Kwas mlekowy (C3H6O3) to substancja wytwarzana przez organizm podczas normalnego metabolizmu organizmu. Synteza ta staje się szczególnie intensywna w warunkach braku tlenu, czyli gdy zapotrzebowanie metaboliczne tego gazu przewyższa jego dostępność, jest to charakterystyczny moment „wysiłkowego wysiłku fizycznego, ale także określonych stanów patologicznych, np. wynikających z”. niedrożność dróg oddechowych.
Podstawa biochemiczna
Przypomnijmy pokrótce, że „kwas mlekowy powstaje z pirogronianu, który jest końcowym produktem glikolizy (procesu cytoplazmatycznego, w wyniku którego następuje rozkład glukozy na dwie cząsteczki kwasu pirogronowego lub pirogronianu). W szóstym z dziesięciu etapów glikolizy „Aldehyd 3-fosfoglicerynowy jest utleniany dzięki utlenionemu NAD (NAD+), który działa jako akceptor jonów wodorowych H+. NAD jest następnie redukowany do NADH (H+). W tym momencie, jeśli chcemy, aby energia była nadal generowana poprzez glikolizę, musimy zadbać o regenerację utlenionego NAD (NAD +), który w przeciwnym razie byłby szybko wyczerpany, aż do wyczerpania. ponowne utlenianie zredukowanego NAD jest powierzone cyklowi Krebsa (mitochondrialna fosforylacja oksydacyjna), z wykorzystaniem tlenu, tworzeniem wody i syntezą ATP.Gdy tlenu jest niedobór, pirogronian, który nie wchodzi w cykl Krebsa, jest redukowany do kwasu mlekowego przez enzym dehydrogenaza mleczanowa Z tej reakcji (patrz rysunek) zostaje przywrócony NAD+ niezbędny do dalszej reakcji aldehydu 3-fosfoglicerynowego, po czym może zachodzić glikoliza.
Po wytworzeniu, przy fizjologicznym pH, kwas mlekowy ma tendencję do dysocjacji prawie całkowicie na dwa jony: jon mleczanowy i jon H + (zgodnie z reakcją pokazaną na rysunku).
Będąc, jak sama nazwa wskazuje, kwasem, nadmierna produkcja mleczanu i H+ ma tendencję do obniżania pH wewnątrz komórki, przyczyniając się (wraz z wieloma innymi czynnikami) do wystąpienia zmęczenia.
Pierwszy mechanizm wdrożony przez komórki w celu obrony przed nadmierną produkcją kwasu mlekowego polega na jego wypływie do środowiska zewnątrzkomórkowego i krwi. Nic dziwnego, że w normalnych warunkach stężenie mleczanów we krwi wynosi 1-2 mmol/L, natomiast wzrasta do ponad 20 mmol/L podczas szczególnie intensywnego wysiłku fizycznego.
Usuwanie kwasu mlekowego
Chociaż w wysokich stężeniach kwas mlekowy jest produktem szczególnie toksycznym, który jako taki musi być koniecznie usunięty, nie można go i nie wolno uważać za odpad.W rzeczywistości po wytworzeniu kwas mlekowy może:
- być wychwytywane i wykorzystywane przez niektóre tkanki do celów energetycznych, jak to ma miejsce np. w sercu (które woli używać mleczanu niż glukozy), ale także na poziomie samych komórek mięśniowych (białe włókna lepiej go produkują, a czerwone przy utylizacji);
- stosować do syntezy ex-novo glukozy/glikogenu (glukoneogeneza, cykl Cori w wątrobie).
W obu przypadkach mleczan musi najpierw zostać ponownie przekształcony w pirogronian, ponownie przez enzym dehydrogenazę mleczanową, z redukcją NAD+ do NADH (H+). W tym momencie pirogronian może zostać całkowicie utleniony w cyklu Krebsa lub wykorzystany do glukoneogenezy.
Widzieliśmy już, jak nadmierna synteza kwasu mlekowego zaburza metabolizm komórki, która uwalnia go na zewnątrz poprzez specyficzne transportery błonowe (MCT).Oprócz różnych mechanizmów obronnych, które wkrótce zobaczymy, istnieje a priori dalsza kontrola, która zapobiega nadmiernemu gromadzeniu się mleczanu w środowisku wewnątrzkomórkowym Spadek pH (środowiska kwaśnego) - na skutek kumulacji jonów wodorowych H+ pochodzących z dysocjacji kwasu mlekowego - hamuje enzym fosfofruktokinazę, który interweniuje w trzecim etapie glikolizy określenie jego prędkości. W konsekwencji nadmierny spadek pH powoduje spowolnienie glikolizy, zmniejszając tempo syntezy kwasu mlekowego (ujemne sprzężenie zwrotne).
Z nadmiernym spadkiem pH wewnątrzkomórkowego walczą jednak również układy buforowe, wśród których najważniejszy jest biarbonian/kwas węglowy, wzmocniony aktywnością oddechową z eliminacją CO2:
Jak pokazano na rysunku, intensywna aktywność oddechowa występująca podczas intensywnego wysiłku fizycznego zmniejsza stężenie CO2 i kwasu węglowego we krwi, buforując pobór H+ wytwarzanego przez dysocjację kwasu mlekowego.
Powyższy obrazek pokazuje czasowy przebieg mleczanu we krwi (laktatemii) podczas fazy zdrowienia po intensywnym wysiłku kwasu mlekowego. Jak wyraźnie widać na wykresie, osoba trenująca jest w stanie pozbyć się kwasu mlekowego w krótszym czasie niż osoba prowadząca siedzący tryb życia.Inną ważną rzeczą do podkreślenia jest to, że w ciągu najwyżej godziny poziomy temperatury mleka powracają do normalnych warunków. podstawowy; dlatego błędem jest przypisywanie akumulacji kwasu mlekowego bolesności mięśni, która towarzyszy dniom po szczególnie intensywnym treningu.
Aby ułatwić eliminację kwasu mlekowego po maksymalnym wysiłku, sportowiec zadba o to, aby po wyczynu wykonać fazę wyciszenia w lekkim tempie, trwającą 15-20 minut.
