Sjå det for deg: Du ynskjer deg betre kondisjon, å bli meir uthaldande og kanskje bli raskare til å løpe eller berre å føle deg i betre form. Du må trene, truleg også ganske hardt, men veit du eigentleg kva du må forandre inni kroppen din? Og kva av det som skjer der er viktigast for å utvikle kondisjonen?
Dette var noko av det Øyvind Skattebo ville undersøke då han starta på doktorgraden sin på Noregs idrettshøgskole for fire år sidan. Han visste at det ville bli teknisk og komplisert, men tok tak i etablerte førestillingar om kva som bestemmer kondisjonen – eller det maksimale oksygenopptaket, som fagfolk gjerne seier.
Undervegs har han funne ut mykje viktig om korleis blodvolumet, pumpekapasiteten i hjartet og ulike eigenskapar i muskulaturen verker saman og avgjer det maksimale oksygenopptaket.
- Øyvind Skattebo er stipendiat ved Institutt for fysisk prestasjonsevne på Noregs idrettshøgskole.
- 19. august forsvarar han doktoravhandlinga si om «Betydningen av oksygenekstraksjon og blodvolum for maksimalt oksygenopptak»
- LES avhandlingen (i Brage): The importance of oxygen extraction and blood volume for maximal oxygen uptake
Hovudspørsmålet for Skattebo har vore:
Kva for mekanismar gjer at kondisjonen/ det maksimale oksygenopptaket aukar med trening?Og vidare: Kor viktig er blodvolumet og muskulaturen si evne til å trekke ut oksygen frå blodet?
Fakta om blod
- Ein gjennomsnitts mann på 75 kg har rundt 5 liter blod i kroppen.
- Blodvolumet er i stor grad avhengig av kroppsstorleik, særleg muskelmassen.
- Ein toppidrettsutøvar kan ha opptil 10l blod i kroppen!
- Typisk inneheldt 1 liter blod rundt 200 ml oksygen når det kjem ifrå lungene. Dette oksygenet blir frakta rundt av dei raude blodcellene.
- Fordi blodvolumet avgjer kor mange raude blodceller ein har, er dei ein viktig faktor for kor mykje oksygen ein kan frakte frå lungene og ut til ulike organ og muskulatur.
Og dei viktigaste funna:
- Du kan auke det maksimale oksygenopptaket ditt utan å auke blodvolumet. Hittil har ein trudd dét var nødvendig.
- Dette føreset at kroppen samstundes tilpassar seg med for eksempel å auke storleiken på hjartet og/eller å forbetre hjartefunksjonen (uavhengig av auka blodvolum).
- Om du akutt mistar noko blod, klarer kroppen delvis å kompensere for dette, men overstig blodtapet 1,5-2 dl, reduserast det maksimale oksygenopptaket drastisk.
- Du kan trene opp muskulaturen si evne til å trekke ut oksygen frå blodet, og dette skjer ved at du både får fleire mitokondriar («kraftverket» i cellene) og små blodårer (kapilærårer) i muskulaturen.
- Kor godt muskulaturen klarer å trekke ut oksygen frå blodet er viktigare enn ein hittil har trudd. Likevel er hjartet sin pumpekapasitet framleis det viktigaste for det maksimale oksygenopptaket.
Energi og oksygen – ein kjapp leksjon
Men kvifor er oksygen viktig? Og kvar brukar vi oksygenet i kroppen?
Det har seg slik at energien vi får inn gjennom mat ikkje kan utnyttast direkte i kroppen. Faktisk må energien omformast til eit anna stoff, ATP, og denne prosessen føregår i mitokondriane, som treng oksygen til prosessen.
Det er derfor all menneskeleg rørsle (eller berre overleving for den del) krev tilgang på oksygen. Og jo meir intensivt ein til dømes trenar, jo meir energi går med, og behovet for oksygen aukar tilsvarande.
Derfor er den maksimale evna til å ta opp og omsette oksygen i kroppen (det maksimale oksygenopptaket) ein av dei mest avgjerande faktorane for kor rask ein er i typiske kondisjonsidrettar som løping, langrenn og sykling.
Kva som skjer med det svært så naudsynte oksygenet på vegen frå lungene og til du kan bruke det i muskulaturen, er ganske komplisert. Lufta rundt oss inneheldt 21% oksygen, og vegen vidare, etter at vi har trekt lufta ned i lungene, er som følgjer:
- Oksygenet beveger seg over i blodet.
- Oksygenrikt blod pumpast frå hjartet og ut til kroppen.
- Blodet fordelast strategisk mellom organ og anna vev: Når ein anstreng seg, aukar til dømes blodleveransen til skjelettmuskulaturen (muskulatur som kan bevege skjelettet) og til hjartet. Hjernen får omtrent same , og fordøyelsessystemet får mindre enn når du kviler.
- Oksygenet må trekkjast effektivt frå blodet og ut til cellene.
- Mitokondriane i cellene brukar oksygenet til å lage energiforma ATP, som så nyttast blant anna i energikrevjande muskelsamantrekningar.
Derfor påverkast det maksimale oksygenopptaket av lungefunksjon, ulike karakteristikkar i blodet, blodvolum, pumpekapasiteten til hjartet, fordeling av blodet, og muskulaturen si evne til å hente ut oksygenet frå blodet.
