Träningsfysiologi – Hur muskelcellernas energivägar bestämmer träningens effekter

Har du någon gång funderat på vad som händer inuti din kropp?

Ja, alltså när du går, springer, och lyfter en vikt? Eller kanske vad som händer med näringen i maten du äter? Från första tuggan, till att den landar i magsäcken, bearbetas och absorberas i tarmarna? För att genom blodet transporteras till energifabrikerna i kroppens olika celler? Och hur fettförbränning går till?

När man börjar titta närmare på hur kroppen är uppbyggd (anatomi) och hur den fungerar (fysiologi) så är det svårt att inte häpna över hur snillrikt designad den är.

Så mycket som vi gör med våra kroppar, dagligen, som liksom bara fungerar.

Och gör det – principiellt – felfritt och energimässigt effektivt.

Det är oerhört lätt att ta saker som att lyfta en kaffekopp mot munnen, resa sig upp ur sängen på morgonen eller att knyta skorna, för givet. Eftersom det alltid bara fungerar. Men vad är det som egentligen gör att kroppens olika rörelser fungerar?

Hur går det till? Och varför?

Svaret hittar vi inne i djupet av våra skelettmuskler.

Där de minsta funktionella enheterna myosin och aktin gör det möjligt.

I den här artikeln ska vi göra ett snabbt men grundligt nedslag i muskelcellens energiproduktion. För någon som precis börjat träna kan detta framstå som en smula nördigt och kanske tilltalar det inte dig som helst vill gå ner massor i vikt.

”Men Mathias, vem bryr sig om vad som händer i muskler på cellnivå?”

”Jag vill bara få mer resultat!! Snabbt!!!”

Ja, en del av sakerna som jag kommer ta upp här kommer inte vara av en väldigt stor praktisk betydelse direkt. Men förstår vi grundprinciper med kroppens olika energisystem så blir planering av effektiv träning mycket enklare och lättbegripligt.

Är du intresserad av att utveckla prestation, då är det här värdefull information.

Ja, även om det bara handlar om grundprinciperna.

När du har läst klart kommer du ha en bättre förståelse för vad träningsfysiologi är, hur kroppen använder energi för att spänna muskler och hur detta skapar rörelse.

Detta är relevant eftersom hur vi tränar musklers energiproduktion, bestämmer vilka kvalitéer och egenskaper träning utvecklar och vilka träningseffekter du får – det gäller oavsett om ditt mål är att bli stark, få mer muskelvolym eller bli snabb.

Muskelkontraktioner kostar energi

Alla levande varelser behöver energi för att överleva. Energi finns i olika former. Vi får den från luften vi andas, solen på himmeln och maten vi äter. I människans kropp fungerar det som kallas kemisk energi som bränsle för mekanisk energi.

Alla processer i kroppen, såsom nervimpulser som gör att muskler drar sig samman, kostar energi. Denna energi förekommer i olika former och vilken intensitet vi använder bestämmer vilket energisystem som utvecklas.

När jag här på morgonen satte igång en kopp kaffe, som jag alltid gör innan jag sätter mig ner och skriver, var det bränslet från maten som jag hade ätit under gårdagen och kanske dagar före dess, som gjorde transporten till köket möjlig.

Skelettmuskler sitter, som det låter; ihop med skelettet.

När musklerna drar sig samman, så skapas kraft som appliceras på skelettets olika ben. Vi får vridmoment (torque) på våra leder och detta skapar det vi kallar rörelse. 

Men allt börjar inuti muskelcellernas inre.

Alla fysiska aktiviteter, inte bara olika typer av träning, kräver energi.

Och förutom det krävs energi för att upprätthålla kroppens organsystem och dess funktioner. I vila kallas detta basalmetabolism vilket används för att räkna ut en persons dagliga energibehov (vilket ger uppfattning om hur mycket vi ska äta).

(Användbart att känna till för dig som vill veta hur du går ner i vikt)

För att vi ska kunna använda energi behöver vi omvandla kemisk energi från näring i maten vi äter och syre i luften vi andas in till mekanisk energi eller rörelseenergi.

Från maten kommer detta i form av näringsämnen som många som tränar känner igen: protein, fett och kolhydrater.

Det mest kända, proteiner, fungerar som musklernas byggstenar.

Men när det kommer till energi för rörese, som att lyfta en kaffekopp mot munnen eller lyfta en skivstång från marken, så existerar en förutbestämd ordning i vilken energin används och omvandlas.

