Träning, EPOC och energiförbrukning efter styrketräning.

Goddag kära läsare.

Idag tänkte jag skriva om en studie som jag noterade häromdagen. Den handlar om det som kallas för EPOC (excessive post-exercise oxygen consumption) som är en extra energikostnad efter träning, utöver den mängden kalorier som aktiviteten i sig förbränner.

Studien ifråga är: High-Intensity Interval Resistance Training (HIRT) influences resting energy expenditure and respiratory ratio in non-dieting individuals.

Men innan jag tar itu med studien ifråga tänkte jag ge lite mer bakgrund angående EPOC.

Bakgrund om EPOC:

EPOC är essentiellt att vi andas in en ökad mängd syre en period efter träning, som i hög grad är baserat på träningens intensitet och även duration förutsatt en relativt hög intensitet (1).  Man kan säga att EPOC är den kostnad i energi som krävs för att kroppen metabolt ska återföras till ett vilostadie och när vi tränar intensivt (anaerobt = utan syre), kommer vi att bygga upp en så kallad ”syreskuld”, där vi bryter ner glykogen för våra energibehov i allt högre takt ju hårdare vi tränar.

Det här i motsats till när vi tränar lågintensivt och våra energibehov styrs av den aeroba metabolismen där syret vi andas in oxiderar makronutrienter (fett och kolhydrater huvudsakligen) och på så vis skapas ATP via citronsyracykeln och oxidativ fosforylering i elektrontransportkedjan.

Vid relativt intensiv träning måste alltså den här syreskulden ”återbetalas” och det sker genom att vi andas in mer syre efter aktiviteten och det möjliggör för kroppen att metabolt sett återgå till viloläge efter aktivitet.

Man brukar också dela in EPOC i en akut och en utdragen komponent, där den akuta fasen i tidsmängd uppgår till kring en timme efter avslutat pass (3).

Följande faktorer utgör den huvudsakliga kostnaden för den akuta komponenten av EPOC (2,3):

* Mättnad av syrebehov i kroppen

* Återskapande av ATP (kroppens huvudsakliga energivaluta) och PCr (kreatinfosfat)

* Bortförande av laktat; d v s laktat omvandlas till pyruvat och vidare glukos via cori-cykeln i levern (också känd som laktatsyra-cykeln)

* Bortförande av ökad kroppsvärme

* Re-distribuering av natrium- och kaliumjoner, d v s Na-K-pumpen (efter depolarisering av en mängd cellmembran i samband med träning)

* Sänkning av andningsfrekvens och puls.

Den utdragna delen av EPOC däremot kan hålla i sig långt längre och innefattar t ex aktivitet hos hormon som adrenokortikotropiskt hormon (hypofyshormon som stimulerar utsöndring av glukokortikoider, huvudsakligen kortisol, från binjurebarken), kortisol, tyreoida hormon (sköldkörtelhormon), GH, noradrenalin, protein som hemoglobin (som syret binder till i blodet) och myoglobin (som syre binder till i muskelceller),  ökad aktivitet i sympatiska nervsystemet etc (3).

Hormon som katekolaminer och tyreoida hormon, samt aktivitet i den sympatiska delen av det autonoma nervsystemet ökar metabolismen i våra celler och således vår ämnesomsättning även i ”vila”. Och träning ökar alltså nivåer av dessa med olika varaktighet och mängd beroende på form av träning, intensitet, duration, nutritionsstatus osv.

Vad gäller särskilt styrketräning är också proteinsyntesen en energimässigt krävande process, något som kan påverka ämnesomsättningen i vila.

EPOC och fettförbränning:

De ovan nämnda aktörerna (tyreoida hormon, katekolaminer, sympatiska nervsystemet) och även hormon som GH (tillväxthormon) och kortisol (kortisol är fettförbrännande när insulinnivåerna är låga och fettinlagrande, särskilt vad gäller bukfett, när insulinnivåer är höga) ökar alltså av träning och har just det gemensamt att de också är direkt involverade i lipolys, d v s frisättning av fettsyror.

Energiåtgången vid EPOC (kanske särskilt den utdragna delen) förefaller till stor del bestå av just fett från våra fettdepåer (3, 4, 5, 6) och träning på högre intensitet är tydligt associerat med lägre mängd kroppsfett, även när man kontrollerat för hur mycket kalorier man förbrukar (7). Man har också i mer kontrollerade studier sett att högintensiv konditionsträning minskar bukfetma mer än långvarig konditionsträning på lägre intensitet (8).

