa kroppen till verkligheten och öka chansen ...

Läs mer ...

Kan man blanda konditions- och styrketräning?

De som styrketränar är rädda att de ska tappa muskler om de tränar kondition och de som springer tror att de ska tappa kondition om de styrketränar. Sunt förnuft säger ju att om man vill bli riktigt bra på någonting bör man fokusera på det och inte slösa resurser på annat och att man ska träna i en bestämd ordning. Nya studier verkar dock kasta det sunda förnuftet överbord. Man kan blanda lite hur som helst och bli både starkare och uthålligare.

Muskler eller uthållighet - myofibriller eller mitokondrier.

AMPK och mTOR - två viktiga signalsystem
I kroppen finns flera signalsystem som talar om när kroppen kommer ur jämvikt. Dessa signalsystem aktiveras av olika budbärare som alarmerar, oftast om utarmning, ansamling eller obalans mellan vissa ämnen. Syftet med signalsystemen är att anpassa kroppen. När cellerna utarmas p g a kaloriunderskott eller aerob träning, aktiveras AMPK-enzymet som främjar energitillverkning genom att aktivera transkriptionsfaktorn PGC-1a som bl a reglerar tillväxt av mitokondrier. AMPK hämmar även enzymet mTOR, som är viktigt för muskeltillväxt. mTOR-enzymet aktiveras i sin tur av budbärare som insulin, IGF-1, mat som innehåller mycket aminosyror (särskilt leucin) och styrketräning. Det betyder alltså att kroppen i varje ögonblick använder dyrbara aminosyror till att antingen bygga mitokondrier eller myofibriller, d v s kondition eller muskler.

Kondition, styrka och muskler
I grunden står alltså dessa båda signalvägar i ett motsatsförhållande - AMPK mot mTOR. En stor metastudie från 2012 som omfattade 21 studier om uthållighet och styrka, visade dock att en kombination av konditions- och styrketräning var bättre för muskeltillväxt än ingen styrketräning alls, men sämre än enbart styrketräning. Man såg också att konditionen (mätt som VO2max) förbättrades i stort sett lika mycket om man körde enbart kondition eller en kombination av styrketräning och kondition. Det tyder på att uthållighetsidrottare inte ska oroa sig för att förlora kondition om de styrketränar, särskilt inte om man tränar vid olika tidpunkter.

Vidare såg man att olika sorters konditionsträning ger olika utfall. Löpning och cykling ger t ex olika effekter på muskeltillväxt. Cykling är för det första mer lik rörelserna som används vid styrketräning, för det andra ger löpning, som medför en hel del excentrisk muskelkontraktion, fler småskador i musklerna. Det kan vara en förklaring varför cykling ger mer tillväxt av muskler än löpning. Det är svårt att bevisa om det är orsaken, men effekten är hursomhelst intressant. Löpning ger å andra sidan större förbättringar av VO2Max och sänker kroppsfettet mer än cykling. En genomgång i Powerpoint av hela studien finns här.

Världens starkaste man tränar aerobt tio månader av tolv
Den kazakstanska tyngdlyftaren Ilya Ilyin, som vunnit guld i OS 2008 och 2012 och anses vara en av de bästa tyngdlyftarna, tränar aerobt (rodd, löpning och simning) i 10 månader. Sedan spetsar han formen genom att gradvis ta in mer och mer lyftträning och de sista veckorna innan tävling gör han inget annat än lyfter. Han blir inte svagare av den aeroba träningen, så han torde göra någonting rätt. Ilyins träning är en form av periodisering där han bygger upp arbetsförmågan från allmän till specifik. Han bygger upp en stark aerob och motorisk bas, därefter inriktar han sig på mer specifika rörelser, och slutligen tränar han bara rörelser som är specifika för tävling. Jag är ingen expert på tyngdlyftning, men det tycks fungera för Ilya Ilyin. Det viktiga är vad man fokuserar på.

Ilya Ilyin tar guld i OS.

Det finns studier som visar att aerob träning ökar mängden dihydrotestosteron (DHT) i musklerna. DHT är en starkare form av testosteron (mellan 2,5-30 gånger starkare) som lättare binder till de androgena receptorerna. DHT förblir dessutom bundet under längre tid, vilket betyder att också de anabola effekterna räcker längre. Det rör sig än så länge om studier på möss, men det kanske kan vara en delförklaring till varför Ilyin är så stark.

Jag blandar
Jag tränar oftast styrketräning två gånger i veckan och kondition fyra gånger per vecka. Det blir således en vilodag. Enligt en ny finsk studie ökar det risken för skador med 500 % (!) att vila så lite, så jag funderar på att utöka antalet vilodagar till två. Jag kör oftast passen olika dagar, men ibland blir det en kombination av styrka och kondition. Jag tror på blandningar. Allt man gör leder till anpassningar i cellerna och även om det är bäst att träna olika dagar eller med 6 timmars uppehåll mellan olika träningsformer, visar studier att styrka och kondition samverkar även inom tidsintervall så korta som 15 minuter och att det inte har någon betydelse i vilken ordning man tränar styrka och kondition. Oavsett vad man gör så anpassar sig kroppen till det. Livet är en blandning av allt möjligt och därför tror jag det är bra att göra allt möjligt så länge det inte är omöjligt.