Energiomvandlingen sker inuti cellernas cytoplasma och mitokondrier. 

Näringsämnena omvandlas till något som kallas för adenosintrifosfat (förkortas ATP) som är bränslet som musklerna äter för att kunna dra ihop sig (kontraktion). Att spänna en muskel kostar därför inte kolhydrater och fetter, utan ATP. ATP är slutprodukten: det som muskler får när cellmetabolismen har omvandlat energin.

Skillnaden på olika typer av energiomvandling brukar klassas:

Anaerob eller aerob.

Anaerobt muskelarbete innebär att aktiviteten sker utan syre.

Aerobt muskelarbete är tvärtom: muskelarbete som använder syre.

Kanske har du någon gång hört talas om aerob och anaerob träning? Det är detta man menar med det: att träningen görs med syre eller utan syre, med andra ord beror detta på omvandlingen av energi sker med hjälp av syre som energisubstrat.

Aerob träning kan man tänka är uthållighetsträning eller konditionsträning.

Medan anaerob träning är mer högintensiv träning.

Exempel på högintensiv träning är saker som sprint, intervaller och tyngdlyftning.

Kolhydrater kan användas både till aerob och anaerob träning och därför sker den omvandlingen till ATP både med och utan syre. Fett däremot kräver en syretillgång.

Med det menas alltså att fettmetabolismen behöver syre, för att vi ska kunna omvandla fett till ATP.

Lipider, glukos och syre når fram till muskeln genom blodomloppet. 

Blodomloppet kan beskrivas som en motorväg där näringsämnen fraktas till organ och vävnader.

På bilden: fettsyror har mobiliserats från fettcellen och transporteras av blodomloppet, kanske till muskelceller .

Ämnena har plockats upp från respirationssystemet, lungor där gasutbytet genom in- och utandning (när vi andas in plockar röda blodkroppar och hemoglobin upp syret genom lungorna, som sedan levererar syret till celler som har beställt syret).

Lipider och glukos kommer från maten vi äter eller från energiförråden.

Det finns ett par platser där kroppen kan lagra energi och dessa är lever, muskler och fettvävnad. Utöver det cirkulerar ständigt lipider och glukos i blodomloppet. 

De tre olika energisystemen

Energisystemen, som producerar musklernas bränsle som vi nu vet kallas ATP, är kroppens sätt att omvandla kemisk energi till mekanisk energi. Och mekanisk energi är vad vi får när vi rör på oss, till exempel tränar, det är ett mekaniskt arbete.

En intressant sak med energiproduktion- och förbrukning av energi är att den förändras av träning. Pulsen ökar, blod pumpas till muskler från olika organ, andning ökar och systemen samverkar för att förbereda oss för en fysisk aktivitet.

Till vår hjälp, för att arbeta effektivt med våra muskler, har vi energivägarna.

Här är en bild som illustrerar de olika energivägarna:

Som vi kan se på bilden arbetar energivägarna i en förutbestämd ordning. Det första vi använder är kreatinfostat, sedan kolhydrater i form av glykogen och glukos och sedan sätter det oxidativa systemet igång. När vi använder syre så kan muskelcellens metabolism använda både kolhydrater och fett till energiomvandling.


Bildkälla. Denna illustration visar hur energivägarna går om varandra under ATP-produktionen

Studerar man noga olika illustrationer över detta så kan man se att kreatinfosfat, som är snabbaste substratet, ökar snabbast men att de andra energisystemen går igång samtidigt. Sedan dröjer det fram till dess att ett substrat har gjort sitt, till att nästa har kommit igång ordentligt och då ”tar över” energiomvandlingen till ATP.

Inom fysiologin kallas energivägarna:

  • Kreatinfosfat
  • Glykolytiska systemet
  • Oxidativa systemet

Kreatinfosfat är det första ämnet som omvandlar kemisk energi till rörelsenergi.

Gör vi ett maxlyft (1 repetition) i en övning som marklyft så är det först och främst kreatinfosfat vi använder. Beroende på hur länge arbetet varar så kommer andra energisystem hjälpa oss att omvandla tillräcklig energi för att vi ska klara arbetet.

Glykolytiska systemet använder kolhydrater.

Kolhydrater finns lagrat som glykogen i lever och muskler, det finns också i en mer lättillgänglig form som kallas glukos i blodomloppet där det transporteras till celler.

När kreatinet inte räcker till så kommer arbetet bli glykolytiskt.