När det kommer till viktpåverkan är givetvis kaloriintag fullkomligt essentiellt, men fettbalans och hormonell påverkan på energibalansen är något som ofta glöms bort i sammanhanget.  Det finns en mängd anledningar till att vissa inte lägger på sig fett lika lätt som andra eller t ex lägger på sig mindre fett än andra vid överätning osv, även vid samma matintag. Något som delvis hänger samman just med ovan nämnda hormon, receptorkänslighet etc.

Man har tidigare sett en mängd olika siffror avseende EPOC från olika träningsstudier, där de flesta faktiskt varit relativt låga vilket gjort att den tidigare euforin kring en faktor som teoretiskt kan påverka övervikt och fetma dalat en aning. Med undantag väldigt vältränade konditionstränande personer som tränar på hög intensitet under lång tid, men där är fortfarande kaloriåtgången från träningen i sig så mycket större och mer relevant.

En reviewartikel (LaForgia et al 2006) beskrev siffror för EPOC på kring 6-15% av den totala kalorförbrukningen under aktivitet där de högre procenttalen avser träning på högre intensitet (d v s mer anerobisk träning) och de lägre siffrorna avser träning på lägre intensitet. I absoluta tal blir det inte så mycket om man räknar på det; en person som bränner 250 kcal på ett intervallpass kanske bränner 35 kcal extra och en person som bränner 400 kcal på ett joggingpass kanske bränner 25 kcal extra.

Med den korta bakgrunden om EPOC tänkte jag mig nu ge mig in på själva russinet i kakan, en studie på EPOC och styrketräning. Häng med.

Styrketräning och EPOC:

Studien jag länkade längst upp i artikeln är väldigt intressant i sammanhanget och ni kommer att se varför nedan.

Syfte:

Man jämförde i studien traditionell styrketräning (TT) med mer intensiv styrketräning med kortare vila, något man kallade för high-intensity interval resistance training (HIRT). Syftet var att utröna eventuella effekter och skillnader på ämnesomsättning upp till 22 h efter träning.

Studiedeltagare:

Man använde sig i studien av 17 styrketränade män (med i snitt 4-6 års styrketräning bakom sig). Det här alltid ett trevligt inslag i träningsstudier, då det gör resultaten mer relevanta för personer som regelbundet tränar en viss form av träning.

Männen var i snitt 28 år gamla, 174 cm långa och vägde 84 kg. De snittade 8,5% kroppsfett, vilket sett till deras vikt gör de ganska muskulösa.

Metod:

Studiedeltagarna randomiserade till respektive träningsupplägg med en veckas mellanrum enligt cross-overdesign. Samma personer tränade alltså båda träningsupplägg med en veckas mellanrum.

Samtliga set kördes till failure.

Gruppen som tränade traditionell styrketräning (TT) utförde 8 olika övningar för hela kroppen med 4 set per övning på 70-75% av 1RM. Man fick instruktioner om att göra så många reps man kunde per set och landade vanligtvis kring 8-12 reps. Vilan låg på 1 minut mellan set för enledsövningar och 2 minuter mellan set för flerledsövningar. Kadens 102 (1 sek koncentrisk, 2 sek excentrisk).

Övningarna man gjorde var bänkpress, ryggmaskin, militärpress, bicepscurl, tricepsextensions, benpress, bencurl och sit-ups och tidsåtgången för passet klockade in på drygt en timme.

Den andra gruppen (HIRT) som tränade än mer intensivt än den första gjorde något som kallas för kluster-set, en slags ”set i set”. I det här fallet gjorde gjorde man så många repetitioner man kunde på sitt 6RM, vilade sedan i 20 sek, gjorde så många reps man kunde till failure igen, vilade 20 sek och gjorde reps till failure igen. I regel orkade man 2-3 reps i klusterseten (efter huvudsetet).

En sådan sekvens av ett huvudset och två mini-set räknades som ett totalt träningsset.

HIRT-gruppen gjorde också gjorde bara tre olika övningar, en för bröst, en för rygg och en för ben, med en total tidsåtgång på drygt en halvtimme. För bröst och rygg gjorde man två sådana set vardera och tre för ben. Man vilade 2.30 min mellan set.

Mätningar.

