0
STOFSKIFTE OG FYSISK
AKTIVITET
1
INDHOLDSFORTEGNELSE
Abstract .......................................................................................................................................................................... 2
Indledning ..................................................................................................................................................................... 3
Energistofskiftet.......................................................................................................................................................... 4
I. Energistofskifte i hvile .................................................................................................................................................. 4
II. Stofskiftehormonernes regulation .......................................................................................................................... 6
III. Fysisk aktivitets indflydelse på energistofskiftet .............................................................................................. 6
Måling af stofskiftet ................................................................................................................................................... 8
I. Douglas-sæk-metoden .................................................................................................................................................. 9
II. Stofskiftekondition ..................................................................................................................................................... 13
III. Forbedring af musklaturens stofskiftekondition ........................................................................................... 14
Fysisk inaktivitet i et sundhedsperspektiv ..................................................................................................... 15
I. Aktivering af gener ..................................................................................................................................................... 16
Konklusion .................................................................................................................................................................. 18
I. Perspektivering ............................................................................................................................................................ 19
Litteraturhenvisning ............................................................................................................................................... 20
I. Bøger: ............................................................................................................................................................................... 20
II. Hjemmesider: ................................................................................................................................................................ 20
2
ABSTRACT
This paper explains what metabolism is and how it varies. How the body
naturally regulates metabolism and physical activity’s effect on
metabolism. From an experiment accomplished at Aarhus University, about
toad’s metabolism at rest and work, it explains how metabolism can be
measured - both in humans and toads. In addition it explores the new
notion metabolic fitness and the health problems that result from lack of
exercise, which can be life threatening. The paper supplies data and
examinations to support physical activity’s significance to general health,
and make suggestions how you can bring physical activity in your everyday
life. The study indicates that it is important to be active with both low and
high intensity in order to sustain a general good health and thereby avoid
the diseases and sequelae associated with physical inactivity.
3
INDLEDNING
Det har i mange år været et videnskabeligt faktum, at fysisk inaktivitet er et stigende
sundhedsproblem i Danmark og mange andre lande i verden. Før blev fysisk aktivitet og kondition,
defineret alene som kroppens maksimale iltoptagelse under fysisk belastning. Nyere forskning har
dog vist, at kondition ikke kun er kredsløbskondition eller aerob fitness, men også muskulaturens
stofskiftekondition eller metaboliske fitness. Med den forskning fandt man ud af, at det ikke
nødvendigvis krævede sved på panden, for at reducere risikoen for tidligt at udvikle hjerte-kar-
sygdomme og type 2-diabetes, men at man også kan formindske ved at træne ens
stofskiftekondition.
1
Hvad stofskiftekondition egentlig er, og hvilken påvirkning den har for den generelle sundhed, vil
jeg diskutere i min opgave. Derudover vil jeg forklare, hvad energistofskifte er, og definere den
basale metaboliske rate (BMR), samt forklare, hvordan kroppen naturligt regulerer denne. Ordet
stofskifte, bliver ofte brugt som et synonym for energistofskifte, men definitionen på stofskifte er
meget bredere, og betyder egentlig bare, at omdanne molekyler til noget andet. Jeg har i denne
opgave valgt kun at beskæftige mig med energistofskiftet.
For at undersøge, hvordan man kan måle energistofskiftet, har jeg været på Århus Universitet, og
lave et forsøg om tudsers stofskifte i hvile og arbejde. Resultaterne derfra vil jeg bruge at vise,
hvordan energistofskiftet ændrer sig fra ved fysisk aktivitet, og hvordan energistofskiftet som
iltforbrug kan omregnes til energi. I den sammenhæng forklarer jeg også om Douglas-sæk-
metoden, som er en lignende metode, der bruges når man måler energistofskiftet ved mennesker.
1
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 34
4
ENERGISTOFSKIFTET
Med energistofskifte menes der den mængde energi, som frigøres i hele kroppen, til dækning af
alle kroppens forskellige cellers stofskifteprocesser. Cellers stofskifteprocesser, er alle de
processer, hvorved der omdannes næringsstoffer. Man kan også gå ind og snakke om enkelte
celler og organernes energistofskifte, da de kan have en forskellig funktion og aktivitetsniveau, og
dermed også et forskelligt energibehov. Hjertet har fx generelt en høj energiomsætning, da det må
arbejde konstant, for at pumpe blodet rundt i kroppen. Den største ændring af energistofskiftet
ser man ved overgangen fra hvile til fysisk arbejde, hvor kroppen skal bruge mere energi, og cellers
stofskifteprocesser derfor forøges.
2
ENERGISTOFSKIFTE I HVILE
Energistofskiftet i hvile har mange forskellige navne og kaldes bl.a. basalstofskiftet
3
,
standardstofskifte
4
, eller den basale metaboliske rate (BMR)
5
. Man kan sige, at det er kroppens
’tomgangsforbrug’, da det er den energi, der skal til for at kroppen fungerer, hvis vi slet ikke
bestiller noget.
6
For at BMR bliver målt ens hver gang, har man vedtaget, at det skal måles under
nogle standardbetingelser: 1) personen skal ligge ned i helt afslappet tilstand, 2) omgivelserne skal
være rolige og rumtemperaturen behagelig, 3) personen må ikke have spist de sidste 12 timer, 4)
personen skal være vågen.
7
Har man været aktiv dagen inden målingerne, er der en sandsynlighed
for, at det også kan få betydning for resultatet, men det tager man ikke hensyn til.
8
Standartbetingelserne er selvfølgelig restriktioner, som påvirker den basale metaboliske rates
størrelse. Grunden til, at man ikke kun skal være fysisk afslappet, men også skal være afslappet
mentalt er, at kroppen når den udsættes for stress, såvel fysisk som psykisk, producerer
stresshormonet adrenalin. Dette har en stimulerende effekt på energistofskiftet. Føler man sig
stresset under målingerne vil det kunne forøge hvilestofskiftet med 30-50 %.
