06 Arbetsfysiologi, Temperaturreglering och Perinatal Fysiologi

Arbetsfysiologi, Temperaturreglering och Perinatal Fysiologi

Kurs: Basvetenskap 5 Moment 2

Energisystem och metabolism vid arbete

• Kreatinfosfat: snabbaste energikällan, räcker ~10 sekunder, återuppbyggnad tar 5–10 min.
• Anaerob glykolys: ger 3 ATP/glukos, laktat som biprodukt, håller ~1–2 min.
• Oxidativ fosforylering (aerob): mitokondrier, störst ATP-produktion (32–39 ATP/glukos, ~150 ATP/fettsyra) men långsammast. Fettförbränning kräver ~4× mer syre.
• Substratval: låg intensitet (~25% VO2max) → fria fettsyror dominerar. Hög intensitet (~85% VO2max) → muskelglykogen dominerar.
• Muskeltrötthet:
  • Högintensivt arbete: metabolitansamling (H+, Pi) stör kontraktion.
  • Långvarigt arbete: glykogenbrist + central (CNS) trötthet.
  • Perifer trötthet i tre steg: 1) Minskad Ca2+-känslighet hos troponin (fosfat konkurrerar med Ca2+). 2) Hämmad korsbryggecykel (Pi/ADP släpper ej från myosinhuvudet). 3) Minskad Ca2+-frisättning från SR (fosfat binder Ca2+ i SR, hämmar RyR1).

Klinisk pärla

Laktat (mjölksyra) är inte direkt orsak till kraftnedsättning vid perifer trötthet – det är en biomarkör/varningssignal, inte en mekanisk orsak.

• Muskelfibertyper: Typ I (röd, uthållig, oxidativ, postural), Typ IIa (mix), Typ IIx (vit, explosiv, glykolytisk).

Akut kardiovaskulärt och respiratoriskt svar vid arbete

• HR: ökar linjärt med intensitet (Central Command + mekano-/metaboreceptorer → NTS → ↓parasympatikus, ↑sympatikus).
• SV: ökar, planar ut vid 40–60% VO2max. HMV = HR × SV.
• Blodtryck: systoliskt ökar linjärt, diastoliskt stabilt/lätt sänkt.
• Lokal reglering: metabolitmedierad vasodilation i arbetande muskel. Central reglering: sympatikus/adrenalin konstringerar inaktiva vävnader (tarm/njure) för att bibehålla MAP.
• Muskler får 15–20% av HMV i vila, upp till 80–85% vid tungt arbete.
• Ficks ekvation: VO2max = HMV × (a−v)O2-diff.
• Ventilation: snabb neural fas → långsammare humoral fas → steady state. PaCO2 sjunker vid högintensivt arbete (ventilatorisk tröskel).

Efter arbete (EPOC)

• Syreskuld (EPOC): förhöjt syreupptag efter arbete för att:
  1. Resyntetisera ATP/kreatinfosfat, fylla på Myoglobin/Hemoglobin-syredepåer.
  2. Hantera laktat – 70–80% oxideras direkt (hjärta, typ I-fibrer), resten via Cori-cykeln (glukoneogenes i levern).
  3. Termoreglering (Q10-effekten) och förhöjda katekolaminer.
• Post-exercise hypotension: sänkt BT efter träning pga minskat perifert motstånd och inaktiv muskelpump (venous pooling).
• Aktiv återhämtning (lätt jogg) rensar laktat snabbare än passiv vila (typ I-fibrer kan använda laktat som bränsle).

