Annons

Människans muskler unikt flexibla

Med hjälp av träning kan muskelceller omvandlas från snabba till långsamma.

Människans muskler skiljer sig från andra djurs genom att uppvisa en mosaik av olika slags celler - från långsamma och uthålliga till snabba och uttröttbara. Men med hjälp av träning kan celler omvandlas från snabba till långsamma.

I dag kännetecknas sprinterlöpare av sina muskulösa kroppar. Ju mer muskelmassa, desto snabbare kan idrottaren accelerera. Och det gäller även inom andra explosiva grenar, som handboll och ishockey. För att prestera riktigt goda resultat bör en kortdistanslöpare ha så stor andel snabba muskelfibrer som möjligt. Dessa kan dra ihop sig hastigare än långsamma muskelfibrer, men de långsamma är oftast mer uthålliga. Muskelforskare vet nu att muskelfibrer kan omvandlas från en sort till en annan med viss slags träning, något som är av vikt för såväl idrottare som vid rehabilitering. Denna nya kunskap har växt fram långsamt, och vad som uppfattas som sant har växlat med tiden.

Muskler bakom allt

Nobelpristagaren och neurofysikern sir Charles Sherrington har sagt: "Allt människan kan göra är att flytta saker. Och det är musklerna som gör det arbetet, vare sig det handlar om att viska en stavelse eller fälla en skog."

Man kan ha invändningar mot utsagan, men ändå uppskatta hur väl den fångar spännvidden i det som människans muskler kan utföra. Till denna mångfald bidrar även individernas skilda förutsättningar för olika former av muskelarbete, som att så snabbt som möjligt sjunga olika toner eller springa en kort sträcka.

Muskler kan ha mycket olika färg, från mörkt röda muskler som hos nötdjur till helt vita som hos exempelvis torsk. Den första kända beskrivningen av detta faktum gjordes 1678 av italienaren Stefano Lorenzini.

I slutet av 1800-talet upptäcktes att när vit muskulatur aktiveras med hjälp av elektrisk stimulering drar den ihop sig betydligt snabbare än den röda. Efter hand förstod man att skillnaderna i färg beror på olika mängd av ämnet myoglobin i muskulaturen. Ju rödare muskeln är, desto mer myoglobin innehåller den. Myoglobin är ett järnhaltigt protein som likt blodets hemoglobin kan binda syre.

Under 1900-talets senare hälft utvecklades en färgningsmetod som gav en ny bild av muskulaturen. Den bygger på att ett visst enzym finns i olika former i de olika celltyperna (se rutan på sidan 41). De olika sorternas muskelceller delades in i tre typer som kallades typ I, IIA och IIB. Snart visade det sig att typ I är långsam och uthållig, medan typ IIA är snabb och något mindre uthållig. Typ IIB är också snabb, men tröttnar ännu fortare.

Studier av muskler gjordes då på djur, men under 1960-talet började man få en djupare inblick i hur människans muskler ser ut. Då kom den nya nålbiopsitekniken, där man med hjälp av en fin nål enkelt kan ta ut ett litet prov ur en levande muskel.

Mosaiken i människans muskulatur

När sammansättningen av celltyper i olika muskler studerades fann man en slående skillnad mellan djuren och människan. Hos djur dominerar en viss celltyp helt i delar av eller i hela muskeln. Hos människor däremot är olika celltyper spridda inom hela muskeln och ger den ett mosaiklikt utseende.

I början av 1970-talet kom flera studier av muskulaturen hos elitidrottare. Man kunde ganska snart konstatera att hos dem som ägnar sig åt uthållighetsgrenar dominerar långsamma celler, medan det omvända gäller i snabbhetsgrenar som kortdistanslöpning. Rönen väckte stor uppmärksamhet och ledde snart till frågan om träningen kunde ha skapat detta.

De flesta forskare ansåg vid denna tidpunkt att så inte var fallet. Den tidens träningsstudier visade inte på någon förändrad sammansättning av snabba och långsamma celler. Och av studier på vanliga ungdomar kunde man dra slutsatsen att idrottarnas värden gick att återfinna inom normalfördelningen.

En "sanning" ifrågasättsI slutet av 1970-talet var därför den allmänna meningen att olika slags muskelceller förblev som de var. Man ansåg inte att det sker någon övergång mellan olika muskeltyper. Men alla var inte övertygade om detta. Orsaken var att de studier som gjorts ofta handlade om att otränade försökspersoner tränade på träningscykel 3-4 pass i veckan under två månader. Var detta tillräckligt med träning? Dessutom togs prover från lårmuskulaturen som även hos en otränad används dagligen och därmed är relativt vältränad. Vi som tvivlade fick också stöd för vår skepsis i försök med djur. Dessa studier visade att när muskler stimuleras med elektrisk ström under lång tid kan snabba celler övergå till att bli långsamma.

I slutet av 1970-talet genomfördes därför en radikalt annorlunda studie. Den gick ut på att låta en otränad muskel utföra ett uthållighetsarbete under lång tid. Det skulle komma att handla om en 150-milatur på skidor längs den svenska fjällkedjan. I fokus stod den överarmsmuskulatur på baksidan av armen som sträcker armen när man stakar sig fram.

