Молочная кислота — ваш друг, что бы ни говорил фитнес-тренер

Что такое молочная кислота и лактат

Нашему телу постоянно нужна энергия для работы органов и сокращения мышц. С пищей в организм поступают углеводы. В кишечнике они расщепляются до глюкозы, которая затем попадает в кровь и транспортируется в клетки организма, включая мышечные.

В цитоплазме клеток происходит гликолиз — окисление глюкозы до пирувата (пировиноградной кислоты) с образованием АТФ (аденозинтрифосфат, основное топливо организма). Затем за счёт фермента лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается до молочной кислоты, которая тут же теряет ион водорода, может присоединить ионы натрия (Na+) или калия (K+) и превращается в соль молочной кислоты — лактат.

Формула молочной кислоты и лактата

Как видим, молочная кислота и лактат — это не одно и то же. Накапливается в мышцах, выводится и перерабатывается именно лактат. Поэтому говорить о молочной кислоте в мышцах некорректно.

До 1970 года лактат считался побочным продуктом, который возникает в работающих мышцах из-за недостатка кислорода. Однако исследования последних десятилетий опровергли это утверждение. Например, Мэтью Рогатски (Matthew J. Rogatzki) в 2015 году выяснил ^{, что гликолиз всегда заканчивается образованием лактата.}

Это же утверждает ^{Джордж Брукс (George A. Brooks) из Калифорнийского университета, изучающий молочную кислоту более 30 лет. Накопление лактата показывает только баланс между его производством и устранением и не имеет отношения к аэробному или анаэробному метаболизму.}

Лактат всегда формируется во время гликолиза вне зависимости от наличия или недостатка кислорода. Он производится даже в состоянии покоя.

Почему многие не любят молочную кислоту

Миф 1. Молочная кислота вызывает боль в мышцах

Этот миф давно уже опровергли, однако некоторые фитнес-тренеры до сих пор винят лактат в крепатуре, или отложенной боли в мышцах. На самом деле уровень лактата сильно снижается уже через несколько минут после прекращения нагрузки и полностью приходит в норму где-то через час после тренировки.

Таким образом, лактат никак не может вызывать боль в мышцах через 24–72 часа после тренировки. О том, какие механизмы заставляют ваши мышцы болеть после тренировки, можно почитать в этой статье.

Миф 2. Молочная кислота «закисляет» мышцы и вызывает их утомление

Существует распространённое мнение о том, что уровень лактата в крови влияет на работу мышц. Однако на самом деле в этом виноват не лактат, а ионы водорода, которые повышают кислотность тканей. Когда pH-баланс смещается в кислую сторону, наступает ацидоз. Существует немало исследований, доказывающих, что ацидоз негативно влияет на сокращение мышц.

В научной статье ^{«Биохимия метаболического ацидоза, вызванного физическими упражнениями» Роберта Робергса (Robert A. Robergs) указано, что ионы водорода высвобождаются каждый раз, когда АТФ расщепляется до АДФ (аденозиндифосфат) и неорганического фосфата с выделением энергии.}

Когда вы работаете со средней интенсивностью, ионы водорода используются митохондриями для окислительного фосфорилирования (восстановления АТФ из АДФ). Когда интенсивность упражнений и потребность организма в энергии возрастает, восстановление АТФ происходит в основном за счёт гликолитической и фосфагенной систем. Это вызывает увеличенное высвобождение протонов и, как следствие, ацидоз.

В таких условиях увеличивается производство лактата для защиты организма от накопления пирувата и поставки NAD+, необходимого для второй фазы гликолиза. Робергс предположил, что лактат помогает справиться с ацидозом, поскольку может переносить ионы водорода из клетки. Таким образом, без увеличенного производства лактата ацидоз и мышечная усталость наступили бы гораздо быстрее.

Лактат не виноват в том, что во время интенсивной нагрузки у вас устают мышцы. Усталость вызывает ацидоз — накопление ионов водорода и смещение pH организма в кислую сторону. Лактат, наоборот, помогает справиться с ацидозом.

Чем лактат полезен для здоровья и физической подготовки

Лактат является источником энергии

В 80–90-х годах Джоржд Брукс доказал ^{, что лактат переходит из мышечных клеток в кровь и транспортируется в печень, где восстанавливается до глюкозы в цикле Кори. После этого глюкоза вновь транспортируется по крови в работающие мышцы и может использоваться для производства энергии и запасаться в виде гликогена.}

Более того, даже мышцы могут использовать лактат в качестве топлива. В 1999 году Брукс обнаружил ^{, что тренировки на выносливость снижают уровень лактата в крови, даже когда клетки продолжают производить его в том же количестве. В 2000 году он выяснил, что у выносливых атлетов увеличивается количество молекул-переносчиков лактата, которые быстро перемещают лактат из цитоплазмы клетки в митохондрии.}

В дальнейших экспериментах учёные обнаружили внутри митохондрий не только белки-переносчики, но и лактатный энзим дегидрогеназу, которая запускает превращение лактата в энергию.

Учёные сделали вывод, что лактат переносится в митохондрии и сжигается там при участии кислорода для добычи энергии.

Лактат служит источником энергии для мышц. В печени он восстанавливается до глюкозы, которая затем снова используется мышцами или запасается в них в виде гликогена. Кроме того, лактат может сжигаться непосредственно в мышцах для производства энергии.

Лактат увеличивает выносливость

Лактат помогает увеличить потребление кислорода, что тоже положительно влияет на выносливость. Исследование ^{2006 года показало, что лактат, в отличие от глюкозы, увеличивает количество кислорода, потребляемого митохондриями, что позволяет им выработать больше энергии.}

А в 2014 году выяснилось ^{, что лактат снижает ответ на стресс и увеличивает производство генов, вовлечённых в создание новых митохондрий.}

Лактат увеличивает количество потребляемого кислорода, так что ваше тело сможет дольше переносить нагрузки.

Лактат защищает мозг

Лактат предотвращает вызванную L-глутаматом эксайтотоксичность. Это патологическое состояние, при котором из-за чрезмерной активности нейронов повреждаются их митохондрии и мембраны и клетка гибнет. Эксайтотоксичность может стать причиной рассеянного склероза, инсульта, болезни Альцгеймера и других заболеваний, связанных с повреждением нервной ткани.

Исследование ^{2013 года доказало, что лактат регулирует активность нейронов, защищая мозг от эксайтотоксичности.}

Кроме того, лактат обеспечивает мозгу альтернативный источник питания, когда глюкозы не хватает. В том же 2013 году учёные выяснили ^{, что незначительное увеличение циркуляции лактата позволяет мозгу нормально функционировать в условиях гипогликемии.}

Более того, исследование ^{2011 года показало, что глюкозы недостаточно для обеспечения энергии во время интенсивной активности синапсов, а лактат может быть эффективным источником энергии, который поддерживает и усиливает метаболизм мозга.}

И, наконец, исследование ^{2014 года доказало, что лактат увеличивает количество норэпинефрина, нейротрансмиттера, который необходим для снабжения мозга кровью и концентрации внимания.}

Лактат защищает мозг от эксайтотоксичности, служит источником энергии и улучшает концентрацию внимания.

Лактат способствует росту мышц

Лактат создаёт хорошие условия для роста мышц. Исследование ^{2015 года доказало, что добавка из кофеина и лактата увеличивает рост мышц даже во время тренировок низкой интенсивности, активируя стволовые клетки и анаболические сигналы: повышая экспрессию миогенина и фоллистатина.}

Ещё 20 лет назад учёные обнаружили ^{, что после введения лактата и физических упражнений (плавания) у самцов мышей увеличивается количество тестостерона в плазме крови. Кроме того, повышается количество лютеинизирующего гормона, который также способствует секреции тестостерона. И это, в свою очередь, положительно сказывается на росте мышц.}

Лактат увеличивает секрецию гормонов, необходимых для роста мышц.

Как увеличить количество лактата

1. Съешьте за час перед тренировкой что-нибудь богатое углеводами: сладкие фрукты, шоколад, злаки. Помните: лактат образуется при распаде глюкозы.
2. Постарайтесь выложиться по полной. Например, попробуйте спринт или высокоинтенсивный интервальный тренинг (ВИИТ). Устраивайте такие тренировки два раза в неделю в дополнение к своим обычным нагрузкам, и постепенно ваше тело приучится вырабатывать больше лактата для увеличения выносливости, роста мышц и защиты мозга.

Почему болят мышцы и как с этим жить?

Вы наверняка слышали, что причину болезни в мышцах связывают со скоплением в них молочной кислоты. Но это не так. Молочная кислота образуется в организме по причине распада глюкозы. Это происходит ВО ВРЕМЯ тренировочных нагрузок. Вам знакомо это жжение в мышцах, когда выполняете упражнение. Вот как раз так проявляет себя молочная кислота. Она выводится из организма в течение пары часов после тренировки. Значит, она сама не может быть причиной боли в теле через 1-2 дня.

Что происходит с нашими мышцами во время нагрузок?

Выполнение упражнений — это сокращение мышечных волокон. Эти волокна состоят из миофирбилл(сократительные структуры), которые имеют разную длину. При выполнении упражнений рвутся те, которые покороче. Это травма мышц. И именно поэтому мы чувствуем эту самую боль. Если мы выполняем одни и те же упражнения, организм адаптируется к нагрузкам, миофибриллы становятся одинаковой длины, и послетренирвочная боль уходит. А когда мы меняем тренировочную программу, добавляем то, чего не делали раньше, увеличиваем веса, и т.п., мы снова испытываем эту боль. Новая нагрузка — стресс для нашего организма, благодаря которому он прогрессирует. 

Нужно отметить, что есть ещё одна причина болезненных ощущений в мышцах после тренировки. Это закисление мышц. Закисление происходит из-за активной выработки ионов водорода во врем тренировки. Количество ионов водорода превышает привычную норму, и это приводит к разрушению сократительных структур мышц.

Если постоянно тренироваться до закисления, вы однозначно приведёте себя к высокой степени утомления, перетренированности, и, как результат, получите не рост мышц, а их разрушение. Поэтому будьте разумнее, не «убивайте» свой организм огромным количеством повторений.

Что делать?

Вашей ошибкой будет лежать и не двигаться из-за мышечной боли после тренировочного дня. Ваша задача разогнать кровь в организме, и дать ему понять, что эта боль — нормальное явление.

Сон

Очень важно будет хорошенько поспать. Не менее 8-ми часов. Именно во время сна происходит восстановление всех микроповреждений, полученных на тренировке.

Еда

Далее — восполнить израсходованные ккал. Не нужно бежать закидываться жирными бургерами и сладкой газировкой. Восстанавливаете сбалансированно: белки, жиры, углеводы, клетчатка. Здоровая качественная еда будет вашим хорошим помощником к восстановлению организма и росту мышц. И не забывайте пить воду. Старайтесь выпивать от 2ух литров воды в день.

