Лактат — главный друг бегуна

Минутка занимательной биохимии.

Гликолиз — это десятиступенчатый процесс расщепления глюкозы в цитозоле клетки с образованием лактата, пирувата и АТФ.

Если вы забыли, напомню, что цитозоль — жидкая, гелеобразная часть цитоплазмы, заполняющая пространство внутри клетки вокруг органелл, за исключением ядра.

На шестом этапе процесса гликолиза молекула НАД⁺ должна восстановиться до НАДН, а для того, чтобы процесс гликолиза продолжился дальше, образовавшийся НАДН должен быть повторно окислен до НАД⁺. Если этого не происходит, то гликолиз останавливается, и производство АТФ в клетке полностью прекращается.
Именно на этом этапе лактат становится незаменимым. Фермент со сложным названием лактатдегидрогеназа (ЛДГ) превращает пируват в лактат и одновременно повторно окисляет НАДН до НАД⁺.
Реакция выглядит так: пируват + НАДН + H⁺ → лактат + НАД⁺.

Интересно, что делает реакция ЛДГ с протонами водорода: она потребляет один H⁺ из цитозоля в процессе превращения пирувата в лактат. Это слабый, но вполне реальный буферный эффект. Из этого следует то, что лактат не вызывает ацидоз, а пусть незначительно, но препятствует ему. Одновременно лактат поддерживает соотношение НАД⁺/НАДН, важное клеточное окислительно-восстановительное соотношение, ключевой регулятор клеточного гомеостаза.

Откуда берется ацидоз? Ацидоз, который испытывают спортсмены во время интенсивных тренировок, возникает вообще по другой причине. Виноват гидролиз АТФ. Когда АТФ расщепляется на АДФ и неорганический фосфат для обеспечения сокращения мышц, высвобождается протон водорода: АТФ → АДФ + Pi + H⁺.

Чем сильнее и быстрее работает мышца, тем больше АТФ гидролизуется, и тем больше протонов накапливается в цитозоле клетки. После этого pH падает, и одновременно в крови появляется лактат, поэтому исторически и была установлена ​​эта ассоциация, но лактат, хоть и был на месте преступления, никогда не был преступником. На самом деле он изо всех сил пытался помочь предотвратить ацидоз.

Когда окислительная способность митохондрий перегружена и лактат больше не может эффективно выводиться, проблема углубляется. Протоны, образующиеся в результате гидролиза АТФ, накапливаются в цитозоле вместе с протонами, которые лактат обычно переносит в митохондрии, но не в том случае, когда митохондрии перенасыщены.
pH падает, это ухудшает высвобождение кальция из его клеточного депо (саркоплазматического ретикулума), подавляет фермент фосфофруктокиназу (фермент, ограничивающий скорость гликолиза) и снижает как силу, так и скорость мышечного сокращения.
Мышцы начинают самопроизвольно останавливаться, выступая в качестве встроенного аварийного регулятора неуправляемого гликолиза.

Но это ненормальный сценарий, а в нормальных физиологических условиях лактат не накапливается, потому что митохондрии его хорошо потребляют.

Производство лактата — не мусор, образующийся в процессе метаболизма глюкозы.
Это важная система регенерации клеточного НАД+.
Каждая клетка, в которой гликолиз протекает с достаточной скоростью, должна производить лактат — не потому, что что-то не так, а потому, что этого требуют химические процессы.
Без производства лактата гликолиз останавливается.