9
En anden faktor,
som kan forøge energistofskiftet, er temperaturen. Ved lav ydertemperatur vil der være fare for,
at legemstemperaturen falder, hvilket vil forøge energistofskiftet for at holde
2
Menneskets fysiologi, 2005 s. 233
3
Fysiologibogen – den levende krop, 2008 s. 205
4
Menneskets fysiologi, 2005 s. 241
5
Menneskets fysiologi, 2005 s. 241
6
Fysiologibogen – den levende krop, 2008 s. 205
7
Menneskets fysiologi, 2005, CITAT: s.241 linje 36-39
8
Menneskets fysiologi, 2005 s. 241
9
Menneskets fysiologi, 2005 s. 243
5
FIGUR 1: SKJOLDBRUSKIRTLEN
legemstemperaturen konstant. BMR kan stige med hele 300-400 %. Er tilfældet derimod at
temperaturen bliver for høj, vil det nærmest ikke have en effekt på energistofskiftet.
Energistofskiftet øges kun med 10 % for hver grad legemstemperaturen stiger.
10
Grunden til at man faster inden stofskiftemålingen er, at energistofskiftet forøges når man har
spist. Hvis man indtager store mængder protein, kan man øge BMR med op til 30 %, imens man
ved kulhydrater og fedt vil se en væsentlig mindre stigning.
11
Til sidst pointeres der, at man skal
være vågen under forsøget, da hvilestofskiftet vil være lavere når man sover
12
ENERGISTOFSKIFTETS REGULERING
Hvilestofskiftets størrelse påvirkes af hormoner, som dannes i den endokrine kirtel,
skjoldbruskkirtelen. Skjoldbruskkirtlen er på mennesker placeret på forsiden af halsen omkring
øvre del af luftrøret og nedre del af skjoldbrusken (se figur 1).
13
Den består af en højre og venstre
lap, der hver ca. er 5 cm. Selvom kirtlen kun vejer ca. 20 gram kontrollerer den alle cellers
energiproduktion/energistofskifte, vha. hormonerne thyroxin (T
4
) og trijodtyronin (T
3
). Jod er en
vigtig bestanddel af disse hormoner, og de forkortes derfor efter, hvor mange jodatomer, der er i
hvert af molekylerne. I thyroxin-molekylet er der fx fire jodatomer, derfor T
4
. Udover, at
hormonerne indeholder jod, dannes de også ud fra aminosyrer, hvor tyrosin er den essentielle.
14
I kirtlen er der follikler, som er små væskefyldte huller, hvis vægge er dannet af
hormonproducerende celler, follikelceller. Det er her hormonerne produceres, og deponeres som
et hormonforstadium. Inden hormonforstadiumet bliver frigjort til blodet, spaltes det til T
3
eller
T
4
.
15
Sekretionen består af 20 til 30 gange mere T
4
end T
3
, men i mange væv omdannes
størstedelen af T
4
dog til T
3
, så forskellen mellem de to stofskiftehormoner, har ikke en væsentlig
betydning i forhold til processerne i cellerne
16
I blodbanen transporteres stofskifthormonerne bundet til plasmaprotein, da stofskiftehormoner
er fedtopløselige stoffer, og dermed ikke kan opløses i vand eller i blodets plasma. Ved at binde sig
10
Menneskets fysiologi, 2005 s. 242
11
Menneskets fysiologi, 2005 s. 242
12
Menneskets fysiologi, 2005 s. 242
13
http://www.denstoredanske.dk/Krop,_psyke_og_sundhed/Sundhedsvidenskab/Organl%C3%A6re_og_speciel_
histologi/skjoldbruskkirtel
14
Stofskifte, 2005 s. 4 l. 2-14
15
Anatomi og fysiologi, 2005 s. 155 l. 19-27
16
Anatomi og fysiologi, 2005 s. 155
6
til plasmaprotein bliver stofskiftehormonerne gjort vandopløselige. En anden fordel ved at de
binder sig til protein er, at proteinbundne hormoner ikke er aktive, og de derfor fungerer som et
slags nærlager, der kan udnyttes, når der er brug for det i cellerne.
17
Når der er brug for stofskiftehormoner i cellerne, spaltes plasmaproteinet fra, og hormonerne er
igen fedtopløselige, og kan derfor passere cellernes membran. I cellevæsken bindes hormonerne
til hormonreceptorerne, og føres derefter ind i cellekernen.
18
I cellekernen binder hormon-
receptor-komplekset sig til generne og stimulerer transskriptionen, og derved fremmer dannelsen
af specifikke proteiner. Proteiner i form af enzymer fungerer bl.a. som katalysatorer for cellens
stofskifteprocesser, og det at der bliver produceret mere protein, vil derfor sætte processerne i
gang, og derved øge energistofskiftet
19
STOFSKIFTEHORMONERNES REGULATION
I menneskets hjerne findes forskellige områder, som er med til at regulerer kroppens
energistofskifte. Disse områder betegnes hypothalamus og hypofysen. Hypothalamus, hypofysen
og skjoldbuskkirtlen har en gensidig kontrol over hinandens hormonproduktion, som fungerer ved
en dobbelt negativ feedback mekanisme, der sikre, at der hele tiden er en passende koncentration
af T
4
og T
3
i blodet. Hypothalamus danner hormonet thyreotropin relasing hormone, TRH, som
derefter sendes via blodbanen til hypofysens forlap. I hypofysens forlap fremmer TRH dannelsen
af hormonet tyroideastimulerende hormon, TSH. Fra hypofysens forlap bliver TSH ført med blodet
til skjoldbruskkirtlen, hvor det fremmer T
4
og T
3
sekretionen.
