Kaatsu

En treningstrend fra Japan øker i popularitet. Med treningsformen Kaatsu kan man faktisk bygge muskler uten å løfte tunge vekter. Enkelt forklart er Kaatsu okklusjonstrening, eller trening der blodgjennomstrømmingen i noen muskler blir helt eller delvis avstengt. Hensikten er vanligvis å øke muskelstørrelsen og muskelstyrken uten å måtte løfte tunge vekter, trene med stor motstand eller med høy intensitet.

Hypertrofi, eller cellevekst (for så vidt også hyperplasi, men det er en annen sak), av muskler er avhengig av flere faktorer, men det viktigste å huske, er at muskler vokser når de blir utsatt for stress. Jo større stress, jo større vekst – opp til et visst punkt. Det ser ut til å være det totale fysiologiske stresset muskler blir utsatt for som avgjør tilpassningen og påfølgende vekst. Man kan øke det fysiologiske stresset muskler blir utsatt for på flere måter; for eksempel kortere restitusjonstid mellom sett, økt antall sett, flere repetisjoner, økt motstand og også, ser det ut til, stenge av blodtilførselen.

Kaatsu er lavintensitetstrening der en mansjett, lik den som brukes til å måle blodtrykk, blir plassert rundt overarm eller lår, vanligvis nærmest mulig torso. Det var Yoshiaki Sato som startet med Kaatsu for over 40 år siden og Sato er fortsatt like engasjert.

Det kanskje største markedet for Kaatsu er rehabilitering. Yoshiaki Sato, tidligere ansatt ved Department of Ischemic Circulatory Physiology ved Universitetet i Tokyo, beskriver én av sine er faringer med Kaatsu slik

“…witnessing an older wheelchair-bound individual regain the use of his legs as well as another individual regaining sensation…”

Helt i fra begynnelsen var det klart at redusert blodgjennomstrømming kombinert med trening gav gode resultater, selv ved motstander så lave som 20% av 1 repetisjon maksimum (RM). Flere studier har senere bekreftet at man kan få økt muskelmasse ved intensiteter som vanligvis ikke vil gi slike effekter.

I 2005 demonstrerte Sato sammen med Takashi Abe og Charles F. Keans, effekten av Kaatsu kombinert med lavintensitetstrening [1]. De satte 18 unge menn til å gå på tredemølle 2 ganger om dagen, 6 dager i uken i 3 uker. De gikk 5 intervaller av 2 min med en hastighet på 50m/min og med 1 minutt pause mellom intervallene. Halvparten av mennene gikk med en mansjett rundt låra, som stengte av deler av blodgjennomstrømmingen.

Yoshiaki Sato på 60-tallet
 da han eksperimenterte med Kaatsu

Kaatsu-gruppen fikk økte nivåer av veksthormon under trening og etter bare 4 dager hadde de signifikant større muskel-bein-tykkelse sammenlignet med kontrollgruppen. Etter 6 uker hadde tykkelsen på lår økt 6% i Kaatsu-gruppen og ingenting i kontrollgruppen. I Kaatsu-gruppen økte arealet på midten av quadriceps med 5,7% og på hamstrings med 7,6%. Forskerne testet også styrken til mennene før og etter forsøket. Kaatsu-gruppen økte styrken i beinpress med 7,4% og i beincurl med 8,3%, mens kontrollgruppen ikke økte i noen av øvelsene.

Slike resultater kan vise seg svært viktige i rehabilitering av syke og eldre. Det er ofte et mål, ved rehabilitering eller trening hos eldre, å øke muskelmassen. Vanligvis er eneste måten å gjøre dette på å trene med stor motstand og høy intensitet. Denne måten å trene på passer ikke alle pasientgrupper. Ettersom muskelsvinn er et problem hos mange eldre er det spennende at man, kun ved å gå i rolig tempo, kan øke muskelmassen.

