Seabridge Bioenergetics

Kongen af Touren er tilbage, nærmest som Herkules der vender tilbage fra underverdenens dyb, hvor han tabte sin sidste Guddom, og næsten tabte livet. Men han er tilbage for at kæmpe på lige vilkår med andre dødelige. Han er tilbage for at skulle bevise endeligt, sit sande heltemod.
Hvis Jonas Vingegaard vinder Tour de France 2024 vil det være historiens største idrætspræstation, set i lyset af den sorte torsdag han var igennem med hæmothorax, thoraxdræn, brækket kraveben og ribben.


Tour de France 2024 står for døren, og med starten i Firenze står vi foran en fuldstændig legendarisk udgave af Tour de France. Alle de bedste er med.
Tour de France er på mange måder større en livet selv, og om ikke andet en afspejlning af livet, i forfatteren af denne blogs optik.

Nogle vil mene at eliteatleter som Vingegaard og Pogacar holder koden for at forstå cellulære og biokemiske fænomener så som cancer.
En Spansk professor og tidligere træner af Pogacar, Inigo San Millan, beskriver at elite atleter som Tour de France ryttere har de mest toptunede mitokondrielle og cellulære maskinerier.

At vinde Tour de France, er en kamp mellem de mest optimerede kardiorespiratoriske systemer, og ikke mindst de mest optimerede bioenergetiske cellulære mekanismer.

Især den mitokondrielle kapabilitet samt evnen til at levere oxygen til muskelvævet er vigtig for at kunne vinde Tour de France.

Det det drejer sig om, er i korte træk, at konvertere energi der kommer fra solen, til maden, til kroppens celler, der i sidste ende laver en muskelkontraktion og træder i pedalerne. At cykle er at konvertere kemisk energi til mekanisk energi. Det handler om, mest effektivt at lade et elektron flow flyde fra maden man spiser, til ATP der dannes i og uden for mitokondrierne til at indgå i tværbroscyklus ved muskelkontraktion.

Før i min blog har jeg skrevet meget om kulhydrater og fedt, og co2, og det skal vi også komme ind på når det kommer til cykelrytterne. Den hvilende muskel har en glukosebesparende funktion, hvor den forbrænder mest fedt, og som intensiten i musklen stiger, så flyttes forbrændingen mere og mere hen mod forbrænding af kulhydrat.

På en Tour de France etape er det normalt at indtage 100-150 gram kulhydrat i timen. Der er en hel videnskab for sig selv i hvordan man optimerer sammensætningen af de rigtige typer kulhydrater på forskellige tidspunkter af døgnet. Nogle skal være hurtigt optagelige, og nogle skal have længere transittid og udløsning i tarmen, og nogle skal stimulere insulin i høj grad til at stimulere nydannelsen af glykogen efter etaperne.

Glykogen vs blodsukker
Sidste år på medicinstudiet, da jeg havde om muskelfysiologi, spurgte jeg min professor hvad årsagen til at muskelglykogen kunne generere hurtigere og mere effektiv kraft end blodglukose fra kosten. Hans svar var at man ikke havde en endelig konklusion på det, men at glukogen fra musklen har en lavere energi omkostning end glukose fra blodet.
Der kommer 1 ATP molekyle mere fra glykogen end fra fri glukose – Når glukose kløves fra glukogen, vil en glukose-6-fosfat dannes på en ikke ATP-krævende måde, mens det i glukolysen af glukose, vil kræve en ATP for at ligere en fosfat gruppe på glukosen til dannelse af glukose-6-fosfat.
Således er netto ATP Yield altså større ved glykogenolyse end ved glykolyse af Glukose fra blodet.
Denne lille biokemiske ekstra pris af at brænde frit glukose, er meget centralt i en udholdehed konkurrence som Tour de France.

Jetfuel motor vs dieseltank

Alt handler om at spare på glukogenlageret, som er rytternes jetfuel.
måden at spare på det på, er at indtage enorme mængder af sukker og kulhydrat under tour de france, før, efter og under etaperne.

Glykogen og den glykolytiske kapabilitet hos rytterne er blevet meget vigtig i den måde der køres cykelløb på i dag. Cykelløb vindes ofte af ryttere med en enorm glykolytisk kapabilitet og ikke så ofte af dem med en velfungerende fedtforbrændings og glukosebesparende motor. De der vinder cykelløb i stor stil i dag er typer som Van der Poel, Pogacar, Van Aert, Pidcock, Mads P, osv der har en enorm stor “Jetfuel” motor, og ikke så ofte af de mere “diesel” prægede typer. De ryttere med enorm glykolytisk kapabilitet, der kan lave rigtigt meget power på afgørende steder i cykelløbet, kan danne så meget kraft, ved at brænde ned i deres glykogenlager, og i den proces også danne en masse laktat, som de rigtigt effektivt kan “cleare” når tempoet sættes ned igen.
Samtidig afgøres løbende ikke i så høj grad længere af dem med en rigtigt effektiv “dieseltank”.