20
T
4
og T
3
bliver frigjort til blodet, og
når koncentration af T
4
og T
3
bliver for høj, hæmmer de dannelsen af TRH og TSH. Derved sker der
en automatisk nedsættelse af frigørelsen af T
4
og T
3,
og man sikre at cellernes energidannelse
holder et passende niveau (se figur 2).
21
FYSISK AKTIVITETS INDFLYDELSE PÅ ENERGISTOFSKIFTET
Ved fysiskaktivitet sker der som nævnt en forøgelse af energistofskiftet, afhængig af arbejdets
størrelse og art. Er der tale om en aktivitet, hvor man bære sin egen kropsvægt, har ens vægt også
betydning for energistofskiftets størrelse - fx ved løb eller badminton. Energistofskiftets størrelse
17
Anatomi og fysiologi, 2005 s.283
18
Anatomi og fysiologi, 2005 s. 284
19
Menneskets fysiologi, 2005 s 154
20
Menneskets fysiologi, 2005 s. 154
21
Anatomi og fysiologi, 2005 s. 291
FIGUR 2: NEGATIV FEEDBACK
7
er derimod næsten uafhængig af vægten under cykling eller svømning, da vægten bliver båret af
cyklen og vandet. På tabel 1, hvor tallene er udregnet for en person, der vejer 70 kg, vil værdierne
for brystsvømning og cykling, derfor næsten være de samme, selvom forsøgspersonen vejede fx
100 kg.
22
TABEL 1. ENERGISTOFFETS STØRRELSE UNDER FORSKELLIGE AKTIVITETER HOS EN PERSON, DER VEJER 70
KG
23
Af tabel 1 fremgår de to måder, som man kan angive det energistofskifte, der skal til for at udføre
en aktivitet:
1) Man kan angive energistofskiftet som det ekstra iltforbrug, der har været pga. arbejdet - hvor
man både medtager den ekstra O
2
optagelse i arbejdsperioden og ved iltgæld. Iltgæld opstår hvis
musklerne udfører intensivt fysisk arbejde, hvor der skal bruges mere ilt, end kroppen kan nå at
optage. Så tærer kroppen på O
2
depoterne, som er den O
2
, der er bundet til muskelfibrenes
myoglobin og den ekstra ’reserve’ mængde O
2
, der kan tages fra blodets hæmoglobin. De depoter
skal kroppen have fyldt op igen, så når arbejdet er færdigt, vil optagelsen af O
2
være større (bl.a.
derfor man er forpustet et stykke tid efter endt arbejde).
24
Kigger man på kolonne ”Ekstra
iltoptagelse” i tabel 1, er den ekstra O
2
-optagelse ikke angivet ved husligt arbejde og ved langrends
22
Menneskets fysiologi, 2005 s.245
23
Menneskets fysiologi, 2005 s.246
24
Menneskets fysiologi, 2005 s 245
Aktivitet
Energistofskifte
ml ilt × kg
-1
× min
-1
MET-
værdier
Ekstra iltoptagelse
(L × km
-1
)
(L Ilt × min
-1
)
kJ ×
min
-1
Liggende hvile
0,25
4,98
3,6
1,0
Husligt arbejde
0,95
317
13,6
3,8
Gang 4 km × t
-1
0,85
19,02
12,1
3,4
9,00
Gang 8 km × t
-1
1,94
38,76
27,7
7,8
12,68
Cykling 18 km × t
-1
2,10
42
30,0
8,4
6,17
Løb 10 km × t
-1
2,41
48,18
34,4
9,6
12,96
Brystsvømning 50 m × min
-1
3,20
63,96
45,7
12,8
59,00
Løb 18 km × t
-1
4,20
84
60,0
16,8
13,17
Ski, langrend, konkurrence
4,26
85,2
60,9
17,0
8
konkurrence, da arbejdshastigheden ikke nødvendigvis er den samme hver gang, og det vil derfor
ikke give nogen mening at angive.
2) Den anden måde man kan angive energistofskiftet på, er som
(volumen af den mængde O
2
man indtager i minuttet) i arbejdets stationære periode. Den stationære periode er når kredsløbet
har indstillet sig til arbejde, og O
2
-tilførelsen dermed svarer til energikravet i de arbejdende
muskler og i de forskellige organer. I begyndelsen af arbejdet har man et iltdeficit (ilt underskud),
hvor man også bruger fra de nævnte ilt depoter og ilten man forbruger, vil derfor ikke svare til den
energifrigørelse der sker.
skal altså måles i den stationære periode, så det svarer til et mål for
den samlede energifrigørelseshastighed i kroppen. I de situationer, hvor der er en stationær
periode, vil man angive energistofskiftet som
.
25
kan som vist i tabellen, omregnes til
kJ/min, og hvordan man gør det, forklarer jeg i et senere afsnit, omkring tudsers stofskifte i hvile
og arbejde.
I tabel 1 er energistofskiftet også angivet i MET-værdi (metabolic equivalent turnover), som er
iltoptagelsen ved en aktivitet i forhold til hvile. En MET-værdi svarer til en persons hvilestofskifte
per kg legmsvægt. Man kan derfor se på tabel 1 i kolonnen ml ilt × kg
-1
× min
-1
, ved liggende hvile,
at en MET-værdi ved forsøgspersonen er 3,6. Går forsøgspersonen med en hastighed på 8 km/t
fremgår det, at MET-værdien er 7,6 og det er således et udtryk for, at iltoptagelseshastigheden er
7,6 gange større end i hvile. MET-værdien er ved langrends konkurrence 17, og aktiviteten kræver
dermed en O
2
-optagelseshastigeden, som er 17 gange så stor i forhold til hvile.
