Hvilken rolle spiller hormoner og cytokiner i forhold til muskelvækst? Vi skal endnu engang blive klogere på muskelvækst, men ikke som vi plejer. Denne gang graver vi helt ned på celle- og hormonniveau, for at se hvordan hormoner og cytokiner påvirker opbygningen af muskler. Læs med, hvis du vil lære, hvordan du kan lyde som den største muskelvækst-nørd i din vennegruppe!
Før vi går videre, vil jeg give dig en grundlæggende forståelse af, hvad vi skal ind på i dette blogindlæg.
Muskelvækst er ikke kun resultatet af hård træning og mere protein. Det involverer komplekse biologiske processer og signalveje! På billedet kan du se nogle af de mange processer, der er involveret. Her ser vi nærmere på de hormoner og cytokiner, der er afgørende for denne proces, og i et senere blogindlæg belyser vi signalvejene.
Hormoner og cytokiner
Helt basically, er hormoner og cytokiner budbringere. De frigives et sted i kroppen og kobler sig til en receptor et andet sted i kroppen, hvor de videregiver deres besked. Forestil dig dem som postbuddet og receptoren som døren. I forhold til muskelvækst, er beskeden “gains.”
Hormoner og cytokiner spiller en vigtig rolle i den hypertrofiske (muskelvækst) respons på træning.
Det kan opsummeres helt lavpraktisk med:
- Du løfter vægte. Det fortæller kroppen: ”Giv mig gains”.
- Dette resulterer i frigivelse af hormoner og cytokiner, der er involveret i muskelvækst, ud i blodbanen.
- Disse hormoner og cytokiner binder sig til receptorer på musklerne.
- Receptoren åbner “døren” ind til cellen & siger.
- “Hej muskelcelle, du skal vokse.”
- Dette stimulerer muskelproteinsyntese og resulterer i efterfølgende muskelvækst (reference: PMID: 23442269).
Den største forskel mellem hormoner og cytokiner i denne kontekst er, hvor de produceres i kroppen. Hormoner produceres i specialiserede kirtler og transporteres i hele kroppen med blodet, mens cytokiner produceres lokalt og bruges lokalt, men også gennem kirtler længere væk. Dette kaldes cellekommunikation.
Cellekommunikation
Der findes 3 typer af cellekommunikation: parakrin, autokrin og endokrin kommunikation.
Autokrin kommunikation er, når en celle producerer signalstoffer, der binder sig til receptorer på dens egen overflade (produceres lokalt og virker lokalt). Et eksempel på autokrin kommunikation ses i vækst og udvikling af eksempelvis cancerceller. Nogle cancerceller producerer signalstoffer, der stimulerer deres egen vækst ved at binde sig til receptorer på overfladen.
Parakrin kommunikation er en form for cellekommunikation, hvor cellen frigiver signalstoffer, såsom cytokiner, til nærliggende celler. Et eksempel på parakrin kommunikation findes i immunsystemet, hvor immunceller udsender signalstoffer for at tiltrække andre immunceller til et infektionssted. Disse signalstoffer tiltrækker immuncellerne, der er nødvendige for at bekæmpe infektionen. Både autokrin og parakrin virker i det nærliggende område, hvor de også blev produceret.
Sidst men bestemt ikke mindst, endokrin kommunikation. Jeg har gemt denne til sidst, da det er den, de fleste af jer kender til. Her produceres signalstoffer, såsom testosteron, af kirtelceller og transporteres med blodet til væv, der har de relevante receptorer. Når hormonerne når deres målceller, binder de sig til specifikke receptorer på målcellens overflade, hvorefter det transporteres ind i cellen.
Dette udløser en række biologiske reaktioner som f.eks. muskelvækst. Et eksempel på endokrin kommunikation er testosteron. Testosteron frigives primært fra gonaderne (testiklerne hos mænd og æggestokkene hos kvinder). Testosteronet transporteres via blodet til en receptor (androgen receptor) på den muskel du lige har trænet. Receptorerne åbner op for testosteron ind i cellen, hvor det giver besked om “gains”!”
