Når vi udfører intensive aktiviteter, som eksempelvis en sprint eller gentagne maksimale hop, mærker vi hurtigt at det bliver hårdere og sværere at opretholde den samme intensitet i aktiviteten. Vi er derfor ikke i stand til at udføre aktiviteten i særlig lang tid, før vores evne til at generere maksimal kraft er reduceret – vi ”syrer til”, som det så populært kaldes.
Ved højintenst arbejde kan energiomsætningen i muskulaturen være 100 gange højere end energiomsætningen er i hvile (Westerblad et al).
Når energiomsætningen øges så markant, under højintenst arbejde, overstiger musklernes energikrav vores aerobe kapacitet. Dette betyder, at der begynder at opstå mælkesyre i den arbejdende muskulatur (Westerblad et al).
Man har i mange år troet at mælkesyren reducerer kraftudviklingen, hvilket i bund og grund også virker plausibelt, da vi mærker at vi syrer til samtidig med at kraften reduceres.
Det ser dog ud til at mælkesyren ikke nødvendigvis er den store synder, men at den i stedet hjælper os med at kunne genere så meget kraft som muligt under udtrætning (Nielsen et al).
Men hvad sker der egentlig i muskulaturen under aktivitet?
Når en muskel aktiveres strømmer K+ (kalium) ud af muskelcellen, mens der strømmer Na+ (natrium) ind i cellen. Under anstrengende arbejde, kan strømningen af K+ nå op på 10 mM, og i mellemrummet mellem muskelfibrene tæt på muskelfibrene, kan forøgelsen af K+ forøges endnu mere.
Tidligere forsøg har vist at koncentrationer på mere en 10 mM K+ har ledt til tab af muskelkraft (Nielsen et al).
Samtidig med at den ekstracellulære K+ koncentration opreguleres under hårdt arbejde, kan der også ses en forøgelse af mælkesyre i blodet på 20 mM (eller endnu mere). Tidligere forsøg har vist at både mælkesyre og reduceret pH-værdi har kunnet reducere kraften – derfor er det også foreslået at en ophobning af mælkesyre kan reducere muskelkraften. (Nielsen et al 2001).
Tilbage i 2001 lavede Nielsen et al et studie, med henblik på at undersøge mælkesyrens effekt på forhøjet ekstracellulær K+. Opregulering af den ekstracellulære K+ koncentrationen gøres for at efterligne miljøet i muskulaturen, når vi arbejder intensivt.
Studiet blev lavet på rotters soleusmuskel og på mekanisk skinnede fibre. Her var man blandt andet i stand til at måle, hvor meget kraft musklerne genererer.
For at illustrere, hvordan en forøgelse af den ekstracellulære K+ koncentration påvirker musklen, kan vi kigge på den ovenstående figur, hvor vi i første omgang holder øje med de hvide cirkler i figuren.
De hvide cirkler viser at, når man stimulerer musklen, mens der er en ekstracellulær koncentration på 4 mM K+, er den i stand til at opretholde sin kraft i 40-45 minutter uden reduktion af kraften. Tilføjer man 7 mM K+ yderligere til ekstracellulærvæsken, ses der en momentan reduktion i kraften og efter 90 minutter reduceres kraften til 25% af den oprindelige kraft. Det interessante er, at da der bliver tilføjet 20 mM laktat efter cirka 120 minutter, stiger kraften stort set til udgangspunktet – og dette holdes i mindst 50 minutter.
Kigger vi på de sorte cirkler i figuren, hvor forskergruppen tilføjede mælkesyre samtidig med opreguleringen af K+-koncentrationen forebyggede de reduktionen af kraft fuldstændig.
De sorte firkanter er kontrolmuskler, som ikke tilføres mælkesyre, og disse muskler oplever ingen restitution under forsøget.
For yderligere at undersøge effekten af reduceret pH på muskelfunktionen, undersøgte de kraftudviklingen ved forskellige K+ koncentrationer, hvor nogen fik tilføjet 20 mM mælkesyre mens, andre fik tilføjet CO2. Yderligere havde de en kontrolgruppe, som ikke fik tilføjet noget (hvide cirkler = 20 mM mælkesyre, sorte cirkler = CO2 og sorte firkanter = kontroller).
