اسید لاکتیک منبع انرژی برای ورزشکاران
21 آوریل 2006 – در سنت های ورزشکاران ماراتن و ورزشکارانی که بطور شدید ورزش می کنند ، اسید لاکتیک یک سم است ، محصولی که در عضلات ساخته می شود و به خستگی عضلات ، عملکرد پایین و درد ماهیچه منجر می شود.
معهذا ، حدود 30 سال پژوهش در دانشگاه کالیفرنیا برکلی داستان متفاوتی را می گوید : اسید لاکتیک می تواند دوست شما باشد. جورج بروکس فیزیولوژیست ورزش ، استاد بیولوژی یکپارچه دانشگاه کالیفرنیا می گوید :" مربیان و ورزشکاران این را درک نمی دانند ، اما تمرین استقامتی به بدن یاد می دهد بطرز کارآمدی از اسید لاکتیک به عنوان منبع سوخت همطراز با کربوهیدرات های ذخیره شده در بافت عضله و قند خون استفاده کند. استفاده موثر از اسید لاکتیک ، یا لاکتات ، نه تنها از ساخت لاکتات جلوگیری می کند ، بلکه انرژی بیشتری از سوخت بدن را صرفه جویی می کند.
در مقاله ای در مجله فیزیولوژی – اندوکرینولوژی و متابولیسم آمریکا که به صورت آنلاین در ماه ژانویه منتشر شد ، بروکس و همکارانش تاکه شی هاشیماتو و راجا حسین در آزمایشگاه فیزیولوژی دانشگاه کالیفرنیا برکلی یکی از آخرین قطعات پازل را به داستان لاکتات اضافه کردند و برای اولین بار دو چرخه متابولیک را – متابولیسم هوازی مبتنی بر اکسیژن و متابولیسم بی هوازی بدون اکسیژن – که قبلا فکر می کردند از هم جدا هستند ، به هم پیوند دادند.
بروکس گفت :" این تغییری بنیادی در نحوه تفکر افراد در مورد متابولیسم است. این موضوع به ما نشان می دهد چگونه لاکتات رابط بین متابولیسم اکسیداتیو و گلیکولیتیک ، یا بی هوازی است. او و دوستانش در دانشگاه کالیفرنیا برکلی دریافتند که سلول های عضله ، کربوهیدرات ها را به طور بی هوازی برای تولید انرژی استفاده می کنند و لاکتات را به عنوان محصول فرعی تولید می کنند ، اما بعدا ، لاکتات را با اکسیژن می سوزانند و انرژی بسیار بیشتری تولید می کنند.
فرآیند اول ، بنام مسیر گلیکولیتیک ، در طی تلاش عادی حاکم است ، و لاکتات از سلول های عضله به داخل خون نشت می کند تا در جای دیگری استفاده شود. معهذا ، در طی ورزش شدید ، فرآیند دوم سرعت می گیرد تا بطور اکسیداتسو لاکتات را که سریعا تجمع پیدا می کند حذف کند و انرژی بیشتری تولید کند.
بروکس گفت تمرین به افراد کمک می کند قبل از اینکه تولید اسید لاکتیک به نقطه ای برسد که سبب خستگی عضلانی شود از شر آن خلاص شوند ، و در سطح سلولی ، تمرین به معنی ازدیاد میتوکندری در سلول های عضلانی است. میتوکندری که اغلب نیروگاه سلول نامیده می شود – جایی است که لاکتات جهت تولید انرژی سوزانده می شود.
بروکس گفت :" بهترین ورزشکاران جهان بوسیله تمرین اینتروال – دوره های ورزش کوتاه اما شدید تکراری – در حالت رقابتی و آماده باقی می مانند. ورزش شدید حجم لاکتات زیادی را تولید می کند ، و بدن با ساخت میتوکندری جهت تخلیه سریع اسید لاکتیک ، با آن سازش پیدا می کند. اگر آن را مصرف کنید ، جمع نمی شود. "
برای حرکت کردن ، عضلات نیازمند انرژی به شکل ATP ( آدنوزین تری فسفات ) هستند. اکثر مردم فکر می کنند گلوکز ، که یک قند است ، این انرژی را تامین می کند ، اما در طی ورزش شدید ، به عنوان منبع انرژی بسیار اندک و بسیار کند است ، و عضلات را مجبور می کند تا بر گلیکوژن ، کربوهیدراتی که در داخل سلول های عضلانی ذخیره شده اند ، تکیه کنند. برای هر دو سوخت ، واکنش های شیمیایی پایه تولید کننده ATP و ایجاد کننده لاکتات شامل مسیر گلیکولیتیک است ، که بدلیل اینکه اکسیژنی نیاز نیست اغلب متابولیسم بی هوازی نامیده می شود. فکر می کردند این مسیر جدا از مسیر اکسیداتیو مبتنی بر اکسیژن می باشد ، که گاهی اوقات متابولیسم هوازی نامیده می شود و جهت سوزاندن لاکتات و دیگر سوخت ها در بافت های بدن استفاده می شود.
