Min läslista

Din läslista är tom.

Foto: ANDREAS PRANTER, Gepa pictures

115
Delningar
Lägg i läslista
Kontroversiell metod / Träning & Tävling

Syrgas – så påverkas prestationen

31 mar 2016
Text: Daniele Cardinale, Gymnastik- och idrottshögskolan

Vältränade idrottare som andas syrgas ökar omedelbart prestationen. Trots det är metoden inte dopningsklassad. En genomgång av aktuell forskning visar att syrgasandning skulle ha en signifikant effekt under tävlingar, men hur det fungerar som träningsmetod är mer osäkert. Vanlig luft kan vara minst lika bra.

Dopning eller inte, just nu pågår en het debatt efter att flera elitidrottare använt syrgas för att förbereda sig för vinterns skidtävlingar. Att andas syrgas skulle direkt höja prestationsförmågan med någon eller några procent under en tävling. Det gör också att idrottaren kan träna hårdare och eventuellt få en bättre effekt av sin träning.

För att träna med syrgas har man tidigare behövt ha tillgång till antingen en övertryckskammare eller stora syrgasflaskor vilket har varit dyrt och relativt komplicerat att genomföra. Men nyligen har portabla syrgassystem dykt upp på marknaden. De möjliggör träning med syrgas i fält, vilket startat den livliga debatten kring det moraliskt riktiga i att använda sådan apparatur.

Att andas syrgas skulle direkt höja prestationsförmågan med någon eller några procent under en tävling.

Det första bekräftade försöket med syrgastillförsel utfördes redan på 1950-talet av löparen och forskaren Roger Bannister. Han använde sig av syrgasträning innan han blev den första människan att springa under fyra minuter på en engelsk mil (lite drygt 1 600 meter). Sedan dess har många idrottare använt denna träningsmetod med mål att förbättra prestationen eller för att påskynda återhämtningen mellan till exempel två perioder i ishockey.

För närvarande är syrgasanvändning bristfälligt reglerat inom flera tävlingsidrotter. World Anti Doping Agency (WADA) klassar inte syrgas som dopning, varken under tävling eller träning. Däremot är det otillåtet med tekniska hjälpmedel förbättra prestationsförmågan på onaturlig väg. Detta gör att användandet av syrgas hamnar i en gråzon.

Fyra slutsatser om användning av syrgas

  1. Akut syrgastillförsel ökar arbetskapaciteten, d.v.s. det skulle vara orättvist om några idrottsmän skulle tävla med syrgastillförsel och andra inte.
  2. Fler studier behöver genomföras för att klargöra om extra syre vid uthållighetsträning ger några effekter på sikt och vilka mekanismer som ligger bakom eventuella anpassningar.
  3. Effekter av syrgastillförsel under träning har sannolikt ganska små effekter och de mätmetoder som används i forskning kan inte alltid upptäcka sådana små förändringar.
  4. En solid vetenskaplig grund saknas för att rekommendera användningen av uthållighetsträning med syrgastillförsel för elitidrottare.

Flera akuta positiva effekter

Ur en praktisk synvinkel har forskning visat att man med extra syrgastillförsel kan bibehålla en högre träningsintensitet (3-6 procent högre). Man kan även förlänga tiden till utmattning hos såväl otränade och tränade individer som hos elitidrottare.1-4 Den förbättrade prestationen anses vara en direkt effekt av den högre syretillförseln till muskulaturen.5

Vissa studier har undersökt laktatkoncentrationen i blodet under och efter träning med syrgas, men resultaten har varit varierande. En av orsakerna kan vara att forskarna använt olika grad av ansträngning i sina experiment. Under submaximalt arbete har mjölksyrakoncentrationen visat sig vara lägre när man andats in syrgas. Vid maximalt arbete verkar det inte finnas några tydliga skillnader i laktatnivåer mellan vanlig luft och syrgastillförsel.5-11

Att andas syrgas har även positiva effekter på återhämtningen. Idrottare verkar återhämta sig snabbare och därmed förbättra den följande arbetsinsatsen, till exempel upprepade sprinter eller medellånga intervaller.11,12 Alpina skidåkare använde exempelvis syrgas för att förbättra återhämtningen mellan åken under VM i Beaver Creek, USA. Tävlingarna gick på en höjd mellan 2 500 och 3 500 meter över havet.

