Glykogeeni – Ymmärryksen Perusteet

Monissa artikkeleissamme mainitsemme glykogeenin tehokkaimpana varastoituna polttoaineenamme. Harvoin kuitenkaan olemme selittäneet, mitä glykogeeni itse asiassa on ja miten se toimii. Tämä artikkeli käsittelee, mitä glykogeeni on, missä se varastoituu (maksassa ja lihaksissa, sekä eri "alueilla" lihassäikeessä) ja miten sitä käytetään intensiteetin kasvaessa. Tärkein kysymys on, miten glykogeeni liittyy uupumukseen ja miksi saatat tuntea olosi tyhjäksi, vaikka kehossa olisi vielä energiaa jäljellä. Johtopäätöksenä? Ei ole kyse pelkästään glykogeenin määrästä, vaan myös siitä, missä se sijaitsee ja kuinka nopeasti se on käytettävissä.

Glykogeeni on polysakkaridi, joka tarkoittaa molekyyliä, joka koostuu monista glukoosiyksiköistä, jotka ovat yhteenkytkettyinä ja tiiviisti pakattuina varastoon. Polysakkaridi sisältää kymmenen tai enemmän glukoosimolekyylejä, ja siksi siinä on merkittävä määrä energiaa.

Glykogeeniä on pieniä määriä useimmissa soluissa, mutta suurimmat energiavarastomme sijaitsevat maksassa ja lihaksissa. Maksassa meillä on noin 100 grammaa (400 kcal), mikä on noin 10% maksan painosta. Lihaksissa meillä on normaalitilassa noin 500g (2000 kcal). Koska lihakset muodostavat vähintään 35-40% ruumiinpainosta (nainen-mies), sisältää jokainen kilo lihasmassaa 75 kg:n henkilöllä noin 15 g glykogeeniä (1,5%).

Noin 15 g glykogeeniä per lihaskilo ovat energiatehokkaita; se vaatii noin 7% vähemmän happea energian (adenosiinitrifosfaatti – ATP) tuottamiseen glykogeenistä verrattuna rasvahappoihin. On olemassa selvä yhteys alhaisten glykogeenivarastojen ja lihasväsymyksen välillä, koska pystymme tuottamaan vähemmän energiaa, kun varastot ovat tyhjentyneet. Tämä on erityisen kiinnostavaa niille meistä, jotka haluavat välttää väsymystä. Ilman, että menemme syvemmälle sarkoplasmakalvoston (SR) kalsiumin hallintaan, periaate on yksinkertainen: tyhjentyneet glykogeenivarastot = vähemmän kalsiumin vapautumista lihaksessa = lisääntynyt väsymys ja heikentynyt kyky liikuttaa voimaa.

Jos haluat tutkia lisää, löytyy selittävä, hieman nörtti video lopussa.

Glykogeeni löytyy kolmesta paikasta:

1. Subsarcolemma glykogeeni: juuri soluja ympäröivän kalvon alla, joka ympäröi lihassyiden kimppua. Se on siis yhteydessä ulompiin lihassyihin.
2. Intermyofibrillaarinen glykogeeni: myofibrillien välissä, eli alueella, joka ympäröi säikeitä, jotka supistuvat lihaksen jännittyessä.
3. Intramyofibrillaarinen glykogeeni: lähimpänä varsinaista supistusmoottoria. Sijaitsee pienten säikeiden (aktiini ja myosiini) sisällä, jotka liukuvat toistensa yli, kun lihas lyhenee.

Kiinnostavaa kyllä, noin 75% kaikesta lihasglykogeenista on intermyofibrillaarista glykogeenia (kohta 2). Kaksi muuta paikkaa jakavat jäljelle jäävän määrän, ja kummassakin on noin 5-15%.

Tutkimukset osoittavat, että intramyofibrillaarinen (kohta 3) glykogeeni kuluu ensin, koska se on lähimpänä supistustekijöitä. Eliittimaastohiihtäjillä tämäntyyppinen glykogeeni vähenee noin 90% yhden tunnin testin aikana, kun taas kaksi muuta varastoa pienenee 75-83%.

Tutkijat eivät vieläkään täysin ymmärrä, voimmeko hallita tarkasti, mistä glykogeeni kuluu tai miten tämä voisi vaikuttaa suorituskykyyn. Kuitenkin intramyofibrillaarinen glykogeeni näyttää olevan vahvasti yhteydessä lihasväsymykseen, sillä se vaikuttaa kalsiumin vapautumiseen SR:ssä.

Kyllä ja ei, mutta enimmäkseen kyllä. Ensinnäkin, glykogeeni varastoidaan juuri siellä missä sitä tarvitaan: lähellä työskentelevää lihasta. Tämä tarkoittaa, että kuljetusvaihe suusta mahalaukun ja suoliston kautta verenkiertoon ja lopulta lihakseen ohitetaan. Tämä on yksi syistä, miksi glykogeeni on ensisijainen polttoaine, kun tarvitaan enemmän energiaa. Yhteenvetona: glykogeeni on aina nopein polttoaine.

Toiseksi, glykogeeni, aivan kuten maltodekstriini, on polysakkaridi. Koska nämä molekyylit ovat voimakkaasti haarautuneita, ketjussa on useita päitä. Entsyymit (amylaasi), jotka hajottavat molekyylin, voivat kiinnittyä yhteen päähän ja alkaa toimia, joten mitä enemmän päitä on, sitä enemmän entsyymejä voi toimia samanaikaisesti ja energiaa vapautuu nopeammin.