Cytokiner
Cytokiner er forskellige intracellulære signalstoffer, der regulerer immunsystemet. Vi skelner mellem pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske cytokiner. De pro-inflammatoriske fremmer inflammation, og de anti-inflammatoriske hæmmer inflammation. De arbejder i synergi for at opretholde balancen, også kaldet homeostase.
“Ok Mikkel, men hvad har inflammation med gains at gøre?” Det skal jeg fortælle dig!
Muskelvækst er en form for inflammation på cellulært niveau. Når du træner eller udsætter dine muskler for fysisk stress, som med styrketræning, opstår der mikroskopiske skader i muskelvævet. Kroppen reagerer på denne skade ved at igangsætte en inflammatorisk reaktion.
Dette indebærer frigivelse af cytokiner, herunder pro-inflammatoriske cytokiner som interleukin-6 (IL-6) og tumor nekrose faktor-alfa (TNF-alfa). Disse cytokiner spiller en rolle i at aktivere immunsystemet og fremme heling (gains) (PMID: 34991697).
Når inflammationen aktiveres i musklerne, tiltrækker det immunceller, der hjælper med at reparere og genopbygge muskelvævet. For eksempel har vi en type immunceller kaldet makrofager, der fjerner døde eller beskadigede muskelceller. Som en del af denne proces bygger muskelcellerne nye proteiner for at reparere og styrke sig selv. Dette er, hvad der fører til øget muskelmasse og muskelvækst over tid.
Der er flere overlap, når vi taler om cytokiner og hormoner, herunder IGF-1, der kan defineres både som et hormon og et cytokin.
Hormoner
Som nævnt tidligere, er hormoner budbringere. I kontrast til cytokiner, der ofte produceres og virker lokalt (autokrin og parakrin), så produceres hormoner ofte fjernt fra stedet, hvor de har deres funktion (endokrin).
De tre mest undersøgte hormoner er Insulin-like Growth Factor (IGF-1), testosteron (test) og væksthormon (GH). Insulin har også vist sig at have anabolske egenskaber, det virker dog til at insulin nærmere reducerer muskelkatabolisme (nedbrydning), frem for at øge proteinsyntesen (opbygning).
Testosteron:
Testosteron er et hormon, der stammer fra kolesterol. Langt den største del af testosteron produceres af Leydig-cellerne i gonaderne (testikler hos mænd eller æggestokkene hos kvinder), men det produceres også i små mængder i binyrerne. Testosteron produceres via den hypothalamus-hypofyse-gonadale akse (se billede).
Det vil sige, at hypothalamus (oppe i hjernen) sender et signal (GnRH) ned til hypofysen. Hypofysen sender derefter signalstofferne luteiniserende hormon (LH) og follikelstimulerende hormon (FSH) ned til gonaderne, hvilket fremmer dannelsen af testosteron og sædproduktion (sædceller).
Størstedelen af testosteron i blodet er bundet til albumin (38%) og sexualhormonbindende globulin (SHBG; 44-60%), hvor det resterende testosteron cirkulerer i ubunden tilstand (PMID: 27856715). Det er primært det frie (ubundne) testosteron, der er biologisk aktivt og tilgængeligt for væv til brug. Sagt på dansk, det er det frie testosteron der fremmer muskelvækst.
Jeg tænker ikke, at NOGEN er i tvivl omkring testosterons rolle, når vi taler om gains. For virkelig at banke det ind med en forhammer, så har studier på utrænet personer vist større muskelvækst ved at sidde på sin flade røv og tage testosteron, end personer der styrketræner naturligt (PMID: 8637535).
