Hjärnfysikbloggen | Runner's World
Annons

Medlem / Prenumerant

Logga in
Bli medlem

Hjärnfysikbloggen

Kampen mellan fett och muskler

Det sägs att den genomsnittliga svensken lägger på sig några kilo under jul- och nyårshelgen. Oftast går vikten ner igen, men om man frossar ofta tycks det som om kroppen blir sämre på att hitta tillbaka till sin gamla vikt. 

Det själviska fettet
Orsaken till detta går långt tillbaka i historien. Under evolutionens gång har gener som uppmuntrar uppbyggnad av fettvävnad haft ett överlevnadsvärde och dessa gener är ”själviska”. Det enda generna ”bryr sig om” är sin egen överlevnad. Det har resulterat i att fettet blivit kroppens största organ, större än huden, levern och musklerna. Men ”fetma-generna” har inget överlevnadsvärde längre. Tvärtom minskar de chansen till överlevnad. Evolutionen är dock en långsam mekanism. Det kommer att ta tusentals, kanske miljontals år, innan människan programmerats om. I väntan på det får man programmera om sig själv så gott det går och det här inlägget kanske kan ses som sådan programkod.

Ämnesomsättning och immunförsvar
När flercelliga organismer utvecklades var deras överlevnad avhängig inte bara förmågan att lagra energi för tider av svält utan också för att överleva infektioner. Immunsvaret är oerhört energikrävande. Vanlig feber ökar energiförbrukningen med 10 procent för varje grad som kroppstemperaturen stiger, blodförgiftning med upp till 50 procent. Undernäring, d.v.s. brist på energi, ökar infektionskänsligheten. Följaktligen har de molekylära system som reglerar ämnesomsättning och immunförsvar utvecklats tillsammans och är ömsesidigt beroende av varandra. De hänger ihop.

Under miljontals år var undernäring det främsta problemet, men nu är tvärtom för mycket energi och det inflammatoriska svaret på fetma och andra livstidsfaktorer som är det stora problemet. Vi rör oss t.ex. mycket mindre och vi äter mer.

Fettvävnaden - kroppens största organ
Men varför är fett - kroppens smarta sätt att lagra undan energi på - farligt? Fetma ökar risken för diabetes typ 2, belastningsskador, hjärt- och kärlsjukdomar, demens, gallsten och vissa former av cancer. Men fett är inte bara ett passivt energilager, det är i lika hög grad ett aktivt endokrint organ som påverkar hela kroppen. Fettvävnad producerar bl.a. hormonerna adiponectin, som spelar en viktig roll i regleringen av blodsockernivåer och skyddar mot vissa cancerformer, och leptin, som reglerar aptit och hunger. Fettvävnaden är således kroppens största organ (hos de flesta). 

Fett påverkar oss på olika sätt beroende på var det finns. Underhudsfettet skyddar muskler och organ och bidrar också till att bekämpa infektioner och att läka sår. Fett som hopar sig runt lår (”ridbyxlår”) och rumpa (”päronform”) är också i huvudsak ofarligt, medan fett som samlas i fettdepåer inne i buken mellan tarmarna är livsfarligt. Män löper större risk än kvinnor p.g.a. hormonella skillnader och den farligaste människoformen är en mage utspänd av bukfett och tunna lemmar.


Loranga och Masarin är roliga men har ingen bra kroppsform. 

I takt med att vi åldras tunnas det saftiga och friska underhudsfettet ut och händerna blir knotigare, medan risken ökar att det farliga bukfettet växer. Årsringarna lägger sig på varandra som dubbelhakor och bilringar. Bukfettet infiltrerar vitala organ och startar kemiska processer som skadar kroppen. Det bildas cytokiner, däribland interleukin-6 (IL- 6), som orsakar kronisk inflammation, och TNF-alfa, som har kopplats till cancer.

Bukfettet tycks även påskynda åldrandet. I ett experiment skar man bort bukfettet hos tjocka labbråttor. De levde sedan betydligt längre än råttor som fick leva med sitt bukfett och cancerfrekvensen var mycket lägre. Tyvärr är det inte lika lätt att operera bort bukfett på en människa, eftersom fettvävnaden är sammanflätad med blodkärl och organ.

Muskler - kroppens näst största organ
Även musklerna fungerar som ett organ. De är inte passiva köttbitar, utan ett dynamiskt system som förändras när det används och musklerna är fettets största fiende. Muskler skapas av rörelse, fett av ickerörelse. De är varandras motsatser.