Det viser sig at musklerne som fik tilføjet CO2 og mælkesyre, kan opretholde en højere kraft over længere tid end kontrolmusklerne, som ikke fik tilføjet mælkesyre eller CO2. Kraften begynder at falde i kontrolmusklerne ved omkring 8 mM ekstracellulær K+, mens de to andre grupper kan opretholde en højere kraft ved højere mængder ekstracellulært K+.
Dette studie viste at mælkesyre kan være med til at øge den kraft, man kan producere ved høje ekstracellulære K+-koncentrationer, hvilket kan forekomme under udtrættende aktiviteter.
Studiet indikerer at mælkesyre faktisk har en forebyggende rolle mod muskeltræthed, hvilket står i kontrast til, hvad man ellers har troet førhen.
Et review af Westerblad et al, har inddraget studier, som bakker op om resultaterne fra Nielsen et al, gennem forsøg fra skinnede fibre fra kaniners psoasmuskel. De viser at ved en rumtemperatur på 10 grader har mælkesyre en ødelæggende effekt på muskelkraften og kontraktionshastigheden, men ved 30 grader var denne reducerende effekt meget lille. Dette vil sige at ved fysiologiske temperaturer er mælkesyrens negative påvirkning minimal. Det samme er vist på muskelfibre fra mus, hvor kontraktionshastigheden var reduceret med omkring 20% ved 12 grader, mens der ikke var nogen signifikant reducering i kontraktionshastigheden ved 32 grader. Dette illustrerer at mange af de tidligere forsøg der er lavet på mælkesyrens effekt, kan have en stor fejlkilde (såfremt de er lavet ved temperaturer langt fra fysiologiske temperaturer).
En kort opsummering af dette review er, at mælkesyre har en minimal effekt på den isometriske kraft, maksimale kontraktionshastighed og nedbrydningshastigheden af glykogen i pattedyrs muskulatur ved fysiologiske temperaturer. Yderligere angiver de at hvis mælkesyren har en negativ effekt på muskeltræthed, kan denne være indirekte. Det kan være at mælkesyren aktiverer de afferente nerver i gruppe III-IV (nerveender som registrerer smerte og ubehag), og derfor reducerer kraften. Dette kan give mening, da mange udholdenhedsatleter har en form for ”lactid acid training”, hvor de inducerer en høj koncentration af mælkesyre og lærer at arbejde under disse ubehagelig omstændigheder (Westerblad et al).
Den sidste artikel der inddrages er de Paoli et al. Her finder de kort fortalt ud af, at mælkesyren inhiberer Cl- ’s (Klor) mulighed for at vandre frem og tilbage over cellemembranen – altså at Cl-kanalerne inhiberes. Dette minimerer betydningen af en høj koncentration af K+, uden for muskelfibren, hvilket medfører at der ikke skal lige så meget Na+ til at stimulere muskelfibrene, som hvis Cl- kunne vandre frit henover membranen sammen med K+ (under aktivitet) (de Paoli et al).
Hvis vi husker tilbage til starten af artiklen, stod der at når vi laver intensive aktiviteter ophobes der K+ ekstracellulært (i væsken lige udenfor muskelfiberen). Når der ophobes store mængder K+ uden for muskelfiberen ved vi altså, at er det sværere at aktivere muskulaturen, hvilket vil sige at kraften hurtigt vil falde, hvis det ikke var fordi Cl-’s mulighed for at strømme med ud af cellen blev stoppet. Herved er vi i stand til at stimuleres muskelfibrene i længere tid, end hvis der ikke var mælkesyre tilstede (de Paoli et al).