Redox – ROS

• ROS: instabila molekyler med oparade valenselektroner. Källor: mitokondriell elektronläckage, NADPH-oxidas (NOX) (avsiktlig signalering), Xantinoxidas (ischemi/reperfusion).
• Hormetisk (U-formad) kurva:
  • Pulsatil/akut ROS (träning): signalerar adaptation (transkriptionsfaktorer, mitokondriebiogenes, glukosupptag, hypertrofi) och förstärker antioxidantförsvaret.
  • Kronisk ROS (obesitas, åldrande, insulinresistens): Oxidativ stress → lipidperoxidering, protein-/DNA-skada → muskelatrofi, insulinresistens.
• Antioxidantförsvar: SOD (superoxid→H2O2), Katalas/GPx (H2O2→vatten); icke-enzymatiskt: Vitamin E (membranskydd) och Vitamin C (laddar om vitamin E).

Tenta-fokus

Höga doser antioxidanttillskott kan hämma träningseffekten eftersom de blockerar den nödvändiga signalfunktionen av pulsatil ROS.

• Klinisk koppling: Dimetylfumarat (MS-läkemedel) aktiverar Nrf2-vägen (antioxidantförsvar).

Fysiologisk adaptation – uthållighetsträning

• Hjärta: excentrisk hypertrofi → ökad VO2max. Blodvolym: ökar tidigt (dagar) → ökat venöst återflöde (Frank-Starling).
• Angiogenes: VEGF (ROS aktiverar PGC-1α → VEGF). Mitokondriell biogenes: PGC-1α “master regulator”.
• Substratval: tränade muskler använder mer fett vid given intensitet → sparar glykogen.

Fysiologisk adaptation – styrketräning

• Akut: kraftig kortvarig BT-ökning (mekanisk kompression + Valsalva-manöver), rekrytering av typ II-motoriska enheter, anaerob energiväg (kreatinfosfat + glykolys).
• Neural fas (första veckorna): ökad rekrytering, ökad fyrningsfrekvens, synkronisering, minskad autogen hämning (Golgis senorgan).
• Morfologisk fas: Hypertrofi (ökade myofibriller) – typ II har större hypertrofipotential än typ I. Hyperplasi omdebatterad.
• mTOR-signalvägen (mTORC1): aktiveras av mekanisk belastning + leucin → proteinsyntes.
• Satellitceller: muskelns stamceller, donerar kärnor (myonuclear domain-teorin).
• Hjärtadaptation: viss koncentrisk hypertrofi (till skillnad från excentrisk vid uthållighetsträning).
• Myokiner (t.ex. IL-6): anti-inflammatoriska, förbättrar glukosmetabolism.

Träning och folksjukdomar

• Typ 2-diabetes: kontraktionsmedierad GLUT4-translokation (insulinoberoende), ökade mitokondrier.
• Sarkopeni: obalans mellan proteinsyntes (mTOR) och nedbrytning (FoxO/atrogener) – motverkas av styrketräning.
• Cancer: träning sänker IGF-1/insulin, mobiliserar NK-celler.

Temperaturreglering

• Termoreceptorer i hud och hypotalamus. TRP-kanaler: TRPM8 (kyla <25°C), TRPV1-4 (värme).
• Hypotalamus: temperaturcentrum med “set-point” ~37°C, styrd av dygnsrytm (SCN) – lägst på morgonen, högst på eftermiddagen.
• Värmeproduktion: metabolism, muskelarbete (upp till 90% i vila resp. arbete), huttring, Brunt fett (non-shivering thermogenesis).
• Värmeavgivning: strålning, konvektion, konduktion, evaporation.
• Efferenta svar: Värme → kolinerga sympatiska neuron → svettkörtlar + vasodilation. Kyla → noradrenerga neuron → vasokonstriktion, piloerektion, huttring.

Klinisk pärla

Skillnad fysisk aktivitet vs feber: vid fysisk aktivitet är set-point oförändrad (felsignal → svettning/vasodilation). Vid feber höjer pyrogener själva set-pointen (fördelaktigt för immunförsvaret – snabbare enzymreaktioner, kemotaxis, järnbrist för patogener).

• Risk vid överhettning: konkurrens om blod mellan hud (kylning) och muskler → minskat venöst återflöde → risk för cirkulationskollaps.
• Acklimatisering (10–14 dagar): tidigare/kraftigare svettning, lägre HR, lägre kärntemperatur.