Osäkerhet kring syrgas som träningsmetod

En solid evidensbaserad kunskap stöder alltså att det finns akuta positiva effekter av syretillförsel under arbete, men fortfarande vet vi väldigt lite om hur kroppen anpassar sig på längre sikt. Det är oklart vad som händer när man genomför långa perioder av uthållighetsträning med tillskott av syrgas jämfört med samma typ av träning med vanlig luft.

Den första och mest omfattande studien genomfördes av Ploutz-Snyder och kollegor.13 Otränade personer cyklade 40 minuter fem dagar i veckan i fem veckor på en intensitet på 70 procent av maximal hjärtfrekvens och andades antingen 70 procent syre (H) eller vanlig luft (N). Träningen ledde till en förbättring av arbetsförmågan, maximal syreupptagningsförmåga (VO2max) (+18% N, och +24% H), slagvolym, hjärtminutvolym och andra fysiologiska parametrar i båda grupperna. Dock fanns ingen signifikant skillnad mellan grupperna, med undantaget att den respiratoriska kvoten reducerades efter syrgasträning, vilket indikerar en högre fettförbränning.

Rekommendationer till motionärer

En tumregel är att elitmotionärer först bör fokusera på att fullfölja grundprinciperna för träningsanpassning – t.ex. maximera träningsvolym och intensitet, dra nytta av periodisering, kost och återhämtning – innan man överväger prestationshöjande hjälpmedel.

Intressant nog var de snabba explosiva muskelfibrerna (typ IIb) bevarade hos gruppen som tränade med extra syrgas, medan gruppen som tränade med vanlig luft fick en fibertypövergång från typ IIb till snabba, uthålliga typ IIa-fibrer. Dock ökade flera mitokondriella enzymer bara efter träning med vanlig luft. Det tyder på att syrgasträning minskar den perifera anpassning på muskulaturen som sker i mitokondrier.

Motsatsen till höghöjdsträning

Många idrottare väljer att åka på träningsläger på hög höjd – mer än 1 500 meter över havet. Tanken är att det låga syretrycket där ska stimulera kroppen att bilda fler röda blodkroppar och öka blodets förmåga att transportera syre och därmed öka syreupptagningsförmågan.39 Exakt hur stor effekten av höghöjdsträning är på prestationsförmågan är fortfarande oklart men en välkänd negativ bieffekt är att intensiteten på träningspassen blir lägre och träningen känns mer ansträngande, samtidigt kan sömnkvalitén och återhämtningen bli sämre.40,41 Hypotesen bakom syrgasträning är att göra tvärtom, öka syretillgängligheten för att kunna träna hårdare med förhoppning om att få bättre träningseffekt.

Expandera

De blindade cross-over studier som genomförts, har använt sig av otränade eller vanliga friska försökspersoner med varierande resultat.14,15

Den största nackdelen med att använda otränade försökspersoner är att de, till skillnad från vältränade idrottare, ofta inte har någon markant sänkning av blodets syremättnad vid hårt arbete och således blir den positiva effekten av syrgastillförsel mindre än om man skulle testa på riktigt vältränade idrottare. Man kan även tänka sig att otränade personer svarar så pass kraftigt på en träningsintervention att prestationshöjande hjälpmedel inte ger någon extra effekt.

En solid vetenskaplig grund saknas för att rekommendera användningen av uthållighetsträning med syrgastillförsel för elitidrottare.