Två kilo fett väger lika mycket som två kilo muskler men är slabbigare och tar mer plats.

Hos stillasittande människor tar fettet över kroppen och glider in mellan muskelfibrerna, så att musklerna liknar marmorerat kött. Fettet tränger även in i enskilda muskelceller i form av lipiddroppar. Dessa droppar av fett, som förekommer i både lever och muskler, blockerar omvandlingen av glukos. Detta förklarar varför smala stillasittande personer riskerar att få diabetes. Det är inte bara hur mycket fett vi har, utan var det finns, som påverkar hälsan.


De vita blaffarna (LD) är lipiddroppar, de små, mörka bollarna (M) är mitokondrier.

Eftersom fett och muskler slåss om samma kropp, innebär mer fett färre mitokondrier eftersom muskelceller har fler mitokondrier än fettceller. Mitokondrier är cellernas kraftverk och bränner fett och ju mer fett i förhållande till muskler, desto svårare blir det för kroppen att bränna fett. Flest fettförbrukande mitokondrier finns i uthållighetsidrottarnas långsamma muskelfibrer.

Myokiner i musklerna
Forskarna Markera Febbraio och Bente Pedersen visade 2002 att även muskler är endokrina organ och att träning leder till att muskeln producerar ett slags hormoner som kallas myokiner som kommunicerar med resten av kroppen. De identifierade IL-6 som det vanligaste myokinet, alltså samma inflammatoriska cytokin som produceras av överflödigt fett. Men IL-6 som produceras under träning har positiva effekter, som att öka graden av fettförbränning och motverka inflammation. Skillnaden är att överviktiga personer tenderar att ha låga men konstanta nivåer av IL-6, vilket leder till kronisk inflammation. Personer som tränar ökar temporärt halterna av IL-6 upp till hundra gånger. Sedan sjunker nivåerna rejält under några timmar. Personer som tränar har därför mindre inflammation i kroppen. 

Forskarna tror nu att det kan finnas hundratals myokiner, och att de till stor del är ansvariga för de positiva effekterna av träning. Myokiner påverkar musklerna, skelettet, bukspottkörteln och immunsystemet. Forskarna tror att de också påverkar hjärnan genom frisättning av nervcellernas gödningsmedel BDNF.

För några år sedan identifierade forskare vid Harvard ett nytt myokin som kallas irisin och som utsöndras i blodet under träning. När irisin kommer ut i vävnaden omvandlar det vitt fett - och djupt liggande bukfett - till mer hälsosamt brunt fett. Irisin påverkar dessutom gener som även de ökar tillgången på tillväxtfaktorn BDNF i hjärnan.

Leptin i fettet
Fett-generna driver oss att äta för mycket, vilket är en anledning till varför de flesta dieter är dömda att misslyckas. Fettet är själviskt, det vill hålla oss feta. Orsaken är bl.a. hormonet leptin som bildas i proportion till fettcellernas storlek i fettvävnad. Leptin skickar mättnadssignaler till hjärnan så att kroppsvikten håller sin jämvikt. Ju större fettceller, desto mer leptin och svagare aptit. Om fettcellerna däremot krymper - t ex genom bantning - då stärks aptiten. Efter allt för mycket frosseri under en julhelg med höga nivåer av leptin, slutar hjärnas receptorer i hypothalmus för leptin att fungera som de ska. Orsaken tros vara inflammationer i hjärncellernas yta som förstör receptorerna för leptin.


Leptinreceptor LEP-R fångar upp leptin vid cellytan. Bild: Cell.

Genom att äta lagom med bra mat och motionera, kan flödet och receptorerna för leptin återställas. Det finns studier som visar att motion påverkar känsligheten för leptin.

De själviska fettgenerna utvecklades och spreds för att de gav ett överlevnadsvärde. Men de har spelat ut sin roll när det finns stora energilager en biltur bort i närmsta snabbköp. Det bryr sig dock inte generna om. De har ingen aning om vi springer på savannen eller kör ferrari. De bara fortsätter kopiera sig själva. Men gener är inte allt. Tack vare våra hjärnor kan vi programmera oss själva. Motion ökar mängden BDNF som gör hjärnan plastisk och villig att förändras. 

Normalt går man upp några kilo varje decennium. Jämviktsvågen är lite felinställd och gynnar en svag viktuppgång hellre än en svag viktnedgång, som ju på sikt skulle kunna leda till döden. Det är normalt. Men det är inte normalt att gå upp flera kilo per år och att bli fet och orörlig. En fet zebra skulle bli uppäten på nolltid, samma med en fet hominin och vi är homininer. De själviska fetgenerna löper amok i stillasittande kroppar och de älskar söt och färdigtuggad mat. Mina bästa råd är att undvika långvarigt sittande, motionera, ät bättre mat och fasta ibland. 