Mennäänpä hieman nörttimäiseen aiheeseen: polysakkaridit voidaan rakentaa alfa-glukoosista tai beeta-glukoosista. Glukoosimolekyylien välinen sidos tunnetaan alfa- tai beetasidoksena. Kehossamme on amylaasi, joka pystyy pilkkomaan alfa-glukoosin alfa-sidoksia — tätä ainetta kutsutaan glykogeeniksi. Beeta-glukoosi beeta-sidoksilla puolestaan muodostaa selluloosaa, jota emme kykene sulattamaan, koska meiltä puuttuu sitä pilkkova entsyymi (sellulaasi). Tätä kutsutaan ravintokuiduksi: se on hyödyllistä, kulkee järjestelmän läpi eikä tuo energiaa.

Koska tärkkelys ja glykogeeni ovat voimakkaasti haarautuneita, ne voidaan hajottaa nopeasti. Sama pätee maltodekstriiniin, joka on voimakkaasti haarautunut hiilihydraatin muoto, minkä vuoksi se on yleinen kestävyysurheilijoille tarkoitetuissa urheilujuomissa ja energiatuotteissa.

Glykogeenin tyhjentymisnopeus riippuu pääasiassa harjoittelun intensiteetistä: mitä korkeampi intensiteetti, sitä nopeammin tyhjeneminen tapahtuu. Erityinen esimerkki on hyvin toteutettu tutkimus vuodelta 1974, jonka teki Karin Piehl (linkki). Tässä tutkimuksessa neljä henkilöä harjoitteli intensiivisesti kaksi tuntia nautittuaan hiilihydraattipitoista ruokaa (aloittaen siis täydestä varastosta). Kahden tunnin aikana glykogeenitasot laskivat 125:stä 22:een, sitten nousivat takaisin 64:ään viiden tunnin kuluttua ja 86:een kymmenen tunnin kuluttua hiilihydraattirikkaan ravinnon saannin jälkeen harjoittelun jälkeen. Osallistujat saavuttivat alkuperäisen tason vasta 46 tunnin kuluttua.

Kolmesta lihaksen sijainnista vain intramyoefibrillaarinen glykogeeni voi tyhjentyä täysin.

Voimmeko tarkalleen määrittää, milloin seinä tulee vastaan? Ei ihan. Kiinnostavassa tutkimuksessa eliittihiihtäjistä osallistujat tekivät 4 × 4 minuutin sprinttejä rullasuksilla (45 minuutin lepoa jokaisen sprintin välillä) nauttien samalla 1,2 g hiilihydraatteja per painokilo lepotaukojen aikana. Jo ensimmäisen sprintin jälkeen tyyppi I -kuiduissa (jotka ovat tutkimuksen mukaan tärkeimpiä) intramyofibrillaarinen glykogeeni oli ehtynyt 50%, kun taas tyyppi II -kuiduissa (nopeat, räjähtävät) ei ollut ehtymistä ollenkaan. Kaksi muuta varastoa, intermyofibrillaarinen ja subsarkolemmaalinen, olivat ehtyneet 20-35% molemmissa sekä tyyppi I että tyyppi II -kuiduissa.

Neljännen intervallin jälkeen tasot olivat tasoittuneet ja jokainen glykogeenivarasto oli ehtynyt suunnilleen yhtä paljon. Näyttää siltä, että lihas aloittaa lähimmästä varastosta ja sitten hyödyntää enemmän muita varastoja.

Toinen havainto: glykogeenin kokonaismäärä väheni 35% ensimmäisestä neljänteen intervalliin, mutta suorituskyky oli samanlainen intervallien 1 ja 4 välillä. Tämä viittaa siihen, että 35% vähennys ei suoraan heikennä suorituskykyä.

Tutkijat spekuloivat, että urheilujuoma, jota hiihtäjät nauttivat lepotaukojen aikana, vaikutti asiaan. Lihakset luultavasti imivät glukoosia verestä ja maksasta, ja maksa täydentyy nopeammin kuin lihakset, mikä saattoi auttaa lepotaukojen aikana. Joten: emme saaneet tarkkaa aikaa, milloin seinä iskee. Mutta eliittihiihtäjillä näyttää kestävän pidempään kuin neljä minuuttia ennen kuin siitä tulee kriittistä. 😉

Glykogeenin hajoamisen täsmällisten säätelyreittien ja ohjausmekanismien löytämisellä, jotka toimivat sijainti- ja kuitutyypille spesifisellä tavalla, voi olla merkittäviä vaikutuksia liikunnan suorituskyvyn ja lihastoiminnan parantamiseen ei vain urheilijoilla, vaan myös yleisesti ja glykogeenin varastointisairauksista kärsivillä ihmisillä. Tulevaisuudessa voi osoittautua, että harjoittelustrategiat ja ravitsemukselliset strategiat, jotka varmistavat oikean määrän glykogeenia oikeassa paikassa oikeaan aikaan, ovat tärkeämpiä lihastoiminnan ja suorituskyvyn parantamisessa kuin pelkkä lihasglykogeenin maksimointi.