Glykogen – En grundläggande förståelse

I många av våra artiklar nämner vi glykogen som vårt mest effektiva lagrade bränsle. Men vi har sällan förklarat vad glykogen faktiskt är och hur det fungerar. Den här artikeln förklarar vad glykogen är, var det lagras (i lever och muskler, men också i olika “zoner” inne i muskelfibern) och hur det förbrukas när intensiteten stiger. Huvudfrågan är hur glykogennivåer hänger ihop med trötthet och varför du kan känna dig tom trots att kroppen fortfarande har energi kvar. Slutsatsen? Det handlar inte bara om hur mycket glykogen du har, utan också var det finns och hur snabbt det blir tillgängligt.

Glykogen är en polysackarid, alltså en molekyl bestående av många glukosenheter som knutits samman och packats tätt i depåerna. En polysackarid innehåller tio eller fler glukosmolekyler och rymmer därför en hel del energi.

Glykogen finns i små mängder i de flesta celler, men våra stora energilager finns i levern och i musklerna. I levern har vi runt 100 gram (400 kcal), ungefär 10% av leverns vikt. I musklerna har vi i normaltillstånd ca 500g (2000 kcal). Beräknat på att du har minst 35-40 % kroppsvikt i muskler (kvinna–man) innebär det att varje kilo muskelmassa hos en 75 kg person innehåller ungefär 15 g glykogen (1,5 %).

De cirka 15 g glykogen per kilo muskel är energieffektiva; det kostar cirka 7 % mindre syre att utvinna energi (adenosintrifosfat – ATP) ur glykogen jämfört med fettsyror. Det finns en tydlig koppling mellan låga glykogendepåer och muskulär trötthet, eftersom vi kan generera mindre energi när depåerna töms. Det är här det blir riktigt intressant för oss som vill undvika trötthet. Vi dyker inte djupt i det sarkoplasmatiska retikulumets (SR) kalciumhantering, men principen är enkel: tömda glykogendepåer = mindre kalciumutsläpp i muskeln = ökad trötthet och mindre potential att ta i.

Vill du fördjupa dig finns en förklarande, smånördig video längst ner.

Glykogenet finns på tre ställen:

1. Subsarkolemmalt glykogen: precis under cellmembranet som omsluter en fiberbunt. Det finns alltså i anslutning till de yttre fibrerna.
2. Intermyofibrilt glykogen: mellan myofibrillerna, det vill säga i området kring de strängar som dras ihop när muskeln spänns.
3. Intramyofibrilt glykogen: allra närmast själva kontraktionsmotorn. Det sitter på insidan av de små filamenten (aktin och myosin) som glider över varandra när muskeln förkortas.

Intressant nog ligger cirka 75 % av allt muskelglykogen som intermyofibrilt glykogen (punkt 2). De två andra lokalerna delar på resterande mängd och står för mellan 5 och 15 % vardera.

Studier visar att det intramyofibrila (punkt 3) glykogenet töms först, det som ligger allra närmast kontraktionsmotorn. Hos elitåkande skidåkare tömdes detta glykogen under en timmes test till cirka 90 % medan de två andra depåerna minskade med 75-83 %. 

Forskare vet ännu inte om vi kan styra exakt varifrån glykogenet töms och hur det i så fall påverkar prestationen. Det intramyofibrila glykogenet verkar dock ha den tydligaste kopplingen till muskeltrötthet eftersom det påverkar kalciumfrisättningen i SR.

Ja och nej, men mest ja. För det första är glykogen lagrat precis där det behövs: i anslutning till den arbetande muskeln. Det innebär att vi slipper transportstegen från munhåla via mage och tarm till blodbanan och slutligen muskel. Det är en av anledningarna till att glykogen är vårt prioriterade bränsle så fort mer energi krävs. Kort sagt: glykogen är alltid det snabbaste bränslet.

För det andra är glykogen, precis som maltodextrin, en polysackarid. Eftersom dessa molekyler är kraftigt grenade finns det många ändar på kedjan. De enzymer (amylas) som bryter ner molekylen kan fästa i en ände och börja arbeta, så desto fler ändar desto fler enzymer kan jobba samtidigt och desto snabbare frigörs energi.

Låt oss ta ett litet extra nördspår: polysackarider kan byggas av alfa-glukos eller beta-glukos. Bindningen mellan glukosmolekylerna kallas alfa- eller beta-bindning. I vår kropp finns amylas som kan bryta ner alfa-glukos med alfa-bindningar – detta är glykogen. Beta-glukos med beta-bindningar ger i stället cellulosa, vilket är en struktur vi inte har enzymer (cellulas) för att bryta ner. Det är det vi kallar kostfiber: nyttigt, passerar genom systemet och ger ingen energi.

Eftersom stärkelse och glykogen är kraftigt grenade kan de brytas ner snabbt. Samma sak gäller maltodextrin, en kraftigt grenade kolhydrattyp som därför är vanlig i sportdrycker och energiprodukter för uthållighetsidrottare.

Hur snabbt ditt glykogen förbrukas beror i huvudsak på intensiteten i träningen: ju högre intensitet, desto snabbare förbränning. Ett konkret exempel kommer från en väl genomförd studie från 1974 av Karin Piehl (länk). I studien tränade fyra personer intensivt i två timmar efter att ha ätit kolhydratrik mat (därmed startade de med fyllda depåer). Under de två timmarna sjönk glykogennivån från 125 till 22, för att sedan återfylla till 64 efter fem timmar och 86 efter tio timmar vid kolhydratrikt energiintag efter passet. Deltagarna var tillbaka på ursprungsvärdet först efter 46 timmar.

Av de tre muskellokalerna kan endast det intramyofibrila glykogenet tömmas helt.

Kan vi räkna ut exakt när väggen kommer? Inte riktigt. En intressant studie på elit-skidåkare lät deltagarna köra 4 × 4 minuter sprint på rullskidor (med 45 min vila mellan varje intervall) samtidigt som de konsumerade 1,2 g kolhydrater per kg kroppsvikt under vilan. Redan efter första sprinten var intramyofibrilt glykogen i typ I-fibrer (det viktigaste, enligt studien) tömt till 50 %, medan typ II-fibrer (snabba, explosiva) inte visade någon tömning alls. De två andra depåerna, intermyofibrilt och subsarkolemmalt, tömdes med 20-35 % vardera i både typ I och typ II.

Efter fjärde intervallen hade nivåerna balanserats och respektive glykogendepå hade tömts ungefär lika mycket. Muskeln verkar alltså börja från depån som ligger närmast och därefter utnyttja övriga depåer mer.

Ytterligare observation: den totala mängden glykogen minskade med 35 % från första till fjärde intervall, men prestationen var likvärdig mellan intervall 1 och 4. Det tyder på att en nedgång på 35 % inte direkt försämrar prestationsförmågan.

Forskarna spekulerar i att sportdrycken som skidåkarna konsumerade under vilan bidrog. Musklerna tog troligen upp glukos från blodet och levern, och levern fylls på snabbare än muskler, vilket kan ha hjälpt till under viloperioderna. Så: vi fick ingen exakt tid för när väggen kommer. Men för elitskidåkare verkar det ta längre än fyra minuter innan det blir kritiskt. 😉

Uncovering the precise regulatory pathways and control mechanisms that govern glycogen breakdown in a site and  fiber-type specific manner may have important implications to enhance exercise performance and muscle function not only in athletes, but also in the general population and in people with glycogen storage diseases. In the future, it may turn out that exercise training and nutritional strategies that ensure the right amount of glycogen in the right place at the right time are more important to enhance muscle function and performance than simply maximizing muscle glycogen loading.