Det glykolytiska arbetet sker i cytoplasman (precis innanför cellmembranet) och använder kolhydrater som vi har lagrat i kroppen sedan tidigare. Eftersom kroppen under anaerobt arbete (högintensiv träning) använder mycket kolhydrater, är det ofta rekommenderat att styrketränande bör följa en kost som är rik på kolhydrater – inte minst efter träning för att fylla upp glykogenförråd för att gynna återhämtning.

Det oxidativa systemet innebär, som det låter, muskelarbete med syre.

Man kan tänka att detta är det tredje och sista energisystemet i ordningen. Det är ett trögstartat system som dominerar energiomvandling när arbetet är långvarigt – långsamt men uthålligt.

Detta sker vid konditionsträning men också styrkeuthållighet.

Syretillgången innebär att vi visserligen kan fortsätta använda kolhydrater som energi, eftersom det vid det här skedet i regel finns kolhydrater kvar att använda men också bryta ner lipider eller triglycerider och använda fett som kemisk energi.

Skillnaden på dessa system är intressant att känna till därför att:

  1. Kroppen blir bättre på det som vi tränar på (inklusive energivägarna)
  2. Vilket energisystem vi tränar med mestadels påverkar träningseffekter
  3. Underlättar planering av effektiv träning

Har man en hyfsad koll på skillnaden mellan dessa system får man därför en tydligare uppfattning om hur man kan lägga upp träningen effektivt för olika mål.

Till exempel:

Vilken typ av träning utvecklar den oxidativa energiomvandlingen, där vi använder mer fett för produktion av ATP? Och vilken intensitet ska vi träna på för att bygga muskler, bli starkare i explosiva rörelser, eller mer uthållig i vår arbetskapacitet?

Praktisk träningsfysiologi

Nu har vi fått en bättre uppfattning om vilka energisystem det finns i kroppen, hur kemisk energi omvandlas till rörelseenergi och att detta påverkar träningseffekter.

Men hur hänger detta ihop med specificitet?

Inom styrketräning pratar man ofta om att vi behöver träna det som vi försöker bli bättre på. Eftersom kroppen förändras specifikt för den belastning den utsätts för.

Detta kallas för specificitetsprincipen och är en viktig grund i all träning.

Här är det lätt att tänka att:

  • Vi blir bara bättre på rörelser som vi tränar på
  • Vi måste träna exakt de muskler som vi vill utveckla

Detta är förstås riktigt och det kan vara användbart att tänka så när gör program – inte minst om vi ska stimulera centrala adaptationer eller perifera muskelceller.

Kom ihåg: Fysiologin handlar om hur kroppen fungerar.

Och när vi pratar om träningsfysiologi så handlar det om hur kroppen fungerar när vi ställer om från inaktivitet och vila till att arbeta med våra muskler med träning. Så vad är skillnaden på uthållighetsträning och styrketräning? Och hur kan vi använda den viktigaste grundprincipen inom träningsläran för att höja resultaten?

Case 1:

Konditionsidrottare som har som ett mål att genomföra Göteborgsvarvet.

Hur borde någon som vill utveckla kondition träna?

Bör man träna mestadels anaerobt (högintensivt) eller aerobt (långvarigt)?

Göteborgsvarvet är ett halvmaratonlopp på drygt 21 kilometer. Träningen varar en längre tid och den idrottsspecifika träningen kräver därför långvarigt muskelarbete.

Om vi tänker på specificitetsprincipen så är det logiskt att vi därför, om vi ska utveckla kondition, mestadels fokuserar planen kring långvarig uthållighetsträning. Detta är teoretiskt riktigt och korrekt. Men i praktiken så kommer allt muskelarbete behöva vara anerobt först.

För att komma in i det aeroba energisystemet, behöver vi först göra ett anaerobt arbete, eftersom energivägarna verkar enligt en av naturen bestämd turdordning.

 Eller hur? Vi kan inte helt välja bort ett energisystem i förmån för ett annat.

(1: kreatinfosfat, 2: glykolysen, 3: den oxidativa metabolismen)

Denna person kommer därför träna både och.

Frågan är – hur mycket tid väljer man att spendera på vilken typ av aktivitet?

Många tränare för uthållighetsidrott skulle dessutom argumentera för att idrottare vars huvudmål är att orka mer under en längre tid, har nytta av anerob träning. Till exempel i form av högintensiva intervaller eller kanske till och med styrketräning.

(Därför att spurter, backar och liknande…) Hänger du kvar? Då tar vi nästa case.


