Intervalltrening med høy intensitet gjør hjertet enda sterkere enn moderat trening. Nå har forskere funnet flere svar på hva som gjør hardtreningen så effektiv.
Vår forskning på rotter med hjertesvikt viser at trening reduserer alvorlighetsgraden av sykdommen, forbedrer hjertefunksjonen og øker arbeidskapasiteten. Og intensiteten på treningen har stor betydning for effekten, sier NTNU-forsker Thomas Stølen.
Stølen er, sammen med kollega Morten Høydal, hovedforfatter for en omfattende studie som er publisert i Journal of Molecular and Cellular Cardiology. Forskerne har gått svært detaljert til verks for å undersøke hva som skjer på innsiden av de bittesmå hjertemuskelcellene etter regelmessig trening.
En fant ut at trening forbedrer viktige egenskaper både i måten hjertemuskelceller håndterer kalsium på og ledning av det elektriske signalet i hjertet. Disse forbedringene gjør hjertet i stand til å slå kraftigere og kan motvirke livstruende hjerterytmeforstyrrelser, forteller Stølen.
Et finstemt maskineri
For at et hjerte skal kunne slå kraftig, regelmessig og synkront er det mye som må fungere. Hver gang hjertet skal slå sender sinusknuten – hjertets egen pacemaker – ut elektriske impulser til resten av hjertet. Disse elektriske impulsene kalles aksjonspotensialer.
Alle hjertemuskelceller omsluttes av en membran. I hvile er den elektriske spenningen på innsiden av cellemembranen negativ, sammenlignet med spenningen på utsiden. Forskjellen mellom spenningen på utsiden og innsiden av cellemembranen kalles hvilemembranpotensial.
Når aksjonspotensialene når hjertemuskelcellene, må de overvinne hver celles hvilemembranpotensial for å depolarisere celleveggen. Når det skjer kan kalsiumstrømme inn i cellen gjennom kanaler i cellemembranen.
Kalsium er brikken som innleder selve sammentrekningen av hjertemuskelcellene. Når denne prosessen er ferdig, fraktes kalsium ut av cellen eller tilbake til lagringsplassen sin inne i hver hjertemuskelcelle. Klar for å bidra til en ny kontraksjon neste gang det kommer et aksjonspotensial fykende forbi.
Hvis det elektriske ledningssystemet eller kalsiumhåndteringen svikter, risikerer man både at færre hjertemuskelceller trekker seg sammen, at sammentrekningen i hver celle blir svak, og at det elektriske signalet blir kaotisk slik at hjertekamrene begynner å flimre.
Ved hjertesvikt er alle disse prosessene dysfunksjonelle. Aksjonspotensialene varer for lenge, hvilemembranpotensialet til cellene er for høyt, transportfunksjonen til kalsiumkanalene i celleveggen er forstyrret. Og det lekker konstant kalsium fra lagrene inne i hver hjertemuskelcelle.
Før han gir oss den gode nyheten:
Våre resultater viser at intensiv trening helt eller delvis kan reversere alle disse ødeleggelsene.
100 000 svake hjerter
Normalt sørger sinusknuten for at et menneskehjerte slår mellom 50 og 80 slag hvert minutt i hvile. Det er nok til å forsyne alle organsystemene og cellene i kroppen med så mye oksygenrikt blod de trenger for å fungere som de skal.
Når vi reiser oss for å gå en tur, begynner hjertet automatisk å slå litt raskere og pumpe litt kraftigere slik at blodforsyningen tilpasses det økte aktivitetsnivået. Jo høyere intensitet på aktiviteten, jo større jobb må hjertet gjøre.
Trening gjør hjertet sterkere, slik at det kan pumpe mer blod ut til resten av kroppen for hvert slag. Dermed kan sinusknuten ta det litt roligere, og godt trente mennesker har lavere hvilepuls enn personer som ikke har drevet regelmessig utholdenhetstrening.
I den andre enden av skalaen finner vi personer med hjertesvikt. Her er hjertets pumpeevne så svak at organene ikke lenger får nok blod til å opprettholde god funksjon. Personer med hjertesvikt har lav toleranse for trening, og blir gjerne svært andpustne selv av små anstrengelser.
Å øke pumpekraften til hjertet er med andre ord helt avgjørende for livskvaliteten og helsa til personer med hjertesvikt.
Høyeffektive intervaller
Mange av de over 100 000 nordmennene som lever med hjertesvikt har fått det etter å ha blitt rammet av et stort hjerteinfarkt. Akkurat som rottene i Stølen og Høydals studie.
Hos de friske rottene ble 75 prosent av blodet som befant seg i hjertet pumpet ut hvert slag. Hos rottene med hjertesvikt var dette målet på pumpekapasitet, kalt ejeksjonsfraksjon, redusert til 20 prosent, forklarer Stølen.