Fakta om oksygenopptak og kondisjon
- Kondisjon er synonymt med maksimalt oksygenopptak.
- Uthald er evna til å halde ut lenge på ein relativt høg intensitet.
- Kondisjon og uthald er ikkje det same, men ein trener gjerne begge samstundes.
Alt auka
Alle desse stega måtte Øyvind Skattebo studere frå både inn- og utsida av kroppen for å finne ut kor viktig kvart steg er. Han gjorde tre eksperiment pluss ein litteraturstudie.
I den første studien blei deltakarane grundig testa – både før og etter ein intensiv treningsperiode med både intervalltrening og langkøyringar gjennom 10 veker.
I testane fekk dei blant anna målt hjartestorleik og -funksjon gjennom ekkokardiografi (ei ultralydundersøking av hjartet) og målt blodvolumet. Det blei òg teken ei lita muskelprøve (såkalla biopsi) frå lårmuskulaturen. Til sist blei det maksimale oksygenopptaket og hjartets maksimale evne til å pumpe blod testa medan deltakarane sykla intensivt på ein ergometersykkel.
Testane viste at både det maksimale oksygenopptaket og hjartet sin maksimale pumpekapasitet hadde auka med over 10 prosent gjennom treningsperioden. I tillegg auka både blodvolumet, storleiken på hjartet og mengda mitokondrier og kapillærårer i muskulaturen.
Tåler blodtap
– Men sidan det skjedde så mykje forskjellig i kroppen, korleis kunne du då vite kva som faktisk auka det maksimale oksygenopptaket?
– Det fekk vi til ved å tappa vekk det auka blodvolumet hos kvar enkelt deltakar og så teste det maksimale oksygenopptaket deira på nytt. Vi visste kor mykje kvar einskild hadde auka blodvolumet sitt, så vi tappa ut tilsvarande mengd for å få dei tilbake på «0», fortel Skattebo. I gjennomsnitt tappa dei 2 dl blod frå kvar før dei blei testa på ergometersykkelen for tredje gong.
– Da fekk vi ei overrasking. Blodtapet gjorde inga utslag. Deltakarane beheldt treningseffekten både på maksimalt oksygenopptak og hjartet sin pumpekapasitet. Dei presterte altså mykje betre enn før treningsperioden sjølv med tilsvarande blodvolum som før opptreninga.
– Men blodvolumet til ein person må da bety noko?
– Joda, men kroppen kompenserer for eit lite akutt blodtap, noko vi fekk bekrefta i studie 2.
Her samanlikna dei effekten av å tappe mot å tappe 4,5 dl blod hos ei anna gruppe deltakarar, altså like mykje blod som ein blodgjevar gjev frå seg.
– Vi fann ut at det maksimale oksygenopptaket var uforandra etter det lille blodtapet, men når vi minka blodmengda deira med 4,5 dl, gjekk det maksimale oksygenopptaket ned med 7 prosent. Desse studiane tyder dermed på at ein kan auke det maksimale oksygenopptaket ved trening utan å auke blodvolumet, og vidare at kroppen kan tole eit akutt blodtap på rundt 1,5-2 dl. Men sjølvsagt blir det maksimale oksygenopptaket og yteevna redusert dersom ein mistar mykje blod!
Eitt-beins trening
I det tredje eksperimentet studerte Øyvind Skattebo og kollegaene kor godt muskulaturen klarer å utnytte oksygenet som leverast gjennom blodet, og i kva grad trening påverkar dette. For å få til dette trente deltakarane uthald i berre eitt bein gjennom seks veker.
Det viste seg at dette skapte 40 prosent meir mitokondrier og 15 prosent meir kapillærårer i det trente beinet samanlikna med det utrente.
Dei undersøkte så muskulaturen si evne til å trekke ut oksygen frå blodet – etter opptreningsperioden:
Dei sette inn eit kateter både i hovudvena i kvart bein og i ei pulsåre. Slik kunne ein ta blodprøver og måle oksygenkonsentrasjonen i blodet både på veg inn og ut av beina. Ergo kunne ein studere kor effektivt eit trent og eit utrent bein utnytta oksygenet dei blei tilbydd.
– Ved låg intensitet fungerte det trente og utrente beinet like godt, men straks vi auka intensiteten, såg vi ein stor forskjell. Det trente beinet trekte ut vesentleg meir av oksygenet frå blodet.
– Ikkje så overraskande...?
– Nei, men vi fann ut kvifor det er slik. Det var spesielt auka av mitokondriar som fell saman med den auka utnyttinga av oksygenet levert gjennom blodet.
Imponert over innsatsen
– Heftig studie? Og litt av ein runde deltakarane blei med på...?
– Ja, eg er mektig imponert over alle dei som stilte opp frivillig for å delta i desse studiane. Rett nok fekk dei kyndig rettleiing og trening gjennom å delta, men dei brukte særs mykje tid på testing og trening, og dei gav både blod og muskelbiopsiar. Særleg det å få sett inn kateter i blodårer er ganske spesielt, men vi hadde sjølvsagt kyndige folk med medisinsk ekspertise med oss til å gjere dette, seier Øyvind Skattebo.
– Eg håpar verkeleg at både opplevinga, lærdomen og den auka fysiske forma deltakarane oppnådde var verdt det, også for dei.