Når man trener muskler som har avstengt blodgjennomstrømming utsettes de for stress og vokser mer enn muskler som har normal blodgjennomstrømming. Men studier av Kaatsu tyder på at også muskler med normal gjennomstrømming blir påvirket. Én studie undersøkte effekten av benkpress med lav motstand, på størrelsen av triceps og pectoralis [2].

10 men ble delt inn i to grupper, én Kaatsu og en vanlig. De trente benkpress med intensitet på 30% av 1RM. De gjorde 4 sett med 75 repetisjoner til sammen, to ganger daglig, 6 dager i uken i 2 uker.

Etter to uker hadde muskeltykkelse i både triceps (med okklusjon) og pectoralis (uten okklusjon) økt med henholdsvis 8% og 16 % i Kaatsu-gruppen, mens de uten blodavstengning ikke opplevde noen endring. Maksimal vekt deltakerne klarte å løfte i benkpress (1RM) økte signifikant kun i Kaatsu-gruppen.

En nyere studie [3] undersøkte effekten av å kombinere Kaatsu med vanlig styrketrening i 6 uker. Forskerne delte 40 personer inn i 4 grupper, én som trente vanlig styrketrening (75% av 1 RM), én som trente Kaatsu med lav intensitet (30% av 1 RM), én som gjorde begge deler (Kaatsu 2 ganger, og vanlig styrke 1 gang i uken) og én ikke-trenende kontrollgruppe. Treningen bestod av benkpress 3 ganger i uken. 1RM økte mer med vanlig styrketrening (ca 20%) og kombinertgruppen (ca 15%) enn i okklusjonsgruppen (ca 9%). Muskelvolum i triceps økte med 8,6% med vanlig trening, med 7,2 % i kombinertgruppen og med 4,4% med kun okklusjon. Studien viste slik sett at man kan oppnå bedre resultater om man legger inn vanlig styrketrening til et Kaatsu treningsregime.

Flere studier av okklusjonstrening har, i tilegg til å finne økt styrke og muskelvekst, funnet andre positive effekter. En gruppe koreanske forskere fant at 2 uker med gående okklusjonstrening økte maksimalt oksygenopptak hos idrettsutøvere [4]. En annen studie fra Birmingham viste at det sannsynligvis skjer en økt kapillarisering (målt som økt filtreringsrate) etter okklusjonstrening [5].

Styrketrening med stor motstand kan øke muskelstørrelse, men det kan også redusere arterienes elastisitet og evne til å utvide seg, noe man er redd kan være negativt. I en studie [6] fra 2010 ble 13 eldre personer satt til å gå på tredemølle med redusert blodgjennomstrømming i bein mens 10 eldre personer ble satt til å gå på samme måte uten okklusjon. Gruppene gikk i 20 min med lav intensitet (ca 45 % av Heart Rate Reserve), 4 dager i uken i 10 uker. Både styrke og muskelmasse økte i Kaatsu-gruppen, men ikke i kontrollgruppen. Begge grupper fikk en forbedret arteriell compliance. Forsøket viste dermed at man kan få både bedret blodårefunksjon og økt muskelmasse på samme tid.

Det finnes forsiktighetsregler man bør følge om man vil prøve Kaatsu-trening. Én mulig risiko oppstår når man stenger av blodtilførselen for mye, noe som blant annet kan føre til trombosedannelse (blodpropp). Sato ble selv lagt inn på sykehus på 60-tallet etter at han trente med mansjett og overså en økende nummenhet i beina. Et plutselig anfall av kortpushet gjorde at han ble innlagt der det ble påvist blodpropp i lungene. Da Sato senere patenterte Kaatsu, sørget han samtidig for å lage retningslinjer for å redusere risikoen for å overdrive, slik han selv hadde gjort.

