carl.j.sundberg@ki.se December 9, 2019 1

Fysisk aktivitet - effekter och mekanismer i olika vävnader

Carl Johan Sundberg Professor, leg läk

Institutionen för Fysiologi & Farmakologi, Karolinska Institutet

F.d.ordförande Svensk Förening för Fysisk Aktivitet och Idrottsmedicin F.d.ordförande Yrkesföreningar för Fysisk AktivitetLedamot WADA, gene doping panelLedamot Styrgrupp Generation Pep

Människan – en mästerlig långdistanslöpare Anpassning av kroppsform, skelett, muskler &

senor Stor svettningsförmåga (hårlös, många

svettkörtlar/cm2, stor värmeavgivning från huvudet)

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 3

Ventilation via munnen

carl.j.sundberg@ki.se 4December 9, 2019

Fysisk aktivitet har mycket stora och positiva effekter direkt och på längre sikt

Välbefinnande/livskvalitet

Kognition

Fysisk kapacitet

Fysisk hälsa/sjuklighet

På mortalitetGeneration Pep 2019 carl.j.sundberg@ki.se 5December 9, 2019

StillasittandePå 1-2 veckor

↑ Blodtryck Försämrad sockerkontroll Höjda blodfetter

Ett träningspassLägre blodtryck under de kommande 12 timBättre sockerkontroll i 24-48 tim

Delvis pga tömning av kolhydratlager Delvis pga ökad känslighet i muskulaturen

carl.j.sundberg@ki.se

SNABBA EFFEKTER

6December 9, 2019

Avbryta stillasittande

December 9, 2019Generation Pep 2019 carl.j.sundberg@ki.se

Latouche C 2013

Avbrutet stillasittande: - sänker blodsocker- aktiverar gener

7

carl.j.sundberg@ki.se 8

ANPASSNING TILL REGELBUNDEN UTHÅLLIGHETSTRÄNING

December 9, 2019

Generation Pep 2019 carl.j.sundberg@ki.se 9

Effekt på organsystem/ vävnader Hjärtat

Ökad storlek – ökad slagvolym Ökad maximal hjärtminutvolym

Blodkärl (i hjärta & de skelettmuskler som tränats): Fler kapillärer (små utbyteskärl) Förbättrad vidgningsförmåga

Fettväv Minskad mängd

Bindväv/ben/brosk Stärks

December 9, 2019

Generation Pep 2019 carl.j.sundberg@ki.se 10

Effekten på olika organsystem/vävnader Immunsystem

Skelettmuskulatur ↑ antal & volym av mitokondrier ↑ kapillärmängd ↑ glykogenlager (kolhydratbränsle) ↑ Insulinkänslighet/ glukostransportkapacitet

Nervsystem/hjärna

December 9, 2019

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 11

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 12

Övrig hälsa påverkar hjärnan

Hjärnan - ”Flyter” i och påverkas av kroppsvätskorna- Behöver näring och syrgas via blodcirkulationen

- Kan påverkas negativt av: Högt blodtryck Ofördelaktig blodfettsprofil Nedsatt blodsockerkontroll Låggradig kronisk inflammation

carl.j.sundberg@ki.se 13

Kondition Styrka

Inte

llige

ns

1,2 miljoner 18-åringar

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 14

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 15

Hur ”vet” muskler, hjärta och andra vävnader att de skall anpassa sig?

Arvsmassan får signalerTemperaturEnergibristCalciumTillväxtfaktorer

JämförSolande => pigment i hudenVistelse på hög höjd => ökat blodvärde

carl.j.sundberg@ki.se December 9, 2019 16

Stimuli during exercise

Intracellular Mechanical tension Ca2+

O2

pH Temperature Phospagens (AMP/ATP ratio etc) AMPK ROS

December 9, 2019Läkarprogrammet semester 9 carl.j.sundberg@ki.se 17

Extracellular Nerve stimulation + trophic factors Hormones Growth factors Blood flow/shear stress Inflammation/immune system Blood-borne substrates/diet Exerkines Exosomes

carl.j.sundberg@ki.se December 9, 2019 18

Potential mechanisms:

- Immunological

- Hormones/growth factors

- Systemic inflammation

- Vascularization

- Gene expression changes

- Epigenetics

- Telomeres

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 19

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 20

Exempel på stimuli för endotelial adaptation- Shear stress- Myo- & adipokiner

-OH

HIF-1 regulation

UbUb

Ub

VHL

ARNT

Proteasome

Normoxia

HIF

HypoxiaTarget gene

HIF

Rundqvist, H 2008carl.j.sundberg@ki.se December 9, 2019 21

EPO

HO-1

Transferrin

iNOS

Hif-1

Cell signalling

Physical Activity

Stimuli

Hypoxia Calcium

Hormones

Growth factors Metabolism

Redox potential

Adaptation

IGF2

IGFBP

BNIP-3

TGFβ

Metabolism New vessels Oxygen transportCell growth & survival

VEGF

VEGFR1

Endothelin-1

VEGFR2

Leptin

PFK

LDH

GLUT1

PDK-1

PGK

December 9, 2019SFAIM April 2018 carl.j.sundberg@ki.se

H Rundqvist 2008

22

HIF-1- an example of a ”master-switch” regulating manygenes

Trigger

Stimuli

Signalling

”Master switch”

Regulatedgenes

Phenotypechanges

Andra mekanismer

Stamceller/Satellitceller? Kärnor från satellitceller kan tänkas bidra till/påverka

”cocktailen” av aktiva gener Ev. har dessa ”immigrerade” kärnor en annan aktivitetsprofil

efter en tids träning än ”ursprungsbefolkningen”

Endoteliala progenitorceller

Telomerlängd

carl.j.sundberg@ki.se December 9, 2019 23

December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 24

Stemcells & exercise

Fiuza-Luces, F. Physiology, 2013

Provläs: http://media.bonnierforlagen.se/bladderex/?isbn=9789173630580 December 9, 2019carl.j.sundberg@ki.se 25