Hvilken effekt har energidrikker på muskelvekst?

Introduksjon

Energidrikker markedsføres som prestasjonsfremmende drikker og konsumeres i økende grad, særlig blant unge voksne og idrettsutøvere (National Center for Complementary and Integrative Health [NCCIH], 2018; Vercammen et al., 2019). Globalt er markedet i sterk vekst, fra 53 milliarder USD i 2018 til et estimert 86 milliarder USD i 2026 (Kadam & Deshmukh, 2022). Drikkenes popularitet tilskrives aggressiv markedsføring og ingredienser som koffein, sukker, B-vitaminer og ulike stimulanter (Alsunni, 2015; Higgins et al., 2010). Samtidig øker bekymringen for deres helseeffekter. Inntak av koffein over anbefalt nivå (>400 mg/dag) er knyttet til søvnløshet, angst og gastrointestinale plager (Jee et al., 2020). Andre tilsetningsstoffer som taurin og glukuronolakton har usikker dokumentasjon og potensielle nevrotoksiske effekter (Boyina & Dodoala, 2020). Overforbruk av sukker i energidrikker kobles også til fedme og hjerte- og karsykdommer (Voskoboinik et al., 2019). Parallelt med dette har man identifisert viktige biologiske prosesser knyttet til muskelregenerasjon, særlig myogenese, der myoblaster differensieres til flerkjernede myotuber (Bentzinger et al., 2012). Myogen differensiering reguleres av spesifikke transkripsjonsfaktorer som MyoD og MyoG, og er essensiell etter muskelskade som følge av trening (Hernandez-Hernandez et al., 2017; Dumont et al., 2015). Det er fortsatt uklart hvordan energidrikker påvirker denne prosessen, selv om energidrikkinntak er utbredt blant idrettsutøvere og ungdom (Puupponen et al., 2021; Kaur et al., 2022). Formålet med denne studien var å undersøke hvordan ulike energidrikkformuleringer påvirker myogen differensiering in vitro i murine C2C12-myoblaster – en etablert modell for muskelutvikling (Tang et al., 2018). Studien viste at alle energidrikker hemmet myotubedannelse i en doseavhengig grad, noe som antyder en potensiell negativ effekt på muskelregenerasjon.

Metode 

I denne studien brukte forskerne muskelceller fra mus (C2C12-myoblaster) for å undersøke hvordan ulike energidrikker påvirker muskelutvikling. Åtte kommersielt tilgjengelige energidrikker ble testet: RedBull, RedBull Zero, Monster Energy, Monster Ultra Paradise, Rockstar, Rockstar Sugar Free, Celsius Live Fit og Celsius Heat. Drikkene ble justert til nøytral pH og tilsatt cellekulturer i to ulike fortynninger (1:50 og 1:5).Cellene ble først dyrket i vekstmedium i 24 timer, før de ble overført til et medium som stimulerer dem til å utvikle seg til modne muskelfibre. Denne differensieringsprosessen pågikk i fire dager. Underveis ble noen celler også testet for celledød for å undersøke om drikkene var giftige. For å vurdere muskelutvikling ble cellene farget med spesifikke markører og analysert med fluorescensmikroskopi. Forskerne målte hvor mange celler som hadde utviklet seg til muskelfibre (MHC-positive) og hvor mange som hadde smeltet sammen til flerkjernede fibre (fusjonsindeks). De undersøkte også genuttrykket av muskelrelaterte gener ved hjelp av PCR-analyse. Til slutt ble statistiske analyser brukt for å sammenligne resultatene mellom energidrikkene og kontrollgruppen.