Nu under vintern kanske det kan vara bra med lite kyla också. Kyla leder nämligen till frisättning av myokinen irisin, som ökar mängden brunt fett i kroppen. Syftet med det är att du ska frysa mindre genom att det bruna fettet  - som är proppfullt med mitokondrier (och därmed ser brunt ut) - använder vitt fett som bränsle för att skapa kroppsvärme. Det kan vara något att tänka på medan du står och fryser - det är ganska bra för dig.

Skriv ut Permalink Kommentarer (1)

2016-12-04 16:54


Löpning gör dig smartare

Motion förbättrar den kognitiva förmågan, förlänger livet och minskar risken att utveckla depression. Om det fanns ett piller med motionens egenskaper skulle folk betala vad som helst för det. Att motionera är dessutom i stort sett gratis. Varför motionerar då inte alla? Det har troligtvis med motivation att göra. Om motivationen är låg, vill man inte anstränga sig. Man tar bilen, hissen och chipsen. Jag tror dock fler skulle resa sig upp och gå, ifall de visste hur lite som behövs för att förbättra hälsan. Man kommer faktiskt väldigt långt med raska promenader. När man börjat gå, är nästa steg att bli en löpare. Det är nästan en naturlag. Jag tror det finns i oss. Barn reser sig upp, går och springer. De är motiverade och "kan sälv". När det slutar vara roligt att bli bättre och att utvecklas, då har man blivit gammal.



Den bästa investeringen i ditt liv
Det finns inte många aktiviteter som ger en så hög avkastning i förhållande till insatsen som motion. Till skillnad från många andra investeringar som ger avkastning på lång sikt, ger motion avkastning direkt. Om man tränar klokt kan en timme motion ge 5 timmar extra liv tillbaka. Risken att drabbas av depression minskar med mer än hälften. Men den största direktavkastningen märks på den kognitiva förmågan. Den sker i samma stund som du springer.


Strooptest. Här ska du säga röd och grön. Ganska jobbigt i längden.

I en ny studie har japanska forskare från Ritsumeikan University tittat lite djupare hur varaktighet och intensitet påverkar tankeverksamheten. I studien används ett Stroop-test för att mäta den kognitiva förmågan. Ett strooptest är uppbyggt av ord på färger som visas på en skärm (gul, blå, grön, röd), och bokstäverna är färglagda i samma färger, men ord och färg stämmer inte överens. Du ska trycka på en knapp som motsvarar färgen, inte själva texten, vilket kräver att du motstår impulsen att reagera på texten. Till exempel, om ordet "blå" visas i röda bokstäver, ska du trycka på knappen för röd. Det kräver även uppmärksamhet och efter några minuter känner du också att det kräver uthållighet för att upprätthålla uppmärksamhet och impulskontroll. Det anses vara ett bra test av kognitiva funktioner och även av uthållighet.

Bilden ovan visar de kognitiva resultatet efter det första experimentet där tolv män cyklade 20 minuter lågintensivt motsvarande 30 procent av VO2Max (trianglar), 20 minuter måttligt intensivt motsvarande 60 procent av VO2Max (grå cirklar), eller 40 minuter lågintensivt med 30 procent av VO2Max (svarta kvadrater). Lägre "interference poäng" indikerar bättre kognitiv förmåga. Försökspersonerna gjorde strooptest före, under och efter cykelturen.

För de båda lågintensiva passen är effekterna jämbördiga i början, men förbättringarna håller i sig längre efter det längre lågintensiva träningspasset. Vid högre intensitet är förbättringen både mycket större och varar längre.

I studiens andra experiement cyklade 15 män med måttlig intensitet under 10 (tomma cirklar), 20 (grå cirklar), eller 40 minuter (svarta cirklar). Grupperna som cyklade 20 och 40 minuter presterade lika bra i de kognitiva testerna till en början, men en halvtimme efteråt drog gruppen som cyklade 40 minuter ifrån. De som cyklade 10 minuter förbättrade sig minst.

Det tycks alltså finnas hjärneffekter redan vid måttlig motion motsvarande raska promenader. Mer behövs inte för att sätta fart på hjärnan. Det saknades en kontrollgrupp för placeboeffekten, men gruppen som tränade 10 minuter förbättrade sig inte lika mycket. Genom att köra lite hårdare eller längre tycks hjärnan förbättras ytterligare. 

