Varför blir vi trötta? Del: 1

För över hundra år sedan visade Italienaren Angel Mosso att vi orkar mer än vi tror och att vår förmåga att utveckla muskelkraft styrs av mer än bara muskelns inneboende kapacitet. Han kopplade samman och förklarade muskelfunktion och prestationsförmåga utifrån hjärnan som begränsande faktor.

Många av experimenten genomfördes genom att kontrollerat lyfta en vikt med ett finger. Förmågan att lyfta vikten var olika i utvilat tillstånd och efter en lång arbetsdag som egentligen inte hade tröttat ut de ansvariga musklerna – men förmågan att pressa musklerna till uppgiften var påverkad. Angel beskrev detta som ett genialt skyddssystem hos kroppen för att säkerställa funktion och överlevnad och att vår prestationsförmåga beror på hur långt vi kan pressa oss innan kroppen säger ifrån. Han visade också att muskeln bara lyder order och att ”bestämmandet” sker någon annan stans.

Att musklerna begränsas ”ovanifrån” visades senare i ett elegant experiment där en vikt lyftes på samma vis av ett finger till utmattning. Därefter elstimulerades musklerna som användes för fingerrörelsen (för att ersätta centrala nervsystemet) och vikten kunde fortsätta att lyftas. När elstimuleringen upphörde gick vikten fortsatt att lyfta. Nervsystemet hade alltså fått vila medan musklerna styrdes externt och musklerna var därmed inte utmattade men hjärnan och centrala nervsystemet kunde inte ge ett starkt nog kommando på egen hand (1).

ArkivPionjärarbete under sent 1800-tal

Sedan dess har forskningen gått framåt men frågan vem som bestämmer när vi inte orkar mer är ännu inte besvarad. Istället vecklar ett allt större nätverk ut sig där kroppens olika beståndsdelar kommunicerar med varandra i en komplex helhet. Det är lätt att bli fascinerad av detta och inom all idrott är detta givetvis knäckfrågan – hur ska vi hämta ut de där ytterligare krafterna som redan finns i kroppen men som inte används? Det har föreslagits att prestationsförmågan tillspetsat är en mental process vilket forskaren Timothy Noakes effektfullt och fritt översatt beskrivit som ”Den som vinner i en kamp mellan två jämbördiga atleter är den som vill och väljer att vinna”.

En vanlig definition av begreppet uthållighet är ”förmågan att motstå trötthet”. Inom cykling som kan vara både en explosiv idrott och en uthållighetsidrott är detta precis vad det handlar om. Allt vi gör begränsas förr eller senare av trötthet. En maximal spurt tröttar ut på sitt vis och en långvarigt trampande på trygg belastning tröttar ut genom att energin vi har tillgänglig i kroppen tar slut. Så hur vi än vrider och vänder på det hela så kommer prestation under träning och tävling alltid att begränsas av att vi blir trötta – och allt vi gör under träning och tävling handlar om att möta och hantera denna trötthet. Att förstå vår trötthet och träna oss för den är därför centralt inte bara för den tävlingsaktive utan också för den som bara vill vara aktiv och inte bli trött.

Då ämnet är rätt stort blir det två artiklar med först kroppen och sedan en för att knyta ihop säcken och ge lite perspektiv.

Vår arbetande kropp

När trötthet diskuteras brukar den delas upp i två delar, perifera och centrala: Processer i hjärna och ryggmärg – det centrala nervsystemet (CNS) kategoriseras som centrala processer ansvariga för att upprätthålla en aktivering av motorneuronerna (all vår muskelaktivitet regleras med signaler från nervsystemet). Biokemiska processer i musklerna och nerverna närmast musklerna kategoriseras som perifera.

Kolhydraternas roll

Om vi börjar med musklernas begränsning så är det främst den möjliga tillgången på substrat (bränsle) för att använda vid skapandet av muskelarbete. När det gäller träning och tävling innebär detta mängden kolhydrater som finns lagrat i musklerna som glykogen samt hur snabbt lagret av glykogen används. Oavsett arbetsintensitet så används kolhydrater som bränsle, förenklat kan det sägas att vi över mjölksyratröskeln till största del förlitar oss på glykogen som energikälla. Nedbrytningen av muskelglykogen sker olika snabbt i olika muskelfibrer och medan vissa fibrer mår bra och har energi blir andra tömda och uppvisar en mer stressad arbetssituation som leder till att vissa restprodukter ansamlas och muskelfunktionen försämras. Ju längre vi arbetar och ju mindre glykogen vi får kvar desto mer omfattande blir detta bristtillstånd – vi känner oss trötta.