Lipid og kulhydrat metabolisme i muskelceller

For lige at få lidt baggrund, så skal det forstås sådan, at en muskelcelle i hvile har en tendens til at være i en glukosebesparende fedtforbrændings tilstand.
Det er beta-oxidation der er den primære energikilde i den hvilende muskel.
Når ydelsen sættes op, bliver forbrændingen mere og mere en forbrænding af glukose, som er en mere effektiv forbrænding der giver en hurtigere ATP dannelse.
Som energikravet stiger ved stigende kraftudladning, så stiger glukosekravet, og blodglukose kan ikke alene længere producere nok ATP, og derfor øges glykogenforbrændingen, som det lagrede muskelsukker. Dvs. at jo mere man trykker på jetfuel motororen, der producerer rigtigt høje watt i korte perioder, jo mere graves der ned i muskelglykogen.
Hvis kraften sættes så meget op, at Krebscyklus og elektron transport kæden ikke kan producere tilstrækkeligt med energi fra den oxidative fosforylering, så skrues der op for den anaerobe glykolyse. Hvis elektronerne ikke har tilstrækkeligt flow gennem gennem krebs cyklus og elektrontransportkæden, fordi at oxygen er den begrænsende faktor ved meget høj kraftproduktion, så må elektonerne i stedet gå ned ad en alternativ energivej, nemlig dannelsen af laktat via pyruvat, og samtidig oxidering af NADH, således at man regnererer NAD+.
Problemet ved laktat dannelse er, at laktat er et problematisk molekyle, der virker hæmmende på den oxidative fosforylering, og som samtidig medvirker en acidose i blodet, der sætter en masse enzymatiske processer ud af balance.

Laktat er en onkometabolit (cancer fremmende stof), der øger transkriptionen af onkogener, og nedsætter transkriptionen af tumorsurpressor gener. https://www.frontiersin.org/journals/oncology/articles/10.3389/fonc.2019.01536/full
Men laktat øger også blodets viskositet, og er medivirkende til at forårsage inflammation, og har via crabtree effekten, en hæmmende virkning på den oxidative fosforylering i sig selv, for når ATP stiger og ADP falder pga aktiveringen af den anaerobe glykolyse, så falder ADP niveauet, som ellers er det, der stimulerer den oxidative fosforylering / mitokondrielle respiration
https://www.researchgate.net/publication/338807965_Aerobic_Glycolysis_in_the_Brain_Warburg_and_Crabtree_Contra_Pasteur

Højdetræning, stimulation af EPO, opregulering af oxidative enzymer og laktat clearing

Så atleterne træner i højderne, og i gamle dage tog de bloddoping og EPO (Måske gør de stadig) for at stimulerere produktionen af røde blodceller, således at de kan levere mere oxygen til mitokondrierne, for at elektronflowet kan rettes mod oxygen der virker som en terminal elektronacceptor. Ved mangel på denne terminale elektronacceptor, dannes der i højere grad laktat, som jo er problematisk. Så et af de helt store begrænsende led for cykelrytteren, er manglen på oxygen. Således gør cykelrytteren altså alt hvad han kan for at have den maksimale oxygentransport til musklerne, for at udskyde den anaerobe glykolyse.

Noget andet atleterne gør, er at træne deres type 1 muskelfibre til at have en høj tæthed af mitokondrier, og et effektivt maskineri, så mens nogle af dem bruges til energiproduktion, også kan bruges til laktat clearing på samme tid, og endda bruge laktat som energi til at fodre krebscyklus med pyruvat. Hvis der er en stor tæthed og effektivitet af type 1 muskelfibrene, som er de udholdende fibre, med en lav glykolytisk kapacitet og en høj oxidativ kapacitet, så kan de hurtigere cleare laktat, før næste højintensive “effort”.
Måden atleterne især træner deres mitokondrietæthed og deres oxidative kapacitet, og evne til at cleare laktat, er igennem zone 2 træning. En semiintens og langvarig træningsform, hvor man holder et relativt højt tempo i mange timer. hvor zone 1 er den lette zone, og zone 5 er den anaerobe zone over ens Vo2 max. Således er udholdenhedstræning med til at øge ens evne til at cleare laktat, så man hurtigt kan gentage store kraftudladninger.