Кардио

Кардио нагрузка — бег, плавание, велосипед, активная прогулка, танцы, йога, растяжка и т.п.. Многие профессиональные спортсмены и обычные люди подтверждают, что от мышечной боли их спасал небольшой кросс или велопрогулка. Самое сложное тут — перебороть себя в первые минут 10. Далее тело разогревается, и процесс не кажется таким уж мучительным. И после — становится действительно сильно легче.

Массаж

Расслабляющий массаж. Это излюбленный способ избавления от мышечной боли + ускорение восстановительных процессов для большого количества людей. Массаж помогает разогнать лимфу, повышает эластичность мышц и убирает зажимы. Вы можете дополнить свои тренировками программой по массажу и восстановлению с помощью ролла

Водные процедуры

Баня, сауна и горячая ванна. При высоких температурах наши сосуды расширяются и это увеличивает объём крови в мышцах. Это влияет на увеличение скорости вывода токсинов и процесс восстановления.

Легенда о молочной кислоте | FPA

Автор — Фишман Р.

Как родился и почему неверен миф о том, что молочная кислота (на самом деле в организме образуется лактат) вызывает повышение кислотности мышечных клеток во время тяжелых физических нагрузок.

Интенсивные физические нагрузки приводят к повышению кислотности в тканях мускулов. Обычно его связывают с производством и накоплением лактата (присутствующей в организме соли молочной кислоты) – об этом можно прочесть и в популярных статьях, и в профессиональных учебниках. Однако все больше исследований указывают на то, что хотя и существует корреляция между увеличением содержания лактата и кислотности в активно работающих мышечных клетках, причинно-следственные связи здесь совсем другие. Судя по всему, он, наоборот, способствует «смягчению» этого процесса.

Американские физиологи Роберт Робергз (Robert Robergs), Фарзенах Гиашванд (Farzenah Ghiasvand) и Дэрил Паркер (Daryl Parker) провели детальный разбор биохимических процессов, которые обеспечивают энергией активно работающую мышечную клетку и ведут к закислению ее среды. Их отчет в 2004 г. вышел в «Американском журнале физиологии». К нему мы и отсылаем читателей за множеством полезных подробностей, здесь же попробуем доступно изложить основные пояснения и выводы авторов статьи.

Что нужно знать для начала

• Кислотами называются соединения, легко отдающие катион водорода H+ (протон). Поэтому кислотность среды определяют через водородный показатель (рН), который соответствует содержанию протонов в растворе. рН – обратный степенной показатель, поэтому чем он ниже, тем выше кислотность. Нейтральной считается среда с рН 7, а рН близкий к единице соответствует сильной кислоте.
• Ключевым носителем энергии – «топливом» – почти всех процессов в живой клетке являются молекулы аденозитрифосфата (АТФ). Отдавая один фосфат и превращаясь в АДФ, они выделяют энергию. И наоборот, присоединение фосфата к АДФ требует энергии и позволяет ее запасать.
• Не слишком эффективный, но простой и быстрый путь получения АТФ – это гликолиз, который может проходить и без участия кислорода. В этом случае глюкоза превращается в пируват и образуются две молекулы АТФ.
• Главным источником АТФ в клетках нашего организма являются реакции окислительного фосфорилирования («дыхания»). Они происходят на мембранах клеточных органелл, митохондрий. Здесь с помощью кислорода пируват окисляется до углекислого газа и воды, и его энергия используется для синтеза АТФ. В сумме это позволяет получить до 38 молекул АТФ на каждую молекулу глюкозы.
• В качестве промежуточных и побочных продуктов всех этих реакций образуются «промежуточные кислоты»1 и свободные протоны, способные менять рН внутриклеточной среды. Выходя в межклеточное пространство и кровоток, некоторые из них могут влиять и на их кислотность.

Термин «промежуточные кислоты» вводит в заблуждение. Несмотря на то, что эти молекулы по структуре карбоновые кислоты, детальное рассмотрение биохимических процессов показывает, что эти молекулы образуют кислые соли, и ни одна из них не существует в виде кислоты и не служит источником протонов.

Причем тут лактат

Молочная кислота была открыта еще в конце XVIII в. Как легко догадаться, ее выделили из молока, хотя вскоре нашли в самых разных тканях живых организмов. В начале ХХ в. на нее обратили внимание физиологи Отто Мейергоф и Арчибальд Хилл, которые в 1922 получили Нобелевскую премию за изучение базовых механизмов мышечной деятельности.

Хилл заметил, что мышцы способны сокращаться и в отсутствие кислорода, а Мейергоф описал механизмы, которые обеспечивают эту работу. Он установил все ключевые реакции гликолиза и продемонстрировал, что молочная кислота является одним из его побочных продуктов – в условиях недостатка кислорода она образуется из пирувата.

Логика ученых казалась железной: «перенапрягаясь», мышечные клетки расходуют энергию АТФ быстрее, чем кислородное дыхание митохондрий восполняет ее запасы. В этих условиях они обращаются к менее эффективным, но быстрым путям синтеза АТФ, в частности, к гликолизу, который ведет к накоплению молочной кислоты и снижению рН.

Однако дальнейшие исследования показали, что не все в этих рассуждениях так гладко. Главное, что нужно знать – в организме образуется лактат, а не молочная кислота. Кажущаяся небольшая разница (ведь в растворе лактат и протоны) привела к десятилетиям неправильного объяснения сути процессов и значения лактата. Чтобы понять, в чем тут ошибка, нам придется получше разобраться в энергетическом метаболизме мышечной клетки и появлении лактата.

Рис. 1. Между рН среды в мышечной клетке, с одной стороны, и количеством пирувата и лактата, с другой, обнаруживается яркая линейная корреляция. Однако она еще не говорит о причинно-следственной связи.

Гликолиз и другие

Во-первых, клетки мышечной ткани содержат запас креатинфосфата – высокоэнергетических молекул, которые способны обеспечить им краткий, но чрезвычайно быстрый источник энергии для «взрывной» активности. Упрощенно эта реакция выглядит так: креатинфосфат + АДФ + протон -> креатин + АТФ. Как видим, в ходе этого процесса идет связывание протонов, и он ведет к росту рН, то есть – к снижению кислотности.

Второй путь быстрого получения энергии – гликолиз, который позволяет получать АТФ из глюкозы (поступающей с кровью) или гликогена, полисахарида, сложенного остатками той же глюкозы (и запасенного в мышечной ткани).

Чаще клетка полагается на гликоген, но в целом реакции в обоих случаях примерно одинаковы. Схематически их итог описывается так: глюкоза + 2 АДФ -> 2 пирувата + 2 АТФ + 2 протона.

Накопление протонов, казалось бы, должно вести к росту кислотности. Однако при детальном рассмотрении оказывается, что некоторые реакции, из которых состоит гликолиз, ведут не к росту, а к снижению кислотности среды. Потребляют протон и некоторые превращения его продукта (пирувата). Примером тому может служить лактат – вот реакция его синтеза: пируват + NADH + протон -> лактат + NAD+.

В этом уравнении NAD+ – кофермент, который требуется для некоторых реакций гликолиза. NAD (никотинамидадениндинуклеотид) сравнительно легко переходит между окисленной (NAD+) и восстановленной (NADH) формами. Это делает его весьма универсальным «инструментом», который используют ферменты для проведения самых разных реакций, где нужно получать электрон от одного вещества и доставлять его на другое. Используется NAD и в гликолизе.

Превращение пирувата в лактат не только приносит клетке кофермент NAD+, но и снижает концентрацию протонов, замедляя закисление внутриклеточной среды. Если соединить приведенные выше уравнения гликолиза и синтеза лактата, то мы увидим, что этот тандем дает вовсе нулевое изменение баланса протонов.

Более того, лактат выводится из клетки белком (Лактат ^— /Н⁺ симпортом), который использует для этого еще один протон, также выбрасывая его наружу. Это еще заметнее снижает увеличение кислотности в клетке. Возникает вопрос: откуда же тогда берутся в ней все те протоны, которые ведут к закислению внутриклеточной среды?

Рис. 2. По мере работы мускульной клетки в ней нарастают процессы выведение накопившейся лактата и протонов.

Пересчитываем протоны

Первым и основным источником протонов в активно работающей мышечной клетке считается не синтез, а распад АТФ, энергия которого используется для сокращений и расслаблений: АТФ + вода -> АДФ + фосфат + протон. Сам по себе фосфат способен служить буферной системой, которая смягчает колебания кислотности среды (так он и работает в организме), но он активно вовлекается в новые реакции в клетке, и не слишком эффективно решает эту проблему.

Другой источник протонов – упомянутый выше кофермент NAD+, который в ходе реакций гликолиза теряет протон, превращаясь в NADH. К слову, значительная часть протонов (а также фосфата и пирувата), оказавшихся во внутриклеточной среде, транспортируется в митохондрии и используется для проходящих в ней процессов окислительного фосфорилирования. Таким образом, митохондрии также можно назвать фактором снижения кислотности. Но когда мышцы с огромной интенсивностью поглощают энергию, перерабатывая АТФ в АДФ, эта реакция оказывается сильнее всех, действующих против нее.

Рис. 3. Баланс между образованием и использованием протонов в работающей мышечной клетке. Появление протонов связано с гидролизом АТФ и реакциями гликолиза. Расходуются они в реакциях креатинфосфата и лактата. Кроме того, протоны связываются с неорганическим фосфатом и буферными соединениями цитоплазмы.

Итого

Итак, метаболический ацидоз – закисление среды мышечных клеток во время интенсивной работы – связан с использованием энергии АТФ, а не с синтезом и накоплением лактата. Его производство необходимо клетке для восполнения затрат кофермента NAD+, необходимого для гликолиза и получения новых «энергетических» молекул АТФ.

Это производство (а также транспорт лактата наружу) требует потребления протонов, снижая их концентрацию в клетке. Поэтому образование и накопление лактата может служить хорошим индикатором закисления клеточной среды, но они не связаны как причина и следствие.

Источник: http://ajpregu.physiology.org/

Лактат

Лактат – это продукт клеточного метаболизма, производная молочной кислоты. Может находиться в клетках в виде самой молочной кислоты либо в виде ее солей.

Синонимы русские

Молочная кислота, соли молочной кислоты.

Синонимы английские

Lactate, lactic acid.

Метод исследования

Кинетический колориметрический метод.

Единицы измерения

Ммоль/л (миллимоль на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования.
• Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 30 минут до исследования.
• Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

В ходе анализа измеряется количество лактатов в крови. Они являются продуктом клеточного метаболизма и в зависимости от рН (кислотности) могут присутствовать в клетках в виде молочной кислоты или при нейтральной рН в форме солей молочной кислоты.

В норме концентрация лактатов в крови очень низкая. В мышцах, эритроцитах, клетках мозга и в других тканях она повышается при недостатке кислорода в клетке либо если первичный путь производства энергии в клетках нарушен.

Основные запасы клеточной энергии производятся в митохондриях, крошечных «энергетических станциях» внутри клеток организма. Митохондрии используют глюкозу и кислород для производства АТФ (аденозинтрифосфата), главного энергетического источника в организме. Это называется аэробным образованием энергии.