Figuren længere nede illustrer i A,B og C, depolariseringen af muskelfiberen ved henholdvis 4 mM K+, og ved 11 mM K+ med og uden mælkesyre. Hvis man ikke er bekendt med termen ”depolarisering”, kan man kort oversætte det med muskelfiberens evne til at blive aktiveret. Dette kan registreres elektrisk, hvilket er gjort i figuren og afmåles i Volt. Det vi kan se mellem A og B er at (aktionspotentiale)-aktiviteten er reduceres markant.
Yderligere kan vi se at kraften er reduceret til 17%, når der er 11 mM K+ uden mælkesyre, men hvis man så tilføjer 20 mM mælkesyre restituerer muskelfiberen momentant og kan producere signifikant mere kraft, end uden.
Ser vi på figur D, kan vi se at når der tilføjes mælkesyre til de 11 mM K+, ses der signifikant større M-wave og kraftudvikling ift. uden, hvilket jeg ikke vil gå yderligere ind i, udover at det fortæller os noget om muskelfiberens evne til at blive stimuleret.
Figur 1E viser at der allerede en effekt efter tilføjelse af 5 mM mælkesyre og efter tilføjelse af 15 mM mælkesyre er musklen mættet, hvilket vil sige at mængden har noget at sige ift. hvor meget muskel restitueres – i hvert fald op til vis grænse.
For at undersøge mælkesyrens rolle på muskelfunktionen under intensivt kontraktilt arbejde, blev soleusmusklen inkuberet i en 8 mM K+-opløsning for at efterligne en arbejdende muskel, som stadig har evnen til at arbejde. Fra tidligere i artiklen ved vi, at ved omkring 10 mM K+ eller mere, nærmer vi os udmattelse, hvor musklen ikke kan udvikle sufficient kraft. Figur 1F viser at kraften falder hurtigere i de muskler som ikke var preinkuberet i en opløsning med mælkesyre. Det kan således ses at kontrolmusklerne uden mælkesyre reducerede deres kraft med 50% på omkring 40 sekunder, mens dette tog 75 sekunder for musklerne, som var i opløsning med laktat.
Hovedfundet af studiet var at, hvis man tilføjer 5-20 mM mælkesyre, kan man inhibere Cl-kanalerne og dermed forøge muskelfibrenes excitabilitet (evne til at blive stimuleret) markant, hvilket vil øge muskelfibrenes kontraktile funktion.
Ved gentagne intense kontraktioner vil K+ koncentrationen øges ekstracellulært, hvilket i sidste ende kan resultere i at fiberens excitabilitet reduceres til sådan en grad, at den ikke kan stimuleres til yderligere kontraktion. Dette studie beskriver flere aspekter, som forsøger at bekæmpe tanken om at mælkesyre er en ”fatiguing agent”.
Under intenst arbejde ophobes mælkesyre i løbet af få sekunder og resultaterne i dette studie indikerer at mælkesyreproduktionen fungerer, som en slags protektor i den tidlige fase. Herved opretholdes musklens kontraktile funktion og kraft så længe som muligt. Hvis ikke vi havde mælkesyren, ville den øgede K+-koncentration, ekstracellulært, reducere vores kontraktile funktion og kraftudvikling tidligere (de Paoli et al).
Resultaterne i studierne indikerer at mælkesyren mere skal tænkes som en hjælpende hånd, end som den skyldige i udtræning. Den giver musklerne mulighed for at arbejde længere og uden mælkesyren havde vores kræfter svundet ind endnu hurtigere.
Måske kan dette give motivation til at opretholde det intensive arbejde lidt længere, selvom det gør ondt.
Referencer
Protective effects of lactic acid on force production in rat skeletal muscle. Ole, B. Nielsen, Frank de Paoli & Kristian Overgaard, 2001
Muscle Fatigue: Lactic Acid or Inorganic Phos- phate the Major Cause? Håkan Westerblad, David G. Allen, and Jan Lännergren
Lactate per se improves the excitability of depolarized rat skeletal muscle by reducing the Cl- conductance. Frank Vincenzo de Paoli, Niels Ørtenblad, Thomas Holm Pedersen, Rasmus Jørgensen and Ole Bækgaard Nielsen