Laktat cleares selvfølgelig også i leveren igennem det der hedder cori cycle, hvor laktat skubbes ud af cellerne til plasma, og bringes videre til leveren, hvor det omdannes til pyruvat, og kan indgå i glukoneogesen/nydannelsen af sukker.
Men når benene bruges og type 2 fibrene med høj glykolytisk aktivitet bruges til højintense udladninger, så bruges altså også de hvilende muskler herunde type 1 muskelfibrene til at cleare laktat, og noget ganske interessant man har fundet ud af, er at cykelryttere som Pogacar og Roglic, har en meget stor genetisk betinget ekspression af MCT / monocarboxylat transportere, der kan transportere laktat ind i de muskelceller med lavt indhold af laktat, således at de kan indgå i energiproduktionen, og dermed blive clearet.
De har altså meget lave laktat niveauer, ved høje kraftudviklinger, og kan meget hurtigt restituere fra intense indsatser. Og det vinder man mange cykelløb med i den såkaldte moderne cykling.

Men omend de har vundet rigtigt mange cykelløb, Pogacar og Roglic, og at de kan producere rigtigt store poweroutputs i korte perioder og gøre det igen og igen uden syre/base balance forstyrrelser og ophobning af træthedsmetabolitten laktat, så har de en ting tilfælles med alle andre dødelige, at når glukogenlageret er tømt, så er det slut. Vi så sidste år, dagen efter enkelstarten i combloux, at Pogacar gik sukkerkold. Glukogenlageret var tømt. han havde opbrugt det dagen for inden på enkelstarten, og havde ikke nået at fylde det op igen. Det siges at en eliteatlet er cirka 24 timer om at genopfylde glukogenlageret. det kræver en helvedes masse kulhydrater og en virkeligt effektiv insulinaktivitet og produktion for at genopbygge lageret hurtigt.
Imellem enkelstarten og col de la loze etapen sidste år, havde Pogacar ikke nået at fylde sit glykogenlager på de 17 timer, men det havde Vingegaard tilsyneladende.

Lipid power

Det kan også skyldes at Vingegaard har en bedre glukosebesparende funktion i sine muskler, hvilket vil sige at hans evne til at lave energi fra fedtforbrænding er god (musklerne har hele tiden en baseline lipolyse, men hvis den er effektiv, er der muligvis en høj tærskel for hvornår der graves ned i glykogenlageret.)
Han må have en enorm mitokondrietæthed, en enorm kappillær tæthed og en enorm høj evne til at producere oxidative enzymer.

Der hvor jeg forestiller mig at Jonas Vingegaard har en fordel over pogacar er på hans glukosebesparende evne ved at have en høj effektivitet i hans lipolytiske baseline – han har en fantastisk fedtforbrændingsmotor, og han kan oveni købet, tænde for en fantastisk aerob sukkerforbrændingsmotor. Det vil sige at hans oxidative fosforylering af begge substrater, sukker og fedt, er helt eminent.
Hans høje kapacitet i “fedtforbrændingsmotoren” med hvor den lipolytisk aktivitet er høj, ses på
flere områder:
Han restituerer bedre – hver gang han kan “nøjes” med at forbrænde fedt primært, kan han selv under en tour etape aktivere glukogenesen, nydannelsen af glukogen, og altså aktivt restituere, sit glukogenlager under etapen, som normalt tager 24 timer at fylde op, selv for eliteatleter. Dette skyldes bl.a. hans enorme vo2 max, så han ved 30 procent af vo2max har samme output som andre der måske er på 40% af vo2 max ved samme tempo. Dem på 40 % vo2 max har så en højere andel af glukogennedbrydning end Vingegaard, og således evner han i høj grad at spare på glukogenen. vo2 max er et udtryk for den maksimale iltoptagelseskapacitet, og er altså udtryk for hans kardiovaskulære effektivitet, men også et udtryk for en enormt høj mitokondrietæthed, og enormt højt udtryk af oxidative enzymer i krebs cyklus og elektrontransportkæden.

Hvor Pogacar helt klart har en større jet fuel motor, altså en anaerob glykolytisk kapacitet, hvor han kan brænde en masse glukogen af og producere en masse laktat og cleare det igen på korte intense kraftudladninger på 10-20 minutter, så mener jeg at Jonas Vingegaard har en bedre oxidativ fosforylering, og altså en lille smule bedre udholdenhed, til længere vedvarende udladninger.

Der er flere steder hvor det “afsløres” at Pogacar kommer til at brænde sit glukogen/jet fuel for hurtigt, fordi hans jetmotor simpelthen sluger for meget brændstof så han får gravet for dybt ned i glycogenlageret. Hans “power”, fra de hvide type 2 muskelfibre får brændt for meget glukose dybt inde i touren.