Det optimala sättet att undersöka effekterna av uthållighetsträning med syrgastillförsel skulle vara att rekrytera vältränade uthållighetsidrottare som uppnått en någorlunda stabil fysisk nivå och där små förändringar kan vara avgörande. Bara tre studier har publicerats på elitidrottare. Den första (blindad studie) på cyklister visade ingen effekt på maximal och submaximal prestation samt VO2max.16 En potentiell begränsning av denna studie var att syrgasträning endast genomfördes två gånger i veckan, cirka tre timmar per vecka under totalt fyra veckor. Denna träningsvolym kan ha varit för liten i förhållande till den totala volym som dessa cyklister brukade träna utanför studien.

Den andra studien (icke blindad för försökspersonen) genomfördes på finska uthållighetslöpare på elitnivå och visade en signifikant förbättring av maximal anaerob prestation och prestation på 3 000 meter (cirka tre procent) efter fyra veckors uthållighetsträning på olika intensitet med syrgastillförsel, men ingen skillnad i dessa parametrar i gruppen som andades vanlig luft.17 I denna studie är det dock inte möjligt att utesluta eventuella placeboeffekter.

Den tredje studien rekryterade två grupper av juniorelitcyklister som tränade med eller utan syrgas på hög höjd. Denna studie visade en positiv effekt på submaximal och maximal prestation enbart för den grupp som tränade med syrgas.18

Sammanfattningsvis finns alltså motsägelsefulla resultat publicerade kring effekten av syrgastillförsel som en träningsmetod hos både otränade individer och elitidrottare, även om ett stort antal studier har visat positiva akuta effekter av syrgas. Dessutom har få studier undersökt vilka möjliga fysiologiska mekanismer som kan stödja studiernas resultat.13,15

Vad händer i kroppen?

Det är väl dokumenterat att den enskilda faktor som utgör den absolut svagaste länken i kroppens förmåga att transportera syre är hjärtats pumpförmåga (hjärtminutvolym). Det sätter alltså den övre gränsen för hur mycket syre som kan transporteras till musklerna och utgör en starkt begränsande faktor för den fysiska kapaciteten, till exempel i cykling, löpning, rodd eller skidåkning.19 Denna arbetsförmåga baseras på hur mycket syre som kan förbrukas under arbete och kallas maximal VO2max.

Om hyperoxi

Det vetenskapliga ordet för syrgastillförsel är hyperoxi. Hyperoxi är när man andas in en större syrefraktion jämfört med vanlig luft vid havsnivå. Det extra syret transporteras fritt i blodet (cirka 1.5% av det totala syre som bärs av blodet) och bundet till röda blodkroppar. Tillsammans gör detta att syretransport till musklerna ökar speciellt under hård fysisk ansträngning.49 ”Vanlig luft” kallas normoxi.

Expandera

I blodet binder syret till hemoglobinet i de röda blodkropparna och i de flesta fall är hemoglobinet i blodet som lämnar hjärtat till nästan 100 procent mättat med syre. Man har därför tidigare sagt att under normala förhållanden bör extra syrgas inte ha någon påtaglig effekt i samband med fysisk ansträngning. En liten del (cirka 1,5 procent) av syret transporteras fritt i lös form, det vill säga inte bundet till hemoglobin.

IOK förbjuder syrgas i RIO

Internationella Olympiska Kommittén (IOK) har förbjudit användandet av syrgasmasker under OS i Rio. Förbudet gäller både träning och tävling.

Syrgas är inte klassat som dopning. Men antidopnings-organisationen WADA rekommenderar de internationella förbunden att sätta stopp för metoden i sina tekniska regler.

Källa: Sveriges Olympiska kommitté (SOK)

Expandera

Hos vältränade idrottare som idrottar på höga arbetsbelastningar händer det att hemoglobinet inte är helt mättat med syre, det gäller särskilt på vältränade kvinnor.20 Syremättnadsvärden under 95 procent förekommer ofta bland dessa idrottare. Detta tillstånd som heter ”exercise induced arterial hypoxemia” (EIAH), kan förklaras av mekaniska begränsningar i luftvägarna.21,22 EIAH upphör helt vid inandning av syreberikad luft.1 Sammantaget gör detta att VO2max kan öka med 3-12 procent jämfört med när man andas in vanlig luft. Orsaken är främst den högre syretransporten.5,23

Påverkas hjärnan?