Otaliga studier har visat på muskelglykogenets betydelse för tid till utmattning. Men det är inte bara den initiala mängden muskelglykogen som är av intresse. Tvärt om så verkar olika individer förbruka muskelglykogenet i en takt som är relativ till den inlagrade ursprungsmängden, och varje individ verkar ha sin egen tolererad lägstanivå av muskelglykogen för när trötthetsutvecklingen blir kritisk och arbetet avbryts (2). Muskelglykogenet kan nämligen aldrig tömmas ut totalt i en muskel och det är i dagsläget inte helt klargjort varför låg koncentration av muskelglykogen (men ändå tillräcklig mängd för att klara av ett arbete) medför ökad trötthet? En förklaring kan vara att glykogen finns lagrat på olika platser i muskeln och att glykogenet förutom att vara en energigivande komponent som ska finnas när där det ska användas också har en funktion för hur muskeln kommunicerar med nervsystemet.

Ett sätt att minska nedbrytningen av muskelglykogen är att äta kolhydrater under träning och tävling. Detta minskar dock inte glykogennedbrytningen så mycket som man kan tro. Istället ökar den totala användningen av kolhydrater då muskeln matas både internt och från blodet med kolhydrater. Detta är positivt av flera anledningar: En ökad användning av kolhydrater under arbetet genom att äta och dricka kommer även öka uthålligheten och minska trötthetsutvecklingen då blodsockerregleringen bibehålls.

Men inte bara musklerna behöver kolhydrater utan även hjärnan som försörjs med blodsocker som utsöndras från levern och från det vi stoppar i oss och som kommer via blodet. Visat hos råttor börjar också den inlagrade mängden glykogen i hjärnan att minska i samband med att försörjningen från blodet försämras. Vi lagrar nämligen även glykogen i hjärnan och så länge vi har det kvar och får ett tillskott via blodet behåller vi skärpa och känner mindre trötthet. Hjärna och lever har ett väldigt viktigt samspel och det är träningsbart att få levern att spara och inte slösa på glykogenet som finns lagrat i den. Betydelsen av kolhydrater via kosten är enkel att testa genom att dricka (svag) sportdryck under längre träningspass. Den lilla energimängd som fås via drycken påverkar bara marginellt hur mycket energi vi kan trampa med, men den gör stor skillnad för hur pigga (ej trötta) vi känner oss – och därmed kan cykla både snabbare och längre.

AkivKlättring på hög höjd tröttar snabbt ut kroppen

Fettförbränningen

Men kolhydrater är inte den enda energikällan vi har att tillgå. Fettförbränningen är en väldigt viktig energikälla för alla prestationer som ska göras över timmen i tidsåtgång. Om vi tänker oss ett arbetstempo över tid som konstant, det vill säga att vi cyklar med samma tempo hela tiden, och att en konsekvens av detta är att kolhydratförråden minskar så måste fettet ta kolhydraternas plats för att möjliggöra arbetet. Fett är ett energirikare bränsle än kolhydrater och vi kan lagra mycket av det – nackdelen är att det tar längre tid att få fram energi ur fett än av kolhydrater. Man cyklar alltså långsammare på fett än kolhydrater. Förutom att energibildningen då måste öka (mer energibildning = mer trötthet) för att vi ska kunna hålla det där konstanta arbetstempot så får också fettförbränningen andra konsekvenser.