MÅLING AF STOFSKIFTET
Størstedelen af energifrigørelsen der sker i de forskellige celler, sker ved aerobe processer. Det er
kun kortvarigt de arbejdende muskler kan få dækket deres energibehov ud fra anaerobe
processer. Så når vi skal bestemme stofskiftet, går vi derfra ud fra respirationsligningen, hvor
næringsstoffer under tilføring af ilt forbrændes til kuldioxid og vand:
Næringsstof + O
2
→ CO
2
+ H
2
O + energi
26
Teoretisk set vil vi kunne bestemme energistoffets størrelse ud fra de fem ovenstående elementer,
men i praksis vil det være svært at bestemme det ud fra H
2
O og CO
2
. Vil man bestemme
25
Menneskets fysiologi, 2005 s. 245
26
Menneskets fysiologi, 2005 s. 233
9
FIGUR 3: OCYCON MOBILE
energifrigørelsen ud fra fødeindtagelsen, kræver det man har en længere periode (fx 30 dage),
hvor man kan holde øje med hvilken føde der indtages og ’forsøgspersonens’ vægt. Det essentielle
i denne metode er nemlig, et vægttab vil kunne vise, at energifrigørelsen har været større end
energitilførslen - og omvendt hvis man har taget på i vægt.
27
Skal man kigge på energifrigørelsen over en kortere periode, er det bedst ud fra varmeproduktion
(energi), som kaldes kalorimetri, eller ud fra iltoptagelse. Kalorimetri udføres kun få steder i
verden, da det er en meget kompliceret metode, og det er derfor mest normalt at bestemme
energistofskiftet ud fra iltoptagelse.
28
Der findes flere teknologiske metoder til at analysere og
bestemme gasser, og dermed bestemme iltoptagelsen på en simpel måde. På figur 3 er der et
eksempel, hvor en bærbarmaske, gør det muligt at måle iltoptagelseshastigheden i både hvile og
arbejde. Apparatet er forbundet med en computer, som registrer alle de målte værdier.
29
En
anden metode, til at bestemme energistofskiftet ud fra iltoptagelsen, som ikke kræver så specifikt
udstyr, hedder Douglas-sæk-metoden, og den beskriver jeg i følgende afsnit.
DOUGLAS-SÆK-METODEN
Princippet i metoden er, at forsøgspersonen ånder i Douglas-sækken (se figur 4), som er
fuldstændig tømt for luft. Vha. en ventil kan forsøgspersonen ånde atmosfæriskluft ind, uden at
tage mundstykket ud. Tiden forsøgspersonen bruger fra første udånding til sidste udånding
noteres, og luftmængden måles ved at blive tømt over i et spirometer eller gennem et gasur.
Derefter analyseres udåndings-luften fra Douglas-sækken for dens indhold af O
2
, CO
2
og N
2
.
30
Forsøget med Douglas-sækken kan bruges både til at måle energistofskiftet i hvile og arbejde.
Tidsintervallerne og antal gange man udfører målingerne, kan variere efter hvad man konkret vil
undersøge med energistofskiftet. På Institut For Idræt ved Københavns Universitet udfører de
hvilebestemmelsen, hvor personen sidder 10 min i ro på en cykel, og
har Douglas-sækken tilsluttet de sidste 5 min. Når de måler energistofskiftet i arbejde, starter de
27
Menneskets fysiologi, 2005 s. 234
28
Menneskets fysiologi, 2005 s. 234
29
http://www.viasyshealthcare.com/prod_serv/prodDetail.aspx?config=ps_prodDtl&prodID=3
30
Menneskets fysiologi, 2005 s. 238
FIGUR 4: DOUGLAS-SÆK
10
ud med 5 min opvarmning, og derefter kører de to 10-minutters intervaller, hvor de har forskellige
belastninger. Belastningen i første arbejdsperiode svarer til en pulsfrekvens mellem 110-140 slag
pr. minut, og i anden arbejdsperiode til en pulsfrekvens mellem 140-160 slag pr. minutter.
Douglas-sækken er tilsluttet de sidste 2-3 minutter i de arbejdende perioder.
31
MÅLING AF ENERGISTOFSKIFTET PÅ AGATUDSER (BUFO MARINUS) I HVILE OG
ARBEJDE
På Århus universitet fik jeg mulighed for at undersøge seks tudsers energistofskifte i samarbejde
med professor i Zoologi Tobias Wang. Måden et tudse- og menneske energistofskifte ændrer sig
ved overgangen fra hvile til arbejde, er i princippet det samme, og resultaterne kan derfor bruges
til at undersøge, hvordan energistofskiftet ændrer sig ved fysisk aktivitet. Forsøget med
agatudserne minder meget om Douglas-sæk-metoden, men der er nogle afvigelser i måden man
måler O
2
niveauet på, så udregningerne jeg laver, er lidt anderledes. Fx kan man ikke tilslutte en
Douglas-sæk på en tudse, og ligeledes har vi ikke kunne
benytte pulsmålere.
Forsøgsvejledning: Tudserne sidder i hver deres beholder i et varmeskab, som holder deres
kropstemperatur ved 35°. Når forsøget ikke er i gang, er låget til beholderen hullet, så O
2
-nivuaet
er det samme som i atmosfæriskluft. Under måling af den basale metaboliske rate ved tudser,
gælder de samme standardbetingelser som for mennesker, og tudsen har derfor bl.a. ikke fået
føde de sidste 12 timer. Når forsøget begynder, tages tudserne hurtigt ud af varmeskabet,
hvorefter låget i beholderen skiftes til et lukket låg, som sørger for, der er helt lufttæt i
beholderen. Tudserne er kun ude i kort tid, da vi ved, at stress og temperaturforandringer kan øge
31
http://www.aki.ku.dk/MennesketsFysiologi/oevelse5.pdf s. 11-12
BUFOMARINUS. TUDSE NUMMER 1
11
energistofskiftet. Iltniveauet måles efter tudsen har været i beholderen 50 min. Der viftes nyt luft
ind i beholderen, så vi igen har det samme iltniveau, og forsøget gentages 3 gange, for at få det så
præcist som muligt. Derefter måler vi energistofskiftet i arbejde. Tudsen tages igen ud af
varmeskabet og låget skiftes. Beholderen bliver rullet på bordet, så tudsen begynder at arbejde.