Efter den två månader långa skidturen hade andelen snabba celler sjunkit. Samtidigt hade andelen av en celltyp som kallas typ IIC och som man normalt inte finner hos vuxna ökat. Hur skulle dessa resultat tolkas? Att det inte rörde sig om nybildade celler gick att fastställa, eftersom de inte innehöll den sortens proteiner. Men många frågetecken kvarstod och fler studier var nödvändiga.Studier på skidor gav svarNästa tillfälle gavs när en grupp amerikanska studenter skulle skida med 80 kilo tunga pulkor från Kirkenes i Norge via de finska och svenska lappmarkerna till Narvik. Sträckan är sammanlagt 80 mil och skulle sätta ungdomarnas armmuskler på hårda uthållighetsprov.

Nu förfinades den experimentella modellen. Muskelprover togs från den ena armen före långturen och från båda armarna efteråt. Tanken var att om man efter träningen fann att cellsammansättningen var lika i båda armarna, så berodde förändringen på själva muskelarbetet.

Så blev också fallet. Efter 36 dagars skidåkning hade andelen snabba celler sjunkit med 13 procent. Samtidigt hade andelen av typ IIC-celler ökat lika mycket. Andelen långsamma celler var oförändrad. Och höger och vänster arm skilde sig inte åt.Tolkningen av de två skidåkningsstudierna blev att fysisk träning i sig kunde ge upphov till de "nya" typ-IIC-cellerna. Nu gällde det att försöka förstå vad IIC-cellerna står för.

En möjlighet var att de innehåller proteiner av samma typ som foster eller nyfödda har. Men efter hand framträdde i stället bilden av en celltyp som har en blandning av snabbt och långsamt protein.

Typ-IIC-cellerna har därför ansetts utgöra ett slags mellantyp. I försöken uppvisade dessa celler också olika egenskaper, beroende på hur mycket av snabbt och långsamt protein de innehöll. Vid mitten av 1980-talet hade forskarna därmed kunnat kartlägga hur en cellomvandling skulle kunna gå till.

Kan snabba celler bli långsamma?

Frågan var nu om snabba celler verkligen kan omvandlas till långsamma. Att studera detta var komplicerat, eftersom det förutsätter mycket långa och krävande träningsstudier. Ett annat sätt att undersöka cellomvandlingen är att göra tvärtom och följa vad som händer när elitidrottare slutar träna.Sådana studier har gjorts på roddare. Det visade sig då att andelen långsamma celler minskar med ca 15 procent i både axel- och lårmuskler. Motsvarande typ av förändringar äger rum när fotbollsspelare skadas så att benen måste gipsas. Det innebär alltså att inaktivitet efter det att man har varit fysiskt aktiv under längre tid kan leda till att celler förvandlas till snabbare celltyper.

Efter hand kom fler studier som talar för att träning verkligen kan leda till en övergång från snabba till långsamma celler. Ett exempel på det är en studie som vi gjort på ryggmärgsskadade personer som under lång tid varit rullstolsburna. Vi frågade oss hur axelmuskeln anpassar sig för att driva rullstolen framåt.

Resultaten visar att en mycket stor anpassning äger rum. De snabba och snabbt uttröttbara cellernas andel är mycket låg. Däremot är de långsamma och uthålliga cellernas andel mycket hög jämfört med oskadade individer med otränad axelmuskulatur.

Påverkar elitidrottare och motionärer

Är nu detta hela sanningen om hur träning kan påverka muskulaturens snabbhet genom att ändra celltyper? Ja, det verkar det vara, skulle mitt svar ha blivit i början av 1990-talet. Men sedan dess har vi återigen fått revidera våra föreställningar om människans muskulatur, och vi har påmints om hur vanskligt det är att föra över kunskap från djurstudier till människor.

Nu gäller det egenskaperna hos de snabba typ IIA- och IIB-cellerna. Utifrån djurstudier har vi länge trott att dessa celltyper är lika snabba. Men sedan några år har man i flera studier lyckats mäta hur snabbt enskilda muskelceller hos människan drar ihop sig. Resultaten förvånade mycket eftersom man fann att typ IIB-cellerna är minst tre gånger snabbare än typ IIA-cellerna och hela sex gånger snabbare än de långsamma typ I-cellerna. De snabba typ-IIB-cellerna är alltså i själva verket supersnabba.

Dessa fynd är av stor praktisk betydelse, eftersom det redan på 1970-talet visade sig att typ-IIB-celler kan omvandlas till typ-IIA. Då väckte fynden ingen större uppmärksamhet, men bör göra det nu när vi förstår att detta faktiskt skapar en långsammare muskel. Och det räcker med måttlig motionsträning, som att jogga, cykla eller simma. I dag vet vi dessutom att styrketräning med tunga vikter också omvandlar snabba muskelceller till långsamma. Sådan styrketräning är ett vanligt inslag såväl i många motionärers träning som i idrotter som kräver stor snabbhet och explosivitet. Den nya kunskapen ställer frågan om man med mer explosiv styrketräning skulle kunna få långsamma celler att bli snabba. I dag vet vi inte det, men vi kan vara säkra på att frågan kommer att studeras.

Är det då helt fel att ha med styrketräning i explosiva idrotter? Antagligen är det inte det. För även om styrketräning leder till att celler blir långsammare, blir effekten samtidigt att man får en större och därmed starkare muskel. Och ju starkare en muskel är, desto snabbare kan vi accelerera en rörelse. I det här fallet kan alltså kvalitativa förändringar i en muskel kompenseras av ökad muskelmängd.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

1

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
11 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Super intressant studie! Peter Schantz verkar grym.
Fins de någon hemsida man kan kolla in för att få läsa mer liknande tränings/muskel studier?

Lägg till kommentar