Physiological response to exercise in the Icelandic horse

2015 försvarade Gudrún Jóhanna Stefánsdóttir sin välskrivna doktorsavhandling som handlade om hästens fysiologiska respons till arbete. Avhandlingen har blivit mycket uppmärksammad och bl.a. refererats i tidningen Islandshästen. Och såsom det är med god forskning ger den svar på vissa frågor men den leder även till ytterligare frågeställningar. Under vår resa på Island träffade vi Gudrún som till vardags arbetar som lärare och forskare på Hólar. Här kan du läsa Gudrúns svenska sammanfattning av doktorsavhandlingen och via den här länken kan du se avhandlingen i sin helhet. 

https://pub.epsilon.slu.se/12538/7/stefansdottir_gj_150827.pdf

 

Svensk sammanfattning                    

Islandshästen är en populär hästras och finns idag i mer än 30 länder. Totalt finns det ca 250 000 islandshästar och i Sverige är det den tredje största hästrasen med ca 27 000 individer. Islandhästen är speciell på det sätt att många individer kan utföra fem olika gångarter jämfört med bara tre som de flesta andra hästraser kan. Utöver skritt, trav och galopp kan rasen också tölta och gå i passgång. Tölt är en 4-taktig gångart utan svävningsfas (alltid en hov i marken) som de flesta islandshästar kan utföra om de får träna på det. Passgång är en 2-, eller ibland något 4-taktig gångart (benen på samma sida rör sig samtidigt framåt) som har en svävningsfas och som många islandshästar också kan utföra.

Islandshästen används på många olika sätt, både för fritidsridning i skog och mark men också i olika typer av tävlingar där de flesta innebär att de skall visa upp sina gångarter. Islandshästen rids av både barn och vuxna men är mindre i förhållande till många andra raser som rids av vuxna. Den har en mankhöjd runt 140 cm och väger vanligtvis runt 350 kg. Det har i olika sammahang diskuterats hur mycket en islandshäst orkar bära men det har hittills inte funnits några studier på det. Faktum är, att trots att islandshästen är så populär så har det inte tidigare funnits några undersökningar av hur de påverkas fysiologiskt av arbete och hur de återhämtar sig. Den här avhandlingen innehåller fyra studier som belyser det arbetsfysiologiska svaret hos islandshästar som utför några vanliga ”islandshästaktiviteter”.

   

Studie I – Effekter av ridmomentet i ett avelsvärderingstest                 

Islandshästen har, sedan den kom till Island med människan för ca 1000 år sedan, använts som rid- och packdjur. Sedan ungefär 65 år tillbaka sker också ett målmedvetet internationellt avelsarbete för att utveckla den som ridhäst. Viktiga mål är att hästarna under ridning skall röra sig lätt, i ren takt och med långa steg och höga frambensrörelser i de olika gångarterna och dessutom kunna visa gångarterna i olika hastigheter. Ett ridmoment ingår därför i avelsvärderingen av såväl hingstar som ston. I den här studien undersöktes det arbetsfysiologiska svaret hos 266 privatägda islandshästar som deltog i en avelsvärdering på Island. Momentet tog i genomsnitt drygt 9 min att utföra och hästarna avverkade under den tiden en sträcka på 2,9 km med en medelhastighet på 17,8 km/h. Den genomsnittliga vikten på ryttare (plus sadel) var 27,5 % av hästarnas kroppsvikt. Medelpulsen var 184 slag/min, toppulsen 224 slag/min och mjölksyrakoncentrationen efter ridmomentet 18 mmol/l. Mer än en tredjedel av ridmomentet utfördes vid en puls över 200 slag/min. Hingstar hade lägre puls och mjölksyrakoncentration än ston trots att de reds i högre hastighet. Hingstar hade också en högre andel röda blodkroppar i blodet (indikator på syrebärande kapacitet) än ston. Åldern (variation från 4 till 11 år) hade nästan ingen betydelse för det arbetsfysiologiska svaret men 4-åringar hade lägre andel röda blodkroppar än äldre hästar. Det fanns ett positivt samband mellan hästarnas poäng för ridbarhet och mjölksyrasvaret och andelen röda blodkroppar, d.v.s. poängen för ridbarhet ökade med mjölksyrakoncentrationen och andelen röda blodkroppar efter ridmomentet. Sammanfattningsvis visar studien att ridmomentet i avelsvärderingen för islandshästar är ett högintensivt arbete och att stor aerob kapacitet kan påverka bedömningen i positiv riktning. Den här kunskapen bör användas för att utveckla träningsprogram som utvecklar islandshästars aeroba kapacitet. Att hingstar verkade ha större aerob kapacitet än ston har tidigare observerats hos andra raser. Det fanns ingen möjlighet att följa hästarnas återhämtning i den här studien mer än fram till 5 minuter efteråt. Med de observationer vi har gjort fram till dess och den kunskap vi har om återhämtning hos andra hästar så är det troligt att t.ex. puls och mjölksyrekoncentrationen var tillbaka till vilonivåer inom en timme men för att återställa t.ex. muskelenergidepåerna är det troligt att dessa hästar behövde 2-3 dagars återhämtning.