Det man ta med sig från studien är att det är viktigt för hjärnan att hålla igång. Motsatsen till motion - stillasittande - är kopplat till en rad sjukdomar. Hjärnan har utvecklats för att förutsäga effekterna av motoriska rörelser. Hjärnan vill arbeta, den vill aktivera muskler och tankar. Det är det vi har hjärnan till.

Strooptest påverkar en viktig del av hjärnan som kallas den främre gördelvindlingen (Anterior Cingulate Cortex, ACC). Den tröttas ut av all impulskontroll. Det leder sannolikt till att den delen av hjärnan anpassar sig och blir bättre och starkare precis som en muskel. Olika kombinationer av motion och strooptest torde vara en av de mest effektiva träningsformerna du kan utföra. Trots allt handlar mycket i livet - och det gäller inte minst konditionsidrott - till syvende og sidst om att stå emot impulsen att ge upp.

Skriv ut Permalink Kommentarer (0)

2016-11-29 14:56


Löpning minskar risken för depression

En ny och mycket välgjord studie visar på ett tydligt samband mellan mental hälsa och kondition. Resultatet stärker hypotesen att regelbunden motion inte bara förändrar våra kroppar utan också hjärnan och att det i sin tur gör oss mer resistenta mot depression.

Det har tidigare kommit studier som visat att löpning och raska promenader lindrar depression. Tyvärr har studierna varit små och ofta baserade på intervjuer. Faktum är att de inte säger mycket mer än att motion kan vara bra och i alla fall inte skadligt


Bild Wikipedia commons

I den nya studien, som publicerades denna månad, har några forskare tagit ett nytt grepp på de gamla studierna. De samlade helt enkelt in de senaste och de bäst utformade studierna rörande sambandet mellan depression och motion. De sållade bort undermåliga studier, t ex alla studier som byggde på att personer själva rapportat om hur mycket de hade tränat. Det är en vanligt metod, men det är ingen bra metod. Ett minne är inte ett faktum.

Minnet är ingen film
Du kanske tror att ögon och öron är som en videokamera, att det du ser och hör är vad det är. Det är det inte. Ögon och öron tar in ljus- och vågrörelser och omvandlar dem till elektriska signaler som skickas till hjärnan. Hjärnan använder denna information för att skapa bilder och ljud som stämmer överens med dina förväntningar. Sedan lagras minnet i korttidsminnet. Om minnet är viktigt, repeteras eller förknippas med starka känslor, lagras det i långtidsminnet. I nästa steg behöver du minnas och hämtar upp minnet. Precis som när minnet skapades, förändras minnet när det hämtas. Ju fler gånger du minns något som hänt, desto falskare blir på sätt och vis minnet. Du ser kanske minnet som en film, men ibland ser du dig själv utifrån och då är det uppenbart falskt.

Efter att rymdfärjan Challenger exploderade 1986 frågade en psykolog flera studenter vad de gjorde vid tillfället. Två år senare ställde psykologen samma fråga och de flesta hade ändrat sina minnen och flera vägrade tro på sina egna tidigare vittnesmål. För att veta att ett minne är sant måste det alltså kontrolleras mot andra personers minnesbilder och mot fakta. Du kan inte vara helt säker på något, eftersom minnet som utspelar sig i ditt huvud är en produkt av dina förväntningar och din fantasi.

Studiens resultat
Forskarna beslutade därför klokt nog att endast använda studier som mätt deltagarnas kondition med objektiva metoder som löpband, cykeltest och Harvard steptest. För att mäta psykisk hälsa användes bara studier med standardiserade test av psykisk hälsa i början och slutet av en studie. Ett tredje krav var att studierna sträckte sig över ett år.

Forskarna samlade ihop alla studier som uppfyllde de vetenskapliga kriterierna och fick ihop en datamängd på över en miljon personer. Personerna delades in i tre grupper baserat på hur vältränade de var. Det visade sig att den sämst tränade gruppen hade 75 procents större risk att utveckla depression jämfört med den vältränade gruppen. Mellangruppen hade 25 procents större risk. Det fanns alltså ett tydligt samband mellan kondition och mental hälsa.