Det gør vi kun en gang i 3 min, da den skal kunne yde sit maksimum, og sandsynligvis ikke ville
kunne øge intensiteten af arbejdet ved endnu et forsøg.
Da jeg kun vil udregne energistofskiftet for én tudse, inddrager jeg kun målinger fra tudse 1:
Tudse
nummer
Eksperiment
Tryk
(mmHg)
Tudsevægt
(g)
Beholderens
rumfang
(mL)
mL gas I
beholderen
O2
start
O2
slut
Tid
(min)
1
Hvile 1
745
215,8
3000
2784,2
0,2096
0,2062
50
Hvile 2
745
215,8
3000
2784,2
0,2097
0,2063
52
Hvile 3
744
215,8
3000
2784,2
0,2096
0,2067
50
Arbejde
744
215,8
3000
2784,2
0,2096
0,2054
3
TABEL 2: MÅLINGER FRA TUDSE 1. UDDRAG AF FORSØGSRESULTATER FRA MÅLING AF ENERGISTOFSKIFTET I
TUDSER VED HVILE OG ARBEJDE. SE BILAG FOR ALLE RESULTATERNE.
Energistofskiftet angiver vi med denne metode i
. Når vi måler det i arbejde, vil det ikke kun
være i den stationære periode og beregningerne vil derfor ikke være helt nøjagtige.
For at finde
, skal man bruge formlen:
tid
ttudsensvæg
slutOstartO
)1000/(
beholderen I gas mL
22
Udregningerne bliver:
V
o2
i hvile 1:
8773,0
50
)1000/8,215(
2,2784
2062,02096,0
1
2
min
LO
12
V
o2
i hvile 2:
8436,0
52
)1000/8,215(
2,2784
2063,02097,0
1
2
min
LO
V
o2
i hvile 3:
7483,0
50
)1000/8,215(
2,2784
2063,02097,0
1
2
min
LO
V
o2
i arbejde:
06,18
3
)1000/8,215(
2,2784
2054,02096,0
1
2
min
LO
Da vi har målt energistofskiftet i hvile 3 gange, tager jeg gennemsnittet af de 3
værdier i hvile:
8231,0
3
)7483,08436,08773,0(
1
2
min
LO
Ud fra
kan vi nu beregne energistofskiftes størrelse i kJ, ved at multiplicere
med iltens
energiske værdi.
32
Iltens energiske værdi er et udtrykt for den mængde energi, som frigøres fra
næringsstofferne ved brug af 1 l O
2
. Så da alle næringsstoffer (fx kulhydrater, fedt og protein) har
en forskellig fysiologisk brændværdi, kræver det i teorien, at man ved hvor meget af de forskellige
næringsstoffer, som bliver forbrændt. Når man udregner med mennesker, har mange praktiske
forsøg vist, at iltens energiske værdi på en almindelig blandet kost vil være 20 kJ × 1 O
2
-1
både i
hvile og arbejde. Tudsens kost og bestanddele er selvfølgelig anderledes end mennesker, men da
det ikke er angivet, hvad iltens energiske værdi generelt er for tudsens føde, går vi ud fra 20 kJ × 1
O
2
-1
når vi omregner det til kJ.
Energistofskiftet i hvile bliver:
1
min46,,0
kJ
Energistofskifte i arbejde bliver:
1
min2,3612006,18
kJ
Tallene viser, at tudsens forbrug af kJ per min er ca. 22 gange så stort i arbejde i forhold til hvile. I
tabel 1 fremgik det, at mennesker ved langrends konkurrence havde en 17 gange så stor
32
http://www.aki.ku.dk/MennesketsFysiologi/oevelse5.pdf s. 14
13
forbrænding i arbejde i forhold til hvile. Resultaterne ligger dermed ikke urealistisk fra
menneskers, men en grundigere sammenligning vil ikke give nogle brugbare resultater, grundet
mennesker og tudsers forskellige fysiologi.
STOFSKIFTEKONDITION
Stofskiftekondition eller metabolisk fitness er et forholdsvis nyt begreb, der kun har eksisteret
omkring det sidste årti.
33
Stofskiftekondition kan forbedres ved selv lav til moderat intensitet. Lav
intensitet er en meget afslappende aktivitet, hvor bevægelserne er langsomme, og intensitet er i
mellem 30-40 % af kroppens maksimale iltoptagelse. Moderat intensitet kan være relativt let
arbejde, hvor man føler sig varm, men uden at føle sig anstrengt og svarer til ca. 50-60 % af
kroppens maksimale iltoptagelse. Ved kredsløbskondition, som ofte er ved høj intensitet, vil det
også påvirke stofskiftekondition. Derimod har stofskiftekondition ikke en væsentlig effekt på den
maksimale iltoptagelse.
34
For at forstå, hvad stofskiftekondition er, skal man ikke kun tænke på muskulaturen som værende
en vigtig del af vores bevægelsesapparat, men samtidig også som et stofskifteorgan. Muskulaturen
har betydning for vores fedtstofskifte, kulhydratstofskifte og proteinstofskifte – ikke kun i
musklerne, men i hele kroppen. Det er stadig et emne, der forskes meget i, og hvordan det præcist
hænger sammen, er ikke fastslået endnu. Dr.med Bente Klarlund Pedersen, forfatter af bogen
”Motion på recept”, har den teori, at musklerne producerer signalstoffer, som kaldes myokiner.
Myokinerne føres rundt i kroppen via blodbanen, og kan påvirke andre organers stofskifte, som fx
hjernen, leveren og bugspytkirtelen. Aktivitet i muskler forøger produktion af myokiner og dermed
stofskiftet - ligegyldig hvilken intensitet arbejdet foregår i
35
33
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 34
34
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 36
35
Recept på motion – motion som behandling, 2005 s. 40
14
Udover at stofskiftekondition har noget at gøre med produktionen af myokiner, er det også et
udtryk for, hvor aktive mitokondrierne er, og dermed hvor meget enzym de producerer.