Case 2:

Styrkelyftare med målet att höja totalen

Styrkelyft är ett väldigt anaerobt muskelarbete. Det är mycket kreatinfosfat i tunga singlar med sub- till maximala vikter och förutom det gör man glykolytisk träning.

Betyder det att styrkelyftare endast bör göra träningen som är glykolytisk?

Alltså anaerob?

Som vi såg i illustrationen tidigare så övergår vi till det oxidativa systemet först i samband med ett långvarigt muskelarbete.

Vi kan tänka att det i praktik skulle innebära lägre belastningar och högre repsantal och att dessa set då behöver ta längre tid, kanske uppemot en minut eller ännu mer.

Detta är, återigen, teoretiskt korrekt och riktigt.

Men i praktiken har styrkelyftare nytta av att använda uthållighetsträning.

Anpassad för idrotten, givetvis.

Du ser väldigt få styrkelyftare tränar endast sub- till maximala singlar (som själva tävlingsmomentet i styrkelyft är). Man kanske gör reps på 3-5 per set i fler antal set.

Efter man är klar med basövningarna så växlar man inte sällan om till att träna olika kompletteringsövningar där man arbetar på svagheter i olika rörelser, muskelvolymökning eller skadeförebyggande träning för stabilitet, rörlighet etc.

Så även om en styrkelyftare mestadels arbetar anaerobt under tävling, är det ändå fördelaktigt att även få in mer uthållighetsträning eftersom det hjälper oss att bygga upp en kapacitet som underlättar träningen.

Oavsett vem du är och vilket mål du har, kan du inte fokusera på endast en kvalité även om det förvisso är logiskt att fokusera på idrottsspecifik träning mestadels.

Som vi har sett här med två olika typer av idrottare som exempel:

Ja, vi blir bättre på det som vi tränar på. Men specificitet kommer i många former.

Styrkelyftare behöver både uthållighet och muskeltillväxt (eftersom fler cellkärnor underlättar kraftproduktion), konditionsidrottare behöver också vara starka i någon mening (inte minst i backar, spurter och liknande) och bodybuilders behöver styrka. Att därför endast fokusera väldigt ensidigt på det mål som vi har primärt kan utgöra en broms för utvecklingen. Frågan är – vad ger dig mest träningseffekt?

Intressant sak att känna till, innan vi avrundar, är att träningseffekter på kroppens fysiologi sker snabbare än vad man många gånger kan ana när man ser sig i spegeln.

Efter konditionsträning så får vi fler mitokondrier som är den del av muskelcellen där den oxidativa energiomvandlingen sker (med syre).

Vid anerob träning ser man tvärtom färre mitokondrier och mer cytoplasma där den glykolytiska energiomvandlingen sker. Kroppen har därmed en enastående förmåga att anpassa sig efter träning och vilken typ av träning du gör bestämmer vilka träningseffekter du kommer få på kroppens organ – både centralt och perifert.

Med detta bör du nu ha en tydligare uppfattning om varför dessa anpassningar sker och hur olika belastningar och intensiteter hjälper oss att styra träningseffekterna.

I nästa inlägg kommer vi titta närmare på hur du kan lägga upp träningen för att mer effektivt utveckla explosiva, snabba, muskelfibrer vilket är extra intressant för dig som har som mål att lägga på dig mer muskelvolym eller öka din maxstyrka.

Sammanfattning

I den här artikeln så har vi kikat ganska detaljerat på hur muskler använder energi – från näring i maten vi äter och syre i luften vi andas in – till att möjliggöra rörelser.

Du har fått en introduktion till muskelcellens energisystem.

Vi har pratat närmare om hur vilken typ av träning vi gör (aerob eller anaerob) påverkar träningseffekten: Om muskler blir mer explosiva eller mer uthålliga. Sedan tittade vi även på träningsfysiologi tillämpat i praktik: Varför idrottare – trots detta – kommer använda flera energisystem och varför detta kan vara användbart.

Om du har kommit såhär långt så vill jag avslutningsvis berätta att du måste inte ha stenkoll på alla dessa detaljer för att planera träningen bra för ditt personliga mål.

Vilket är bra att komma ihåg om man tycker infon är övermäktig.

Men att känna till att det finns olika energisystem, som träning utvecklar och att vi blir bättre på att använda energivägar beroende på vald träning, kan vara väldigt användbart när man planerar övningar, frekvens och dylikt för sig själv och andra.

Föredrar du om någon annan planerar träningen åt dig?

Lämna en intresseanmälan för coachning

Till nästa gång.

Din coach,

– Mathias Zachau