آزمایش های انجام شده بر روی غورباقه های مرده در دهه 1920 به نظر می رسید نشان می دادند که ساخت لاکتات در نهایت سبب توقف کار عضلات می شود. اما بروکس در دهه 1980 و 90 نشان داد که در حیوانات زنده در حال تنفس ، لاکتات به خارج از سلول های عضلانی و بداخل خون می رود و به ارگان های مختلف از جمله کبد منتقل می شود که در آنجا با اکسیژن سوزانده می شود تا تولید ATP کند. بروکس دریافت که قلب حتی لاکتات را به عنوان سوخت ترجیح می دهد. معهذا ، بروکس همیشه تصور می کرد که خود سلول عضلانی می تواند از لاکتات استفاده مجدد کند ، و در آزمایش های انجام شده در 10 سال گذشته ، او مدرکی را یافت که لاکتات در داخل میتوکندری ها – شبکه ای از لوله ها ، شبیه به سیستم لوله کشی ، که در سرتاسر سیتوپلاسم سلول امتداد دارد ، سوزانده می شود.
یک داوطلب دانشجو در حال انجام تمرین اینتروال برای مطالعه متابولیسم لاکتات در طی ورزش شدید
برای مثال ، در سال 1999 ، او نشان داد که تمرین استقامتی سطوح لاکتات خون را حتی زمانیکه سلول های سفید به تولید همان مقدار از لاکتات ادامه می دهند ، کاهش می دهد. این امر حاکی از آن بود که ، سلول ها ، به گونه ای ، در طی تمرین به این تطابق می رسند که مواد زائد اندکی را خارج کنند. او وجود " خط رفت و برگشت داخل سلولی لاکتات " را مسلم فرض کرد که لاکتات را از سیتوپلاسم ، که در آنجا لاکتات تولید می شود ، از طریق غشا میتوکندری به درون میتوکندری ، که در آنجا لاکتات سوزانده می شود ، منتقل می کند. در سال 2000 ، او نشان داد که تمرین استقامتی ، تعداد ملکول های منتقل کننده لاکتات در میتوکندری را افزایش می دهد که بطور آشکار جهت بالا بردن سرعت جذب لاکتات از سیتوپلاسم به داخل میتوکندری جهت سوزاندن می باشد.
مقاله جدید و مقاله دوم که بزودی قرار است منتشر شود بالاخره مدرک مستقیمی راجهت این ارتباط فرض شده بین ملکول های منتقل کننده – خط رفت و برگشت لاکتات – و آنزیم های سوزاننده لاکتات فراهم کرد. در واقع ، شبکه سلولی میتوکندری ، یا رتیکولوم ، مجموعه ای از پروتئین ها را داراست که جذب و اکسیداسیون ، یا سوزاندن ، اسید لاکتیک را ممکن می سازد.
بروکس گفت :" این آزمایش ختم کلام است ، که نشان می دهد لاکتات رابط بین متابولیسم گلیکولیتیک ، که کربوهیدرات ها را تجزیه می کند ، و متابولیسم اکسیداتیو ، که از اکسیژن برای تجزیه سوخت های مختلف استفاده می کند ، می باشد.
تاکه شی هاشیماتو محقق فوق دکترا و راجا حسین همکار تحقیقاتی اش این موضوع را با برچسب گذاری و نشان دادن colocalization سه قسمت حیاتی مسیر لاکتات ثابت کردند : پروتئین منتقل کننده لاکتات ؛ آنزیم لاکتات دهیدروژناز ، که اولین مرحله را در تبدیل لاکتات به انرژی کاتالیز می کند ؛ و سیتو کروم اکسیداز میتوکندری ، مجتمع پروتئینی که در آنجا اکسیژن استفاده می شود . با نگاه کردن به سلول های عضلانی اسکلتی بوسیله میکروسکوپ confocal ، این دو دانشمند این پروتئین ها را مشاهده کردند که در کنار هم در داخل میتوکندری ، متصل به غشا میتوکندری قرار گرفته اند که ثابت می کند " خط رفت و برگشت داخل سلولی لاکتات " مستقیما به آنزیم های داخل میتوکندری که لاکتات را بوسیله اکسیژن می سوزانند وصل است.
بروکس گفت :" یافته های ما می تواند به ورزشکاران و مربیان کمک کند تا برنامه های تمرینی طراحی کنند و نیز از تمرین بیش از حد ، که می تواند سلول های عضلانی را نابود کند اجتناب کنند. ورزشکاران ممکن است بطور غریزی به شیوه ای تمرین کنند که میتوکندری می سازد ، اما اگر هرگز این مکانیسم را نمی شناسید ، هرگز نمی دانید که آنچه انجام می دهید کار درست است. این کشفیات تفکر بنیادی در مورد سازماندهی ، کارکرد و تنظیم مسیرهای اصلی متابولیسم را مجددا شکل می دهد. "
تحقیق بروکس بوسیله موسسات سلامت ملی پشتیبانی می شود.
گرفته شده از مطالب ارائه شده بوسیله دانشگاه کالیفرنیا – برکلی.
منبع : http://www.sciencedaily.com/releases/2006/04/060420235214.htm
مترجم : فریدون شیرمحمدلی