Fördjupning uthållighet

Arbetsfysiologi och våra energisystem

För att kunna utföra ett arbete till exempel springa behöver musklerna energi. VI har två sätt/system för att skapa energi. Det aeroba energisystemet som kräver syre och det anaeroba energisystemet som inte kräver syre. 

Det aeroba energisystemet ger en relativt långsam energiomvandling (låg effekt) men man kan kan istället arbeta under en lång tid. Detta är det system som främst används i uthållighetsidrotter som orientering.

Det anaeroba energisystemet fungerar betydligt snabbare och har en hög effekt, det vill säga att det ger mycket energi men att energin tar slut fort.

Dessa båda energisystem kan sedan delas in i ytterligare två system beroende på vilken energikälla som används. Det aeroba energisystemet kan omvandla båda kolhydrater och fett  till energi, och det anaeroba systemet kan även det använda kolhydrater men också något som kallas kreatinfosfat. Vilken energikälla som används vid träning beror på arbetets intensitet, hur stor mängd av energikällorna som finns tillgängligt i kroppen, arbetstiden, din kroppstemperatur och vid vilken höjd över havet som du befinner dig.

Bilden nedan är visar den procentuella fördelningen mellan anaeroba och aeroba processer vid olika löpdistanser.

Springa_fort_Anaerob_aerob.jpg

Den aeroba effekten, maximala syreupptagningsförmågan (VO2max)

Kroppen behöver energi för att utföra ett arbete, till exempel att få musklerna att springa fort. För att utföra arbetet krävs energi i musklerna och syre från lungorna och blodet för att kunna förbränna energin och skapa önskad muskelkontraktion, som alltså gör att vi kan springa.

Med maximal syreupptagningsförmåga menas den maximala mängd syre man kan ta upp och använda till att skapa energi till musklerna.

Den maximala syreupptagningsförmågan kan med hjälp av hård och välplanerad träning under en flerårsperiod utvecklas med ca 30 %. Dock tycks det vara som så att efter en 5-årsperiod med kontinuerlig träning så börjar utvecklingen av VO2max att plana ut, man brukar prata om att den når ett tak där det är svårt att ytterligare höja den trots ökad volym eller intensitet. För att ytterligare utveckla sin prestationsförmåga när detta inträffat är de två andra faktorerna, nyttjandegrad och arbetsekonomi, av stor vikt att uppmärksamma och försöka förbättra.

Mer teori och fakta kring maximal syreupptagning

Aerob energiomsättning

Inom den aeroba energiomsättningen används två begrepp:

Aerob effekt
Den högsta maximala syreupptagningen mätt i liter per minut

Aerob kapacitet
Ett mått på den aeroba uthålligheten – förmågan att kunna utföra ett arbete under längre tid eller förmågan att kunna utveckla mycket energi under lång tid genom aeroba processer

Dessa begrepp beskrivs och förklaras i varsin del nedan.

Aerob effekt

Den aeroba effekten innebär kroppens förmåga att bilda energi per tidsenhet under förbrukning av syre, eller mer bestämt den högsta möjliga hastigheten att bilda energi genom aeroba processer (förbränning av fett eller kolhydrater med syre tillgängligt).

Aerob maxeffekt – maximal syreupptagningsförmåga

Den maximala syreupptagningsförmågan, VO2max, är den faktor som fått mest uppmärksamhet gällande prestationsförmåga, trots att det är två faktorer till som spelar in. VO2max är den maximala förmågan som kroppen har att ta upp och omsätta syre från luften. Hos friska personer varierar den maximala syreupptagningen mellan 2 och 6 liter syre/minut.

Förutom att VO2max kan uttryckas i liter, vilket brukar kallas för ett absolut värde, brukar det även pratas om något som kallas testvärde. Testvärdet innebär den maximala syreupptagningsförmågan i relation till individens kroppsvikt; Upptaget syre i milliliter per minut / kilogram kroppsvikt (ml/kg/min)

Detta mått är mer relevant i idrotter som går ut på att förflytta sin egen kroppsvikt, så som orientering och löpning, och visar därmed på en individs förmåga att röra sig i förhållande till sin kroppsstorlek och omgivning. I tabellen nedan visas värden för VO2max för olika åldrar, kön och träningsnivåer samt testvärden för olika idrotter.

VO2-max.jpg

Larsen, F. & Mattsson, M. (2013). Kondition och Uthållighet – För träning, tävling och hälsa. Stockholm: SISU Idrottsböcker

Som syns i tabellen och figuren har kvinnor i regel något lägre VO2max än män, i genomsnitt ca 25 % och 15-20 ml syre/min/kg lägre. Detta beror på att kvinnor och män rent fysiologiskt är olika. Kvinnor har en större mängd fett och mindre muskelmassa, ett mindre hjärta, en mindre mängd blodC och lägre koncentration av det syretransporterande proteinet hemoglobin.