Vi har set det flere gange.

Col de la Loze 2020. Langt hårdt bjerg dybt inde i Touren.
Mont Ventoux 2021. Langt hårdt bjerg halvvejs inde i Touren.
Granon 2022 og Hautacam 2022. To enormt hårde etaper med masser af høj intensitets kraftudladninger undervejs.
Col de la Loze 2023 – dagen efter en maks udtømning af glykogen tanken, hvor han simpelthen ikke når at fylde lageret op og går kold bagefter.


Vingegaard derimod, har aldrig haft et totalt sammenbrud og så er han bedre til at udholde varme, og ikke alene højder.

I højderne, hvor glukose forbrændingen er meget høj, fordi der er mangel på oxygen som elektronacceptor og derfor en øget glykolytisk aktivitet, der har Vingegaard altså en bedre evne til at spare på glukoseforbruget, så han ikke går “sukkerkold”/glukogentom, som vi har set pogacar have problemer over 2000 meters højde dybt inde i touren.

Et andet fysiologisk fænomen hvor Vingegaard er bedre, er under ekstremt varme forhold.
I ekstrem varme, er glukoseforbrændingen endnu højere, og faktisk er det især glukogenformen der forbruges i højeste grad, mens oxideringen af glukose fra kosten og blodet hæmmes.
https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/japplphysiol.00482.2001
Men også den generelle lipidoxidation kan hæmmes under ekstrem varme, sandsynligvis pga. randle cycle hvor brug af et substrat hæmmer brugen af et andet.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7767423/
Her Har Jonas en bedre glukosebesparende fordel, måske fordi hans lipid “tank” er så effektiv, og at hans oxidative fosforyleringen er så effektiv, og at hans ilttransport er så effektiv, at der går længere tid før an er nødt til at bruge jetfuel i form af anaerob glukolyse.
Men en anden god grund er nok også, at han har en god evne til at svede og komme af med varmen – det så vi jo på Combloux sidste år hvor han svedte som 5 svin efter enkelstarten.
Afrunding
Jeg ser altså en fordel for Jonas Vingegaard, på trods af det styrt han var i hvor han ligger 8 dage med thoraxdræn, brækket kraveben, brækkede ribben og en skræk i livet. Også på trods af de mange udskiftninger på holdet.
Jeg mener at han kommer til at afgøre Touren på Isola 2000 og på den sidste enkelstart dybt inde i touren.

Han taber muligvis tid i den første uge, men så vil tingene langsomt begynde at vende og gå den rigtige vej.

Jeg mener, at selv hvis han har arvæv på lungen, er det ikke lungen der er den begrænsende faktor for oxygen transport – den begrænsende faktor er røde blodlegemer og mitokondriel effektivitet og de parametre mener jeg at han har haft god til til at træne i højderne i Tignes.

Videre diskussion

For at runde af i forhold til relevansen af studiet af cykelryttere, så er det særdeles interessant, at man ved hjælp af træning, især den langvarige zone 2 træning, kan opregulere de receptorer og enzymer der kan hjælpe med at cleare onkometabolitten laktat. Det er særdeles interessant i forhold til cancer prævention.

På bloggen har jeg før diskuteret og argumenteret for, at lipolyse/fedt forbrænding over baseline er et kendetegn for mange moderne sygdomme – og det er også rigtigt. Forskellen på elite atleter og syge mennesker er bare, at eliteatlerne er ekstremt gode til at bruge og forbrænde sukker som energi, og når det har en god lipolytisk kapacitet, så er det altså for at spare på glukose til mere intensive indsatser.
Det betyder ikke at de bruger fedt i kosten som fuel, de bruger i høj grad kulhydrater og har altid gjort det med pasta i store stimer. I dag bruger de endnu flere kulhydrater end nogensinde, men der vil altid i en muskel der hviler eller ikke bruges intensivt, være en baseline af lipolyse der stammer fra muskelcellernes intracellulære lipider, og også fra fedtvævet. Når musklen skal arbejde mest effektivt og producere mest muligt energi, er det altså kun glukose der duer. Så en god baseline lipolytisk kapacitet er altså en god ting i form af at det gemmer glukosen til vigtige momenter.

Jo mere en rytter kan Spare på glykogen forbruget, jo mere jetfuel har han tilbage til de virkeligt intense power output til sidst i løbet.
På en enkelstart, er det all out og brænde hele glykogenlageret ned på en gang – faktisk kan man bruge alt sin glukogen på 10-15 minutter i nogle tilfælde.