Slut på vilan
Förra veckan tog säsongsvilan slut. Nu kör jag igen. Löpning, skidgång/älglufs och styrketräning. Onsdagens skidgångspass var hårt. Det var det första intervallpasset på länge och dessutom med stavar. Vi gick skidgång upp mot Sidsjön och sedan älglufsade vi uppför en skogsväg och joggade ner. Det var isigt, så ibland blev det tre steg fram och ett tillbaka. Ungefär som livet, fast i livet räcker det med några felsteg så rutchar du ner för hela backen. Men det är bara att gå upp igen. Ett steg i taget. Jag håller med Robert Broberg. Det är bättre att vara ute på hal is och ha det glatt än att gå i lera och sörja.

Skriv ut Permalink Kommentarer (0)

2016-11-24 14:19


ATP får dig att springa

Ett av mina första inlägg handlade om ATP och energi. Sedan dess har det inlägget haft en strid ström av läsare, främst studenter och andra googlare. En del fakta har dock uppdaterats med ny forskning så jag tänkte det var bäst att uppdatera artikeln.

Kroppens inre marknad
För att du ska orka springa krävs energi och energi får du från mat. Så du måste ha mat för att springa och springa för att ha mat. Det låter som ett moment 22, men långt innan du behöver mat blir du hungrig och det aktiverar ett beteenden som gör att du börjar jaga och samla. Fast numer behöver du inte skaffa mat - du går bara till kylskåpet. 

För att förenkla för kroppens maskineri omvandlas all mat (kolhydrater, fett och proteiner) till en enhet, adenosintrifosfat, som förkortas ATP. Du kan se ATP som kroppens enkronor. De fungerar i kroppens alla standardiserade myntinkast. Du stoppar in olika mynt och maträtter och de konverteras till enkronor som smörjer kroppens inre marknad. Det krävs enhetlighet för effektivitet och samordning. ATP driver sedan allt från dina ben till dina tankar. Utan ATP finns inga nervimpulser, inga proteiner kan byggas och dina muskler skulle frysa fast. 

Varje cell innehåller vid ett givet ögonblick en miljard molekyler ATP. Eftersom din kropp består av 34 biljoner celler har du just nu 34 000 000 000 000 000 000 000 ATP molekyler i kroppen och de omsätts ungefär var 20:e sekund. Tillsammans väger denna massa ynka 250 gram, men du omsätter nästan 100 kg ATP varje dag. Knappt 3000 kalorier sätter alltså sprätt på närmare 100 kg ATP! Det är som om 20 miljoner enkronor per dag omsatte den svenska bruttonationalprodukten. 


Adenosintrifosfat (kolatomerna syns inte). Källa: wikipedia

Bilden ovan föreställer molekylen ATP. De tre p:na som sticker ut som en pistolpipa till vänster är tre fosfatgrupper. Om man fortsätter pistolliknelsen motsvarar kolven den enkla sockerarten ribos, som också finns i vårt RNA. Hanen är adenin, en av kvävebaserna som bygger upp vårt DNA. 

När den yttersta fosfatgruppen spjälkas från de övriga omvandlas ATP till ADP. Pistolpipan kortas av och adenosintrifosfat blir adenosindifosfat. När detta sker frigörs energi, för elektronerna hoppar från ett jobbigt till ett bekvämare energitillstånd. Det är så livets kugghjul fungerar. ATP omvandlas till ADP när du springer och sedan byggs ADP samman till ATP igen av maten du äter.

Hur bildas ATP?
Vi kan titta på hur en sorts molekyl, glukos (kolhydrater), omvandlas till energi. In i cellen kommer alltså en glukosmolekyl och där möter den syre som vi andats in.

C6H12O6 (glukos) + 6O2 (syre)

Som ett resultat av cellandning kommer det ut koldioxid, vatten, energi och värme i andra ändan. Kolet har oxiderat och syret reducerats. På kemiskt språk ser output ut så här:

6CO2 (koldioxid) + 6H2O (vatten) + 38 ATP (energi) + värme

Det känner du igen som löpare. För att orka springa hårt kräver musklerna mer glukos, vilket kräver mer tillgång till syre och att du kan pusta ut mer koldioxid. Du andas häftigare för att dra in och pusta ut dessa molekyler. I takt med att energiproduktionen ökar stiger också spillvärmen - du blir varm - och det sympatiska systemet slås på för att sänka kroppstemperaturen genom svettning.

I slutändan har 24 elektroner lämnat kolet i glukosen och förenat sig med syre. Kolet har oxiderat och syret har reducerats och i den processen frigörs energi. (Det låter bakvänt att det som reduceras får och det som oxiderar tar. På engelska har man en bra minnesregel: Oxidation Is Losing, Reduction Is Gaining = OIL RIG).