36
Inden
for emnet stofskiftekondition kan man derfor snakke om dårlig og god stofskiftekondition. For at
måle, hvordan ens stofskiftekondition er, skal man undersøge antallet af mitokondrierne og
enzymer i musklen. Det kræver dog en muskelbiopsitagning, hvilket giver ubehag for
forsøgspersonerne.
37
MUSKELFIBRES BETYDNING FOR STOFSKIFTEKONDITION
For at sikre sig en god stofskiftekondition, skal man altså sørger for at holde sig aktiv. Intensiteten
kan som nævnt sagtens være lav, men det er på den anden side vigtigt, at man træner ofte.
Undersøgelser viser, at man minimum skal udføre 30 minutters fysisk aktivitet dagligt, hvis man vil
forbedre sin stofskiftekondition. Det er bl.a. fordi, både antallet og aktiviteten af mitokondrierne i
fibrene øges ved regelmæssig fysisk træning, og dermed også ens stofskiftekondition.
38
Stofskiftkondition kan forøges både i de røde type 1-fibre og i de hurtige hvide type 2-fibre (både
type 2a fibre og type 2x fibre). Forskellen i fibre typerne er bl.a., hvor mange mitokondrier de
indeholder, hvilket er det interessante aspekt, når man snakker om stofskiftekondition. Som det
fremgår af figur 5, har de røde type 1 fibre flest mitokondrier, hvorimod type 2x fibre har få.
Derimellem er type 2a fibre, som har et antal af mitokondrier, der ligger mellem de to typer.
Forholdet mellem de røde og hvide fibre er i mennesker typisk fifty-fifty, men det kan være meget
forskelligt fra individ til individ. Nogen er født med flere røde end hvide, men hvordan fordelingen
i mellem muskelfibrene er, hænger betydeligt sammen med ens fysiske aktivitet.
39
Efter hvilken motionsform man udføre, vil
antallet og aktiviteten af mitokondrierne blive ændret – nogle gange ved at fibre typen ændres.
Dyrker man ingen motion, vil mange af de langsomme røde fibre omdannes til de hurtige hvide
fibre, og de type 2a fibre man har, vil omdannes til type 2x fibre. Dermed vil antallet af
mitokondrier falde, hvilket er med til at give en dårlig stofskiftekondition. Styrketræning vil
36
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 34
37
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 35
38
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 35
39
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 14
FIRGUR 5: MUSKELFIBRE
15
bevirke, at andelen af hvide type 2a fibre vil stige, både på bekostning af de røde 1-fibre og type 2x
fibre. Det vil især være ved styrketræning med stor belastning. Samtidig vil der ske en forøgelse af
mitokondrierne i type 2 fibrene, så stofskiftekondition vil forøges.
40
Konditionstræning vil forbedre
fibrene, så de indeholder flere mitokondrier og producerer flere enzymer. Det vil gøre det
nemmere for musklerne at bruge fedt som brændstof, hvilket også er med til, at trænede muskler
har en større udholdenhed. Antallet af de røde type 1 fibre vil være konstant.
41
Ved
stofskiftekondition, vil man forbedre de røde type 1-fibrene, så de kommer til at indeholde flere
mitokondrier og flere enzymer. Træningen af de røde fibre, menes at have betydning for
forebyggelse af en række sygdomme, deriblandt diabetes, åreforkalkning og hjertesygdomme.
Forklaringen på det er, at man kan træne dem til bedre at transportere sukker og fedt, og øge
tætheden af små blodkar (kapillærer)
42
FYSISK INAKTIVITET I ET SUNDHEDSPERSPEKTIV
Sætter man sig igen foran fjernsynet og dropper at motionere, kommer det til at påvirke den
generelle sundhed. Det gælder ikke kun for dem der lider af overvægt, men også for dem der har
en sund og normal kropsvægt og har styr på balancen i kalorieindtag. Det er vigtigt man husker på,
at fysisk inaktivitet er en kategori for sig selv, og man derfor skal skelne mellem fysisk inaktivitet
og overvægt.
43
I en undersøgelse foretaget af amerikanske og finske forskere, blev det offentliggjort, at individets
risiko for at dø for tidligt (af alle årsager), bliver fordoblet ved mangel på motion. Ved fysisk
inaktivitet menes der både mangel på kredsløbskondition og stofskiftekondition. Det gør fysisk
inaktivitet en risikofaktor på linje med rygning, og usundere end almindelig overvægt, som har en
øget risikofaktor på 1,3.
44
Forklaringen på det er, at fysisk aktivitet sænker kolesterolnivueauet i
blodet, øger musklernes følsomhed overfor insulin, øger blodstrømningen i kar, ændrer
størkningsfaktor og nedsætter blodtrykket. Derudover påvirker især kredsløbskondition også ens
almene velbefindende i forhold til sindsstemning, fedtprocent i kroppen og generelle
40
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 15
41
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 15
42
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 14
43
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 52
44
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 53
16
udholdenhed.
45
Får man derfor ikke rørt sig, har man større risiko for sygdomme som diabetes
type 1+2, hjerte-kar-sygdomme, depression, overvægt og kræft.
