Grundläggande idrottsfysiologi

Oavsett träningsform finns det en rad grundläggande förutsättningar som kommer påverka din prestation. I det här avsnittet tänkte jag fokusera på kroppens centrala funktioner med fokus på de som påverkar den träning som vi brinner för så mycket.

Cytologin – läran om den enskilda cellen

Cellen är kroppens minsta organiska del och det finns framförallt fyra saker som kännetecknar en cell som levande materia:

1.    Rörelseförmåga

2.    Ämnesomsättning

3.    Retbarhet

4.    Fortplantningsförmåga

Olika celler har olika förmågor att utnyttja dessa egenskaper. Nervceller har större retbarhet medan en muskelcell har en större rörelseförmåga för att kunna utföra den uppgift som den förväntas göra. En av de viktigaste cellerna för oss som sysslar med uthållighetsidrotter är muskelceller som innehåller stora mängder av proteinerna aktin och myosin som gör det möjligt för muskeln att förkorta sig. Mer om detta hittar du under underrubriken ”Myologi – läran om kroppens muskler”.

80% av cellens vikt består av vatten. Räknar man endast den ”torra” vikten består den till 80% av proteiner (äggviteämnen), 10% fetter och resten fördelat mellan kolhydrater oh nukleinsyror. Proteinerna bygger upp många av organellerna samt verkar som enzymer och receptorer. De strukturer som behövs för cellens ämnesomsättning finns hos alla celler oavsett typ.

Cellen omges av ett membran, en skyddshinna som består av fett och proteiner. Vissa proteinmolekyler sträcker sig genom membranet som små spröt. Dessa har som uppgift att signalera till omgivningen vad det är för sorts cell. Skräpet som finns i cellen förs bort genom cellmembranet av vävnadsvätskan ut till blodet och kallas ofta för ”slaggprodukter”.

Mitokondrierna är cellens kraftverk. Det är här som ATP-bildas, dvs det som bildas när kroppen omvandlar den mat vi äter till rörelseenergi. ATP som står för Adenosintrifosfat är ett mått på hur mycket energi som cellen bildar och är ett viktigt begrepp i idrottsfysiologiska diskussioner kring kroppens förmåga att skapa energi till musklerna.

Myologi - läran om kroppens muskulatur

Musculus är det latinska ordet för ”liten råtta”. Detta syftar på muskelns typiska spolformade kropp med en lång sena i ena änden som påminner om en mus. Andra menar att namnet kommer av att muskelspelet på en kraftig individ ger intrycket av möss som rör sig under huden. Oavsett så är betydelsen just av ringa betydelse. Det viktiga och intressanta är dess uppbyggnad och funktion.

När man pratar om muskler är det nästan alltid skelettmuskulaturen som det syftas på. Förutom dessa ungefär 300 muskler finns även hjärtmuskulatur samt glatt muskulatur i kärlväggar, luftvägar, tarmar samt hårresande muskler i huden. Det finns naturligtvis avgörande skillnader mellan dessa muskeltyper, men av förklarliga skäl kommer jag här bara fokusera på skelettmuskulaturen.

Ett muskelkomplex utgörs av en muskel med tillhörande ursprung och fäste, samt nervförsörjningen av desamma. Med ursprung och fäste syftas det på de senor som håller fast muskeln och kopplar ihop den med skelettet. Det är utifrån dessa begrepp man sedan diskuterar muskelns funktion. Muskelvävnaden utgör ca 40% av en vuxen människas vikt. Större delen av vävnaden består av muskelceller och endast en liten del v något som kallas för intercellulärsubstans. Cellerna kallas för muskelfibrer på grund av dess avlånga form och vissa kan vara längre än tio centimeter långa. Den huvudsakliga egenskapen hos en muskelcell är rörelseförmågan. Muskelcellen, som innehåller många cellkärnor, kan ta emot nervimpulser över hela sin längd och producera mekanisk spänning, vilket leder till att muskeln dras samman (Kontraheras)

En viktig aspekt när det kommer till en diskussion kring musklernas funktion är senorna. Hur många av er har aldrig haft problem med en sena? Senan är den pärlemorvita och glänsande ytteränden av muskeln som förankras i skelettet. Senan består av en stram bindväv som är vridna som buntar i ett rep för extra hållbarhet.

Utanför senorna ligger senskidor. De finns på ställen där muskler, senor och hud under kontraktionen glider mot vandra muskler, senor, ledband eller ben. Detta bildar ett skyddande lager för att undvika slitageskador. Ibland kan problem uppstå då senskidorna blir alltför tighta, men det går lätt att åtgärda genom ett mindre kirurgiskt ingrepp där man helt enkelt går in och delar på senskidan. En annan skyddsmekanism är slemsäckorna, eller bursorna som de också heter. Dessa är vätskefyllda säckar som ligger mellan olika strukturer för att just minska slitaget när exempelvis en led rör sig.