Hovedfunn

Resultatene viste at alle de åtte testede energidrikkene hadde en hemmende effekt på utviklingen av muskelceller (myogen differensiering) i C2C12-celler(Figur 1). Drikkene inneholdt mange felles ingredienser som koffein, sukker og B-vitaminer, men sammensetningen og mengdene varierte betydelig. Celsius Heat hadde for eksempel det høyeste koffeininnholdet, mens Monster Ultra Paradise hadde det laveste. Noen drikker, som Celsius-variantene, skilte seg ut ved å inneholde tilleggskomponenter som vitamin C, krom og L-citrullin. I en cellelevedyktighetstest (MTS-assay) viste de fleste energidrikkene liten toksisk effekt (Figur 2) ved lav konsentrasjon (1:50). Ved høyere konsentrasjon (1:5) førte enkelte drikker, særlig Celsius Heat og Celsius Live Fit, til redusert celleoverlevelse med opptil 28 % celledød. Basert på dette ble begge konsentrasjoner brukt i videre analyser av muskelcelleutvikling. Videre analyser viste at eksponering for energidrikker reduserte både andelen celler som uttrykte det muskelspesifikke proteinet MHC og graden av cellefusjon til flerkjernede muskelfibre to viktige indikatorer på vellykket muskelutvikling. Effekten var konsentrasjonsavhengig, og mest uttalt for Celsius Heat og Celsius Live Fit, som nærmest fullstendig blokkerte muskelcelleutvikling ved høy dosering. I tillegg ble uttrykket av sentrale gener for muskelmodning (MyoG og MCK) betydelig redusert i celler behandlet med energidrikkene, særlig ved høy konsentrasjon. Dette indikerer at drikkenes innhold påvirker genprogrammer knyttet til muskelutvikling. Det ble også undersøkt om energidrikkene kunne forårsake muskelsvinn (atrofi) i ferdigdifferensierte celler. De fleste drikker hadde liten innvirkning, men Celsius Live Fit reduserte myotubediameteren i like stor grad som dexametason, en kjent hemmende faktor for muskelvekst. Samlet sett viser funnene at energidrikker, spesielt ved høyt inntak, kan hemme både vekst og modning av muskelceller in vitro. Forskjeller mellom drikkene tyder på at enkelte ingredienser – alene eller i kombinasjon – kan påvirke muskelregenerasjon negativt, noe som gir grunnlag for videre undersøkelser på effektene av energidrikker i muskelfunksjon og restitusjon.

Figur 1:Myogen differensiering av C2C12-celler over tid uten eksponering for energidrikker. 

Figur 2:Cellelevedyktighet etter 24 timers eksponering for ulike energidrikker i to fortynninger (1:50 og 1:5).

Diskusjon

Denne studien viste at alle de undersøkte energidrikkene hemmer utviklingen av muskelceller (myogen differensiering) i en doseavhengig og formulering-avhengig grad. Spesielt Celsius Heat og Celsius Live Fit hadde de sterkeste negative effektene, noe som trolig skyldes deres høye innhold av koffein og potensielt også andre ingredienser som krom. Selv om koffein i moderate mengder er kjent for å ha ergogene effekter, tyder resultatene på at høyere doser kan forstyrre viktige prosesser i muskelutvikling og -reparasjon. Funnene støttes av tidligere studier som viser at koffein kan hemme uttrykket av gener som er sentrale i myogenese, samt indusere muskelsvinn ved høye konsentrasjoner. Det er også verdt å merke seg at RedBull og RedBull Zero hadde en svakere negativ effekt på cellefusjon, og at dette kan være relatert til deres høye innhold av vitamin B6 – en faktor som tidligere er knyttet til forbedret muskeldifferensiering. Studien har flere styrker, inkludert sammenligning av åtte kommersielt tilgjengelige energidrikker og bruk av både cellulære og molekylære mål. Samtidig er det noen begrensninger. C2C12 er en etablert, men forenklet modell, og in vitro-resultater kan ikke direkte overføres til mennesker. Energidrikkene ble heller ikke testet i kombinasjon med fysisk belastning, slik de ofte konsumeres i praksis. Fremtidig forskning bør inkludere dyremodeller og undersøkelser av enkeltingredienser for å identifisere hvilke komponenter som er ansvarlige for de negative effektene.