При падении уровня кислорода в клетке либо при нарушении нормального функционирования митохондрий организм переключается на менее эффективное производство энергии (анаэробное) путем расщепления глюкозы с образованием АТФ. Лактат является основным побочным продуктом этого анаэробного процесса. Молочная кислота может накапливаться в случае, если она производится быстрее, чем печень успевает ее утилизировать. Когда ее содержание в крови значительно повышается, наступает гиперлактатацидемия, которая может далее развиться в лактацидоз, если молочная кислота будет продолжать накапливаться. Организму часто удается компенсировать эффект лактацидоза, однако в тяжелых случаях нарушается кислотно-щелочной баланс, что сопровождается слабостью, учащенным дыханием, тошнотой, рвотой, потливостью и даже комой.

Причины повышения уровня лактатов подразделяются на две группы в соответствии с механизмом, который вызывает лактацидоз.

Лактацидоз А-типа наиболее распространен и ассоциирован с факторами, вызывающими недостаточный захват кислорода легкими либо замедленное кровообращение, что приводит к уменьшению снабжения тканей кислородом. Примеры лактацидоза А-типа:

Лактацидоз Б-типа не связан с поступлением кислорода к тканям, он является причиной повышенной потребности в кислороде из-за проблем обмена веществ. Примеры лактацидоза Б-типа:

• болезни печени,
• почечные заболевания,
• сахарный диабет,
• лейкемия,
• СПИД,
• болезни, связанные с сохранением гликогена (например, глюкозо-6-фосфатазная недостаточность),
• лекарства и токсины, такие как салицилаты, цианиды, метанол, метформин,
• различные наследственные митохондриальные и метаболические заболевания, являющиеся формами мышечной дистрофии и затрагивающие синтез АТФ,
• состояние при интенсивных физических нагрузках.

Для чего используется исследование?

• Для выявления лактацидоза, то есть высокого содержания лактатов.
• Чтобы определить гипоксию и лактацидоз и оценить их тяжесть, если есть факторы, понижающие снабжение кислородом клеток и тканей (лактацидоз чаще всего возникает именно из-за этого), например шок или застойная сердечная недостаточность.
• Для оценки кислотно-щелочного баланса и оксигенации (вместе с анализом на газы в крови).
• При диагностике болезней, которые способны привести к повышенному содержанию лактатов, а также при симптомах ацидоза, поскольку лактацидоз может вызываться факторами, не связанными с уровнем кислорода в тканях.
• Чтобы выяснить, не являются ли сопутствующие заболевания, например болезни печени или почек, причиной лактацидоза (вместе с другими исследованиями, такими как клинический анализ крови или мочи, некоторые биохимические тесты).
• Для обследования больных с подозрением на сепсис. Если уровень лактатов у них падает ниже нормы, лечение им назначается незамедлительно. При своевременной диагностике и безотлагательном лечении сепсиса шансы на успешное выздоровление увеличиваются во много раз.
• Для наблюдения за течением гипоксии и контроля за эффективностью ее лечения в случае обострения таких болезней, как сепсис, инфаркт и застойная сердечная недостаточность.

Когда назначается исследование?

• При симптомах недостатка кислорода (одышка, учащенное дыхание, бледность, потливость, тошнота, слабость в мышцах).
• При подозрении на сепсис, шок, инфаркт, сердечную недостаточность, почечную недостаточность или сахарный диабет.
• При острых головных болях, лихорадке, расстройстве и потере сознания, а также признаках менингита.

Что означают результаты?

Референсные значения: 0,5 — 2,2 ммоль/л.

Клиническое значение имеет лишь повышение концентрации лактата в крови.

• Высокая концентрация лактата указывает на болезнь (либо иные  факторы), которая является причиной накопления лактатов в тканях. В целом чем выше уровень лактатов, тем острее протекает заболевание. Если накопление лактатов связано с гипоксией, то их повышение означает, что организм не способен ее компенсировать. В то же время сама по себе избыточная концентрация лактатов не является прямым указанием на диагноз, она лишь помогает подтвердить либо исключить возможные причины наблюдаемых симптомов.
• Если есть подозрение на состояние, ведущее к кислородной недостаточности, например на шок, полученный в результате травмы или сильной кровопотери, сепсис, инфаркт, застойную сердечную недостаточность, острые респираторные или легочные заболевания, отек легких, острую анемию, то повышенный уровень лактатов может быть признаком гипоксии и/или дисфункции органов.
• Иногда лактацидоз является осложнением болезней печени, почек, диабета, лейкемии, СПИДа, болезней, связанных с сохранением гликогена (например, глюкозо-6-фосфатазной недостаточностью), различных наследственных митохондриальных и метаболических заболеваний (форм мышечной дистрофии и тех, которые затрагивают синтез АТФ).
• Увеличивать концентрацию лактатов способны лекарства и токсины (салицилаты, цианиды, метанол, метформин) и интенсивные физические нагрузки.
• При симптомах менингита значительно повышенный уровень лактатов в цереброспинальной жидкости указывает на вероятность бактериального менингита, в то время как слегка повышенный – на его вирусную разновидность.
• Нормальный уровень лактатов свидетельствует о том, что у пациента нет лактацидоза, а также о достаточном снабжении кислородом на клеточном уровне.
• При лечении лактацидоза или гипоксии уменьшение концентрации лактатов со временем отражает реакцию организма на процесс лечения.

Молочная кислота — это… Что такое Молочная кислота?

Молочная кислота (лактат) — α-оксипропионовая (2-гидроксипропановая) кислота.

• t_пл 25—26 °C оптически активная + или — форма.
• t_пл 18 °C рацемическая форма.

Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении сахаров, в частности в прокисшем молоке, при брожении вина и пива.

Была открыта шведским химиком Карлом Шееле в 1780 году.

В 1807 году Йенс Якоб Берцелиус выделил из мышц цинковую соль молочной кислоты.

Молочная кислота в организме человека и животных

Молочная кислота формируется при распаде глюкозы. Иногда называемая «кровяным сахаром», глюкоза является главным источником углеводов в нашем организме. Это основное топливо для мозга и нервной системы, так же как и для мышц во время физической нагрузки. Когда расщепляется глюкоза, клетки производят АТФ (аденозина трифосфат), который обеспечивает энергией большинство химических реакций в организме. Уровень АТФ определяет, как быстро и как долго наши мышцы смогут сокращаться при физической нагрузке.

Производство молочной кислоты не требует присутствия кислорода, поэтому этот процесс часто называют «анаэробным метаболизмом» (см. Анаэробная тренировка). Многие считают, что мышцы производят молочную кислоту, когда недополучают кислород из крови. Другими словами, вы находитесь в анаэробном состоянии. Однако, учёные^[1] утверждают, что молочная кислота образуется и в мышцах, получающих достаточно кислорода. Увеличение количества молочной кислоты в кровотоке свидетельствует лишь о том, что уровень её поступления превышает уровень удаления. Кислород не играет здесь существенной роли.

Зависимое от лактата производство АТФ очень незначительно, но имеет большую скорость. Это обстоятельство делает идеальным его использование в качестве топлива, когда нагрузка превышает 50 % от максимальной. При отдыхе и умеренной нагрузке организм предпочитает расщеплять жиры для получения энергии. При нагрузках в 50 % от максимума (порог интенсивности для большинства тренировочных программ) организм перестраивается на преимущественное потребление углеводов. Чем больше углеводов вы используете в качестве топлива, тем больше производство молочной кислоты.

Исследования показали, что у престарелых людей в головном мозге количество солей кислоты (лактатов) имеет повышенный уровень^[2].

Регулятор обмена

Чтобы глюкоза могла проходить через клеточные мембраны, ей необходим инсулин. Молекула же молочной кислоты в два раза меньше молекулы глюкозы, и гормональная поддержка ей не нужна — она с лёгкостью сама проходит через клеточные мембраны.

Молочную кислоту можно обнаружить по следующим качественным реакциям:

• Взаимодействие с n-оксидифенилом и серной кислотой:
  

При осторожном нагревании молочной кислоты с концентрированной серной кислотой она вначале образует уксусный альдегид и муравьиную кислоту; последняя немедленно разлагается:
CH₃CH(OH)COOH → CH₃CHO + HCOOH (→ H₂O + CO)
Уксусный альдегид взаимодействует с n-оксидифенилом, причём, по-видимому, происходит конденсация в o-положении к OH-группе с образованием 1,1-ди(оксидифенил)этана:

В растворе серной кислоты медленно окисляется в фиолетовый продукт неизвестного состава. Поэтому, как и при обнаружении гликолевой кислоты с помощью 2,7-диоксинафталина, в данном случае происходит взаимодействие альдегида с фенолом, при котором концентрированная серная кислота действует как конденсирующий агент и окислитель. Такую же цветную реакцию дают α-оксимасляная и пировиноградная кислоты.
Выполнение реакции: В сухой пробирке нагревают в течение 2 минут на водяной бане при 85 °C каплю исследуемого раствора с 1 мл концентрированной серной кислоты. После этого охлаждают под краном до 28 °C, добавляют небольшое количество твёрдого n-оксидифенила и, перемешав несколько раз, дают постоять 10-30 минут. Фиолетовое окрашивание появляется постепенно и через некоторое время становится более глубоким. Открываемый минимум: 1,5·10⁻⁶ г молочной кислоты.

• Взаимодействие с подкисленным серной кислотой раствором перманганата калия
  

Выполнение реакции: В пробирку прилить 1 мл молочной кислоты, а затем немного подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия. Нагревать в течение 2 минут на слабом огне. Ощущается запах уксусной кислоты. С₃Н₆О₃ + [O] = C₃Н₄O₃ + H₂O↑

Продуктом данной реакции может быть пировиноградная кислота С₃Н₄О₃, которая тоже имеет запах уксусной кислоты.

С₃Н₆О₃ + [O] = C₃Н₄O₃ + H₂O↑

Однако пировиноградная кислота при обычных условиях неустойчива и быстро окисляется до уксусной кислоты, поэтому реакция протекает согласно суммарному уравнению:

С₃Н₆О₃ + 2[O] = CH₃COOH↑ + CO₂↑ + H₂O↑

Применение и получение

В пищевой промышленности используется как консервант, пищевая добавка E270.

Получают молочную кислоту молочнокислым брожением глюкозы (ферментативная реакция):

C₆H₁₂O₆ → 2CH₃CH(OH)COOH + 21,8·10⁴ Дж

См. также

Примечания

Ссылки

От чего появляется мышечная усталость

Предисловие: на одном из очередных предметных дней по биологии один из наших читателей спросил: от чего появляется мышечная усталость? Наша команда по биологии ответила: мышечная усталость является следствием накопления молочной кислоты, которая образуется в результате перехода организма на анаэробный метаболизм. Казалось бы, ничто не предвещало беды. Но, один читатель сообщил, что когда-то читал, что на самом деле важную роль играет не молочная кислота, а ионы калия. Мы решили почитать литературу и удивились – несмотря на то, что каждому из нас в школе на уроках биологии говорят, что мышечная усталость вызывается накоплением молочной кислоты, реальность совершенно иная. Давайте разбираться.

