Ćwiczenia a mitochondria: co mówią badania

Mitochondria stały się modnym tematem w świecie wellness, a porady na ich temat idą w dwóch kierunkach. Jedni twierdzą, że długie, spokojne jazdy w strefie 2 to najlepsze, co możesz dla nich zrobić. Drudzy obiecują, że kilka minut ciężkich interwałów naprawi je w kilka dni. Badania z biopsją mięśni dają bardziej użyteczną odpowiedź niż obie strony: oba rodzaje treningu budują mitochondria, ale budują różne rzeczy, a to, ile zyskasz, zależy od tego, jak długo będziesz kontynuować.

Co robią mitochondria i dlaczego ćwiczenia je zmieniają?

Mitochondria to struktury w Twoich komórkach, które wykorzystują tlen, aby zamieniać paliwo w użyteczną energię. Twoje mięśnie szkieletowe są ich pełne, a gdy każesz im pracować ciężej niż zwykle, reagują, dodając więcej białka mitochondrialnego i usprawniając istniejącą maszynerię. Naukowcy zwykle mierzą dwie odrębne rzeczy. Zawartość mitochondriów to ilość tej maszynerii, którą masz, często śledzona za pomocą enzymu zwanego syntazą cytrynianową. Funkcja oddechowa mitochondriów to ilość tlenu, jaką ta maszyneria może wykorzystać przy maksymalnym obciążeniu.

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ te dwie rzeczy nie zawsze zmieniają się razem. Przegląd badań treningowych na ludzkich mięśniach wykazał, że całkowita objętość treningu wydaje się kluczowym czynnikiem zmian zawartości mitochondriów, a względna intensywność wysiłku jest ważnym czynnikiem zmian funkcji oddechowej. Autorzy zauważyli też, że sygnały molekularne obserwowane po pojedynczej sesji nie przewidują wiarygodnie, co da program treningowy (Granata et al., 2018). Gdy jakiś trening nazywa się najlepszym dla Twoich mitochondriów, zapytaj, której z tych dwóch rzeczy dotyczy to twierdzenie.

To łączy mitochondria z VO₂max, czyli maksymalną ilością tlenu, jaką Twój organizm może wykorzystać podczas ciężkiego wysiłku, i jednym z najsilniejszych mierzalnych wskaźników długowieczności.

Czy intensywność ma znaczenie dla budowania mitochondriów?

W przypadku funkcji oddechowej dowody wskazują, że tak. Jeden z najczystszych testów wykorzystał jazdę na rowerze jedną nogą, tak aby każdy z 10 młodych, aktywnych mężczyzn trenował jedną nogę interwałowo, a drugą w sposób ciągły. Noga interwałowa wykonywała cztery 5-minutowe wysiłki przy 65% swojej mocy szczytowej z 2,5-minutowymi przerwami na regenerację. Druga noga jechała przez 30 minut przy 50% mocy szczytowej. Praca w każdej sesji była wyrównana i wynosiła około 144 kJ na nogę. Po sześciu sesjach w ciągu dwóch tygodni noga interwałowa miała wyższą aktywność syntazy cytrynianowej (10,2 wobec 8,4 jednostki) i wyższe maksymalne oddychanie przez kompleksy I i II (58,2 wobec 42,2 jednostki). Naukowcy doszli do wniosku, że intensywność, czyli wzorzec skurczu, jest ważnym czynnikiem określającym, jak mięsień się przebudowuje (MacInnis et al., 2017).

Drugie badanie porównało trzy intensywności w ciągu czterech tygodni i 12 sesji na rowerze u 29 zdrowych mężczyzn. Jedna grupa wykonywała interwały sprinterskie od czterech do dziesięciu 30-sekundowych wysiłków na maksa, druga od czterech do siedmiu 4-minutowych interwałów przy około 90% mocy szczytowej, a trzecia jechała w sposób ciągły poniżej progu mleczanowego przez 20 do 36 minut, przy czym dwie ostatnie miały wyrównaną całkowitą pracę. Maksymalne oddychanie mitochondrialne wzrosło o 25% tylko po interwałach sprinterskich, a białka sygnałowe PGC-1α i p53 wzrosły o 60% do 90% tylko w tej grupie. Aktywność syntazy cytrynianowej i wskaźniki zawartości mitochondriów nie zmieniły się w żadnej grupie (Granata et al., 2016). W tym krótkim okresie najcięższe wysiłki zmieniły to, jak dobrze pracowały mitochondria, ale żaden z programów nie zwiększył ich liczby w mierzalnym stopniu.

Wiek nie wydaje się zamykać drogi. W 12-tygodniowym badaniu z udziałem młodszych i starszych dorosłych w Mayo Clinic trening interwałowy o wysokiej intensywności i trening łączony poprawiły wydolność tlenową i oddychanie mitochondrialne, a sam trening oporowy nie. Trening interwałowy odwrócił wiele związanych z wiekiem różnic w białkach mięśniowych, zwłaszcza w białkach mitochondrialnych, przy jednoczesnym wzroście syntezy białek mitochondrialnych (Robinson et al., 2017).

Czy strefa 2 to najlepszy trening dla Twoich mitochondriów?

Jazda w strefie 2, czyli równy wysiłek, który możesz utrzymać, wciąż mogąc rozmawiać, ma gorących zwolenników i wyraźnie działa. Haczyk polega na tym, że powyższe badania nie pokazują jej przewagi. W opisanych wyżej porównaniach z wyrównaną pracą interwały dawały takie same lub większe zmiany mitochondrialne niż jazda ciągła. Niewiele badań definiuje strefę 2 tak, jak robią to dziś trenerzy, więc najbliższymi testami są umiarkowane sesje ciągłe, takie jak opisane powyżej.

