Lihasten glykogeeni

Aloin pohtimaan glykogeenin määrää lihassoluissa. Tämä tuli Vo2max treenien yhteydessä tipahtavista verensokereista, jonka oletan johtuvan tyhjentyneistä lihasten glykogeenivarannoista, jotka pitää täyttää. Kevyemmillä lenkeillä poltetaan rasvaa. 

Onko sillä mitään merkitystä ja miten siihen voi vaikuttaa? Lueskelin muutamia tutkimuksia ja valitsin parhaat, joita referoin suomeksi. Pitkälti biokemiaa. Kuitenkin yhteenvetona, että fosfokreatiinin jälkeen lyhyissä alle 30s suorituksissa glykogeeni on huomattavan tärkeä ATP lähde anaerobisesti ja hyvin rajallinen käyttömahdollisuus. Kirien toistuessa aerobinen komponentti tulee enemmän mukaan, mutta hiilaria toki silti kuluu. Näissä tutkimuksissa siis anaerobinen glykogenolyysi mielenkiintona. Tietenkin kevyemmässä rasituksessa hiilihydraattia kuluu rasvan ohessa, mutta kohtuullisemmissa määrin. Aerobiseen- ja etenkään rasva-aineenvaihduntaan ei tässä oteta kantaa. Näitä tutkimuksia kun luki, niin ehkä jatkossa hieman avaan lihassolun anatomiaa ja toimintaa.
Huomiona kaksi samanlaista sanaa. Glykolyysissä pilkotaan glukoosia. Kun taas Glykogenolyysissa pilkotaan glykogeenia. Sitten on vielä glykogeneesi, jossa tuotetaan glykogeenia ja glukoneogeneesi, jossa tuotetaan glukoosia. Näissä menee kieli solmuun, mutta oma logiikka kuitenkin.

Ja glykogeeni siis pilkotaan ensin glukoosiksi ja siitä jatkaa sitten matkaa anaerobisesti laktaatiksi tai aerobisesti eri ketjujen kautta isoksi määräksi energiaa. Näissä teksteissä kuitenkin puhutaan kaikissa glykogeenista, kun se on varsinainen glukoosin "muoto" solussa.

2021

Katsaus lihasten glykogeenin metaboliaan raskaassa urheilussa

Pitkän aikaa on ollut tiedossa rasvan ja hiilihydraattien metabolia urheillessa ja etenkin vahva yhteys lihasten glykogeenin merkityksestä pitkäkestoisessa suorituksessa. Sen sijaan yli Vo2max alueen harjoituksissa glykogeenin vaikutus on epäselvempi.

Kun raskaita pyrähdyksiä tehdään väsyneenä, esim joukkuelajien lopulla, niin 50% ATP muutoksesta aikaansaadaan glykogenolyysillä. Näissä lajeissa lihasten väsymyksen oireiden kanssa glykogeenivarannot tippuvat alle puoleen ottelun aikana. Samalla iso osa yksittäisitä lihassoluista on täysin tyhjentynyt glykogeenista.

Glykogeeni on nopeasti käyttöön otettava hiilihydraativaranto, josta suurin osa (80% / ~400g) sijaitsee lihaksissa. Urheillessa tämä määrä vähenee huomattavasti, mutta vähintään 10% jää reserviin.

6s kirissä huipputeholla 300%VO2max:sta noin 50% ATP tuotannosta tulee nopeasta anaerobisesta glykogenolyysistä, vajaa 10% tulee oksidatiivisesta fosforylaatiosta ja loput PCr hydrolyysistä. 30s maksimikirissä taas 70% ATP tuotannosta tulee glykogenolyysistä. 4min välein tehtävissä 30s kireissä glykogenolyysiin osuus tippuu jopa 80%

Tässä 30s kirin energiakäytön jakauma eri ajanjaksoilla. Eka kuva on eka kiri ja toinen kuva on kolmas kiri

Tässä samojen kirien tehon jakauma eri ajanjaksoilla. Keskiteho valkoisissa palkeissa eli ekassa kirissä oli 622w . tummassa eli kolmannessa taas 459w

Solunsisäiset glykogeenin sijainnit jaetaan kolmeen osaan: 

1) Myofibrillien välisiin mitokondrioiden lähellä oleviin 

2) Myofibrillien sisäisiin supistuvien filamenttien lähellä oleviin

3) Sarkoleumin viereiseen lähellä soluseinää olevaan

Jatkuvat ja toistuvat hyvin kovatehoiset suoritukset vaativat maksimaaliset glykogenolyysinopeudet ja aiheuttavat merkittävät muutokset solun aineenvaihduntatuotteisiin ja ionitasapainoon. Etenkin kalkkitasapainossa on muutosta. Näistä muutoksista voi johtua myös hermostollista väsymystä.