Ungefär hälften av den energin i glukos blir värme och håller dig varm, den andra hälften bildar i tre kontrollerade explosioner ATP som sedan skickas runt i kroppen för att utföra arbete som att få muskelproteiner att förkortas och nervsignaler att skickas vidare.

Steg 1: Glykolys – nedbrytning av glukos
Det första steget i energiomvandlingen är glykolys och det kan ske utan närvaro av syre. Det är en anaerob fas. I denna fas bildas fyra ATP. Men först kräver processen en investering på två ATP. Processen måste alltså bootas, lyfta sig själv i stövelstropparna som en dator. Det krävs en gnista för att sätta eld på bensinen.

Om man bara tittar på kolet i glukosen - det är ju kol vi eldar med - så har vi 6 kolatomer (6C) i en molekyl glukos. Dessutom har vi två ATP som sätter igång processen:

C-C-C-C-C-C + 2 ATP

Dessa sex kolatomer splittras i två delar med tre kolatomer var och den energi som frigörs är fyra ATP, vilket minus investeringen på två ATP ger två ATP netto. Slutprodukten av den anaeroba glykolysen är två molekyler med tre kolatomer var som kallas pyruvat samt fyra ATP. Dessutom har vi fått några frigjorda vätejoner (H) som lagrar sin energi i molekylen NADH. De två ATP som tände gnistan har omvandlats till två ADP.

C-C-C + C-C-C + 4 ATP + 2 ADP + 2 NADH

Om det inte finns något syre för vätejonerna att bilda vatten med hamnar cellandningen i en återvändsgränd här. Men det har kroppen löst på ett smart sätt genom att de frigjorda vätejonerna som lagrats i NADH lämnar över vätejonerna till pyruvatet som då bildar laktat (som felaktigt kallas mjölksyra). Därmed kan cellen fortsätta producera ATP. När syre sedan finns tillgängligt finns det nytt NAD+ som kan återta vätejonerna och föra över dem till syret. Det är en reversibel process. Det är därför vi flämtar så mycket efter en hård löpning, vi måste få in syre så att laktat kan återlämna sina vätejoner och bli pyruvat igen. Det är pyruvat som sedan utgör råvara till nästa steg i cellandningen.

Steg 2: Citronsyracykeln
Innan pyruvatmolekylerna kastas in i citronsyracykeln spjälkar de av en koltatom vardera. Kolatomen oxiderar och lämnar processen som koldioxid. Kvar är då två molekyler acetyl-CoA med två kolatomer vardera. Även protein och fett kastas in i citronsyracykeln efter de gjorts om till Acetyl-CoA. I citronsyracykeln slås varje acetyl-CoA (2C) ihop med oxalättiksyra (4C) och bildar citronsyra (6C) och snurrar sedan ett varv där två CO2 andas ut, två ATP bildas och frigjorda vätejoner (H) lagrar sin energi i vätebärare som NADH och FADH. Denna lagrade energin frigörs i steg 3. Sedan börjar nästa varv med de kvarvarande oxalättiksyrans fyra kolatomer som förenas med nya acetyl-CoA. Detta steg sker i närvaro av syre och är alltså en aerob process.

Citronsyracykeln äger rum i en av evolutionens viktigaste skapelser, mitokondrierna - cellens energifabrik. Det är mitokondrier som skapas när du tränar hårt, förmodligen är det en stor del av nyttan med hårda intervaller. De är en anpassning till ökad metabolisk stress.

Efter steg 1 och steg 2 har vi nu netto: 4 ATP, 10 NADH och 2 FADH2. Resultatet skulle bli 38 ATP, det återstår alltså 34 ATP. Det blir en uppgift för vätejonerna (H) som bärs av NAD+ och FAD+. 

Steg 3: Elektrontransportkedjan
Detta steg kallas också andningskedjan och det är här det händer, och det sker i mitokondriernas membran. In kommer "heta" vätejoner som tillfälligt lagrats i form av 10 NADH och 2 FADH2 och som nu kastas vidare i en kedja där varje kast får vätejonerna att ”kallna” och frigöra en gnutta energi. Denna elström genom proteinkomplexen driver pumpning av vätejoner från mitokondriens inre till utrymmet mellan membranen. Den spänning som uppstår används sedan för att driva cellens mest fascinerande enzym, ATP syntas. ATP syntas kan liknas vid en kvarn där vätejonen faller ner och på vägen ner vrider den runt ett hjul som mekaniskt fogar samman tre ADP med tre fosfatjoner till tre energirika ATP-molekyler. 