46
Hjerte-kar-sygdomme, som skyldes åreforkalkning, påvirkes positivt af fysisk aktivitet, ved at det
øger blodstrømning i karrene. Ved tilfælde af åreforkalkning er karrene ofte mere stive, hvorved
blodstrømningen i hjertet bliver besværliggjort. Når blodstrømningen øges, vil der komme tryk på
karvæggen. Dette tryk stimulerer karvæggen til at danne nitrogenoxid, hvorefter blodkarrene
udvider sig, og blodstrømningen bliver bedre. Fysisk aktivitet for at forebygge åreforkalkning, kan
udføres ved alle intensiteter, imens folk med hjertekarsygdomme, anbefales lav til moderat
intensitet (rask gang), så man ikke lægger for stort tryk på blodstrømning, hvis der i forvejen er
indsnævringer i karrene
47
AKTIVERING AF GENER
En anden og lidt mere kompliceret mekanisme, som gør, at sygdomme forebygges ved fysisk
aktivitet, er aktivering af gener. At et gen er aktivt betyder, at der kan ske transskription og
translation ud fra genet, og der dermed bliver dannet et protein ud fra det aktive genes kode.
Nogle proteiner skal dog yderligere binde sig til fx fosfatgrupper for at være aktiv.
48
Proteinet vil
ud fra genets koder, bære en funktion, som kan have betydning for fx musklernes optagelse af
sukker eller regulering af legemets fedtomsætning. Hvis vi ikke bruger vores muskler, vil proteinets
funktion dermed ikke blive udført.
49
Hvorfor brug af muskler fører til aktivering af gener, ved man meget lidt om. Et bud på hvordan
det hænger sammen er, at forøgelsen af frit kalk (kalcium) i muskelcellen, som sker ved en
muskelkontraktion, kan aktivere proteinet calcineurin. Proteinet calcineurin kan så aktivere
proteinet NFAT, der bevæger sig ind i cellekernen, og dér aktiverer de pågældende gener.
Forskning har vist, at man ved at træne én gang danner nyt RNA, og at der i nogle tilfælde også vil
dannes protein. Fortsætter man med regelmæssig træning over flere uger, vil mængden af mange
forskellige proteiner øges.
50
45
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s 126
46
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s 35
47
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 66
48
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 47
49
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 48
50
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 48
17
Et eksempel på et af de gener, som aktiveres ved fysisk aktivitet af alle intensiteter, er IL-6, som
har betydning for fedtstofskiftet og for virkningen af insulin.
51
For at finde IL-6-proteinets funktion,
har man oprenset det, og derefter givet det til mennesker. Der oplevede man både en øget
fedtforbrænding og en hæmning af et signalstof, som er involveret i insulinresistens. Grundet IL-6-
proteins virkning på insulinresistens, er det et af de proteiner, som er vigtige at få aktiveret, for
folk med diabetes, og for at forebygge sygdommen. Pga. IL-6-proteinets funktion mht.
fedtforbrænding, mener Dr.med Bente Klarlund Pedersen, at det ikke er umuligt, at IL-6-proteinet
kan blive en slags ”motion på flakse”, hvorved man kan ligge på sofaen og brænde kalorier, selvom
det selvfølgelig ikke er idéen med hendes forskning.
52
51
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 48
52
Recept på motion – motion som forebyggelse, 2003 s. 51
18
KONKLUSION
Energistofskiftet er den mængde energi, som frigøres i kroppen, til dækning af alle cellers
stofskifteprocesser. Den basale metaboliske rate (BMR), er kroppens energistofskifte i fysisk og
psykisk hvile. Måden kroppen regulerer energistofskiftet på, er ved at udskille stofskiftehormoner
fra skjoldbruskkirtlen. I cellen regulerer hormonerne proteinsyntesen, og dermed dannelsen af
enzymer, som katalyserer cellens stofskifteprocesser. For at der ikke kommer for mange
stofskiftehormoner i kroppen, reguleres udskillelsen ved dobbelt negativ feedback i hypofysen og
hypothalamus. Energistofskiftet forøges under fysisk aktivitet. Størrelsen af energistofskiftet
varierer efter, hvor hårdt arbejdet man udfører er, og dermed hvilken intensitet det udføres i.
En metode til at måle energistofskiftet som et iltforbrug, er Douglas-sæk-metoden. Kort fortalt er
det en metode, hvor man ånder atmosfærisk luft i en sæk vha. en ventil, og derefter måler O
2,
CO
2
og N
2
forskellen i luften og i sækken. Tiden man ånder i sækken noteres. Ud fra de resultater, kan
man beregne energistofskiftet. Resultaterne fra målingerne af energistofskiftet med tudser i hvile
og arbejde, blev beregnet til, at tudsens energistofskifte var 16,46 kJ/min i hvile og 361,2 kJ/min i
arbejde.
Stofskiftekondition er en måde man træner mitokondrier til at være mere aktive og danne flere
enzymer. Selv let til moderat fysisk aktivitet har en positiv virkning på stofskiftekonditionen og
dermed på den generelle sundhed. Stofskiftekondition påvirker blodtrykket, blodets fedtstoffer og
insulin resistens, og er derfor vigtig for sygdomme som diabetes type1+2 og hjerte-kar-sygdomme.
Stofskiftekondition ved moderat intensitet påvirker ikke nødvendigvis kredsløbskonditionen, så
det er vigtigt at pulsen kommer op engang i mellem, så man arbejder ved høj intensitet, da
kredsløbskondition forebygger depression, fedme og øger den generelle udholdenhed.
19
PERSPEKTIVERING
For at forbedre ens generelle sundhed, skal man have fysisk aktivitet, til at være en del af
dagligdagen. Det kan være de små forandringer, som i det store hele giver en betydelige
forbedring. Man kan tage turen op af trappen i stedet for elevatoren, lave maden selv i stedet for
takeaway, cykle på arbejde eller i skole, gå hen til næste stoppested når man venter på bussen.
