Nya rön om hur träning påverkar hjärtat
Svenska forskare tror inte längre att det är ökning av hjärtats storlek som är den enda positiva förändringen som sker med träning. På något sätt blir hjärtat även mer effektivt – men hur?
Med hjälp av avancerad magnetkamerateknik och en specialbyggd cykel kan forskarna i Lund i förhoppningsvis komma närmare svaret.
– Vi tror att blodet i ett vältränat hjärta går in och ut i samma hjärtslag, att blodet inte stannar i kammaren utan behåller sin rörelseenergi i ett flöde, säger Katarina Steding Ehrenborg, forskare vid Lunds Universitet.
Det är vid hög puls som idrottares hjärta visar sin enorma kapacitet att cirkulera blodet. Idrottare har en större hjärtvolym, en större motor, som kan förse kroppen med syresatt blod. Men de undersökningar som gjorts på idrottare genom åren har företrädesvis varit i vila och då går det inte att se om deras hjärta också har en förändrad funktion. Vid en maxpuls på 190 slag har hjärtats kammare cirka 315 millisekunder på sig att fyllas och tömmas på blod. Ett otränat hjärta fylls med cirka 100 milliliter blod, medan elitidrottaren ska hinna cirkulera upp mot 190 milliliter på samma givna tid. Hur är det möjligt?
På sjukhuset i Lund finns nu en ny ergometercykel som kan användas i MR-kameran. Med den finns möjlighet att arbeta på högre belastningar och därmed högre puls.
Genom att använda en ny magnetkamerateknik som kallas tredimensionell tidsupplöst MR för att visualisera blodflödet genom hjärtat, kan forskarna i Lund på nya sätt undersöka skillnader i förmåga att fylla och tömma hjärtat på blod (se bilden). Med denna metod hoppas vi kunna identifiera mekanismerna bakom idrottshjärtats prestationsförmåga.
– Vi får jättesnygga bilder och kan se att idrottare har en fantastisk förmåga att fylla på sina hjärtat, det vi tror är att när blodet fått fart så bromsas det inte upp i hjärtat utan rörelseenergin behålls.
Att hjärtat påverkas av träning och blir mer effektivt har varit känt i över hundra år, men hur ett vältränat hjärta klarar av att pumpa ut 36 liter per minut, nästan dubbelt så mycket som normalt är en sak som svenska forskare försöker att förstå.
Ofta beskrivs hjärtats pumpning som en kramande rörelse som pressar ut blodet från vänster och höger kammare. Men den kramande rörelsen står bara för 30 procent av hjärtats slagvolym.
Katarina Steding Ehrenborg tycker att det är bättre att beskriva pumpningen med att hjärtat gör samma rörelse som en cykelpump.
Med hjälp av magnetkamera, där bilder kan samlas in kontinuerligt under en hel hjärtcykel för att sedan sättas samman till en film, har forskarna visat att 70 procent av blodet som pumpas i varje slag genereras av att klaffplanet mellan förmak och kammare rör sig longitudinellt på samma sätt som en cykelpump (bilden nedan).
Magnetkamera visar en frisk handbollsspelares hjärta i vila. 70 procent av slagvolymen kommer från klaffplanets longitudinella rörelse och 30 procent från radiell pumpning. Notera hur ytterkanten på hjärtat knappt rör sig inåt. Istället är det klaffplanets rörelse som bidrar mest till pumpning av blod.
Vid regelbunden konditionsträning under en längre tid anpassar sig kroppen för att bättre kunna förse arbetande celler med syre. Ute i skelettmuskulaturen sker anpassningar som förbättrar muskelcellens förmåga att tillgodogöra sig det syre som levereras med blodet. Hjärtat i sin tur anpassar sig för att kunna pumpa större volymer syresatt blod i varje slag, som sedan transporteras vidare till musklerna.
Till skillnad från den förstoring av hjärtat som kan ske på grund av sjukdom är anpassningen till träning helt balanserad mellan de fyra hjärtrummen. Det betyder att båda kamrarna blir större – vänster kammare, som pumpar blod ut till kroppen, och höger kammare, som pumpar blod till lungorna. Även förmaken som tar emot blodet och slussar det vidare till kamrarna blir större och hjärtat behåller sina proportioner.
Att känna till hur det friska hjärtat växer och anpassar sig till träning är det första steget till att förstå andra fysiologiska förändringar som sker, till exempel att vilopulsen blir lägre. I vila är kroppen i behov av cirka fem liter blod per minut (minutvolym), oavsett om kroppen är otränad eller vältränad. Men hur hjärtat förser kroppen med denna volym blod påverkas av träningsgraden.
Minutvolymen påverkas av två saker; hjärtfrekvens och mängden blod som hjärtat kan pumpa i ett slag (slagvolym). Ett stort hjärta kan pumpa mycket blod i varje slag, och behöver därför inte slå så många slag varje minut för att leverera fem liter (se räkneexempel nedan). Därför har vältränade personer lägre puls i vila jämfört med otränade personer.
Under maximalt arbete skiljer sig däremot inte pulsen åt. Maxpulsen ligger på ungefär 220 slag minus ålder, det vill säga en 30-åring har en maxpuls cirka 190 slag per minut. För en vältränad person kan det innebära att det pumpas upp mot 30-35 liter blod varje minut.2 En otränad person pumpar endast 20 liter per minut (se räkneexempel). Detta innebär en stor skillnad i den volym syre som kan levereras till musklerna, och storleken på hjärtat blir därmed den avgörande faktorn för konditionen.
Volymen blod som den longitudinella pumpningen kan generera beror på två saker; hur långt klaffplanet rör sig vid varje kontraktion och hur stor area kammaren har i tvärsnitt. Trots att elitidrottare har en större tvärsnittsarea än friska normalpersoner, och en lika stor eller större rörelse på klaffplanet, är förhållandet mellan den longitudinella pumpningen och den kramande radiella pumpningen oförändrat.
En studie av elitidrottande pensionärer som tränat uthållighet under hela livet visade att de hade bibehållen longitudinell pumpning med samma förhållande mellan klaffplanets rörelse och tvärsnittsarean som hos unga friska kontrollpersoner. De friska otränade pensionärer som var kontrollgrupp hade däremot sänkt klaffrörlighet och ökad tvärsnittsarea – samma som hos patienter med hjärtsvikt.5 Dessa resultat visar att ett liv utan fysisk träning inte ger ett friskt åldrande. Hjärtat behöver tränas för att bibehålla sin funktion.