Man mätte laktat i blodet och ämnesomsättning, samt respiratorisk kvot (VO2/VCO2), d v s  kvoten inandat syre och utandat koldioxid som används för att räkna ut i vilken mängd vi oxiderar kolhydrater och fett. Att metabolisera fett kräver mer syre och kvoten för när vi bara oxiderar fett för energibehov ligger på 0,7 till skillnad från när vi bara oxiderar kolhydrat, då den ligger på 1,0. Ofta oxiderar vi dock både och och när vi använder använder hälften av varje för energi ligger kvoten alltså på 0,85.

Mätningar på syreupptagning konverterades till energiomsättning i form av kcal/dag.

Man kontrollerade också deltagarnas frukost på interventionsdagen.

Studieupplägget med en vecka mellan respektive träningsupplägg. REE är ämnesomsättning, och RR respiratorisk kvot.

Resultat:

* Den totala mängden vikt man lyfte i de olika grupperna skilde sig signifikant åt (HIRT 3,872 kg – TT 7,835 kg; p < 0.001).

* HIRT-gruppen hade dubbelt så höga laktatnivåer i blodet jämfört med TT-gruppen (HIRT 10,5 mmol/L – TT 5.1 mmol/L; p < 0.001)

* Man såg inte någon skillnad i energiomsättning eller respiratorisk kvot innan träningen för någon av grupperna.

* Man såg en signifikant ökning i energiomsättning både inom respektive grupp från innan träningspasset till mätningen 22 timmar senare (TT 1901 > 1999 kcal/dag) och mellan grupperna (HIRT 1910 > 2362 kcal/dag); p< 0,001.

Den högintensiva styrketräningsgruppen ökade sin ämnesomsättning i vila och sänkte sin respiratoriska kvot jämfört med den traditionella träningsgruppen, vilket indikerar en högre  fettförbränning.

* Skillnaden i ökningen i energiomsättning var alltså i totala siffror en ökning på 98 kcal/dag för TT-gruppen och 452 kcal/dag för HIRT-gruppen.

* Båda grupper hade också samma respiratoriska kvot innan träning (TT 0,826 – HIRT 0,827) men 22 h senare sågs en signifikant skillnad mellan grupperna, där den traditionella styrketräningsgruppen låg på samma nivå som innan träningen (0,822) medan den högintensiva träningsgruppen (0,798) hade sänkt sin signifikant (p< 0.001).

Sammanfattning:

För det första är det ett par saker som spontant slår mig som väldigt intressanta med den här studien.

Det första är att man använt sig av styrketränade personer, vilket både ökar relevans för oss som är intresserade av träning och tränar själva och också visar att det inte är så att effekten av styrketräning nödvändigtvis på många områden, är mindre hos tränade personer (som den är i vissa avseenden som muskelproteinsyntes etc). Det sagt så är det redan som bekant  också så att tränade personer lättare kan komma upp i en högre intensitet och duration än otränade personer och således potentiellt påverka sådana här faktorer (EPOC) i högre grad.

Den andra aspekten och något diskuterats inom litteraturen mycket tidigare i samband med EPOC är just att intensitet verkar vara nyckeln till en ökad ”efterförbränning” och här såg man t ex dubbelt så höga laktatnivåer hos HIRT-gruppen (som körde kluster-set med kort vila) jämfört med TT-gruppen. Det förefaller som så att metabol stress kan mediera en ökning i EPOC och ämnesomsättning, kanske även med hjälp av en ökad mängd katekolaminer, tillväxthormon etc men det vet vi inte då dessa inte mättes.

Någonting som är gemensamt med andra studier som visar på en relativt hög EPOC av styrketräning är just intensitet, där failure-träning (och metabol stress) förefaller vara en relevant faktor i praktiska termer.

Det är något som studiens författare också skriver om i diskussionsdelen där de framhåller att intensitet och en ökad rubbning av kroppslig homeostas (jämvikt) förefaller kunna påverka EPOC i den riktningen som här ses, där den energimässiga kostnaden blir långt högre än i andra studier på lägre träningsintensitet.

Man såg alltså också en sänkt respiratorisk kvot så länge som 22 h efter träning (den ”utdragna” delen av EPOC) hos HIRT-gruppen, vilket indikerar att man brände mer fett som energi, vilket kan medieras delvis (som nämnts) av lipolytiska hormon/SNS.

Andra anledningar till att fettförbränningen i vila ökat sett till den respiratoriska kvoten hos HIRT-gruppen kan vara att glukos-metabolism inriktas på att återställa glykogen efter träning, vilket gör att fett används i större grad på helkroppsnivå för cellers energibehov. Det kan också handla om effekter på AMPK/ACC (acetyl-COA carboxylase) av träning och vidare fettkatabolism, då man sett att intensiv träning via att inhibera ACC vidare i olika steg kan leda till en ökning av CPT1 (carnitin palmotoyltransferase-1) som ökar fettförbränning i våra mitokondrier.