För att nå upp till sitt maximala syreupptag krävs ett arbete som involverar stora muskelgrupper och stor muskelmassa, så som löpning eller längdskidåkning.

Aerob kapacitet

Vad som är avgörande för uthålligheten är kapaciteten att utveckla energi under lång tid via aeroba processer, och den aeroba kapaciteten är därmed ett mått på uthållighetsförmågan. Viktiga faktorer för den aeroba kapaciteten är antalet blodkärl runt den arbetande muskulaturen (kapillärer), aktiviteten på de enzymer som arbetar under aerob energiomvandling och antalet mitokondrier.

Nyttjandegraden (anaeroba tröskeln)

Nyttjandegrad är en faktor som har att göra med hur stor del av den maximala syreupptagningsförmågan som kan utnyttjas under en längre tid. I samband med nyttjandegrad brukar även begreppet anaerob tröskel komma upp, då det tycks vara en grundförutsättning att ha en hög anaerob tröskel för att ha en hög nyttjandegrad.

Ett exempel för nyttjandegrad kan vara att man vid ett 20 minuters maximalt arbete kan klara av att arbeta på 90 % av sitt VO2max, och att man vid längre distanser kan ligga på 75 %.

Nyttjandegraden är den av de tre faktorerna (VO2max, nyttjandegrad och arbetsekonomi) som man har störst möjlighet att markant utveckla och förbättra. Till skillnad från VO2max som kan uppnå en nivå där den är svår att vidare förbättra, kan nyttjandegraden fortsätta att utvecklas över tid. Detta kan ske tack vare olika förmågor i musklerna, så som fler mitokondrier, fler kapillärer runt muskelfibrerna och en bättre hantering av restprodukter. Detta kan göra att mer syre kan transporteras till musklerna och sedan användas i mitokondrierna (cellens kraftverk) för att bilda energi.

Arbetsekonomin - Hur effektivt syret utnyttjas, eller energikostnaden vid submaximalt arbete

Definitionen på arbetsekonomi är energikostnaden vid ett givet submaximalt arbete, det vill säga hur mycket syre och energi som behövs för att utföra aktiviteten. En god arbetsekonomi innebär att lite syre och energi behövs för att utföra arbetet.  ”En bensinsnål bil har den bästa arbetsekonomin”. Arbetsekonomi heter för löpning löpekonomi.

Löpekonomi är en central förmåga för att springa fort och anses i många fall vara viktigare för prestationsförmågan än syreupptagningsförmågan (VO2max). Löpekonomin går att fortsätta förbättra även efter mycket och långvarig träning medan VO2max tenderar att uppnå en platå efter längre tid av kontinuerlig träning.

En av de viktigaste delarna i att utveckla en god arbetsekonomi är idrottsspecifik träning över lång tid, det vill säga för en orienterare kontinuerlig löpträning under flera års tid i varierad terräng. Detta gör att kroppen anpassar sig till rörelsemönstret för att röra sig så energieffektivt som möjligt. Även explosiv och maximal styrketräning har visat sig ha vara effektivt för att förbättra arbetsekonomin.

Faktorer som påverkar löpekonomin

Det är många faktorer som bidrar till löpekonomin och de flesta faktorerna är påverkbara genom träning. Några av de viktigare faktorerna är;

Musklernas verkningsgrad, dvs. förmåga att utnyttja energin

Den största delen av arbetsekonomin utgörs av den biokemiska effektiviteten, där faktorn som uppmärksammas är den fysiologiska verkningsgraden det vill säga hur mycket av energin och syret som går till att själva rörelsen och hur mycket som försvinner i värme.

Uthållighetsträning leder till ökad funktionalitet av mitokondrierna (cellernas kraftverk) i skelettmusklerna och leder till en lägre syreförbrukning och en förbättrad verkningsgrad.

Löpteknik

Löpare tycks anta sin egen mest individuellt ekonomiska löpstil, och att löpstegsmönster automatiskt anpassar sig till vad kroppen anser fungera bäst – löpekonomin kommer därmed förbättras över tid med rätt och grenspecifik träning med en god teknik.

Musklernas egenskaper; spänst, rörlighet, styrka

Styrka, rörlighet, smidighet och spänst i musklerna påverkar arbetsekonomin

Vid löpning kan en stark och spänstig muskel lagra energi som byggs upp då muskeln sträcks ut och sedan använda sig av denna då muskeln drar sig samman igen. Detta kallas för stretch-shortening-cykeln eller gummibandseffekten. Gummibandseffekten förutsätter dock ett snabbt fotnedslag, vilket är svårare att uppnå vid löpning på mjukt underlag, exempelvis i en mosse. Då foten sjunker ner mer i underlaget tar frånskjutet längre tid, vilket gör att en del av den elastiska energin hinner gå till spillo.