Примечание: предметный день – регулярная рубрика в нашем аккаунте в инсте, когда читатели задают вопросы в рамках одного предмета, а наша команда на них отвечает

Данная статья основана на работе Protective effects of lactic acid on force production in rat skeletal muscle и обзоре Lactate doesn’t necessarily cause fatigue: why are we surprised?

О мышечной боли

Наверное каждый из нас когда-нибудь ощущал дискомфорт в мышцах после продолжительной физической нагрузки. Зачастую учителя, обученные на классических работах первых исследователей мышечной физиологии и биохимии (1900-1930 годы), говорят нам, что причиной этой боли является молочная кислота, накапливающаяся во время длительной активности. Но действительно ли лактат (анион молочной кислоты, с англ. lactic acid) вызывает неприятные ощущения в мышцах? В этой статье мы чуть глубже рассмотрим, что происходит в мышечных клетках во время интенсивной тренировки и что в действительности создает эту боль.

Почему мышечную боль стали ассоциировать с молочной кислотой?

Для начала стоит разобраться, почему ученые изначально решили, что именно молочная кислота вызывает мышечную усталость. Дело в том, что молочная кислота образуется из глюкозы при анаэробном дыхании клеток, которое происходит при недостаточном снабжении кислородом, как, например, во время тренировки. Стоит отметить, что клетки переходят на анаэробное дыхание не потому что кислорода мало (мы все таки дышим более интенсивно), а потому, что процесс образования энергии из продуктов питания в анаэробном дыхании значительно быстрее (что, безусловно, немаловажный фактор при интенсивных нагрузках).

Очень схематичное сравнение анаэробного (в отсутствии кислорода) и аэробного (в присутствии кислорода) дыхания

Во время ранних исследований (Fletcher & Hopkins (1907), Meyerhof (1920) и A. +\), которые в свою очередь преграждают передачу сигналов мозга к мышцам, ухудшая тем самым мышечные сокращения. Сам же лактат довольно быстро вымывается кровью из клеток после физической нагрузки и в печени превращается в глюкозу.

Цикл Кори — метаболический путь, по которому лактат, вырабатываемый анаэробным гликолизом в мышцах, транспортируется в печень и превращается в глюкозу, которая затем возвращается в мышцы и циклически метаболизируется обратно в лактат. Источник

Вообще, лактат-анион является очень важным метаболитом в нашем организме, и чуть позже было установлено, что он используется в качестве окисляемого субстрата при глюконеогенезе (процесс образования глюкозы), а также передатчика сигналов между клетками. Однако, беспокойство о том, что молочная кислота оказывает пагубное влияние на мышечную ткань, так и осталось. Некоторые и вовсе по-прежнему считают, что молочная кислота разрушает наши мышцы.

А что происходит на самом деле

Недавние исследования (Nielsen et al. (2001)) показали, что в этом вопросе все не так просто. Помимо пониженной кислотности, на усталость мышц оказывает влияние и повышенная внеклеточная концентрация ионов калия.

Интенсивная физическая нагрузка способствует потере ионов калия из мышечных клеток, что приводит к увеличению их внеклеточной концентрации.

Чтобы объяснить увеличение концентрации ионов калия, необходимо понять, как мышцам передается сигнал о сокращении. Сигнал от аксона активирует выброс нейромедиатора ацетилхолина, который в свою очередь активирует никотиновый ацетилхолиновый рецептор, находящийся на мембране мышечной клетки. Данная активация рецептора вызывает резкий приток ионов натрия внутрь клетки, и, чтобы вернуть ионный насос в равновесное состояние, ионы калия вынуждены покинуть клетку. Подробнее об этом можно почитать здесь, или посмотреть видео, или почитать в учебнике. Следовательно, большое количество сокращений вызывает большой выброс ионов калия из клетки. Так вот, такое изменение концентрации вызывает сбой в работе натрий-калиевого насоса, который используется клетками для проведения нервного импульса. Мышцы хуже получают сигнал от мозга, и соответственно их сократительная способность уменьшается.

Натрий-калиевый насос. Разность потенциалов, создаваемая ионами натрия и калия, отвечает за множество процессов в клетке, включая проведение нервных импульсов. Источник 

Что самое интересное, повышенная кислотность, связанная с выделением молочной кислоты, наоборот способствует восстановлению нормальной работы натрий-калиевого насоса. Подобное восстановление было обнаружено также при увеличении кислотности с помощью пропионовой кислоты и углекислого газа. Молочная кислота не только никогда не была подлецом, вызывающим у нас неприятные ощущения, а оказалась доблестным героем, который все это время защищал нас от мышечной усталости.

Вывод

Такое привычное явление, как мышечная усталость, оказалось не таким уж простым в объяснении. Если резюмировать вкратце нынешние исследования, то боль в мышцах вызвана перебоем в работе натрий-калиевого насоса, а не выделением молочной кислоты. Подробнее о природе этого перебоя можно почитать в этой замечательной статье.

Данный пример в очередной показывает, что наши знания несовершенны и нам есть к чему стремиться. Иногда наши предположения немного отличаются от реальности, а иногда являются полной ее противоположностью. Действительно, порой кажется, что мы уже изучили все, что возможно, но когда в очередной раз опровергается какое-нибудь научное убеждение, становится понятно, что в будущем нас ожидает еще множество открытий.

При этом, довольно интересно, что несмотря на то, что сдвиг в научном сообществе случился еще 20 лет назад, во многих школьных материалах по-прежнему упоминается исключительно молочная кислота. Что ж, начнем волну перемен!

10 ФАКТОВ О МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЕ

Молочную кислоту, или коротко лактат, окружает наверное самое большое количество различных мифов, большая часть из которых не соответствуют действительности. И хотя достоверных материалов о молочной кислоте достаточно и на русском языке, многочисленные спортсмены-любители (да и некоторые профессионалы) упорно продолжают верить и повторять мифы прошлого века. Давайте кратко и тезисно повторим основные факты о молочной кислоте.

Лактат образуется всегда при производстве энергии. 

Основной путь поступления энергии в клетки это деградация глюкозы. Молекула глюкозы подвергается серии из 10 последовательных реакций чтобы дать две пировиноградные кислоты в ходе процесса называемого гликолиз. Далее одна часть пировиноградной кислоты частично окисляется и превращается в двуокись углерода и воду. Другая часть превращается в молочную кислоту под контролем фермента лактатдегидрогеназы. Эта реакция является обратимой.

Часть лактата используется для синтеза энергии. 

От 15 до 20 процентов от общего количества лактата превращается в гликоген в процессе глюконеогенеза.

Лактат универсальный переносчик энергии. 

В условиях высокого производства энергии в анаэробном режиме, молочная кислота является переносчиком энергии из тех мест в которых невозможно провести трансформацию энергии, в следствии повышенной кислотности, в те места в которых она может быть трансформирована в энергию (сердце, дыхательные мышцы, медленно сокращающиеся мышечные волокна, другие группы мышц).

Рост уровня лактата не является следствием недостатка кислорода. 

Исследования на животных показывает, что внутриклеточный дефицит кислорода в изолированной мышце не показывает никаких ограничений активности дыхательной цепи митохондрий даже во время максимальной нагрузки. У нас всегда будет достаточно кислорода в мышцах.

Лактат является индикатором нагрузки анаэробного гликолиза. 

Каждый раз когда происходит образование пирувата, конечного продукта метаболизма глюкозы в процессе гликолиза, происходит образование лактата. Лактат накапливается просто потому, что скорости трансформации энергии в анаэробной и аэробной нагрузках отличаются.

Чем быстрее бежит атлет — тем интенсивнее он производит лактат.

Уровень молочной кислоты в крови тесно связан с интенсивностью выполнения упражнения. Лактат накапливается из-за разницы скорости трансформации энергии в анаэробной и аэробной нагрузках. Скорость трансформации энергии при анаэробном метаболизме энергии быстрее чем при аэробном.

Молочная кислота не создает кислотность, а сопровождает ее. 

Производя энергию мы одновременно производим кислотность. Энергетические реакции в нашем организме происходят при участии электронов как переносчиков энергии. Продуктами глюколиза являются лактат и протон водорода Н+. Мера активности (концентрация) ионов водорода (H+) в растворе выражает его кислотность. Молочная кислота только на время берет кислотного агента (Н+) для проведения реакции далее возвращая его в нейтральную среду.

90% лактата утилизируется организмом в первый час после тренировки. 

60% молочной кислоты в организме полностью окисляется до СО2 и воды. Около 20% превращается в гликоген в процессе глюконеогенеза, часть используется для новообразования аминокислот. Лишь малая часть ( менее 5%) молочной кислоты выделяется с потом и мочой.

Лактат в крови не будет систематически отражать присутствие лактата в мышцах. 

Сравнения концентрации лактата в мышцах и крови показывают, что если усилие превышает 75-80% VO2max то концентрация лактата в мышцах (биопсия мышц передней поверхности бедра) выше чем в крови. В отличие от занятий умеренной интенсивности 30%,50%,70%VO2max где концентрация лактата в артериальной крови выше чем в мышцах.

Молочная кислота не вызывает боль и судороги в мышцах. 

Болезненные ощущения в мышцах на следующий день после интенсивной тренировки вызваны повреждениями мышц и воспалением тканей, которые происходят после выполнения упражнения. Большинство мышечных судорог вызывается нервными рецепторами мышц, которые перевозбуждаются с появлением усталости в мышцах. 

Подробнее в материале «Почему болят мышцы после тренировки?»

Подробнее о молочной кислоте в публикациях:

«Лактат. Часть Первая»

«Лактат. Часть Вторая».

молочная кислота | Мичиган Медицина

Обзор теста

Тест на молочную кислоту — это анализ крови, который измеряет уровень молочной кислоты, вырабатываемой в организме. Большая его часть производится мышечной тканью и эритроцитами. Когда уровень кислорода в организме нормальный, углеводы распадаются на воду и углекислый газ. Когда уровень кислорода низкий, углеводы расщепляются на энергию и вырабатывают молочную кислоту.

Уровень молочной кислоты повышается, когда тяжелые упражнения или другие состояния, такие как сердечная недостаточность, тяжелая инфекция (сепсис) или шок, снижают поток крови и кислорода по всему телу.Уровень молочной кислоты также может повышаться при серьезном повреждении или заболевании печени, поскольку печень обычно расщепляет молочную кислоту.

Очень высокий уровень молочной кислоты вызывает серьезное, иногда опасное для жизни состояние, называемое лактоацидозом. Лактоацидоз также может возникнуть у человека, который принимает метформин (глюкофаг) для контроля диабета, когда также присутствует сердечная или почечная недостаточность или тяжелая инфекция.

Тест на молочную кислоту обычно проводится на образце крови, взятом из вены руки, но его также можно провести на образце крови, взятом из артерии (газ артериальной крови).