                

Studie II – En jämförelse av det fysiologiska svaret mellan tölt och trav i tre hastigheter

Det behövs i allmänhet mer träning för att få en islandshäst att tölta i ren takt med lätthet och balans en längre sträcka med ryttare än att trava och det har därför föreslagits att tölt kan vara en mer fysiskt krävande gångart än trav, men det har hittills inte undersökts. I den här studien har det arbetsfysiologiska svaret i trav och tölt jämförts hos åtta välutbildade skolhästar (ålder 13-18 år) på Holar University College. Jämförelsen gjordes på en sträcka om 642 m och i samma hastighet. Tre olika hastigheter undersöktes, från ”långsam” trav och tölt (3 m/s) till en hastighet då traven kan betraktas som ”ganska snabb” (5 m/s, nära gränsen för vad många islandshästar klarar i trav, men tölta kan de göra snabbare). Hästarna gjorde testen två gånger, med två olika ryttare. Ryttarna hade instruktioner att rida med så lite hjälper som möjligt. Viktbelastningen (ryttare plus sadel) motsvarade i genomsnitt 27,5 % av hästarnas kroppsvikt. Resultaten visade att hästarna inte bildade någon större mängd mjölksyra i någon av gångarterna så länge hastigheten var lägre än 5 m/s men att mjölksyratröskeln överskreds något vid den högsta hastigheten. Studien visade också att om det fanns några statistiska skillnader mellan trav och tölt i det arbetsfysiologiska svaret så var de mycket små, nästan försumbara. Det skillnader som observerades pekade dock alla i samma riktning, d.v.s. att tölt krävde mer arbete och kanske mer anaerobt arbete (mjölksyrabildande). Dessa observationer är också logiska, eftersom studien visade att stegfrekvensen var högre i tölt än i trav (94 steg/min i trav jämfört med 106 steg/min i tölt), d.v.s. fler muskelkontraktioner måste göras i tölt än i trav. Flera studier behöver dock göras för att bättre förstå hur olika hästar (t.ex. unghästar, otränade, vältränade och hästar med olika genetisk bakgrund) påverkas av tölt och vilken betydelse t.ex. sträckan och underlaget har.

 