Den så kallade plyometriska träningen, dvs. hoppövningar, förbättrar musklernas egenskaper. Mer om detta finns under kapitlet styrketräning (LÄNK)

Nedan ses en bild som visar mer i detalj vad påverkar löpekonomin.

Running economy.jpg

Bildkälla: Barnes, K. & Kilding, A. (2015). Running economy: measurement, norms, and determining factors. Sports Medicine – Open, 1(8), ss. 1-15.

Anaerob kapaticet

Anaerob (syreoberoende) kapacitet spelar in i uthålligheten, även om det är till betydligt mindre grad än den aeroba förmågan. Orientering jämfört med löpning innebär en större variation i belastning, då längre transportsträckor kan varvas med kraftigt belastande uppförslöpningar i tung terräng. Orienteraren behöver både kunna tåla laktat (mjölksyra) och omsätta den till energi.

Laktat, mjölksyra och tröskel – vad betyder det?

Laktat finns i blodet som cirkulerar i kroppen, dock i väldigt små mängder när man inte gör någon fysisk aktivitet (ca 1 millimol vid vila). När du tränar med låg intensitet behåller sig laktatnivåerna vid ca 1 mM, men när intensiteten ökar och du blir mer ansträngd och andfådd stiger nivåerna plötsligt snabbt. När denna snabba stigning av laktatnivåerna sker (om man ser laktatnivåerna som en kurva i ett diagram) så brukar knycken på kurvan kallas för den anaeroba tröskeln.

Mjölksyra och laktat brukar ofta nämnas som synonymer, men:

  • Vid anaerob energiomsättning (glykolys) bildas mjölksyra som en biprodukt
  • Från den instabila mjölksyran frånspjälkas vätejoner (H+) och laktatjoner
  • Laktatjonerna är de som mäts vid blodprover (laktatprover) vid fysiologiska tester. Detta är för att de är de mest stabila jonerna
  • Vätejonerna har en viss negativ påverkan på prestationsförmågan då de ökar surhetsgraden i muskelcellerna och kan bidra till en trötthet
  • Mjölksyra -> laktat + H+

Laktat brukar ofta ses som någon negativt och något som försämrar prestationen. Laktat kan dock även vara något positivt, nämligen en viktig del vid energiomvandlingen vid mycket hårt arbete. Laktat som bildas kan med hjälp av blodet transporteras ut i kroppen. I levern kan laktatet omvandlas till glukos som sedan återigen kan användas som energikälla. I musklerna kan laktatet återbildas till något som kallas pyruvat, och som är slutprodukten i glykolysen, och sedan förbrännas igen.

Kopplat till mjölksyra och laktat förekommer ett antal tröskelbegrepp; anaerob tröskel, laktattröskel och mjölksyratröskel, vilka alla syftar på samma sak:.

Den anaeroba tröskeln bygger på förändringen i laktatnivå i blodet från låg till hög intensitet. Laktatnivåerna håller sig på en relativt jämn nivå när vi övergår från lätt till medel intensitet, för att sedan öka hastigt då vi når en kritisk intensitet.

Arbete under den anaeroba tröskeln sker aerobt (energiomvandling sker med tillgång av syre och kan pågå över längre tid) och arbete över tröskeln sker anaerobt (utan tillgång av syre, laktatnivåerna ökar och arbetstiden är begränsad).

Den anaeroba tröskeln är mycket individuell, en individ kan ha sin tröskel vid 2,5 mM laktat i blodet medan en annan kan ha sin tröskel vid 6 mM. Det som är intressant med den anaeroba tröskeln är vid vilken hastighet denna inträffar för en individ, då det finns ett mycket nära samband mellan den fart där tröskeln inträffar och en individs prestationsförmåga. 

För att förbättra det aeroba energisystemet behöver kroppens syreupptag förbättras, det vill säga upptag och transport av syre från luften till att det slutligen kan användas i muskelcellerna och vara delaktig i energiomvandlingen. Syretransporten kan delas upp i tre nivåer:

Den centrala nivån

  • Hjärta och lungor

Mellannivån

  • Blod och blodkärl, och förmågan att fördela och distribuera blodet
  • Blodmängd, blodtryck, hemoglobinkoncentration, blodflöde

Den lokala nivån

  • I muskeln
  • Kapillärtäthet
  • Mitokondrier
  • Blodflöde

Prestationsförmågan består av en kombination av detta, och alla tre nivåer går att träna upp och förbättra. Lungorna är dock för friska personer inte intressanta att prata om ur träningsperspektiv då dessa har en sådan överkapacitet att de inte påverkar prestationen negativt.