Hur hjärnan tolkar trötthetssignalerna under arbete (så kallade centrala trötthetsfaktorer) kan vara ytterligare en förklaring till den prestationshöjning som sker under arbete med syrgastillförsel. I samband §med att vi blir tröttare minskar muskelns kraftutveckling. Kraftminskningen tillsammans med de metabola förändringarna som sker i muskeln under hårt arbete skickar en stark signal till hjärnan att sluta arbeta.24,25 Syrgastillförsel under hårt arbete skulle i så fall medföra att mängden information som skickas från muskeln till hjärnan minskar. Som en konsekvens kan arbetet pågå längre och med en högre intensitet.

Det har visat sig att cyklister som andades syrgas under ett 20 kilometer långt tempolopp kunde aktivera sina benmuskler till en högre grad än när de andades in vanlig luft.26 En annan möjlig förklaring till varför syrgas kan fungera är att syrenivåerna i hjärnan bevaras vid maximal träning, vilket kan fördröja trötthetssignalerna.27

Syrgastillförsel under hårt arbete skulle i så fall medföra att mängden information som skickas från muskeln till hjärnan minskar. Som en konsekvens kan arbetet pågå längre och med en högre intensitet.

Hur blodflödet regleras under arbete kan vara en ytterligare en faktor som påverkas av extra syretillförsel. Eftersom hjärtats maximala slagvolym begränsar den maximala arbetskapaciteten är det viktigt att blodet går dit det behövs som mest. I vissa fall ”tävlar” flera delar av kroppen med varandra om att få mest blodflöde. Det har man kunnat se när individer ökat sin andningsfrekvens till maximal ansträngning. Blodflödet distribueras bort från arbetsmusklerna, i det här fallet benen, mot andningsmuskulaturen. Det gör att blodflödet till benen försämras och prestationen blir sämre.28-30

I det här sammanhanget skulle syrgas kunna minska andningsarbetet. Det skulle leda till en mindre central trötthet som i sin tur minskarmängden blodflöde riktad mot andningsmusklerna, vilket i slutändan förbättrar prestationen. En annan möjlig förklaring är att chemoreceptorerna påverkas när man andas in extra syre. Detta leder till ett minskat andningsarbete som i sin tur frigör en del blodflöde som blir omdirigerad till arbetsmusklerna. På så sätt ökar prestationen.

Är metoden säker?

Produktionen av reaktiva syreradikaler (ROS) sker regelbundet och som en naturlig process under aerob och anaerob metabolism, särskilt under högintensiv träning.31-33 Nyligen genomförda studier har visat att måttliga nivåer av ROS stimulerar mitokondriell biogenes och cellulär förökning.34 Å andra sidan har höga nivåer av ROS som produceras efter hård sprintintervallträning eller till följd av extrema uthållighetstävlingar visat sig påverka mitokondriefunktionen negativt.35,36

Sammantaget verkar det inte finnas några uppenbara hälsorisker för idrottare att träna med tillförsel av syrgas.

Forskning har visat att syrgastillförsel kan öka ROS-produktionen i djurmodeller.37 Studier som undersöker ROS-produktion i cellkultur eller i djurmodeller använder vanligtvis långa syreexponeringar, vilket begränsar möjligheten att tillämpa studieresultaten på människor. En studie på vältränade cyklister visade ingen skillnad i ROS-produktionen efter ett högintensivt träningspass med eller utan inandning av syrgas.38 Dessutom verkar ROS-produktion inte ha något direkt samband med procent av syre man andas in. Sammantaget verkar det inte finnas några uppenbara hälsorisker för idrottare att träna med tillförsel av syrgas.