Samfundets udvikling går stik i mod, at vi skal bruge mere energi, så det er vigtigt at tænke over,
hvordan man selv kan gøre mere for at være aktiv. Sundhedsstyrelsen anbefaler, at man som
voksen bør være aktiv 30 minutter dagligt ved moderat intensitet. Børn og unge 60 minutter. For
at opnå moderat intensitet kan det være nok at gå en rask tur, eller cykle på arbejde. Højere puls
kræver det egentlig ikke. For at få danskerne i gang, har sundhedsstyrelsen i mange år lavet
forskellige kampagner, som oplyser om, at vi skal i gang med at bevæge os. Sidst kampagnen ”Get
moving pattebarn – før dine forældre får syge idéer”, som kom med gode ideer til, hvordan børn
imellem 11-15 år, kunne
være mere fysisk aktiv
53
Sundhedsstyrelsen mener ikke selv, at
kampagnen kommer til at knække kurven for den stigende inaktivitet, men at den derimod kan
være med til at skabe debat.
54
For ikke kun at skabe debat, men derimod også øge den fysisk
aktivitet i Danmark, tror jeg det vil være værd at overveje ”skræmmekampganer”, som har haft en
dokumenteret effekt ved fx rygning
55
. Resultater fra år 2000 viser, at 7-8 % dødsfald er relateret til
inaktivitet, og at fysisk inaktive ofte dør 5-6 år tidligere end aktive.
56
Det gør fysisk inaktivitet til et
ligeså stort sundhedsproblem i Danmark som rygning, hvilket jeg tror, de færreste personer er klar
over. Et forslag til at reducere problemet kunne derfor være, at have kampagner med barske
billeder, som samtidig indeholder relevant information om følgesygdommene ved fysisk
inaktivitet. Lykkes det ikke at bremse udviklingen, risikerer vi i Danmark i løbet af det næste årti at
stå med de samme massive problemer med overvægt og de ovenfor nævnte følgesygdomme som
USA i bogstaveligste grad tynges af.
53
http://www.getmoving.dk/
54
http://www.metroxpress.dk/dk/article/2007/10/09/07/2909-66/index.xml
55
http://www.sst.dk/Nyhedscenter/Sundhedsfaglige%20kommentarer/2009/Skraemmekampagner%20virker.
aspx
56
http://www.niph.dk/upload/risikofaktorer_def.pdf s. 147
20
LITTERATURHENVISNING
Bøger:
Bidstrup, Bodil Blem m.fl.: Fysiologibogen – den levende krop. Nucleus, 2008
Toft, Dr. Anthony: Stofskifte. Libris, 2005
Klarlund, Bente Pedersen: Recept på motion – motion som forebyggelse: Nyt nordisk forlag, 2003
Klarlund, Bente Pedersen: Motion på recept – motion som behandling: Nyt nordisk forlag, 2005
Nielsen, Oluf og Anni Springborg: Anatomi og fysiologi. Munksgaard Danmark, 2005
Schibye, Bente og Klus Klusen: Menneskets fysiologi – hvile og arbejde. FADL’s Forlag, 2005
Hjemmesider:
Den store danske:
http://www.denstoredanske.dk/Krop,_psyke_og_sundhed/Sundhedsvidenskab/Organl%C3%A6re
_og_speciel_histologi/skjoldbruskkirtel
Sundhedsoplysningen:
http://www.sundhedsoplysning.dk/kfs_handel/pdf/Motion/html/chapter02.htm
Institut for idræt:
http://www.aki.ku.dk/MennesketsFysiologi/oevelse5.pdf
Kampagne fra sundhedsstyrelsen:
http://www.getmoving.dk/
Statens institut for folkesundhed:
http://www.niph.dk/upload/risikofaktorer_def.pdf
Metro express:
http://www.metroxpress.dk/dk/article/2007/10/09/07/2909-66/index.xml
Sundhedsstyrelsens hjemmeside:
http://www.sst.dk/Nyhedscenter/Sundhedsfaglige%20kommentarer/2009/Skraemmekampagner%
20virker.aspx
21
BILAG 1 – MÅLINGERNE FRA FORSØG MED TUDSER
Tudse
nummer
Eksperiment
Tryk
mmHg
Tudsevægt
(g)
Beholderens
rumfang (mL)
O2
start
O2 slut
Tid (min)
1
Hvile 1
745
215,8
3000
2784,2
0,2096
0,2062
50
Hvile 2
745
215,8
3000
2784,2
0,2097
0,2063
52
Hvile 3
744
215,8
3000
2784,2
0,2096
0,2067
50
Arbejde
744
215,8
3000
2784,2
0,2096
0,2054
3
2
Hvile 1
745
163,7
3000
2836,3
0,2097
0,2064
50
Hvile 2
745
163,7
3000
2836,3
0,2098
0,2067
52
Hvile 3
744
163,7
3000
2836,3
0,2096
0,2068
50
Arbejde
744
163,7
3000
2836,3
0,2096
0,2064
3
3
Hvile 1
745
190,4
3000
2809,6
0,2096
0,207
50
Hvile 2
745
190,4
3000
2809,6
0,2096
0,2071
52
Hvile 3
744
190,4
3000
2809,6
0,2097
0,2077
50
Arbejde
744
190,4
3000
2809,6
0,2096
0,2076
3
4
Hvile 1
745
199,5
3000
2800,5
0,2096
0,2075
50
Hvile 2
745
199,5
3000
2800,5
0,2095
0,2073
52
Hvile 3
744
199,5
3000
2800,5
0,2096
0,2075
50
Arbejde
744
199,5
3000
2800,5
0,2096
0,2074
3
5
Hvile 1
745
172,1
3000
2827,9
0,2096
0,2067
50
Hvile 2
745
172,1
3000
2827,9
0,2097
0,2075
52
Hvile 3
744
172,1
3000
2827,9
0,2096
0,2071
50
Arbejde
744
172,1
3000
2827,9
0,2097
0,2057
3
6
Hvile 1
745
143,9
3000
2856,1
0,2096
0,2069
50
Hvile 2
745
143,9
3000
2856,1
0,2096
0,2076
52
Hvile 3
744
143,9
3000
2856,1
0,2096
0,2077
50
Arbejde
744
143,9
3000
2856,1
0,2096
0,207
3