Yoshiaki Sato i 60-åra trener fortsatt Kaatsu

Alt i alt viser Kaatsu svært lovende resultater, men treningen er selvfølgelig ikke for alle. Det kan være mer ubehagelig enn vanlig trening, men det er et lovende verktøy med tanke på blant annet rehabilitering. Årsakene til at muskler vokser mer med redusert blodgjennomstrømming er fortsatt ukjente. Økt nivå av veksthormon kan være en evolusjonær tilpassning som imiterer reaksjonen ved store skader, som tap av lemmer. Det ser også ut til at okklusjonstrening gir reduserte myostatinaktivitet. Myostatin bremser muskelvekst. Muskler ser også ut til å vokse mer når det er lite tilgang på oksygen. Faktisk har man sett økt muskelvekst ved å la folk trene med lavere oksygentilgang for hele kroppen sammenlignet med vanlig tilgang [7]. En studie viste at gener knyttet til proteinnedbrytning blir nedregulert etter okklusjonstrening [8].

Referanser

1. Abe T, Kearns CF, Sato Y: Muscle size and strength are increased following walk training with restricted venous blood flow from the leg muscle, Kaatsu-walk training. J Appl Physiol 2006, 100: 1460-1466.

2. Yasuda T, Fujita S, Ogasawara R, Sato Y, Abe T: Effects of low-intensity bench press training with restricted arm muscle blood flow on chest muscle hypertrophy: a pilot study. Clin Physiol Funct Imaging 2010, 30: 338-343.

3. Yasuda T, Ogasawara R, Sakamaki M, Ozaki H, Sato Y, Abe T: Combined effects of low-intensity blood flow restriction training and high-intensity resistance training on muscle strength and size. Eur J Appl Physiol 2011.

4. Park S, Kim JK, Choi HM, Kim HG, Beekley MD, Nho H: Increase in maximal oxygen uptake following 2-week walk training with blood flow occlusion in athletes. Eur J Appl Physiol 2010, 109: 591-600.

5. Evans C, Vance S, Brown M: Short-term resistance training with blood flow restriction enhances microvascular filtration capacity of human calf muscles. J Sports Sci 2010, 28: 999-1007.

6. Ozaki H, Miyachi M, Nakajima T, Abe T: Effects of 10 weeks walk training with leg blood flow reduction on carotid arterial compliance and muscle size in the elderly adults. Angiology 2011, 62: 81-86.

7. Nishimura A, Sugita M, Kato K, Fukuda A, Sudo A, Uchida A: Hypoxia increases muscle hypertrophy induced by resistance training. Int J Sports Physiol Perform 2010, 5: 497-508.

8. Manini TM, Vincent KR, Leeuwenburgh CL, Lees HA, Kavazis AN, Borst SE, Clark BC: Myogenic and proteolytic mRNA expression following blood flow restricted exercise. Acta Physiol (Oxf) 2011, 201: 255-263.

Meanwhile, in Japan

Felt like writing something about exercise. After all, my education is in exercise science and not nutrition. This is about an exercise trend from Japan. It might be the next big thing in both muscle building and physical therapy and it may hurt like hell.

This is Kaatsu training!

Simply speaking Kaatsu training is occlusion training or training where a large part of the blood flow to and from the exercising muscles are restricted by a cuff. Its purpose is to increase muscle size without having to use high resistance and heavy loads.

Increasing muscle size is dependent on a variety of factors, but the important point is that muscles grow due to adaptation to stress. The larger the stress the stronger the effect (to a certain point) and it is the total amount of physiological stress that stimulates muscle hypertrophyIncreasing total stress can be achieved by for example increasing resistance, reducing break time, increasing number of sets and also as it appears, restricting blood flow.

Kaatsu training consists of performing low-intensity training while a relatively light and flexible cuff much like the ones used to measure blood pressure, is placed on the arms or legs usually close to the trunk. Inventor of Kaatsu training, Yoshiaki Sato, has worked with Kaatsu for more than 40 years and is still going strong.