Referenser

  1. Powers, SK. m.fl. Effects of incomplete pulmonary gas exchange on VO2 max. J ApplPhysiol (1985)66:2491-2495, 1989.
  2. Wilson, GD. & Welch, HG. Effects of hyperoxic gas mixtures on exercise tolerance in man. Med Sci Sports 7:48-52, 1975.
  3. Peltonen, JE. m.fl. Effects of oxygen fraction in inspired air on rowing performance. Med Sci Sports Exerc 27: 573-579, 1995.
  4. Nielsen, HB. m.fl. The influence of PaO2, pH and SaO2 on maximal oxygen uptake. ActaPhysiolScand 164:89-87, 1998.
  5. Knight, DR. m.fl. Effect of inspired O2 concentration on leg lactate release during incremental exercise. J ApplPhysiol (1985)81:246-251, 1996.
  6. Plet, J. m.fl. Increased working capacity with hyperoxia in humans. Eur J ApplPhysiolOccupPhysiol 65:171-177, 1992.
  7. Maeda, T. & Yasukouchi, A. Blood lactate disappearance during breathing hyperoxic gas after exercise in two different physical fitness groups. AT.Appl Human Sci 17:33-40, 1998.
  8. Nummela, A. m.fl. Effect of hyperoxia on metabolic responses and recovery in intermittent exercise. Scand J Med Sci Sports 12:309-315, 2002.
  9. Fordy, GR. & Marshall, JM. Breathing 40% O(2) can attenuate postcontractionhyperaemia or muscle fatigue caused by static forearm contraction. ExpPhysiol 97:362-374, 2012.
  10. Fagraeus, L. m.fl. Oxygen uptake during maximal work at lowered and raised ambient air pressures. ActaPhysiolScand 87:411-421, 1973.
  11. Sperlich, B. m.fl. Ergogenic effect of hyperoxic recovery in elite swimmers performing high-intensity intervals. Scand J Med Sci Sports 21:e421-429, 2011.
  12. Zinner, C. m.fl. Influence of Hypoxic Interval Training and Hyperoxic Recovery on Muscle Activation and Oxygenation in Connection with Double-Poling Exercise. PLoS One 10:e0140616, 2015.
  13. Ploutz-Snyder, LL. m.fl. Cardiorespiratory and metabolic adaptations to hyperoxic training. Eur J ApplPhysiolOccupPhysiol 73:38-48, 1996.
  14. Perry, CG. m.fl. Effects of hyperoxic training on performance and cardiorespiratory response to exercise. Med Sci Sports Exerc 37:1175-1179, 2005.
  15. Perry, CG. m.fl. The effects of training in hyperoxia vs. normoxia on skeletal muscle enzyme activities and exercise performance. J ApplPhysiol (1985)102:1022-1027, 2007.
  16. Kilding, AE. m.fl. Effect of hyperoxic-supplemented interval training on endurance performance in trained cyclists.Int J Sports Med 33:359-363, 2012.
  17. Hamalainen, IT. m.fl. Training in hyperoxia improves 3 000-m running performance in national level athletes. Med Sci Sports Exerc 32:S47, 2000.
  18. Morris, DM. m.fl. The effects of breathing supplemental oxygen during altitude training on cycling performance. J Sci Med Sport 3:165-175, 2000.
  19. Andersen P, & Saltin, B. Maximal perfusion of skeletal muscle in man. J Physiol 366:233-249, 1985.
  20. St Croix, CM. m.fl. Effects of prior exercise on exercise-induced arterial hypoxemia in young women. J ApplPhysiol (1985)85: 1556-1563, 1998.
  21. Dempsey, JA. J.B. Wolffe memorial lecture. Is the lung built for exercise?Med Sci Sports Exerc 18:143-155, 1986.
  22. Dominelli, PB. m.fl. Exercise-induced arterial hypoxaemia and the mechanics of breathing in healthy young women. J Physiol 591: 3017-3034, 2013.