Metoder för energiomsättning

• Direkt kalorimetri (Atwaterkammare): mäter avgiven värme.
• Indirekt kalorimetri: mäter O2-förbrukning/CO2-produktion.
• Respiratorisk kvot (RQ): RQ 0,7 = ren fettmetabolism, RQ 1,0 = ren kolhydratmetabolism (eller anaerob metabolism).
• Basalmetabolism (BM): påverkas av kroppsyta/ålder, kön (män högre), hormoner (katekolaminer/tyroidea), matintag (Thermic effect of food ~10%).

---

Perinatal fysiologi

Prenatal cirkulation

• Placentan fungerar som fostrets lungor, njurar, GI-kanal.
• Ductus venosus: syrerikt blod förbi levern till v. cava inferior.
• Foramen ovale: höger→vänster förmak, prioriterar hjärnan.
• Ductus arteriosus: lungartär→aortabåge (undviker vätskefyllda lungor med högt motstånd).
• Fostret har hög PVR (kollapsade lungor) men låg SVR (lågresistent placentaflöde).

Gasutbyte och HbF

• PaO2 i navelvenen ~4kPa. Kompensation: högre hematokrit och Fetalt hemoglobin (HbF) (hög O2-affinitet).

Omställning vid födsel

• Respirationsinitiering: kemiska faktorer (↓PaO2, ↑PaCO2 efter navelsträngsklippning), fysikaliska (kyla, beröring, ljus), mekanisk vätskepressning (“thoracic squeeze”) + hormonell ENaC-aktivering.
• Cirkulatorisk omställning: syre → ↓PVR (10× ökat lungblodflöde); klämd navelsträng → ↑SVR.
• Shuntstängning: Foramen ovale stängs mekaniskt (tryckskillnad); ductus arteriosus stängs inom timmar/dygn (stigande O2, sjunkande prostaglandiner).
• Surfaktant: typ II-pneumocyter (vecka 30–32). Brist → RDS hos prematurer.

	Foster	Nyfödd
PVR	Högt	Lågt
SVR	Lågt	Högt
Dominant kammare	Höger	Vänster
Gasutbytesorgan	Placenta	Lungor

---

Syra-bas – systematisk analys

1. pH: <7,35 = acidemi, >7,45 = alkalos.
2. Orsak: hög pCO2 vid acidemi = respiratorisk acidos; låg pCO2 vid alkalos = respiratorisk alkalos. Låg HCO3-/negativ BE vid acidemi = metabol acidos; hög HCO3-/positiv BE vid alkalos = metabol alkalos.
3. Kompensationsgrad: akut (ingen kompensation) → partiellt kompenserad → fullständigt kompenserad (pH normalt, värden fortfarande avvikande) → akut kombinerad (allvarligt, båda systemen bidrar i samma riktning).

• Aniongap: förhöjt = okänd syra (MUDPILES: Metanol, Uremi, DKA, Propylenglykol, Isoniazid, Iron, Laktacidos, Etylenglykol, Salicylat). Normalt = ofta bikarbonatförlust (diarré) kompenserat med klorid.
• Elektrolyter: Acidos → hyperkalemi, hyperkalcemi (fritt Ca2+). Alkalos → hypokalemi, hypokalcemi (risk för tetani).

Hög höjd

• Akut: hypoxisk ventilationsrespons → hyperventilation → respiratorisk alkalos.
• Kroniskt: renal HCO3-utsöndring (kompensation), ökad EPO/erytropoes, ökat 2,3-BPG (höger skift), ökad kapillärisering.

Tenta-fokus

Klassiska syra-basfall: KOL (kronisk respiratorisk acidos, njurar sparar HCO3-); kräkningar (metabol alkalos + hypokalemi); DKA (metabol acidos, Kussmaul-andning som kompensation).