6–8 uker med nær daglige intervalltreningsøkter på tredemølle økte ejeksjonsfraksjonen til 35 prosent. Rottene trente fireminuttersintervaller på omtrent 90 prosent av sin maksimale kapasitet, altså ganske så likt 4×4-metodensom i mange år har blitt framsnakket av flere forskermiljøer ved NTNU.
Intervalltreningen gav også rottene markant bedre kondisjon. Etter treningsperioden hadde de faktisk bedre kondis enn utrente rotter som ikke hadde blitt påført hjerteinfarkt.
Hindrer livsfarlig flimmer
Svekket kalsiumhåndtering i en hjertemuskelcelle gjør ikke bare at cellen trekker seg sammen med redusert kraft hver gang det kommer et aksjonspotensial. Det fører også til at kalsium hoper seg opp inne i det væskefylte området i cellen – cytosolen – hvor hver sammentrekning innledes.
Kalsiumlagrene inne i cellene skal bare slippe ut kalsium når hjertet gjør seg klar til å slå. Ved hjertesvikt er det imidlertid konstant lekkasje av kalsium ut av disse lagrene. Etter hver sammentrekning skal kalsium transporteres effektivt tilbake inn i kalsiumlagrene – eller ut av hjertemuskelcellen – via spesialiserte pumper. Ved hjertesvikt fungerer disse pumpene dårlig.
Når det befinner seg mye kalsium inne i cytosolen, kan hjertemuskelcellene innlede nye 0
sammentrekninger når de egentlig skal hvile. Det bygger seg opp en elektrisk gradient som gjør at hjertet sender elektriske signaler når det ikke skal. Dette kan føre til flimmer i hjertekamrene. Slik ventrikkelflimmer er dødelig og en vanlig årsak til hjertestans.
Studien viste at intervalltreningen forbedrer en rekke mekanismer som gjør at kalsium kan pumpes ut av cellene og lagres mer effektivt inne i cellene. Lekkasjen fra kalsiumlagrene inne i cellene stoppet også hos de intervalltrente rottene.
Og effekten var tydelig da forskerne forsøkte å påføre de syke rottehjertene ventrikkelflimmer: Det klarte de kun hos ett av ni dyr som hadde gjennomført intervalltrening. Til sammenligning hadde de ingen problemer med å indusere flimmer hos alle rottene med hjertesvikt som ikke hadde trent.
Mikromolekyler til unnsetning
Så langt hadde altså forskergruppa vist at trening forbedrer kalsiumhåndteringen i syke hjertemuskelceller på flere måter. Treningen gjør samtidig det elektriske ledningssystemet til hjertet mer funksjonelt.
Videre viste de at trening motvirket prosesser som gjør hjertet stort og stivt.
Samlet sett gjør disse forbedringene hvert hjerteslag kraftigere. Alvorlighetsgraden av hjertesvikt reduseres. Det samme gjør faren for å få farlig ventrikkelflimmer.
Men Stølen og co. manglet fortsatt svaret på hvorfor trening retter opp langsomme aksjonspotensialer og sørger for at hjertemuskelcellene klarer å ta seg av kalsium på riktig måte.
Derfor undersøkte de om treningen hadde endret den genetiske aktiviteten inne i rottecellene. Tusenvis av ulike typer mikromolekyler kalt mikro-RNA styrer sannsynligvis det meste av denne aktiviteten gjennom direkte samspill med genene.
Det viste seg at 55 av mikro-RNA-variantene vi undersøkte var endret hos rotter med hjertesvikt sammenlignet med friske rotter. Intervalltreningen endret 18 av disse tilbake i retning friske nivåer. Flere av de aktuelle mikromolekylene er kjent for å spille en rolle for både kalsiumhåndteringen og det elektriske ledningssystemet til hjertet, men det mest interessante er at vi oppdaget nye mikro-RNA som kan spille en viktig rolle i hjertesvikt.
Ikke bare høyintensitetstrening
Til nå har denne artikkelen stort sett handlet utelukkende om effektene av intervalltrening med høy intensitet. Men studien inkluderer også ei gruppe rotter som trente roligere.
Rottene i denne gruppa løp like langt og gjorde dermed et like stort totalt treningsarbeid som rottene i intervalltreningsgruppa. De måtte imidlertid holde på lenger hver gang siden de trente med lavere intensitet. Stølen kan fortelle at også denne treningsformen gav flere treningseffekter. Men understreker.
De aller fleste forbedringene var større ved intervalltrening. For eksempel klarte vi å påføre 5 av 8 rotter hjerteflimmer etter en periode med moderat trening, og pumpekapasiteten deres hadde bare forbedret seg halvparten så mye som i intervalltreningsgruppa.
Referanse:
Thomas O. Stølen, Morten A. Høydal mfl: Exercise training reveals micro-RNAs associated with improved cardiac function and electrophysiology in rats with heart failure after myocardial infarction. Journal of Molecular and Cellular Cardiology
https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2020.08.015