Testosteron virker via både anabolske og anti-katabolske processer. Altså, det fremmer ikke kun muskelvækst (anabolisme), men hæmmer også muskelnedbrydning (katabolisme). De gavnlige virkninger er dog ikke kun begrænset til skeletmuskulaturen. Testosteron fremmer også udviklingen af knogle- og bindevæv samt nervevæv og bidrager til produktionen af røde blodlegemer. Testosteron kan også interagere med receptorer på neuroner og øge frigivelsen af neurotransmittere, regenerere nerver og øge cellestørrelsen. Testosteron har vist sig at fremme muskelvækst i både type I og type II muskelfibre, øge muskelstyrke, kraft, udholdenhed og spiller en rolle i forhold til satellitcellerne.
“Hvad er satellitceller?” – tænker du måske. Bare rolig, det vil vi gå i dybden med i det næste blogindlæg. Ellers kan du også læse mere her.
Væksthormon
Den største misforståelse med væksthormoner ligger allerede i navnet. På trods af navnet ‘vækst’hormon spiller det en lille rolle i muskelvækst og en langt større rolle i fedtmetabolisme. Ved muskelvækst stimulerer det cellulær optagelse og inkorporering af aminosyrer i forskellige proteiner, herunder muskler. Ifølge et nyt review af Fink et al. (PMID: 29172848) argumenteres der for, at de primære anabole effekter af væksthormon menes at være indirekte og udtrykkes igennem omdannelsen af væksthormon til IGF-1 i leveren.
Ud over at inducere virkninger på muskelvæv er væksthormon også involveret i reguleringen af immunforsvaret, knoglemodellering og ekstracellulært væskevolumen.
Insulin-like Growth Factor (IGF -1)
Strukturelt er IGF-1 et peptidhormon, der er navngivet på grund af dets strukturelle ligheder med insulin. IGF-1 produceres både lokalt i musklerne, men dannes også i leveren. Under træning producerer muskler ikke kun mere systemisk IGF-1 end leveren, men bruger også mere cirkulerende IGF-1 (PMID: 16024511).
Tre forskellige IGF-1-isoformer er blevet identificeret: de systemiske former IGF-1Ea og IGF-1Eb samt en tredje variant, IGF-1Ec. Selvom alle tre isoformer dannes i muskelvæv, er det kun IGF-1Ec der bliver aktiveret af mekaniske signaler såsom styrketræning (Hameed et al., 2004). På grund af dets respons på mekanisk stimulering kaldes IGF-1Ec også mechanovækstfaktor (MGF).
IGF-1 har vist sig at fremme muskelvækst på flere måder. For det første fremmer IGF-1 direkte anabolisme ved at øge hastigheden af proteinsyntese i muskelfibrene. Derudover har lokalt udtrykt MGF vist sig at aktivere satellitceller og formidle satellitcellernes spredning og differentiering. IGF-1Ea menes på den anden side at forbedre fusionen af satellitceller med muskelfibre, hvilket letter donationen af myonuclei og hjælper med at opretholde optimalt DNA-til-protein-forhold i muskelvæv.
Lad os tage det på dansk. IGF-1 fremmer muskelvækst direkte i muskelfibrene. MGF har samtidig en rolle via satellitceller, hvor det er med til at sprede og modne satellitcellerne til muskelceller. IGF-1Ea hjælper med at binde satellitcellerne til muskelfibrene og fremmer tilføjelsen af en ny cellekerne. Dette bliver uddybet i et senere blogindlæg.
Konklusion/afrunding
Ud fra denne gennemgang kan vi vist godt konkludere, at muskelvækst er en kompleks proces der involverer mange forskellige hormoner, cytokiner, signalstoffer und so weiter. For at maksimere dine resultater er det vigtigt at forstå, hvordan disse faktorer arbejder sammen. Husk, at træning, kost og søvn alle spiller afgørende roller i at optimere dine gains!
Tak fordi du læste med – ses næste gang! Glæd dig, for næste gang taler vi om satellitceller. Hint: Satellitceller spiller en stor rolle, når vi taler om muscle memory.