Även peptiderna ANP och irisin nämns i studiens diskussions-del som tänkbara aktörer, men jag går inte in på de närmare här. Jag har för övrigt skrivit mer om irisin och träning i min artikel om BDNF.

Slutligen (som jag också nämnde ovan i bakgrunds-delen) så är proteinsyntes en energimässigt kostbar process. Kanske upplevde HIRT-gruppen en ökad muskeluppbyggnad av träningen jämfört med TT-gruppen? Men tyvärr kan vi inte utläsa något närmare om den saken från just den här studien. I så fall skulle man behöva utföra en studie under längre tid som kontrollerade fler faktorer.

Både grupperna hade alltså en ökad ämnesomsättning efter 22 h, men skillnaden mellan grupperna var stor. Ökningen i procenttal var cirka 5% för TT-gruppen 23% för HIRT-gruppen.

Slutligen ska det sägas att TT-gruppen (gruppen som tränade traditionell träning) med all sannolikhet hade en högre kaloriåtgång under träningspasset, jämfört med HIRT-gruppen då man hade en större sammanlagd träningsvolym. Men det intressanta i sammanhanget är just om energin som förbrukas i samband med EPOC tas huvudsakligen från fett, något som kan tänkas ha praktiskt uppmätbara effekter på kroppskomposition av intensiv styrketräning flera dagar i veckan (något som många styrketränande faktiskt sysslar med). Det finns också rön om att fett tas procentuellt mer från bukregionen efter träning, vilket kanske gör att intensiv träning har en viss ”skyddande” effekt vad gäller just bukfetma, allting sammanräknat.

Kom ihåg att fettbalans slår kaloribalans till syvende och sist, d v s du kan vid en given tidsperiod inte lagra in mer fett än som är kvar på fett in- fett ut-kontot.

Huruvida den totala kaloriåtgången blev större i TT-gruppen vet vi dock inte, så det är inte så lönt att spekulera i med någon större exakthet. Kanske brände man sammanlagt nästan lika mycket energi, med kanske trots allt en liten fördel för HIRT-gruppen.

En annan sak som är relevant är också hur studiedeltagarnas kosthållning ser ut under interventionen, något som borde standardiseras på något vettigt sätt. Det är t ex rimligtvis skillnad på att inte äta efter en träningsintervention och att göra det och vad man äter spelar roll för saker som ämnesomsättning och respiratorisk kvot. Även saker som koffein- och eventuellt nikotinintag spelar in, stress, kanske tillskott i samband med träning som inte rapporteras osv.

Oavsett vilket så visar studien även att intensiv styrketräning sannolikt också kan vara ett sätt att faktiskt få en hyffsad kaloriförbrukning totalt sett om man har lite mindre tid till sitt förfogande. Om man tar i från tårna vill säga. Att vila i 20 sekunder mellan set är rätt brutalt om man också går till fail flera gånger på raken.

Det är också intressant att se högre siffror för EPOC (hos tränade personer) än de som ofta publicerats.

Tack för mig.

Referenser:

1) LaForgia, J. Effects of exercise intensity and duration on the excess post-exercise oxygen consumption. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101527

2) Börsheim, E. Bahr, R. Effect of exercise intensity, duration and mode on post-exercise oxygen consumption. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14599232

3) Foureaux, G et al. Effects of excessive post-exercise oxygen consumption and resting metabolic rate in energetic cost. http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1517-86922006000600018&script=sci_arttext&tlng=en

4) Boutcher, S H. High-Intensity Intermittent Exercise and Fat Loss. http://www.hindawi.com/journals/jobe/2011/868305/abs/

5) Bahr, R et al. Triglyceride/fatty acid cycling is increased after exercise. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0026049590903132

6) Nariman AL et al. Post-exercise adipose tissue and skeletal muscle lipid metabolism in humans: the effects of exercise intensity.

7) Tremblay, A. Effect of intensity of physical activity on body fatness and fat distribution. http://ajcn.nutrition.org/content/51/2/153.short

8) Irving, B A et al. Effect of Exercise Training Intensity on Abdominal Visceral Fat and Body Composition. http://journals.lww.com/acsm-msse/pages/articleviewer.aspx?year=2008&issue=11000&article=00001&type=abstract