  23. Ekblom, B. m.fl. Effect of changes in arterial oxygen content on circulation and physical performance. J ApplPhysiol 39:71-75, 1975.
  24. Kaufman, MP. m.fl. Effect of ischemia on responses of group III and IV afferents to contraction. J ApplPhysiolRespir Environ ExercPhysiol 57:644-650, 1984.
  25. Gandevia, SC. Spinal and supraspinal factors in human muscle fatigue. Physiol Rev 81:1725-1789, 2001.
  26. Tucker, R. m.fl. Hyperoxia improves 20 km cycling time trial performance by increasing muscle activation levels while perceived exertion stays the same. Eur J ApplPhysiol 101:771-781, 2007.
  27. Oussaidene, K. m.fl. Cerebral oxygenation during hyperoxia-induced increase in exercise tolerance for untrained men. Eur J ApplPhysiol 113:2047-2056, 2013.
  28. Secher, NH. m.fl. Central and regional circulatory effects of adding arm exercise to leg exercise. ActaPhysiolScand 100:288-297, 1977.
  29. Harms, CA. m.fl. Respiratory muscle work compromises leg blood flow during maximal exercise. J ApplPhysiol (1985)82:1573-1583, 1997.
  30. Calbet, JA. m.fl. Cardiac output and leg and arm blood flow during incremental exercise to exhaustion on the cycle ergometer. J ApplPhysiol (1985)103:969-978, 2007.
  31. Dillard, CJ. m.fl. Effects of exercise, vitamin E, and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation. J Appl Physiol Respir Environ ExercPhysiol 45: 927-932, 1978.
  32. Fisher-Wellman, K. & Bloomer RJ. Acute exercise and oxidative stress: a 30 year history. Dyn Med8: 1, 2009.
  33. Criswell, D. m.fl. High intensity training-induced changes in skeletal muscle antioxidant enzyme activity. Med Sci Sports Exerc25: 1135-1140, 1993.
  34. Paulsen, G. m.fl. Vitamin C and E supplementation hampers cellular adaptation to endurance training in humans: a double-blind, randomised, controlled trial. J Physiol592:1887-1901, 2014.
  35. Larsen, FJ. m.fl. High-intensity sprint training inhibits mitochondrial respiration through aconitase inactivation. FASEB J 2015.
  36. Sahlin, K. m.fl. Ultraendurance exercise increases the production of reactive oxygen species in isolated mitochondria from human skeletal muscle. J ApplPhysiol (1985)108:780-787, 2010.
  37. Harabin, AL. m.fl. Response of antioxidant enzymes to intermittent and continuous hyperbaric oxygen. J ApplPhysiol (1985)69:328-335, 1990.
  38. Wilber, RL. m.fl. Effect of FIO2 on oxidative stress during interval training at moderate altitude. MedSci Sports Exerc 36:1888-1894, 2004.
  39. Levine, BD. & Stray-Gundersen, J. “Living high-training low”: effect of moderate-altitude acclimatization with low-altitude training on performance. J ApplPhysiol (1985)83:102-112, 1997.
  40. Gore, CJ. mfl.  Live high:train low increases muscle buffer capacity and submaximal cycling efficiency. ActaPhysiolScand 173:275-286, 2001.
  41. Lundby, C. m.fl. Does ‘altitude training’ increase exercise performance in elite athletes?Br J Sports Med 46:792-795, 2012.
Expandera

Forskare

Daniele Cardinale

PhD i fysiologi
Gymnastik- och idrottshögskolan (GIH)

Filip Larsen

Doktor i medicinsk vetenskap
Gymnastik- och idrottshögskolan
Åstrandlaboratoriet

Kommentarsfunktionen är stängd på denna artikel

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Idrottsforskning.se ges ut av Centrum för idrottsforskning

08-120 537 00 (vxl)
cif@gih.se