Studie III – Effekter av ett simulerat passlopp

Snabb passgång kallas ibland för ”flygande pass”. Tävlingar i flygande pass är den äldsta tävlingsformen man känner till på Island och som fortfarande utövas. Till skillnad från andra hästraser där kapplöpning är vanligt (t.ex. fullblod och travhästar) finns ingen kunskap om vilken arbetsfysiologisk belastning en passtävling för islandshästar innebär och hur lång tid det tar för dem att återhämta sig. I den här studien simulerades ett lopp i 100 m flygande pass. Nio hästar som tränats för passtävlingar användes. Alla hästar utom en hade också sedan flera år tidigare passrekord noterade i den internationella tävlingsdatabasen (i stamboken, www.worldfengur.com) och 14 dagar innan studien gjordes deltog alla hästar i en riktig passtävling. Det simulerade loppet genomfördes två gånger med två olika ryttare (vikt inklusive sadel motsvarande 28,1 % av kroppsvikten) och med 3 dagars vila mellan. I denna typ av passtävling har ekipagen två försök att få en godkänd tid på 100 m (loppet har flygande start, d.v.s. ekipagen har 50 m på sig fram till startlinjen att accelerera och komma in i rätt gångart). Alla hästar i studien lyckades att få minst ett godkänt försök. Hastigheten under loppen var 10,4 m/s och det gick lika snabbt i det andra försöket som i det första. Medelpulsen under loppen var 98 % av hästarnas observerade maxpuls och mjölksyrakoncentrationen var 12 mmol/l efter det första försöket och 18 mmol/l efter det andra. Det fanns ett negativt samband mellan hästarnas mjölksyrakoncentration under det simulerade loppet och deras rekord i den internationella tävlingsdatabasen, d.v.s. ju bättre rekord (kortare tid på 100 m) desto högre mjölksyrakoncentration i loppet. Andelen röda blodkroppar i blodet var ganska låg (ca 44 %) om man jämför med andra kapplöpningshästar (som kan ha över 60 %). De här resultaten visar att det är den anaeroba kapaciteten (den som sker utan syre) som är avgörande för passhästens prestation. Att snabba hästar bildar mycket mjölksyra är logisk eftersom de snabbaste muskelfibrerna får sin energi från en metabolisk process som innebär att mjölksyra bildas. Studien visade också att hästarnas maxpuls sjönk med stigande ålder, d.v.s. maxpulsen sjönk med 8 slag/min för varje 5 års ökning i åldern. Hög ålder skulle därför kunna påverka prestationen negativt (förmågan att arbeta aerobt, d.v.s. med god syreförsörjning) men våra resultat antyder dock att detta inte behöver vara en begränsning eftersom anaerob energiförsörjning verkar vara viktig. Detta antagande kan man också finna stöd för i medelåldern på de tio bästa hästarna i de fem senaste världsmästerskapen, som är 13 år, och från en annan studie där tränare uppger att den bästa ålder för en passhäst är mellan 11 och 16 år.

Hästarna i den här studien behövde mer än 30 minuter på sig för att återhämta puls, andning, mjölksyrakoncentration och rektaltemperatur. Sammanfattningsvis visar studien att ett 100 m passlopp är ett högintensivt arbete och att förmågan att rekrytera snabba muskelfibrer och bilda mycket mjölksyra är viktigt för prestationsförmågan.

 

Studie IV – Effekter av ryttarens vikt på det arbetsfysiologiska svaret                

Det har i olika sammanhang diskuterats hur mycket en islandshäst egentligen orkar bära men det har hittills inte funnits några studier på det. I den här studien fick åtta hästar genomföra ett arbetstest där ryttaren och sadelns vikt succesivt ökades (med hjälp av blyvikter) från 20 % av hästens kroppsvikt, till 25, 30 och 35 %. I ett sista steg av testet togs vikterna bort och hästen bar 20 % en andra gång. Detta steg utfördes för att bedöma i vilken utsträckning arbetstestet visade effekten av den akuta viktsbelastningen (varje stegökning) och inte den ackumulerade effekten av hela testet. Det avslutande steget visade också att mätvärden som puls och andel röda blodkroppar (som i stor utsträckning speglar den akuta arbetsbelastningen) gick tillbaka till samma nivå som i början av testet. Åtta välutbildade skolhästar från Holar University College användes och alla viktsbelastningar testades i tölt (5,4 m/s) under 642 m med 5 min paus mellan (för påsättning av vikter och blodprovstagning). Pulsen ökade linjärt med ökad viktsbelastning och mjölksyrakoncentrationen ökade exponentiellt. Det här mönstret är känt sedan tidigare från liknande tester på andra hästar men där man istället för att öka vikten som hästarna bär vanligtvis ökar hastigheten. Den intensitet (hastighet eller annan belastning) där man observerar en snabb ansamling av mjölksyra i blodet (vid 4 mmol/l) brukar kallas för mjölksyratröskeln. Arbetets intensitet avgör hur länge arbetet kan pågå och arbeten under mjölksyratröskeln kan i teorin pågå i flera timmar (sedan kan mentala aspekter sätta stopp tidigare). Arbeten vid eller över mjölksyratröskeln kan inte pågå i flera timmar (snarare minuter) utan återhämtning, eftersom musklernas arbetsförmåga påverkas av bland annat mjölksyrabildningen. Hur fort musklerna påverkas beror bland annat på hur vältränad individen är men också på andra individuella egenskaper. I den här studien kunde vi skatta en mjölksyratröskel i form av en viktsbelastning. Vid viktsbelastningen 22,7 % nådde hästarna i genomsnitt 4 mmol/l men det var en stor individuell variation (17,0 - 27,5 %). Det fanns ingen koppling mellan hästarnas storlek och mjölksyratröskeln men formen på ryggen verkade spela roll. Ju smalare över ryggen (se figur 1) desto lägre mjölksyratröskel. Det var nog inte bara vikten i sig som gjorde att mjölksyrakoncentrationen ökade med ökad viktsbelastning. Hästarna minskade också steglängden och för att hålla samma hastighet måste sålunda stegfrekvensen öka. Det innebär att hästarna gjorde fler och snabbare muskelkontraktioner vilket också kan öka mjölksyrabildningen. Hästarna hade återhämtat puls och andning inom 30 minuter men mjölksyrakoncentrationen var fortfarande något högre än före testet. Hästarnas koncentration av två specifika muskelenzymer (CK och AST, som kan användas som indikatorer på muskelskada) mättes före och 2 dagar efter testet. Resultaten visade inga signifikanta effekter av arbetet. Alla hästar genomgick också en klinisk undersökning både före och 2 dagar efter testet och inga nya, större kliniska fynd gjordes dagarna efter testet. Sammanfattningsvis visade studien att denna grupp av hästar klarade testet bra och att de kunde arbeta med huvudsakligen aerob energiförsörjning upp till en viktsbelastning om 22,7 % men att den individuella variationen var stor. Hästens storlek verkade inte vara avgörande för det arbetsfysiologiska svaret men eventuellt kan en välutvecklad ryggmuskulatur vara viktig för att en islandshäst skall kunna bära tyngre ryttare under en längre tid.