Równa jazda zyskuje na znaczeniu przy objętości. W badaniu z udziałem 10 zdrowych mężczyzn cztery tygodnie jazdy interwałowej trzy razy w tygodniu nie zmieniły żadnego z mierzonych wskaźników mitochondrialnych. Następnie mężczyźni trenowali dwa razy dziennie przez 20 dni. Oddychanie mitochondrialne i aktywność syntazy cytrynianowej wzrosły mniej więcej o 40% do 50%, a białka łańcucha transportu elektronów o około 10% do 40% (Granata et al., 2016). W tym badaniu stosowano interwały, ale sugeruje ono, że zawartość mitochondriów reaguje na to, ile łącznie pracy wykonujesz, a spokojna jazda to praktyczny sposób, by zgromadzić jej dużo. Jeśli lubisz długie, równe sesje, to dobry sposób na budowanie objętości. Nie są jednak jedyną drogą do zdrowszych mitochondriów.

Jak szybko zmieniają się mitochondria i jak szybko tracisz efekty?

Efekty mogą pojawić się w ciągu tygodni, a nie dni. W 12-tygodniowym badaniu z udziałem nieaktywnych mężczyzn porównano trening sprinterski o zmniejszonej objętości, czyli trzy 20-sekundowe sprinty na maksa w 10-minutowej sesji, z 45 minutami ciągłej jazdy przy około 70% maksymalnego tętna, trzy razy w tygodniu. Szczytowy pobór tlenu wzrósł o 19% w obu grupach, wrażliwość na insulinę poprawiła się w obu, a zawartość mitochondriów wzrosła podobnie, mimo że grupa sprinterska ćwiczyła przez jedną piątą czasu (Gillen et al., 2016). Grupy były małe, liczyły 9 i 10 mężczyzn, więc traktuj tę równoważność jako zachęcającą, a nie przesądzoną.

Mniej wygodne odkrycie dotyczy tego, jak szybko efekty zanikają. W opisanym wyżej badaniu z dużą objętością mężczyźni ograniczyli następnie trening do pięciu sesji w ciągu dwóch tygodni. Potem żaden wskaźnik mitochondrialny poza aktywnością syntazy cytrynianowej nie różnił się już od punktu wyjścia, a syntaza cytrynianowa pozostała około 36% powyżej poziomu wyjściowego (Granata et al., 2016). Twoje mitochondria odzwierciedlają Twoją niedawną aktywność. Program, który możesz utrzymać tydzień po tygodniu, da im więcej niż krótki zryw heroicznego wysiłku.

Trening interwałowy o wysokiej intensywności ze zmniejszonym wysiłkiem (REHIT), w którym wykonuje się dwa krótkie sprinty na maksa w ramach 10-minutowej jazdy, plasuje się na samym dole skali pod względem czasu. U 35 nieaktywnych kobiet i mężczyzn sześć tygodni REHIT zwiększyło maksymalną wydolność tlenową z 2,54 do 2,78 L/min, bez różnic między płciami. To samo badanie wykazało duże różnice indywidualne w tym, jak bardzo poszczególne osoby się poprawiły (Metcalfe et al., 2016). Mierzono w nim wydolność tlenową, a nie bezpośrednio mitochondria.

Czy suplementy mogą wzmocnić mitochondria ponad efekt ćwiczeń?

Wiele suplementów reklamuje się jako wspierające zdrowie mitochondriów, a za większością stoi niewiele danych z badań treningowych na ludziach. Jedno dobrze znane badanie przestrzega przed założeniem, że więcej wsparcia znaczy lepiej. Młodzi mężczyźni przyjmowali dziennie 1000 mg witaminy C i 400 j.m. witaminy E przez cztery tygodnie ćwiczeń. Ćwiczenia poprawiły wrażliwość na insulinę tylko u mężczyzn, którzy nie przyjmowali antyoksydantów, a wzrost PGC-1α, kluczowego regulatora adaptacji mitochondrialnej, wystąpił tylko bez nich (Ristow et al., 2009). Stres wywołany ciężką sesją wydaje się częścią sygnału, który mówi mięśniom, by się adaptowały. Jeśli przyjmujesz antyoksydanty w dużych dawkach, porozmawiaj z lekarzem o tym, czy ich potrzebujesz.

Podsumowanie

Ćwiczenia to najlepiej udokumentowany sposób na poprawę pracy mitochondriów, a liczą się zarówno intensywność, jak i objętość. Ciężkie interwały wydają się poprawiać to, jak dobrze Twoje mitochondria wykorzystują tlen, często bardziej niż równa jazda przy wyrównanej pracy. Całkowita objętość treningu wydaje się decydować o tym, ile maszynerii mitochondrialnej zbudujesz, i tu pomagają długie, spokojne sesje. Zmiany mogą pojawić się w ciągu kilku tygodni i zaniknąć po kilku tygodniach mniejszej aktywności. Większość tych dowodów pochodzi z małych grup młodych mężczyzn, a reakcje indywidualne są bardzo różne, więc rutyna, którą możesz utrzymać, liczy się bardziej niż znalezienie idealnego treningu. Łącz krótkie, ciężkie wysiłki z równą jazdą, którą lubisz, i nie przestawaj.