Зачем это нужно

Тест на молочную кислоту делают:

• Проверить на лактоацидоз. Симптомы лактоацидоза включают учащенное дыхание, чрезмерное потоотделение, прохладную и липкую кожу, сладкое дыхание, боль в животе, тошноту или рвоту, спутанность сознания и кому.
• Проверьте, доходит ли до тканей тела нужное количество кислорода.
• Найдите причину повышенного содержания кислоты (низкого pH) в крови.

Как подготовиться

Чтобы подготовиться к тесту на молочную кислоту:

• Не ешьте и не пейте ничего, кроме воды, за 8–10 часов до теста.
• Не заниматься спортом за несколько часов до теста. Не сжимайте кулаки во время анализа крови на молочную кислоту. Эти действия могут изменить результаты.

Как это делается

Медицинский работник берет кровь:

• Оберните эластичную ленту вокруг вашего плеча, чтобы остановить кровоток. Это увеличивает размер вены под лентой, что упрощает введение иглы в вену. Эластичную ленту нельзя использовать для теста на молочную кислоту, потому что повязка на мышце руки может вызвать ложное повышение уровня молочной кислоты.
• Очистите место для иглы спиртом.
• Введите иглу в вену. Может потребоваться более одной иглы.
• Присоедините к игле трубку, чтобы наполнить ее кровью.
• Снимите повязку с руки, когда наберется достаточно крови.
• Поместите марлевую салфетку или ватный диск на место иглы, когда игла будет удалена.
• Надавить на участок и наложить повязку.

Каково это

Образец крови берется из вены на руке.Плечо оборачивается резинкой. Может ощущаться стеснение. Вы можете вообще ничего не чувствовать от иглы или можете почувствовать быстрое покалывание или защемление.

Риски

Очень мала вероятность возникновения проблемы из-за взятия пробы крови из вены.

• На этом участке может образоваться небольшой синяк. Вы можете снизить вероятность образования синяков, если надавите на это место в течение нескольких минут.
• В редких случаях после взятия пробы крови вена может опухнуть.Эта проблема называется флебитом. Для лечения этого состояния можно использовать теплый компресс несколько раз в день.

Результаты

Тест на молочную кислоту — это анализ крови, который измеряет уровень молочной кислоты, вырабатываемой в организме. Большая его часть производится мышечной тканью и эритроцитами.

Нормальный

Нормальные значения, перечисленные здесь, называемые эталонным диапазоном, являются лишь ориентировочными. Эти диапазоны варьируются от лаборатории к лаборатории, и ваша лаборатория может иметь другой диапазон от нормального.Отчет вашей лаборатории должен содержать диапазон, который использует ваша лаборатория. Кроме того, ваш врач оценит ваши результаты на основе вашего здоровья и других факторов. Это означает, что значение, выходящее за пределы нормальных значений, перечисленных здесь, может быть нормальным для вас или вашей лаборатории.

Результаты готовы за 1 день.

Высокие значения

Высокое число молочной кислоты означает лактоацидоз, который может быть вызван:

• Сильная потеря воды из крови (обезвоживание).
• Проблемы с кровью, например тяжелая анемия или лейкемия.
• Заболевание или повреждение печени, из-за которого печень не может расщеплять молочную кислоту в крови.
• Состояния, такие как сильное кровотечение, шок, тяжелая инфекция, сердечная недостаточность, блокировка кровотока в кишечнике, отравление угарным газом или тромбоэмболия легочной артерии, которые препятствуют поступлению достаточного количества кислорода в клетки организма.
• Чрезвычайно напряженные упражнения или сильный перегрев.
• Отравление спиртом (этанолом), древесным спиртом (метанолом) или антифризом (этиленгликоль).
• Некоторые лекарства, такие как изониазид от туберкулеза или метформин (глюкофаг) от диабета. Лактоацидоз — это проблема для людей, которые принимают метформин для контроля своего диабета, особенно если у них плохая функция почек.

Что влияет на тест

Причины, по которым вы не сможете пройти тест или почему его результаты могут оказаться бесполезными, включают:

• Прием больших доз лекарственного адреналина.
• Прием лекарств, таких как изониазид от туберкулеза или метформин (глюкофаг) от диабета.
• Использование большого количества ацетаминофена (например, тайленола) или алкоголя.
• Тренировка перед этим тестом.
• Сжимая кулак во время забора крови. Кроме того, уровень молочной кислоты может быть выше, если жгут находится на руке в течение длительного времени.

Что думать о

• Результаты теста на молочную кислоту могут быть более точными, если кровь берется из артерии (газ артериальной крови), а не из вены.Чтобы узнать больше, см. Тему Газ артериальной крови.
• Во время аэробных упражнений сердце и легкие снабжают организм достаточным количеством кислорода для получения энергии. Анаэробные упражнения используют больше кислорода, чем легкие и сердце могут поставлять в организм, поэтому запас энергии меньше, что вызывает высокий уровень молочной кислоты в крови. Обычно анаэробные упражнения вынуждают человека замедлить или прекратить тренировки, потому что накопление молочной кислоты вызывает умеренные и сильные мышечные боли и жесткость мышц. Но некоторые высококвалифицированные спортсмены учатся переносить короткие периоды высокого уровня молочной кислоты.Во время аэробных упражнений воздух, которым вы дышите, содержит достаточно кислорода для нормального и полного использования сахара в крови для удовлетворения энергетических потребностей организма, а уровень молочной кислоты не повышается.
• Молочная кислота может быть измерена в жидкостях, отличных от крови, например, в спинномозговой жидкости. Уровень молочной кислоты в жидкостях организма часто повышается при наличии инфекции. Количество молочной кислоты в спинномозговой жидкости можно измерить, чтобы определить, вызвана ли инфекция головного мозга бактериями или вирусом.

Список литературы

Цитаты

1. Fischbach FT, Dunning MB III, ред.(2009). Руководство по лабораторным и диагностическим исследованиям , 8 изд. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.

Консультации по другим работам

• Chernecky CC, Berger BJ (2008). Лабораторные исследования и диагностические процедуры, 5-е изд. Сент-Луис: Сондерс.
• Fischbach FT, Dunning MB III, ред. (2009). Руководство по лабораторным и диагностическим исследованиям, 8-е изд. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
• Pagana KD, Pagana TJ (2010).Руководство Мосби по диагностическим и лабораторным исследованиям, 4-е изд. Сент-Луис: Мосби Эльзевьер.

Кредиты

Текущий по состоянию на: 23 сентября 2020 г.

Автор: Healthwise Staff
Медицинский обзор:
Э. Грегори Томпсон, врач внутренних болезней
Адам Хусни, доктор медицины, семейная медицина
Мартин Дж.Габица MD — Семейная медицина

По состоянию на: 23 сентября 2020 г.

Автор: Здоровый персонал

Медицинское обозрение: E. Грегори Томпсон, врач внутренних болезней и Адам Хусни, доктор медицины, семейная медицина и Мартин Дж. Габика, доктор медицины, семейная медицина

Fischbach FT, Dunning MB III, ред.(2009). Руководство по лабораторным и диагностическим исследованиям , 8 изд. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.

молочная кислота | Encyclopedia.com

ОБЗОР

Молочная кислота (LAK-tik AS-id) — это бесцветная сиропообразная жидкость без запаха, которая существует в двух изомерных формах: D-молочная кислота и L-молочная кислота. Изомеры — это две или несколько форм химического соединения с одинаковой молекулярной формулой, но с разными структурными формулами и разными химическими и физическими свойствами.Форма D вырабатывается в ходе метаболических реакций, протекающих в мышечной ткани, а форма L вырабатывается дрожжевыми клетками. Синтетическое производство молочной кислоты приводит к продукту, состоящему из равных количеств форм D и L, смеси, известной как рацемическая смесь.

ОСНОВНЫЕ ФАКТЫ

ДРУГИЕ НАИМЕНОВАНИЯ:

2-гидроксипропановая кислота; ± -гидроксипропановая кислота; молочная кислота

ФОРМУЛА:

CH ₃ CHOHCOOH

ЭЛЕМЕНТЫ:

Углерод, водород, кислород

ТИП СОЕДИНЕНИЯ:

Карбоновая кислота (органическая)

СОСТОЯНИЕ:

Жидкость

2 МОЛЕКУЛ 90.08 г / моль

ТОЧКА ПЛАВЛЕНИЯ:

16,8 ° C (62,2 ° F)

ТОЧКА КИПЕНИЯ:

Не применимо; разлагается при нагревании

РАСТВОРИМОСТЬ:

Хорошо растворим в воде и этаноле; мало растворим в эфире

Молочная кислота была впервые открыта в 1780 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле (1742–1786), который назвал свое открытие «молочной кислотой». Две изомерные формы кислоты были впервые идентифицированы в 1863 году немецким химиком Йоханнесом Вислиценусом (1835–1902), а это соединение было впервые коммерчески произведено в 1881 году американским химиком Чарльзом Э.Эйвери. Эйвери запатентовал свое изобретение в 1885 году и построил завод по производству молочной кислоты в Литтлтоне, штат Массачусетс.

Около 30 миллионов килограммов (72 миллионов фунтов) молочной кислоты ежегодно производится в Соединенных Штатах. Самый распространенный метод производства — это ферментация глюкозы дрожжами.

КАК ЭТО ПРОИЗВОДИТСЯ

В мышечных клетках молочная кислота является продуктом анаэробного дыхания, процесса окисления глюкозы в отсутствие кислорода для производства энергии, необходимой клеткам.Хотя некоторое количество молочной кислоты всегда вырабатывается в мышечных клетках в очень низких концентрациях, она имеет тенденцию накапливаться во время упражнений, когда клетки не получают достаточного количества кислорода для нормального метаболизма кислорода. Молочная кислота, вырабатываемая во время упражнений, остается в организме лишь на короткое время, иногда менее чем за тридцать минут. Он метаболизируется в мышечных клетках, где он был произведен, что приводит к выработке энергии, углекислого газа, воды и других продуктов.

Молочная кислота также производится дрожжами в процессе ферментации.Ферментация — это процесс, при котором дрожжевые клетки превращают глюкозу в спирт и углекислый газ. В дрожжевых клетках при брожении используется почти тот же фермент, что и в мышечных клетках при анаэробном дыхании. Фермент мышечной клетки и дрожжевой фермент различаются только ориентацией одной группы атомов, что приводит к образованию D-изомера в одном случае и L-изомера в другом.

Синтетический процесс производства молочной кислоты был впервые внедрен в 1963 году. Этот процесс начинается с добавления цианистого водорода (HCN) к ацетальдегиду (этаналь; CH ₃ CHO), что приводит к образованию лактонитрила (CH ₃ CH ₂ OCN).Затем лактонитрил гидролизуют с использованием сильной кислоты, такой как серная кислота, в качестве катализатора, чтобы получить молочную кислоту.

Интересные факты

• На протяжении большей части столетия спортсмены и физиологи считали молочную кислоту основной причиной усталости во время упражнений высокой интенсивности. Однако ученые узнали, что молочная кислота действительно помогает предотвратить мышечную усталость. Мышечная болезненность, которую раньше считали вызванной молочной кислотой, с большей вероятностью является результатом повреждения мышечных клеток, вызванного чрезмерным употреблением.
• Молочная кислота, присутствующая на коже, привлекает комаров.
• Молочная кислота в организме существует в ионной форме, известной как лактат.

ОБЫЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ

Основное применение молочной кислоты в США — это пищевая добавка, где она действует как подкислитель и вкусовая добавка. Подкислитель — это соединение, которое обеспечивает кислую среду для пищевых продуктов, как в случае с йогуртом, пахтой, квашеной капустой, зелеными оливками, солеными огурцами и другими кислыми продуктами.В качестве вкусовой добавки он придает еде и напиткам терпкий или острый вкус, а также действует как консервант, предохраняющий их от порчи. Молочная кислота также имеет ряд важных промышленных применений, наиболее важным из которых является производство других органических химикатов, особенно этиллактата, акриловой кислоты, пропиленгликоля и полимера, известного как полиактид. Полиактид используется в производстве пластиковой пленки, волокна, упаковочного материала и наполнителей. Другие коммерческие и промышленные применения молочной кислоты включают:

• В качестве протравы при крашении;
• В качестве растворителя нерастворимых в воде красителей;
• Для обработки шкур животных при обработке кожаных изделий;
• В качестве катализатора при производстве некоторых видов пластмасс; и
• В качестве добавки в гальванических ваннах.

Слова, которые нужно знать

КАТАЛИЗАТОР

Материал, который увеличивает скорость химической реакции без каких-либо изменений в своей химической структуре.

ЭЛЕКТРОПЛОСКАНИЕ

Добавление слоя никеля, серебра или золота на металл другого типа с помощью электрического тока.

Брожение

Процесс, с помощью которого дрожжи превращают глюкозу в спирт и диоксид углерода.

ГИДРОЛИЗ

Процесс, при котором соединение реагирует с водой с образованием двух новых соединений.

ISOMER

Одна из двух или более форм химического соединения с одинаковой молекулярной формулой, но разными структурными формулами и разными химическими и физическими свойствами.

МЕТАБОЛИЗМ

Процесс, который включает в себя все химические реакции, происходящие в клетках, посредством которых расщепляются жиры, углеводы и другие соединения с образованием энергии и соединений, необходимых для создания новых клеток и тканей.

MORDANT

Вещество, используемое при крашении и печати, которое химически вступает в реакцию как с красителем, так и с окрашиваемым материалом, помогая удерживать краситель на материале надолго.

СИНТЕЗ

Химическая реакция, в которой некоторый желаемый химический продукт образуется из простых исходных химикатов или реагентов.

Молочная кислота в нормальных концентрациях не представляет опасности для здоровья или безопасности людей или других животных. Однако одним из последствий для здоровья, связанных с молочной кислотой, является состояние, известное как подагра, тип артрита, который вызывает сильную боль в суставах. Подагра вызвана накоплением мочевой кислоты в крови. Поскольку молочная кислота блокирует выведение мочевой кислоты из организма, у людей с избыточным накоплением молочной кислоты, обычно вызванным высоким потреблением алкоголя, может развиться избыток кристаллов мочевой кислоты в крови и суставах, что приводит к подагре.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

«Дыхание клеток». SparkNotes. http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/chapter6section1.rhtml (по состоянию на 14 октября 2005 г.).

Дрейк, Джефф. «Лактатный челнок. Вопреки тому, что вы слышали, молочная кислота — ваш друг». Велосипедный спорт (август 1992 года): 36.

Фрил, Джоэл. «Все спортсмены: плохой рэп с молочной кислотой». Электронные советы Ultrafit для спортсменов на выносливость. Октябрь 2004 г. 7, № 10. http://www.ultrafit.com/newsletter/october04.html # Joe (доступ 14 октября 2005 г.).

«Молочная кислота». Дж. Т. Бейкер. http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/l0522.htm (по состоянию на 14 октября 2005 г.).

Роджерс, Палмер, Цзян-Шин Чен и Мэри Джо Зидвик. Производство органических кислот и растворителей, часть I: уксусная, молочная, глюконовая, янтарная и полигидроксиалкановая кислоты . Раздел 2: Молочная кислота. Доступно в Интернете по адресу http://141.150.157.117:8080/prokPUB/chaphtm/306/04_00.htm (по состоянию на 14 октября 2005 г.).

15.3: Молочная ферментация — Chemistry LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Молочная ферментация: мышечные клетки и йогурт
   1. Связаны ли барабанные палочки и спортивное мастерство?
   2. Молочная ферментация
2. Дополнительные ресурсы
3. Авторы и авторство

Результаты обучения

• Опишите молочнокислое брожение.
• Опишите, как бактерии, в том числе те, которые мы используем для производства йогурта, производят АТФ в отсутствие кислорода.
• Обсудите, как ваши мышцы продолжают работать на вас, даже если ваша дыхательная и сердечно-сосудистая система больше не может поддерживать постоянный приток кислорода.

Короткие рывки поддерживаются ферментацией в мышечных клетках. Это производит ровно столько АТФ, чтобы позволить эти короткие всплески повышенной активности.

Молочная ферментация: мышечные клетки и йогурт

Что вы предпочитаете на ужин из курицы или индейки: светлое или темное? Вы считаете себя спринтером или бегуном на длинные дистанции? В чем биологическая разница между светлым и темным мясом? Или между двумя типами бегунов? Вы бы поверили, что это как-то связано с цветом мышц?

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) : Светлое мясо или темное? Спринт или выносливость? Мышечные клетки знают два способа производства АТФ — аэробное и анаэробное дыхание.

Связаны ли барабанные палочки и спортивное мастерство?

Цвет мышц отражает их специализацию в отношении аэробного или анаэробного метаболизма. Хотя люди являются облигатными аэробами (организм, которому необходим кислород для клеточного дыхания), наши мышечные клетки не отказались от древних путей, которые позволяют им продолжать быстро производить АТФ при низком уровне кислорода. Разница более заметна у кур и куропаток (см. Рисунок ниже), которые целый день стоят на ногах.В течение длительных периодов времени они выполняют аэробное дыхание в своих красных мышцах, «специализированных на выносливость». Если вы знакомы с тетеревом, то знаете, что эти птицы с огромной скоростью «проносятся» на короткие дистанции. Такой «спринтерский» полет зависит от анаэробного дыхания в белых клетках груди и мышц крыльев, что позволяет быстро производить АТФ в условиях низкого содержания кислорода.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) : Глухарь использует анаэробное дыхание (молочнокислое брожение) в мышцах крыльев и груди для быстрых всплесков скорости, чтобы убежать от хищников .

Ни одна человеческая мышца не была бы полностью красной или полностью белой, но есть вероятность, что если вы преуспеете в беге на короткие дистанции или в таком виде спорта, как поднятие тяжестей, у вас будет больше белых гликолитических волокон в мышцах ног, позволяющих анаэробное дыхание. Если вы бегаете марафоны, у вас, вероятно, больше красных окислительных волокон, выполняющих аэробное дыхание.

Молочная ферментация

Возможно, вы не знали, что ваши мышечные клетки могут ферментировать. Ферментация — это процесс производства АТФ в отсутствие кислорода только путем гликолиза.Напомним, что гликолиз расщепляет молекулу глюкозы на две молекулы пирувата, в результате чего суммарный прирост составляет две молекулы АТФ и две молекулы НАДН. Молочно-кислотное брожение — это тип анаэробного дыхания, осуществляемого йогуртовыми бактериями ( Lactobacillus и другие) и вашими собственными мышечными клетками, когда вы интенсивно и быстро над ними работаете.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) : Молочная кислота, \ (\ ce {C_3H_6O_3} \).

При ферментации молочной кислоты 3-углеродный пируват превращается в 3-углеродную молочную кислоту \ (\ left (\ ce {C_3H_6O_3} \ right) \) (см. + \) , позволяя гликолизу продолжать производить АТФ в условиях низкого содержания кислорода.+ \), так что гликолиз может продолжать быстро производить больше АТФ. Каждый кружок представляет атом углерода.

Для бактерий Lactobacillus кислота, образующаяся в результате ферментации, убивает конкурентов бактерий в пахте, йогурте и некоторых творогах. Польза распространяется и на людей, которые любят эти продукты (Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \) : Бактерии Lactobacillus используют тот же тип анаэробного дыхания, что и наши мышечные клетки.Молочная кислота снижает конкуренцию со стороны других бактерий и ароматизирует йогурт.

Возможно, вы заметили этот тип ферментации в собственных мышцах, потому что мышечная усталость и боль связаны с молочной кислотой. Молочная кислота накапливается в мышечных клетках в процессе ферментации во время физических упражнений. В это время ваша дыхательная и сердечно-сосудистая системы не могут транспортировать кислород к мышечным клеткам, особенно в ногах, достаточно быстро, чтобы поддерживать аэробное дыхание.Чтобы обеспечить непрерывное производство некоторого количества АТФ, ваши мышечные клетки используют ферментацию молочной кислоты.

Авторы и авторство

• Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

• Эллисон Соулт, Ph.D. (Химический факультет Университета Кентукки)

Что происходит с молочной кислотой после тренировки?

После интенсивных тренировок ваше тело вырабатывает молочную кислоту, которая превращается в глюкозу в печени.

Кредит изображения: Westend61 / Westend61 / GettyImages

Когда ваши мышцы не могут получить достаточно кислорода во время короткой тренировки, они начинают использовать путь, называемый молочнокислым брожением, в результате которого образуется небольшое трехуглеродное соединение, называемое молочной кислотой, или лактатом, в качестве побочного продукта. расщепление глюкозы.

Молочная кислота бесполезна для ваших мышечных клеток, но ваша печень превращает ее обратно в глюкозу после тренировки.

Подсказка

После интенсивных тренировок ваше тело вырабатывает молочную кислоту, которую печень превращает в глюкозу.

Молочная кислота и кровоток

По мере того, как молочная кислота накапливается в мышечных клетках, она попадает в кровоток. Ваша печень впитывает циркулирующий лактат. Позже, пока вы отдыхаете, ваша печень окисляет молочную кислоту до пирувата в результате реакции, катализируемой ферментом, называемым лактатдегидрогеназой. Фермент использует электроны, удаленные из лактата, для восстановления молекулы НАД до НАДН. Пируват через транспортер попадает в небольшие капсулообразные структуры, называемые митохондриями, где он может встретиться с одной из нескольких различных судеб.

Подробнее: Как предотвратить мышечную усталость и болезненность с помощью молочной кислоты

Цикл лимонной кислоты

Внутри митохондрий пируват может превращаться в ацетил-КоА и CO2 с помощью фермента, называемого комплексом пируватдегидрогеназы. В этом случае ацетил-КоА будет участвовать в биохимическом пути, называемом циклом лимонной кислоты, и ваша клетка печени будет использовать энергию, которую она извлекает, окисляя эти угли, для хранения энергии в форме аденозинтрифосфата или АТФ.Однако при этом печень просто удовлетворяет свои собственные потребности, а не потребности других клеток. Печень также должна превращать молочную кислоту в глюкозу. Это происходит посредством процесса, называемого глюконеогенезом.