Fettförbränning i muskeln triggar nedbrytning av annan belägen fettvävnad och transport av denna i blodet till den arbetande muskeln. Detta låter ju bra men stör också till del transporten av aminosyror i blodet då fria fettsyror i blodet binder till ett transportprotein i blodet och puttar bort aminosyror som annars skulle transporteras. Detta skapar en obalans och leder till en påverkan i hjärnan där produktionen av ”trötthetshormonet” serotonin ökar. Serotonin reglerar vår sinnesstämning, vårt humör och sömnighet/trötthet och en ökning av detta leder direkt till minskad prestationsförmåga. Många sportdrycker innehåller i dag förutom kolhydrater också grenade aminosyror just för att försöka råda bot på den här obalansen och minska trötthetsutvecklingen i hjärnan.

Men det är självklart inte bara fettförbränningen som påverkar reglering av trötthetshormon i hjärnan. Tävling och träning leder också till att inflammation uppstår och detta aktiverar många komplexa immunologiska processer. En signalmolekyl (IL-6) som frisätts ur muskeln har fått mycket uppmärksamhet under senare år då den frisätts vid uthållighetsarbete och leder till nedsatt funktion hos centrala nervsystemet – förmodligen genom att stimulera produktionen av serotonin. IL-6 verkar också påverka leverns funktion för att kontrollera blodsockernivån, vilket som nämnts tidigare spelar stor roll för utvecklandet av trötthet.

Mjölksyrabildning och trötthet

Vår prestationsförmåga är starkt beroende av vilken effekt vi kan utveckla över tid. Utvecklad effekt beror på hur mycket kraft vi kan producera vid en viss hastighet. En hög kraft eller en hög hastighet innebär att fettförbränning och kolhydratförbränning är för långsamt för att räcka till och då tar snabbare energiprocesser vid – speciellt ”genvägen” att använda kolhydrater som bränsle men utan att syre används. Detta innebär bildning av mjölksyra och är en populär term inom all idrott, utan att man tar hänsyn till den faktiska biokemiska processen. Mjölksyra är nämligen inte uttröttande i sig och har en liten påverkan på hastighet och styrka hos muskeln. Men bildningen av mjölksyra sänker muskelns pH-värde och detta är väldigt känsligt då muskelns arbetsområde är inom ett tight spann. Vid snabb energiframställning används också muskelns förråd av kreatinfosfat (som är vårt raketbränsle) vilket leder till fosfatansamling och en möjligt negativ påverkan på muskelns förmåga att fungera då muskeln blir mindre mottaglig för nervsystemets signaler. Sänkt pH påverkar också de för energiframställningen ansvariga enzymerna i muskeln och en sur miljö stänger faktiskt av muskelns förmåga att kunna producera energi vilket kan liknas vid ett skyddsystem för att undvika celldöd.

Rent praktisk medföljer också vid ökad mjölksyrabildning en förlängd avslappningstid mellan muskelns faser av kraftutveckling. Vid den cykliska pedalrörelsen innebär detta att exempelvis fram och baksida lår bromsar varandra genom att tajming och avslappning försämras och musklerna börjar arbeta mot varandra. Mjölksyrabildning bidrar också effektivt till att minska glykogendepåerna vilkas storlek är starkt knutna till prestationsförmåga. Beräknat så ger anaerob energiframställning (utan syre) genom mjölksyrabildning endast ca 8 % av den erhållna energimängd som fullständig användning av glykogen tillsammans med syre ger. Detta är en kortsiktig beräkning och mjölksyran återanvänds egentligen för energibildning men det kräver också att arbetstempot sänks då mjölksyrabildning är muskelns kortsiktiga lösning för att bilda energi.

Allt som jag nämnt ovan är som tur var träningsbart och olika typer av intervaller och en variation av intensitet och träningstid kan användas för att utmana kroppens funktion för respektive begränsning. Bra träningspass och program är nyckeln och träning kan utifrån detta delas in i två delar: Träning för att bli mer vältränad och cykla snabbare utan att bli trött, och träning för att hantera tröttheten när den väl kommer. I nästa artikel kommer jag gå närmare in på det sistnämnda.

(1) Gandevia SC. Spinal and supraspinal factors in human muscle fatigue. Physiol Rev. 2001 Oct;81(4):1725-89. Review
(2) Rauch HG. St Clair Gibson A. Lambert EV & Noakes TD, (2005). A signalling role for muscle glycogen in the regulation of pace during prolonged exercise, British Journal of Sports Medicine, 39(1):34-38.