Enkel bild av ATP syntas. Källa: Wikipedia

De tio vätejonerna som är bundna till NADH räcker till trettio ATP, medan det energifattigare FADH2 bildar fyra ATP. Sammantaget blir det alltså i idealfallet 38 ATP-molekyler som kan få oss att springa. Efter det omvandlas ATP till ADP och blir råvara till ATP-fabriken igen. Vätejonerna möter syre och blir vatten. Det sker i varje cell, varje sekund, med en svindlande hastighet.

Fettförbränning
När en stadig fettmolekyl blir energi ser det ut så här på kemiska:

C55H104O6 + 78O2 → 55CO2 + 52H2O + ATP 

eller i klarspråk:

Fett + syre → koldioxid + vatten + energi

Fettet transporteras till mitokondrier och huggs upp i mindre delar i en process som kallas betaoxiering. Varje varv i denna process avger kolatomer och elektroner/vätejoner som sedan används för att sätta samman ATP.

Du andas in syreatomer och andas ut kolatomer. När du tappar vikt andas du alltså ut atomer i form av kol (och små mängder väte och syre). Energin som finns bunden i ATP är nästan viktlös, men det är den som sätter fart på allt i dig.

Fett är koncentrerad energi och tack vare det behöver du inte vara stor som en dinosaurie. Fett ger fler ATP per kolatom än glukos, men priset du betalar är att du måste andas in mer syre eftersom fett är koncentrerat och syrefattigt. Men naturen har räknat med att det finns syre i atmosfären och litar på fettet. Det är ett energilager för framtiden. Naturen tror att du förr eller senare råkar ut för svält och måste gå och springa långt för att hitta mat. Men det var innan det fanns pengar och en effektiv arbetsfördelning. Du får hitta andra anledningar till att springa. Det är ju t ex ganska härligt.

Skriv ut Permalink Kommentarer (5)

2016-11-22 15:41


Blodets hemligheter

Det är mycket som händer i kroppen när du springer. Jag tänkte ta upp en sak här, en viktig sak - blodet. Du vet nog att det finns ett protein som heter hemoglobin i blodet och att det sköter den livsviktiga syretransporten. Det är ju helt avgörande när du springer. Men som allt annat i kroppen är det så mycket mer än det. Det är komplext och inte lätt att beskriva i enkla ord, men jag ska göra ett försök.


En massa blodkroppar.

Hemoglobin är en molekyl som har fyra delar med en järnatom i varje del. Det är järnatomerna som håller fast och transporterar syre - det är en av anledningarna till att vi behöver järn. Det är järnet som ger blodet dess röda färg. Järn är bra på att binda syre, det är bara att titta på en röd och rostig järnspik. Varje molekyl hemoglobin kan alltså frakta fyra molekyler syre.

När blodet pumpas förbi lungorna är det hemoglobinets uppgift att fånga upp syre och föra det vidare till musklerna. Hemoglobinmolekylen är dock inte särskilt sugen på syre, för den befinner sig i ett inaktivt läge. Hemoglobin kan nämligen vara dels aktiverat och då binds syre lätt, dels inaktivt och då binder det ogärna till syre. Efter en rejäl inandning är dock syretrycket så högt i lungorna att syret tvingar sig på den inaktiverade hemoglobinmolekylen. När en syremolekyl bundit sig till en del av hemoglobinmolekylen ökar sannolikheten att resten av hemoglobinmolekylen blir aktiv, vilket leder till snabb syresättning av blodet.

När du springer fort skapas energi av socker. Det sker i tio reaktioner. I en av reaktionerna bildas molekylen BPG (2,3-bisfosfoglycerat). Allt BPG används dock inte i reaktionen. En bråkdel läcker ut. Ju mer du använder musklerna, desto mer socker förbränns och följaktligen läcker det ur mer BPG. När ditt blod når de arbetande musklerna, binder sig det utsläppta BPG till blodets hemoglobin. Det leder till att hemoglobinet inaktiveras och släpper av syre. Tack vare BPG hamnar därmed syret i närheten av de arbetande musklerna. Cellerna offrar således lite effektivitet i energiomvandlingen av socker för att utnyttja BPG som en signal till kroppen att öka flödet av syre där det behövs. Cellerna är fantastiska.


BPG passar perfekt i hålrummet i hemoglobinmolekylen och låser fast det i inaktiv form så att syre avges. 