De här männen blandade och tänkte nog inte på hur de tränade.

Muskler eller uthållighet?

Kan man både få muskler att växa och förbättra sin uthållighet? Ja, självklart. Såvida man inte vill bli en väldigt bra maratonlöpare eller väldigt stark tyngdlyftare, vill säga. Då bör man nog koncentrera sig på det ena. För det är så kroppen tycks fungera. När vi börjar ett träningspass bestämmer hjärnan vad den ska satsa på, uthållighet eller styrka. Det finns ganska goda evolutionära skäl till det. Om man ska satsa på styrka, bör man börja med styrka och vill man bli uthållig, bör man börja med konditionsträning och sedan köra hela passet som man börjat. Såvida inte syftet är ett annat, som att bränna kalorier eller bli mer mångsidig.

Bilden visar effekten av uthållighet (E), styrketräning (s) och både styrke- och uthållighetsträning(S+E). Gruppen som körde enbart styrketräning ökade styrkan med 40% på 10 veckor, medan gruppen som körde både styrka och uthållighet ökade med 25%. De som bara tränade uthållighet blev naturligtvis inte ett skvatt starkare. Bild från Peak Performance.

Förut trodde man att det helt enkelt var en fråga om trötthet. Om man börjar med att springa så orkar man inte bygga lika mycket muskler, och tvärtom. Ny forskning visar istället att det handlar om ett enzym - AMPK - som styr om kroppen ska satsa på uthållighet eller större muskler. Börjar man ett pass med att springa, så aktiveras enzymet och ställer in kroppen på uthållighet. Vill man bygga muskler bör man alltså börja med att lyfta vikter. Vi som vill bli bra på lite av varje kan dock avsluta passet med det som kommer i andra hand. Att blanda är en större utmaning för våra celler än att köra i samma spår.

Signalkedjan matas med näring, tillväxtfaktorer och motion, som kan förändra kedjan på olika sätt. Till vänster bildas mitokondrier som förbättrar uthålligheten och till höger byggs muskler. Som bilden visar kan AMPK påverka muskeltillväxten genom TSC2 som hämmar signalen om muskeltillväxt från mTOR. Gustavo A Nader, Nature Medicine 13, 1016 - 1018 (2007)

När vi springer förbrukar musklerna stora mängder ATP. Energi frigörs när ATP spjälkar av en fosfatgrupp och omvandlas till ADP. Ett snabbt sätt att få ny energi är att slå ihop 2 ADP till en ny ATP, som rest bildas då AMP som bara har en fosfatgrupp knuten till sig. Så länge musklerna arbetar minskar mängden ATP i förhållande till AMP, vilket i sin tur aktiverar enzymet AMPK. Träning, d v s att utmana kroppen, leder till anpassningar och AMPK har stor betydelse i det sammanhanget, som t e x bättre transportvägar för fett och glukos till musklerna, aktivering och produktion av nya mitokondrier och ökat blodflöde. Sammantaget leder dessa anpassningar till ökad uthållighet.

Tydligt samband mellan mTOR-aktivitet (y-axlen) 30 minuter efter styrketräning och styrka efter 14 veckor. Bild från Peak Performance.

När man tränar styrka ackumuleras inte AMP på samma sätt. Styrketräning väcker ett annat enzym, mTOR. Från mus till människa är detta enzym den bästa indikatorn på muskeltillväxt och dess huvudsakliga uppgift är att reglera proteinsyntesen, vilket är nödvändigt för att göra muskler större och starkare.

Mellan mTOR och AMPK
Vi har alltså två enzym, AMPK för uthållighet och mTOR för styrka. Varför kan vi inte aktivera båda? Det beror på att AMPK blockerar aktiveringen av mTOR. Evolutionen har konstruerat oss så att vi inte både kan förbättra uthålligheten och styrkan på samma gång. Alltsedan vi skakades ner från träden har vi förflyttat oss långa sträckor för att överleva och AMPK aktiveras av olika former av metabolisk stress, som svält och löpning. När AMPK aktiveras är alltså syftet också - förutom att trigga anpassningar till uthållighet - att förhindra tillväxt av energikrävande muskler. Aktiveringen av AMPK stängs av när vi äter.

Styrkeenzymet mTOR är till skillnad från AMPK avstängt medan man tränar. Det är först efteråt under återhämtningen som detta enzym aktiveras. Oftast aktiveras mTOR mellan en halvtimme och sex timmar efter ett styrketräningspass, men enzymet kan dröja kvar i musklerna ett helt dygn. Eftersom även styrketräning kan aktivera AMPK, bör muskelbyggare förmodligen träna i korta stötar med återhämtning emellan.

Träningen
Igår blev det skidgångsintervaller med ett stort löpargäng uppför busbacken i Sundsvall. Jag körde älglufs upp 10 * 2 med några minuters vila emellan. Pulsen närmade sig max och AMPK var oerhört aktivt. Idag blev det stenhård styrketräning och mTOR flödade genom kroppen och det känns som om proteinsyntesen fortfarande är i full gång och jag känner mig just nu väldigt sugen på proteiner.