Varje muskelfiber är uppbyggd av många fibriller. Varje fibrill är cylindrisk och sammansatt av en lång kedja med något som kallas för sarkomerer. Det är i dessa delar som kontraktionen sker. Sarkomeren är sedan uppbyggd av de två proteinerna som jag nämnde tidigare, dvs aktin och myosin. På myosinmolekylerna finns det snedriktade utskott med en förtjockning längst ut. Utskotten påminner om golfklubbor. Under kontraktionen hakar klubbhuvudet fast vid aktinet och böjs så att myosinet dras framåt i förhållande till aktinet, sarkomeren förkortas.

Muskelkontraktionen inleds i de flesta fall med en elektrisk nervimpus från hjärnan som kommer in i muskeln via ett så kallat axon. Eftersom varje axon kan involvera upp till 2000 muskelceller kan lika många muskelfibrer kontraheras samtidigt. Det är alltså genom träning som vi kan göra fler axon ”tillgängliga” vilket gör att vi helt enkelt kan använda oss av fler muskelceller vid en aktivitet. När nervimpulsen kommer in i muskeln får det myosinet att kroka fast i aktinet vilket inleder muskelsammandragningen.

Så länge signaler leds till muskelcellen frisätts kalcium. Finns kalcium kan myosinuvudena ta tag i aktinet på nytt och dra samman sarkomeren förutsatt att det finns energi (ATP) kvar i muskeln. Här kommer kosten in då det är genom kosten som vi förser kroppen med grundmaterial för att bilda ATP.  Om energin tar slut eller att kalcium inte frisätts längre upphör kontraktionerna. Då kan vi helt enkelt inte göra fler upprepningar och muskeln slutar att arbeta. Detta är något som skiljer skelettmuskulaturen från övrig muskulatur.

Cirkulationen - läran om det cirkulatoriska systemet

En viktig förutsättning för att vi ska orka träna oavsett vilken idrott vi utövar är att vår kropp kan transportera runt syre och näring till kroppen samt rensa bort slagg- och avfallsprodukter från samma celler. Det är detta som cirkulationen handlar om.

Cirkulationsapparaten består av hjärtat, blodkärlssystemet och lymfkärlssystemet. Dessa binds samman via två sammansatta kretslopp: Stora och lilla kretsloppet. I det lilla kommer syrefattigt blod, rikt på slaggprodukter, från kroppens alla celler till hjärtat via höger förmak. Tack vare kroppens vilja att tryckutjämna transporteras blodet över till höger kammare via hjärtklaffar. Från hjärtats högra kammare pumpas sedan blodet ut till lungorna där det syresätts och slaggprodukter som koldioxid vädras ut. Från lungorna pumpas det syrerika blodet ut i det stora kretsloppet, via allt mindre blodkärl, för att slutligen nå kroppens alla celler.

Det finns fem olika ”sorters” blodkärl i kroppen. Dessa är artärer, arterioler, kapillärer, venoler och vener. Artärer kallas blodkärlen som leder blod från hjärtat. Blodkärl som för blod mot hjärtat kallas vener. Mellan artärer och vener finns kroppens minsta blodkärl, kapillärerna. Det är via kapillärerna som syrgas och näringsutbytet till kroppens alla celler sker. Arteriolerna är de minsta artärerna och förbinder de större kapillärerna. Dess primära uppgift är att reglera blodtillförseln till olika kapillärnät.

Kroppens påverkan av fysisk träning

Det är först när vi börjar undersöka hur detta påverkas av fysisk träning som det börjar bli riktigt intressant. Det finns en rad faktorer som påverkar prestationen. De brukar delas in i inre och yttre faktorer och det är de inre som vi kommer titta närmare på. Hit räknas bland annat den neuromuskulära funktionen (styrka och teknik), psykisk kapacitet, rörlighet och de energigivande processerna; aerob kapacitet (arbete med tillgång till syre) och anaerob kapacitet (arbete utan tillgång till syre). I vardagligt tal brukar aerob kapacitet kallas för kondition som i själva verket innebär kroppens syreupptagningsförmåga. Anaerob kapacitet kallas då istället för laktattålighet. Just aerob och anaerob kapacitet är begrepp som är viktiga att ha i bakhuvudet när det gäller att skapa sitt eget träningsschema till exempel.

Allt muskelarbete kräver energi- alltså allt vi gör kräver tillgång till energi. Det finns många ämnen vilka innehåller energi som kan frigöras, men vi människor använder oss främst av kolhydrater i form av glykogen, men också av fetter. Dessa ämnen tas upp via födan och därför är det viktigt att vi hela tiden äter bra. Glykogenet tas upp av kroppen och genom olika kemiska reaktioner omvandlas detta till energi för exempelvis muskelarbete.