 

Sammanfattande slutsatser                    

Den övergripande slutsatsen av det här avhandlingsarbetet är att många av de arbeten som islandshästen gör innebär högintensivt arbete där både aerob och anaerob energiförsörjning är viktigt för prestationsförmågan. De fysiologiska svaren på ridmomentet i avelsvärderingen och passlöpet påminner om de svar man kan se hos trav-, galopp- och fälttävlanshästar efter träning och tävling. Den här kunskapen går att använda för att utveckla träningsprogram för att bättre förbereda islandshästar för t.ex. ridmomentet i avelsvärderingen och för passlopp. Det är viktigt både för att minska risken för fysisk och mental ohälsa och för att utveckla hästarnas prestationsförmåga. Resultaten visar också att beroende på omständigheterna (ryttarens vikt och arbetets hastighet t.ex.) så kan även hobbyhästens arbete vara intensivt och över hästens mjölksyratröskel (medium tölt med en vikt motsvarande > 27 % av kroppsvikten t.ex). Det kan vara bra för att utveckla både hästens aeroba och anaeroba kapacitet men tränare och ryttare skall också vara medvetna om att denna typ av arbete ger trötthetssymptom snabbare än om hastigheten eller viktsbelastningen är lägre.

I samtliga studier har ryttarens vikt spelat roll för pulsen och mjölksyrabildningen men det går inte att ge en generell rekommendation för ”hur mycket vikt som är för mycket”. I alla experimentella studier i denna avhandling var viktsbelastningen över 27 % och av de totalt 25 hästar som ingick fanns det, med ett undantag, inga tecken på att hästarna blivit trötta. Detta stämmer med observationer från t.ex. distansrittlopp där hästarnas hull verkar vara viktigare för prestationsförmågan än viktsförhållandet mellan ryttare och häst (högt hull sänker prestationen). Det behövs dock mer forskning kring vilken betydelse hästarnas kroppsbyggnad och muskelansättning har för viktbärande förmågan.   

I studierna som handlade om effekten av tölt och trav, passloppet och ryttarens vikt fanns ett samband mellan mjölksyrakoncentrationen efter arbete och hästarnas återhämtningspuls efter 15 till 30 minuter. Det betyder att återhämtningspulsen var högre ju högre mjölksyrakoncentration hästarna haft. Denna kunskap kan tränare och ryttare använda för att få en uppfattning om hur intensiv ett träningspass varit. I de här studierna hade hästar som haft höga mjölksyrakoncentrationer (> 10 mmol/l) en puls > 70 slag/min efter 15 minuters vila.

                

             #horsesoficeland