Yleisesti ottaen lihasten glykogeeni vaikuttaa olevan tärkeä jatkuvassa kovatehoisessa liikunnassa vain jos sen varastoja saadaan tyhjennettyä. Yksittäisessä kirissä ja toistuvissa kireissa havaitaan selvä heikkenemä, jos glykogeenivarastot ovat merkittävästi pienentyneet. Sen sijaan painonnostossa vastaavaa ei nähdä. Alentuneiden glykogeenivarastojen vaikutus näkyy selvimmin pallopelien loppuhetkillä tulevissa ratkaisuissa (ja pyöräilyssä loppuratkaisuissa). Hiilarivarastojen tankkaamisesta yli normaalitason ei vaikuta olevan lisähyötyä.

Lisätutkimusta tosin tarvitaan. Ja tarkempia tutkimuksia etenkin glykogeenivarastojen mittaustavoista, toki myös placebokontrollit ja harjoitusjärjestyksen randomisaatiossa vaihtelua. Myös rasitustyypillä on vaikutusta, jos sekä molemmat tyypin I ja II lihassolut saadaan tyhjennettyä, niin vaikutus on huomattavasti merkittävämpi kuin vain hitaiden tyypin I solujen tyhjentyessä. Lisäksi glykogeeni vähenee hyvin paikallisesti solutasolla ja sen todentaminen on vaikeaa, vaikka laajemmassa mittakaavassa lihastasolla glykogeenia olisi hyvin paljon jäljellä. 

Tässä muutamia glykogeenimäärän aiheuttamia muutoksia solun sisällä

2022

Vuosisata urheilufysiologiaa: Tärkeimmät glykogeenin metabolian säätelyjärjestelmät lihaksissa.

Glykogeeni on haarainen glukoosipolymeeriketju, jonka Claude Bernard löysi vuonna 1857. Sitä pidetään tärkeänä ja rajaavana ATP synteesin lähteenä lihaksissa kovatehoisissa suorituksissa. Glykogenolyysiä katalysoi glykogeenifosforylaasi ja glykogeneesiä taas glykogeenisyntaasi. Edelleen kaikki säätelevät tekijät ovat hieman epäselviä.
Glykogeenifosforylaasi (a ja b) on tärkein ja nopeutta rajottava glykogeenia pilkkova entsyymi. Lihakset voivat nopeuttaa energiantuottoa jopa 100 kertaiseksi alle sekunnissa. Kovaa energiantuotantoa voidaan ylläpitää tosin vain muutaman sekunnin. Tällöin energia tulee kreatiinifosfaatista (PCr) ja glykogeenin anaerobisesta hajotuksesta. Pidemmissä rasituksissa glykogenolyysin nopeus hidastuu eksponentiaalisesti. Kovatehoisessa rasituksessa glykogeenin määrä ei rajoita fosforylaasia eli hajotusta (vaan muut asiat). Matalampitehoisissa rasituksissa ei voida vielä tarkasti sanoa.

Glykogeenisyntaasi on entsyymi, joka muodostaa glykogeenia. Toimii rajoittavana tekijänä glykogeenin muodostuksessa toinen rajoittava tekijä on glukoosin siirto soluun.

Glykogeenin kierto on fosforylaasin ja syntaasin toiminnan erotus. Molemmat rauhallisessa tilanteessa päällä. Tosin kovemmassa rasituksessa syntaasin toiminta ei kovin merkittävä.

Toiminta

Glykogeeni on energiaa, mutta sen oletetaan olevan myös fosfaattiaineenvaihdunnassa ja sarkoplasmisen retinakulumin kalkin vapautuksessa ja lihasten supistusherkkyyteen kuten myös kaliumin pitoisuuksiin, muiden entsyymien aktiivisuuksiin, geeniekspressioon jne.

2023
Lihasten glykogeenimäärän arviointi ja yhteys vartalon nestetasapainoon

Ihmisillä 1g lihasten glykogeenia on sidottu 3-4g vettä. Vaikka tämä on todettu useammalla eri tavalla, niin nestemäärän ja glykogeenin mittauksiin liittyy epävarmuutta etenkin siihen sitooko glykogeeni itsessään vettä. Hiilihydraattitankkauksen hyödyt ja haitat on vielä hieman puutteellisesti tutkittu. Hiilihydraattitankkauksen superkompensaation eri keinoja on tutkittu ja pelkkä ylimääräinen syöminen 48h ajan on riittävä. Ensimmäisellä kerralla glykogeenitaso saadaan nostettua, mutta ei enää seuraavilla.

Lopuksi

Huh jaksoitko lukea kaiken ajatuksella? 👨🏻‍🏫 Ja ehdin taas saamaan viikon loppuun mennessä tekstin.