I normala fall är kroppens fettdepåer så stora att de i stort sett kan betraktas som obegränsade under normala omständigheter och att vi äter normalt. Däremot är glykogenhalten i musklerna och levern begränsade. Som ett exempel räcker det många gånger med högintensiv träning i ca 1,5 timmar för att glykogenhalten ska gå ner på noll. Eftersom glykogenet spelar så stor roll i energiomsättningen leder brist på ämnet till negativa påföljder för uthållighetsidrottare. För att hålla energinivåerna på en bra nivå krävs balans mellan träning, vila och födointag. Mer om glykogen finns under fliken kost och kapitlet glykogenuppladdning.

Nedbrytningen av kolhydrater i form av glukos sker i syfte att bilda nytt ATP som kan användas som energikälla. Denna nedbrytning sker genom flera processer då den första i ordningen kallas för glykolysen och denna sker i den del av cellen som kallas för cytoplasma. Nedbrytningen sker med hjälp av olika enzymer och kemiska reaktioner och produkterna blir framförallt pyruvat-joner, ATP-molekyler och NADH-molekyler. NADH är ett enzym som används vid produktionen av ATP i mitokondrierna, då detta, enkelt beskrivet, tar upp och förmedlar energi. Om dessutom syre finns närvarande i mitokondrierna kan cellen använda sig av syret, pyruvatet, fettsyror och NADH för att skapa nytt ATP. Om nedbrytningshastigheten överskrider mitokondriernas kapacitet att ta upp pyruvat, eller om syre inte finns att tillgå, exempelvis under hård träning, bildas istället laktat av pyruvatet och NADH. Laktatjonerna samlas i muskelvävnaden vilket medför att pH-värdet sjunker något. VAi märker av detta i och med ömma och värkande muskler.

Pyruvatjonen som bildas i glykolysen kan (om det finns tillräckligt med syre) användas i nästa process: Citronsyracykeln. Pyruvatet omvandlas då till Acetyl-CoA. Detta ämne genomgår sedan en rad olika reaktioner och omvandlingar mellan olika syror i den så kallade citronsyracykeln. Under denna serie av reaktioner bildas ytterligare nytt ATP, som kan användas för energiframställning, och en mängd NADH. Dessutom bildas koldioxid som resptrodukt. Citronsyracykeln äger rum i mitokondrierna.

Under denna process bildas det största antalet ATP-molekyler. Reaktionerna här får hjälp av enzymet cytokrom och energin som krävs för processen kommer från de exciterade elektroner som bundits av NADH under glykolysen och citronsyracykeln. Det som händer i elektrontransportkedjan är, som hörs av namnet, att exciterade elektroner hoppar från molekyl till molekyl. Energin som avges då de myter molekyl används till skapandet av ATP. När de tillslut inte har mer energi att avge förenar sig elektronerna med syre och bildar vatten. Denna process att omvandla exempelvis fett och kolhydrater till ämnen där energi kan frigöras och upprätthålla ATP-balansen kan med ett annat ord kallas för metabolism som är det samma som kroppens ämnesomsättning

Aerob energifrigivning

Om du utför ett arbete under en längre tid än 2-3 minuter, använder du dig nästan enbart av det aeroba energisystemet då du under hela tiden har tillgång till det syre som krävs för att nedbrytningen av glykogen och fett ska kunna ske syrebaserat. Processen är relativt långsam och det tar ca 3 minuter att nå maximalt utnyttjande av glykogen och fett kan inte sönderdelas och användas i energigivande syfte förrän efter ca 30 minuters arbete. Den stora fördelen med fett är istället att energidepåerna är så gott som obegränsade. Dessutom kan mycket mer energi frigöras från glykogenet vid den aeroba processen än från den anaeroba. Skulle enbart anaerob energiomsättning användas skulle glykogendepåerna snabbt ta slut. Inom uthållighetsidrotterna är det framförallt den aeroba energiomsättningen som används och träningen bör därför huvudsakligen fokusera på att utveckla denna kapacitet.

Hur påverkar då detta vår prestation? Hur olika makronutrienter påverkar vår prestation är något som du hittar mer om under kostkapitlet. Men eftersom kolhydrater har en betydligt mycket kortare aktiveringsperiod är det viktigt att ha väl fyllda glykogendepåer inför exempelvis en tävling oavsett vilken träningsform du ägnar dig åt. Om du håller på med en gren eller en distans som kräver många timmars arbete är det viktigt att med jämna mellanrum förse kroppen med nödvändig energi. Om inte kommer glykogendepåerna snart tömmas och energi istället tas från fettreserverna vilket kommer sänka prestationen avsevärt.