Молочная кислота и печень

Если после тренировки в клетках печени содержится много молочной кислоты, путь глюконеогенеза немного отличается от того, который печень использует в другое время. Он начинается в митохондриях, где фермент под названием пируваткарбоксилаза добавляет молекулу бикарбоната к пирувату и превращает его в оксалоацетат.Эта реакция требует затрат энергии в виде молекулы АТФ.

Затем другой фермент, называемый митохондриальной PEP-карбоксикиназой, превращает оксалоацетат в фосфоенолпируват, или PEP, и свободный диоксид углерода. Этот шаг также требует вложений энергии в виде молекулы GTP. PEP, продуцируемый PEP-карбоксикиназой, экспортируется из митохондрий и превращается обратно в глюкозу через серию из девяти катализируемых ферментами реакций внутри клетки.

Подробнее: Если вы болеете от физических упражнений, виновата ли молочная кислота?

Превращение глюкозы в лактат

Серия событий, в результате которых глюкоза превращается в лактат и обратно, называется циклом Кори.В конечном итоге ваши мышцы получают меньше энергии от расщепления глюкозы и ферментации молочной кислоты, чем ваша печень должна тратить на преобразование лактата обратно в глюкозу.

Следовательно, цикл Кори влечет за собой чистую потерю энергии. Ваше тело использует его во время интенсивных тренировок, когда кровоток не может обеспечить ваши мышцы всем необходимым им кислородом. В такие моменты ферментация молочной кислоты становится единственным способом, которым ваши мышцы могут продолжать метаболизировать глюкозу в качестве топлива.

Восстановление лактата: от яда к лекарству

У одного из подопытных Джорджа Брукса берется кровь во время тренировки на велотренажере во время исследования дыхания и метаболизма лактата у людей.

Джордж Брукс пытается изменить представление о лактате — в лаборатории, клинике и на тренировках — более 40 лет, и, наконец, кажется, что люди прислушиваются. Становится ясно, что лактат — это не яд, а противоядие.

В недавней статье в журнале Cell Metabolism Брукс, профессор интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли, рассматривает историю неправильного понимания лактата, часто называемого молочной кислотой, — маленькой молекулы, которая играет большую роль в метаболизме.Обычно называемый «ненужным» продуктом, вырабатываемым мышцами, потому что уровень лактата в крови повышается до высоких уровней во время экстремальных упражнений, спортивные тренеры и спортсмены, участвующие в соревнованиях, считают лактат причиной мышечной усталости, снижения работоспособности и боли.

Однако, начиная с 1970-х годов, Брукс, его студенты, докторанты и сотрудники были первыми, кто продемонстрировал, что лактат не тратится впустую. Это было топливо, постоянно производимое мышечными клетками, и часто это был предпочтительный источник энергии в организме: мозг и сердце работают более эффективно и сильнее, когда питаются лактатом, чем глюкозой, другим топливом, циркулирующим в крови.

«Это историческая ошибка, — сказал Брукс. «Считалось, что лактат вырабатывается в мышцах, когда не хватает кислорода. Считается, что он является агентом усталости, продуктом метаболизма, метаболическим ядом. Но классическая ошибка заключалась в том, чтобы заметить, что когда клетка находится в состоянии стресса, в ней было много лактата, тогда во всем виноват лактат. Правильная интерпретация состоит в том, что выработка лактата — это реакция на напряжение, она нужна для компенсации метаболического стресса. Таким образом клетки устраняют дефицит метаболизма.”

Постепенно физиологи, диетологи, клиницисты и практикующие специалисты в области спортивной медицины начинают понимать, что высокий уровень лактата в крови, обнаруживаемый в крови во время болезни или после травмы, такой как тяжелая травма головы, не является проблемой, от которой можно избавиться, но, напротив, ключевая часть процесса ремонта тела, которую необходимо поддержать.

«После травмы адреналин активирует симпатическую нервную систему, что приведет к выработке лактата», — сказал Брукс. «Это все равно, что перед гонкой залить машину газом.”

Без этого дополнительного топлива у тела не было бы достаточно энергии для самовосстановления, и Брукс говорит, что исследования показывают, что добавление лактата во время болезни или после травмы может ускорить выздоровление. В течение десятилетий исследований Брукс обнаружил, что существует по крайней мере три основных использования лактата в организме: это основной источник топлива, это основной материал для поддержания уровня сахара в крови и мощный сигнал для метаболической адаптации к стрессу. .

Брукс сотрудничал с исследователями Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе по изучению лактата в головном мозге.Цветные изображения показывают, как человеческий мозг преимущественно использует лактат в качестве топлива, что позволяет предположить, что он может помочь пациентам с черепно-мозговой травмой. (Фото Стивена МакНалли)

«Причина, по которой я написал обзор, заключается в том, что люди, работающие во всех этих различных дисциплинах, видят разные эффекты лактата, и я собираю все это вместе», — сказал Брукс. «Композиции с лактатом десятилетиями использовались в качестве подпитки для спортсменов при длительных физических нагрузках; он широко используется для реанимации после травм и для лечения ацидоза.В настоящее время в клинических экспериментах и ​​испытаниях лактат используется для контроля уровня сахара в крови после травмы, для подпитки мозга после травмы головного мозга, для лечения воспалений и отеков, для реанимации при панкреатите, гепатите и инфекции денге, для подпитки сердца после сердечной недостаточности. инфаркта и для лечения сепсиса ».

Исследование

Brooks уже принесло пользу спортсменам, работающим на выносливость. В 1989 году он работал со спортивной фирмой над созданием энергетического напитка под названием Cytomax, который содержит лактатный полимер, который может дать спортсменам заряд энергии до и во время соревнований.Комбинация лактата, глюкозы и фруктозы использует преимущества различных способов, которыми организм использует топливо: лактат может попадать в кровь в два раза быстрее, чем глюкоза, достигая пика всего через 15 минут по сравнению с 30 минутами после употребления. Большинство спортивных напитков содержат только глюкозу и фруктозу.

Лактатный челнок

Брукс — физиолог, который сосредоточился на физических упражнениях и питании с момента поступления на факультет Калифорнийского университета в Беркли в 1971 году. Он обнаружил, что нормальные мышечные клетки производят лактат все время, и ввел термин «лактатный челнок» для описания петель обратной связи, по которой лактат перерабатывается. посредник, поддерживающий клетки организма во многих тканях и органах.

Джордж Брукс, профессор интегративной биологии. (Фото Стивена МакНалли)

Все мы накапливаем энергию в нескольких формах: в виде гликогена, полученного из углеводов, содержащихся в пище, и хранящегося в мышцах; и как жирные кислоты в форме триглицеридов, хранящиеся в жировой ткани. Когда необходима энергия, организм расщепляет гликоген на лактат и глюкозу, а жировой жир — на жирные кислоты, которые распределяются по всему телу через кровоток в качестве общего топлива. Однако, по словам Брукса, он и его коллеги по лаборатории показали, что лактат является основным источником топлива.

Глюкоза и гликоген метаболизируются через сложную серию шагов, которые завершаются образованием лактата. На протяжении почти столетия ученые и клиницисты считали, что лактат вырабатывается только тогда, когда клеткам не хватает кислорода. Однако, используя изотопные индикаторы сначала на лабораторных животных, а затем на людях, Брукс обнаружил, что мы производим и используем лактат постоянно.

Колледж спортсмен

Будучи легкоатлетом в колледже, Брукс читал о дыхании, кровообращении, метаболизме и питании, чтобы понять свои собственные результаты.Но постепенно он понял, что в литературе много недостатков, и решил стать физиологом. «Чем больше я узнавал, тем больше я понимал, что уроки, извлеченные на ходу и в ходе исследований, имеют огромное значение для здоровья и болезней человека».

Это то, что он называет лактатным челноком, где клетки-продуценты производят лактат, а лактат используется клетками-потребителями. В мышечной ткани, например, белой, или «быстро сокращающейся», мышечные клетки превращают гликоген и глюкозу в лактат и выделяют их в качестве топлива для соседних красных или «медленных» мышечных клеток, где лактат сжигается в митохондриальном ретикулуме. для производства энергетической молекулы АТФ, которая приводит в действие мышечные волокна.Брукс был первым, кто показал, что митохондрии представляют собой взаимосвязанную сеть трубок — ретикулум — наподобие водопроводной системы, которая охватывает всю цитоплазму клетки.

Лактатный челнок также работает, поскольку рабочие мышцы высвобождают лактат, который затем подпитывает бьющееся сердце и улучшает исполнительную функцию в головном мозге.

Открывая лактатный челнок и митохондриальный ретикулум, Брукс и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли произвели революцию в представлениях о регуляции метаболизма в организме; не только в организме, находящемся в состоянии стресса, но все время.

Брукс, участвовавший в эстафете «Миля первокурсников в Мэдисон-Сквер-Гарден» в 1962 году.

На протяжении десятилетий ученые и клиницисты считали, что в клетках гликоген и глюкоза разлагаются до вещества-предшественника лактата, называемого пируватом. Это оказалось неправильным, поскольку пируват всегда превращается в лактат, а в большинстве клеток лактат быстро попадает в митохондриальную сеть и сжигается. Работая с индикаторами лактата, изолированными митохондриями, клетками, тканями и интактными организмами, включая людей, Брукс и коллеги из Калифорнийского университета обнаружили то, что было упущено и, следовательно, неправильно истолковано.Совсем недавно другие использовали магнитно-резонансную спектроскопию (MRS), чтобы подтвердить, что лактат непрерывно образуется в мышцах и других тканях в полностью аэробных (насыщенных кислородом) условиях.

Брукс отмечает, что лактат может стать проблемой, если его не использовать. Во время занятий спортом главное — заставить организм производить больший митохондриальный ретикулум в клетках, чтобы использовать лактат и, таким образом, работать лучше.

Что характерно, когда лактат присутствует, например, во время интенсивной активности, митохондрии мышц сжигают его преимущественно и даже не пропускают глюкозу и жирные кислоты в качестве топлива.Брукс использовал индикаторы, чтобы показать, что и сердечная мышца, и мозг предпочитают лактат глюкозе в качестве топлива и больше работают на лактате. Лактат также сигнализирует о том, что жировая ткань перестает расщеплять жир в качестве топлива.

«Одна из важных особенностей лактата заключается в том, что он попадает в кровоток и участвует в межорганной коммуникации», — сказал Джен-Чиван «Уолли» Ван, профессор диетологии и токсикологии Калифорнийского университета в Беркли. «Вот почему он очень важен для нормального обмена веществ и является неотъемлемой частью гомеостаза всего тела.”

Лактат — это VISA для организма

В своем обзоре Брукс подчеркивает три основные роли лактата в организме: это основной источник энергии; прекурсор для производства большего количества глюкозы в печени, который помогает поддерживать уровень сахара в крови; и сигнальная молекула, циркулирующая в организме и крови и связывающаяся с различными тканями, такими как жировая ткань, и влияющая на экспрессию генов, ответственных за управление стрессом.

Брукс (справа) проводит исследование в 2003 году.