Konklusjon

Denne studien viser at energidrikker i fysiologisk relevante konsentrasjoner hemmer vekst og modning av muskelceller i laboratoriemodeller. Effekten var sterkest for Celsius Heat og Celsius Live Fit, og henger trolig sammen med høyt koffeininnhold. Resultatene indikerer at energidrikker kan forstyrre muskelreparasjon og utvikling, særlig ved høyt inntak.

Praktisk betydning

Personer som bruker energidrikker i forbindelse med trening bør være klar over at høyt inntak kan potensielt svekke muskelrestitusjon og vekst, spesielt ved gjentatt bruk over tid.

Referanseliste

Alsunni, A. A. (2015). Energy drink consumption: Beneficial and adverse health effects. International Journal of Health Sciences, 9(4), 468–474.

Bentzinger, C. F., Wang, Y. X., & Rudnicki, M. A. (2012). Building muscle: Molecular regulation of myogenesis. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 4(2), a008342. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a008342

Boyina, R., & Dodoala, S. (2020). Evaluation of the neurobehavioural toxic effects of taurine, glucuronolactone, and gluconolactone used in energy drinks in young rats. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences, 17(6), 659–666. https://doi.org/10.4274/tjps.galenos.2019.33602

Dumont, N. A., Bentzinger, C. F., Sincennes, M. C., & Rudnicki, M. A. (2015). Satellite cells and skeletal muscle regeneration. Comprehensive Physiology, 5(3), 1027–1059. https://doi.org/10.1002/cphy.c140068

Hernandez-Hernandez, J. M., Garcia-Gonzalez, E. G., Brun, C. E., & Rudnicki, M. A. (2017). The myogenic regulatory factors, determinants of muscle development, cell identity and regeneration. Seminars in Cell & Developmental Biology, 72, 10–18. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2017.11.010

Higgins, J. P., Tuttle, T. D., & Higgins, C. L. (2010). Energy beverages: Content and safety. Mayo Clinic Proceedings, 85(11), 1033–1041. https://doi.org/10.4065/mcp.2010.0381

Jee, H. J., Lee, S. G., Bormate, K. J., & Jung, Y. S. (2020). Effect of caffeine consumption on the risk for neurological and psychiatric disorders: Sex differences in human. Nutrients, 12(10), 3080. https://doi.org/10.3390/nu12103080

Kadam, A., & Deshmukh, R. (2022). Energy drinks market by type (alcoholic, nonalcoholic), by end user (kids, adults, teenagers): Global opportunity analysis and industry forecast, 2020–2031. Allied Market Research. https://www.alliedmarketresearch.com/energy-drink-market

Kaur, A., Yousuf, H., Ramgobin-Marshall, D., Jain, R., & Jain, R. (2022). Energy drink consumption: A rising public health issue. Reviews in Cardiovascular Medicine, 23(3), 83. https://doi.org/10.31083/j.rcm2303083

National Center for Complementary and Integrative Health. (2018). Energy drinks. https://www.nccih.nih.gov/health/energy-drinks

Puupponen, M., Tynjälä, J., Tolvanen, A., Välimaa, R., & Paakkari, L. (2021). Energy drink consumption among Finnish adolescents: Prevalence, associated background factors, individual resources, and family factors. International Journal of Public Health, 66, 620268. https://doi.org/10.3389/ijph.2021.620268

Tang, J., Li, Y., Li, X., Liu, H., Zhou, X., Wang, J., & Liu, B. (2018). Damage to the myogenic differentiation of C2C12 cells by heat stress is associated with up-regulation of several selenoproteins. Scientific Reports, 8, 10601. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29012-6

Vercammen, K. A., Koma, J. W., & Bleich, S. N. (2019). Trends in energy drink consumption among U.S. adolescents and adults, 2003–2016. American Journal of Preventive Medicine, 56(6), 827–833. https://doi.org/10.1016/j.amepre.2018.12.007

Voskoboinik, A., Koh, Y., & Kistler, P. M. (2019). Cardiovascular effects of caffeinated beverages. Trends in Cardiovascular Medicine, 29(6), 345–350. https://doi.org/10.1016/j.tcm.2018.09.019