I musklerna finns proteinet myoglobin som är bra på att ta upp och lagra syre, men det är inte lika bra på att släppa ifrån sig syre. Myoglobin innehåller som hemoglobin järn och det är det som gör köttet rött. Myoglobin tar upp syre som släpps från hemoglobin, men släpper bara ifrån sig syre när koncentrationen av syre är mycket låg. När musklerna jobbar hårt och får brist på syre släpper alltså myoglobin ifrån sig syre och det är ju då syre behövs. Perfekt!


Myoglobin binder syre där hemoglobin släpper det. Vid t ex pO2=20 så släpper hemoglobin nästan allt syre, medan myoglobin syremättas till 90 procent.

När hemoglobinmolekylen lämnar musklerna är den fastlåst i den inaktiva formen av BPG. Den kan inte ta upp syre, bara ge ifrån sig syre. På väg till lungorna avger dock hemoglobin BPG när celler - som behöver de energirika bindningarna i BPG - greppar tag i det. Om hemoglobin vore fastlåst i sin inaktiva form skulle det inte kunna ta upp syre i lungorna. Det är fortfarande inaktivt men inte fastlåst av BPG längre. Bara syrehalten är tillräckligt hög så kommer trycket i lungorna leda till att syret binds till hemoglobin igen och de kortlivade blodcellerna pumpas vidare ytterligare ett varv i kroppen.

Sanningen om andningen
När celler omvandlar mat till energi bildas koldioxid, som på något sätt måste ut ur kroppen. Ett blixtsnabbt enzym skapar en miljon molekyler kolsyra av vatten och koldioxid varje sekund. Kolsyran spjälkas sedan i bikarbonat och protoner, vilket sänker pH-värdet och det sänkta pH-värdet fungerar också det som en signal till hemoglobinmolekylen att släppa ifrån sig syre. Eftersom hemoglobinet är inaktivt och stängt för syre, kan det ta med sig koldioxid i form av protoner och bikarbonat ut till lungorna igen där enzymer återbildar dem till koldioxid som vi kan pusta ut.

Anledningen till att vi andas hårt när vi springer är att vi måste buffra syran som bildas av koldioxid och motverka att pH-värdet sjunker. Det är alltså inte i första hand behovet av syre, utan tvånget att andas ut koldioxid, som driver andningen. Om vi inte andas ut koldioxiden tillräckligt snabbt, omvandlas koldioxid tillbaka till protoner och bikarbonat. Det sjunkande pH-värdet beror alltså inte på mjölksyra (det finns dessutom knappt någon mjölksyra i blodet eftersom det omedelbart faller sönder till laktat och en vätejon) utan följer av hur vi skapar energi i musklerna. Det är andningen som reglerar balansen. Vi har sensorer som ständigt kontrollerar vårt blod och talar om för hjärnan när man ska öka flåsandet för att vädra ut koldioxiden. Kroppens receptorer är mycket mer känsliga för en ökning av koldioxid i blodet än för en minskning av syre. Allt hänger på andningen och allt hänger på BPG och syret hänger på järnet och allt hänger ihop.

Hur man slutar röka
Rökare har dock svårt att hänga ihop i långa lopp. Deras celler skapar mycket mer BPG, vilket låser fast hemoglobin i sin inaktiva form så att de inte kan ta upp syre. Rökning ökar också mängden kolmonoxid med mellan 3-15 gånger. Eftersom kolmonoxid binder till hemoglobin 250 gånger bättre än syre, leder det till att blodet fungerar sämre som transportör av syre och koldioxid. Det är nästan lika svårt att sluta röka som att börja springa. Men om man börjar springa, ökar motivationen att sluta röka eftersom det ger en sådan effekt på förmågan att transportera syre. Hjärnan fungerar så att det bästa sättet att bryta en vana på är att byta ut den och det bästa sätter att sluta röka på, är således att börja springa.

Skriv ut Permalink Kommentarer (4)

2016-11-19 19:50



< Nyare inläggÄldre inlägg >

[Mer om]Johan Renström


Erfaren hjärnägare, trail- och ultralöpare som bloggar om det mesta men mest om löpning och om hjärnan, om naturvetenskap och om hälsa. Min gamla blogg Hjärnfysik finns på: http://hjarnfysik.blogspot.se/

------------Instagram @jhnrnstrm-----------------

Populära blogginlägg:
Om rödbetsjuice och uthållighet
Allt om fettförbränning
Sanningen om biggest loser
Om överträning
Om morgonlöpning
Löpning är inte farligt
Om sittsjukan
Om pulsträning och hjärtslag
Polariserad träning ger resultat
Vad är fascia?




Följ Runner's World twitter_symbol fb_symbol

Sök på runnersworld.se


Få vårt nyhetsbrev!


Annonser