Kaatsu may be an important tool in rehabilitation. Yoshiaki Sato, then at the Department of Ischemic Circulatory Physiology at The University of Tokyo describes his own experience with Kaatsu training: “…witnessing an older wheelchair-bound individual regain the use of his legs as well as another individual regaining sensation…”

Yoshiaki Sato in the 60’s while experimenting with Kaatsu




Kaatsu training does require some caution because blocking blood flow too much may be deleterious and cause thrombosis. Mr. Sato was himself hospitalized in the 1960’s after exercising with constricted blood flow and disregarding an increasing numbness in his legs. He experienced an episode of acute shortness of breath and was hospitalized with a pulmonary embolism. Sato later patented Kaatsu and made guidelines to reduce the risk of overdoing it like he himself did.


From Abe et al 2005
From the beginning it was clear that blood flow constriction combined with resistance exercise gave some exercise advantage even at levels as low as 20% of 1 repetition maximum (RM). Several studies have found increased muscle size at exercise intensities far lower than what may cause muscle growth under normal conditions.

In 2005 Sato with Takashi Abe and Charles F. Kearns demonstrated effects at even lower intensities. They made 18 young men walk on a treadmill 2 times a day, 6 days a week for 3 weeks. They did 5 sets of 2-minute bouts with treadmill speed at 50 m/min, with a 1-min rest between bouts. 9 of these men walked with a cuff round their thighs restricting blood flow.

The Kaatsu group experienced higher growth hormone levels during exercise and by day 4 their muscle-bone cross sectional area was significantly larger than that of the control group. By week 6 it had increased 6% in the Kaatsu group and nothing in the control group. In the Kaatsu group mid thigh quadriceps cross sectional area increased by 5.7% while hamstrings increased 7.6%. Leg press and leg curl 1RM strength increased by 7.4% and 8.3% respectively in the Kaatsu walk group, but not in the control-walk group. 

These results may be of great significance for elderly and frail people. Normally, if you want to achieve significant muscle size increases you must exercise at high intensities and often with large external loads (>65% of 1 repetition maximum). These training intensities however may not always be possible in the elderly. Here the scientists showed that walking in a relatively slow tempo can build muscles. This is great news, because muscle wasting is a serious problem especially in the older part of the population and may cause great disabilities and need for care.


Yoshiaki Sato in his 60s still experimenting with Kaatsu
When exercising limbs have a restricted blood flow the physiologic stress increases and muscles grow more than non restricted muscles. But recent data also suggest that non restricted muscles in multi joint exercises may benefit from Kaatsu. A recent pilot study examined the effects of low intensity bench press with restricted blood flow on chest muscle and triceps hypertrophy.

10 men were divided into low intensity bench press with or without occlusion. The exercise consisted of bench press at 30% of 1RM, four sets of a total 75 reps, twice daily, 6 days a week for 2 weeks. By the end of two weeks triceps and pectoralis muscle thickness increased 8% and 16% respectively in the Kaatsu group while the number were -1% and 2% in the control group. 1RM bench press also increased significantly in the Kaatsu group only.

I won’t go into the mechanisms here, but they are still poorly understood. I was once a part of an occlusion exercise experiment where I had 7 biopsies taken from my vastus lateralis muscles. I think one of the things the researchers were looking at was heat shock proteins. Growth hormone secretion has been shown to be increased with occlusion, some have suggested (mostly on the basis of animal studies) that myostatin and cortisol may be involved. Other hormones and growth factors have been measured, but no single mechanism has stood out yet.

Several studies on occlusion training have, in addition to hypertrophy and increased strength found increased oxygen uptake. A recent Korean study found that 2 weeks of occlusion walking increased maximal oxygen uptake in trained athletes. 

Although I am uncertain of the importance of Kaatsu in sports and regular recreational exercise (it is rather uncomfortable when you feel your legs pumping, turning red, and going numb) it is definitely an interesting method that might prove an important tool in physical therapy both for older people and athletes recovering from injuries.

So if you want to do it like they do it in Japan, just strap yourself in!