Например, исследования показали, что лактат увеличивает выработку нейротропного фактора мозга (BDNF), который, в свою очередь, поддерживает производство нейронов в головном мозге.И, как источник топлива, лактат немедленно улучшает исполнительную функцию мозга, независимо от того, вводится ли лактат или поступает из упражнений.

«Это как энергетическая виза; лактат принимается потребительскими клетками везде, где бы он ни был », — сказал он.

Однако тот факт, что лактат является универсальным топливом, создает проблему при раке, и некоторые ученые ищут способы заблокировать лактатные шаттлы в раковых клетках, чтобы отключить их источники энергии.

«Признание того, что лактат перемещается между клетками-продуцентами и потребителями в опухолях, предлагает захватывающую возможность уменьшения канцерогенеза и размера опухоли путем блокирования продуцентов и реципиентов переносчиков лактата внутри и между опухолевыми клетками», — написал он в своем обзоре.

Все это предвещает поворот в понимании лактата, хотя Брукс признает, что учебники — за исключением его собственного, Физиология упражнений: биоэнергетика человека и ее приложения , теперь уже в четвертом издании — по-прежнему изображают лактат плохим действующим лицом.

«Лактат — это ключ к тому, что происходит с метаболизмом», — сказал Брукс. «Это революция».

СВЯЗАННАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Молочная кислота — не яд для спортсмена, а источник энергии — если вы знаете, как его использовать — ScienceDaily

По мнению марафонцев и экстремальных спортсменов, молочная кислота — это яд, продукт жизнедеятельности, который накапливается в мышцах и ведет к мышечной усталости, снижению работоспособности и болям.

Однако около 30 лет исследований в Калифорнийском университете в Беркли говорят о другом: молочная кислота может быть вашим другом.

Тренеры и спортсмены этого не осознают, говорит физиолог Джордж Брукс, профессор интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли, но тренировки на выносливость учит организм эффективно использовать молочную кислоту в качестве источника топлива наравне с углеводами, хранящимися в мышечной ткани и сахар в крови. Эффективное использование молочной кислоты или лактата не только предотвращает накопление лактата, но и высвобождает больше энергии из топлива организма.

В статье, опубликованной в Американском журнале физиологии — эндокринологии и метаболизма, опубликованной в Интернете в январе, Брукс и его коллеги Такеши Хашимото и Раджаа Хуссиен из Лаборатории физиологии упражнений Калифорнийского университета в Беркли добавляют один из последних кусочков головоломки к лактатной истории, а также связывают впервые два метаболических цикла — кислородный аэробный метаболизм и бескислородный анаэробный метаболизм — ранее считались отдельными.

«Это фундаментальное изменение в том, как люди думают о метаболизме», — сказал Брукс.«Это показывает нам, как лактат является связующим звеном между окислительным и гликолитическим, или анаэробным, метаболизмом».

Он и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что мышечные клетки анаэробно используют углеводы для получения энергии, производя лактат в качестве побочного продукта, но затем сжигая лактат с кислородом, чтобы создать гораздо больше энергии. Первый процесс, называемый гликолитическим путем, преобладает при нормальной нагрузке, и лактат просачивается из мышечных клеток в кровь для использования в других местах. Однако во время интенсивных упражнений второй возрастает, чтобы окислительно удалить быстро накапливающийся лактат и создать больше энергии.

Тренировки помогают людям избавиться от молочной кислоты до того, как она достигнет точки, когда она вызовет мышечную усталость, а на клеточном уровне, сказал Брукс, тренировка означает рост митохондрий в мышечных клетках. В митохондриях, которые часто называют электростанцией клетки, лактат сжигается для получения энергии.

«Лучшие спортсмены мира остаются конкурентоспособными благодаря интервальным тренировкам», — сказал Брукс, имея в виду повторяющиеся короткие, но интенсивные тренировки.«Интенсивные упражнения создают большую нагрузку на лактат, и организм адаптируется, наращивая митохондрии, чтобы быстро очистить молочную кислоту. Если вы используете ее, она не накапливается».

Для движения мышцам нужна энергия в виде АТФ, аденозинтрифосфата. Большинство людей думают, что глюкоза, сахар, поставляет эту энергию, но во время интенсивных упражнений она слишком мало и слишком медленна в качестве источника энергии, заставляя мышцы полагаться на гликоген, углевод, хранящийся в мышечных клетках. Для обоих видов топлива основные химические реакции с образованием АТФ и генерации лактата включают гликолитический путь, который часто называют анаэробным метаболизмом, поскольку кислород не нужен.Считалось, что этот путь отделен от кислородного окислительного пути, иногда называемого аэробным метаболизмом, который используется для сжигания лактата и других видов топлива в тканях организма.

Эксперименты с мертвыми лягушками в 1920-х годах, казалось, показали, что накопление лактата в конечном итоге приводит к прекращению работы мышц. Но Брукс в 1980-х и 1990-х годах показал, что у живых дышащих животных лактат выходит из мышечных клеток в кровь и попадает в различные органы, включая печень, где он сжигается с кислородом для образования АТФ.Брукс обнаружил, что сердце даже предпочитает лактат в качестве топлива.

Брукс, однако, всегда подозревал, что сама мышечная клетка может повторно использовать лактат, и в экспериментах за последние 10 лет он обнаружил доказательства того, что лактат сжигается внутри митохондрий, взаимосвязанной сети трубок, наподобие водопроводной системы, которая простирается по всему телу. цитоплазма клетки.

В 1999 году, например, он показал, что тренировки на выносливость снижают уровень лактата в крови, даже если клетки продолжают вырабатывать такое же количество лактата.Это означало, что клетки каким-то образом приспосабливаются во время тренировки, чтобы производить меньше отходов. Он постулировал «внутриклеточный лактатный челнок», который транспортирует лактат из цитоплазмы, где вырабатывается лактат, через митохондриальную мембрану внутрь митохондрий, где лактат сжигается. В 2000 году он показал, что тренировки на выносливость увеличивают количество молекул-переносчиков лактата в митохондриях, очевидно, для ускорения поглощения лактата из цитоплазмы митохондриями для сжигания.

Новая и вторая статьи, которые скоро появятся, наконец, предоставляют прямые доказательства предполагаемой связи между молекулами-переносчиками — лактатным челноком — и ферментами, сжигающими лактат. Фактически, клеточная митохондриальная сеть или ретикулум имеет комплекс белков, которые позволяют поглощать и окислять или сжигать молочную кислоту.

«Этот эксперимент является решающим, доказывая, что лактат является связующим звеном между гликолитическим метаболизмом, который расщепляет углеводы, и окислительным метаболизмом, который использует кислород для расщепления различных видов топлива», — сказал Брукс.

Постдокторант Такеши Хашимото и научный сотрудник Раджаа Хуссиен установили это, пометив и продемонстрировав совместную локализацию трех критических звеньев лактатного пути: белка-переносчика лактата; фермент лактатдегидрогеназа, который катализирует первую стадию превращения лактата в энергию; и митохондриальная цитохромоксидаза, белковый комплекс, в котором используется кислород. Глядя на клетки скелетных мышц через конфокальный микроскоп, два ученых увидели эти белки, сидящие вместе внутри митохондрий, прикрепленные к митохондриальной мембране, доказывая, что «внутриклеточный лактатный челнок» напрямую связан с ферментами в митохондриях, которые сжигают лактат с кислородом. .

«Наши результаты могут помочь спортсменам и тренерам разработать режимы тренировок, а также избежать перетренированности, которая может убивать мышечные клетки», — сказал Брукс. «Спортсмены могут инстинктивно тренироваться таким образом, чтобы накапливать митохондрии, но если вы никогда не знаете механизм, вы никогда не узнаете, правильно ли то, что вы делаете. Эти открытия меняют фундаментальные представления об организации, функционировании и регуляции основных путей метаболизма. . »

Исследования

Brooks поддерживаются Национальным институтом здравоохранения.

Тайна боли после массажа

Сегодня утро среды, и вы замечаете, что чувствуете, будто только что закончили тяжелую тренировку в тренажерном зале. Вы понимаете, что не тренировались на этой неделе, но вам сделали лечебный массаж.

Причина этого явления широко обсуждалась. Многие люди, кажется, верят, что скрытое накопление молочной кислоты и ее высвобождение во время массажа является причиной тупых, болезненных мышц.Однако это может быть дальше от реальности, которую мы осознаем.

Одна из основных ролей молочной кислоты — это так называемый цикл Кори. Цикл Кори является частью метаболического глюконеогенеза и этапом, завершающим цикл Кребса в производстве клеточного дыхания. Молочная кислота образуется в мышцах во время их использования. Печень забирает его после анаэробной ферментации, где он образует пируват, который затем превращается в глюкозу и возвращается в мышцы. После доставки в мышцы он начинает другой процесс, в конечном итоге становясь возобновляемым источником клеточной энергии.

Этот процесс предназначен для предотвращения лактоацидоза, вызывающего трупное окоченение после смерти. Организм вступает в анаэробный метаболизм глюкозы, необходимой для клеточного дыхания, в результате чего мышцы становятся жесткими. Симптомы включают тошноту, рвоту и нерегулярное сердцебиение.

Во время терапевтического массажа такие техники, как снятие мышц, трение между волокнами, миофациальное расслабление и движение мышечной ткани, по сути, создают своего рода травму для мышечной ткани и тканей над ней.Представьте себе комок из скомканной бумаги, который вы, возможно, только что выбросили в мусорное ведро. Теперь представьте, что все волокна соединительной ткани, переплетенные фасции и рубцовая ткань ограничивают правильное кровообращение и функцию вашей мышечной ткани.

Во время терапевтического массажа ваш терапевт использует различные техники, чтобы, по сути, разорвать эту ограничивающую ткань, чтобы обеспечить правильное функционирование мышцы, а также обеспечить правильную циркуляцию в области для обеспечения кислородом. Когда это происходит, снятие мышечной ткани с целью снижения гипертонуса вызывает микроразрывы в мышечных волокнах; трение между волокнами, создает тепло и разрушает спайки в мышечной ткани; а миофациальное высвобождение расщепляет спайки в слоях лица.Это может привести к появлению синяков, разрывов и воспалений, а также к болезненности мышц после массажа.

Состав тела играет важную роль в том, как ваше тело может реагировать на массаж. Если у вас больше жировой ткани, чем мышечной массы, из-за этого может появиться больше синяков; есть еще ткань, которую нужно обойти, прежде чем получить доступ к мышечной ткани. Безжировая мышечная масса может привести к большему разрыву мышц. Еще один фактор — периодичность кузовных работ. Человек, который чаще и чаще тренируется с телом, с меньшей вероятностью страдает от последствий мышечной болезненности, чем человек, который получает меньше или совсем не тренируется.

В настоящее время проведено мало исследований и доказательств того, влияют ли какие-либо химические факторы на побочные эффекты терапевтического массажа. Однако, поскольку во время и после массажа задействованы многие метаболические процессы, есть основания подозревать наличие химического компонента.

Всегда не забывайте поддерживать здоровую линию общения с терапевтом.

No related posts.