Обмен лактата в печени и мышцах цикл кори

Дано определение молочной кислоты, описана история ее открытия и метаболизм ее превращения в организме при физических нагрузках (цикл Кори). Описывается концепция ацидоза, описывающая изменения в скелетных мышцах, которые приводят к их гипертрофии и увеличению силовых показателей.

Молочная кислота (лактат) и физические нагрузки

Определение

Молочная кислота (лактат) – конечный продукт анаэробного распада глюкозы и гликогена (гликолиза).

История открытия

1780 году шведский химик Карл Вильгельм Шилле выделил молочную кислоту из молока. А в 1808 году Йенс Якоб Берцелиус открыл, что молочная кислота образуется в скелетных мышцах при выполнении физических упражнений.

Молочная кислота и физические нагрузки

Практически при любой физической нагрузке для получения АТФ используется гликоген скелетных мышц. Его концентрация в скелетных мышцах при интенсивных физических нагрузках быстро снижается. Одновременно в скелетных мышцах образуется и накапливается молочная кислота.

Формула молочной кислоты (С3H6O3).

Цикл Кори

Циклический путь метаболизма молочной кислоты в скелетных мышцах открыт американским биохимиком, нобелевским лауреатом Герти Терезой Кори. По другим источникам открытие цикла Кори приписывается нобелевским лауреатом супругам Карлу и Герти Кори. Он описывает превращения молочной кислоты в организме человека. Большая часть молочной кислоты, которая образуется в организме во время физических нагрузок включается в метаболические процессы непосредственно в мышцах и под влиянием фермента лактатдегидрогеназы (ЛДГ) превращается в пировиноградную кислоту, которая затем в митохондриях окисляется до углекислого газа и воды. Другая часть молочной кислоты через кровеносные капилляры проникает в кровь и доставляется в печень, где включается в метаболические реакции, приводящие к синтезу гликогена. Незначительное количество молочной кислоты может выводиться из организма с мочой и потом. Гликоген печени используется организмом для восстановления энергетических источников скелетных мышц.

Концепция ацидоза

Одной из концепций, объясняющей возникновение острых болезненных ощущений, возникающих как во время, так и после тренировки, является предположение, что накопление молочной кислоты в мышечных волокнах является пусковым механизмом целого ряда биохимических реакций.

Во-первых, молочная кислота повышает кислотность внутри мышечных волокон. Изменение рН саркоплазмы мышечных волокон с 7,1 до 6,5 (то есть повышение кислотности) при сильном утомлении снижает активность ключевых ферментов гликолиза – фосфорилазы и фосфофруктокиназы. При значении рН саркоплазмы равном 6,4 расщепление гликогена прекращается. Это вызывает резкое снижение уровня АТФ и развитие утомления (Н.И. Волков с соавт., 2000).

Во-вторых, повышение концентрации молочной кислоты в мышечных волокнах приводит к увеличению проницаемости их мембраны, повышению осмотического давления, в результате чего в мышечные волокна поступает вода. Возникает отёк, мышечные волокна «разбухают» и сдавливают болевые рецепторы мышц. Это ощущается как «жжение» в мышцах (М.И. Калинский, В.А. Рогозкин, 1989).  Спортсмены называют это явление «мышцы забиты».

Молочная кислота и лактат

Следует отметить, что молочная кислота и лактат — не одно и то же. Лактат — это соль молочной кислоты. Образовавшаяся в результате гликолиза в скелетных мышцах молочная кислота почти полностью диссоциирует на ионы водорода  и соединение, которое соединяется с ионами натрия или калия и образует соль (лактат), рис. 1.

Рис. 1

Поэтому в литературе часто вместо понятия «молочная кислота» используется термин «лактат».  Содержание молочной кислоты и лактата имеет взаимосвязь с кислотностью внутри мышечных волокон (то есть с pH саркоплазмы).  При pH в интервале от 6.5 (полное утомление) до 7,1 (норма) в мышечных волокнах накапливается, выводится и перерабатывается именно лактат.

В течение нескольких часов лактат удаляется из мышечных волокон. Если после физической нагрузки выполнить 10-15 минутную аэробную работу (например, бег или педалирование на велосипеде), лактат из мышц выведется еще быстрее.

Новые исследования свидетельствуют о том, что основным повреждающим агентом являются ионы водорода (Н+).  Утомление в скелетных мышцах вызывает ацидоз — накопление ионов водорода и смещение pH саркоплазмы в кислую сторону (R. A. Robergs et al., 2004).

Молочная кислота,  гипертрофия и сила скелетных мышц

Предполагается, что накопление кислых продуктов в мышечных волокнах (ацидоз) лежит в основе их повреждения, что в последствии приводит к их гипертрофии по миофибриллярному типу и росту силы. Следовательно,  удалять молочную кислоту из скелетных мышц после тренировки не следует, так как это основной фактор, повреждающий мышечные волокна. Это предположение подтверждается опытом тренировок чемпионки мира в беге на 400 м с барьерами Марины Степановой и ее тренера Вячеслава Владимировича Степанова. Стремясь увеличить силовые показатели мышц ног, М. Степанова и В. Степанов в цикле своих статей «Анаэробика» указывают, что «есть смысл ненадолго (на несколько часов) «повариться» в молочнокислой среде, а «разогнать» ее позже (к примеру, вечерними упражнениями)».

Литература

1. Калинский, М.И. Биохимия мышечной деятельности / М.И. Калинский, В.А. Рогозкин. – Киев: Здоровья, 1989.– 144 с.
2. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.
3. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учеб. пособие. 5-е изд. /А.В. Самсонова. – СПб: Кинетика, 2018.– 159 с.
4. Самсонова, А. В. Гормоны и гипертрофия скелетных мышц человека: Учеб. пособие. – СПб: Кинетика, 2019.– 204 c.: ил.
5. Степанова, М. Анаэробика /М. Степанова, В. Степанов // Легкая атлетика, 2011 № 7-8. С. 24-27.

С уважением, А.В. Самсонова

Глюконеогенез
— это образование глюкозы вновь
из неуглеводных компонентов: пирувата,
лактата,гликогенных аминокислот,
глицерина,любого соединения, которое
в процессе катаболизма может быть
превращено в пируват или один из
метаболитов цикла Кребса.

Глюконеогенез
протекает в: печени, корковом веществе
почек,слизистой кишечника.За счёт
глюконеогенеза в условиях углеводного
голодания образуется 80 г глюкозы.

Глюконеогенез–это
частично обращённый гликолиз.

Три
реакции гликолиза необратимы, поэтому
используются другие ферменты.
Пируваткиназная реакция заменяется
двумя:пируваткарбоксилазной реакцией
и фосфоенолпируваткарбоксикиназной
реакцией.

Между
этими реакциями существует челночный
механизм.ЩУК не может самостоятельно
выйти из митохондрий.ЩУК + НАДН+Н =
малат + НАД. В цитоплазме малат окисляется
цитоплазматической малатдегидрогеназой
до ЩУК

От
ФЕП до ФФК реакции все реакции идут в
обратной последовательности
гликолиза:Фосфофруктокиназная реакция
заменяется фруктозодифосфатазной
реакцией.

Биологическая
роль глюконеогенезаизбавление от
лактата (85% лактата идёт на глюконеогенез,
15% — окисляется до СО2, Н2О и энергии),
связь обменов, получение эндогенной
глюкозы.

Итоговое
уравнение глюконеогенеза

2
лактата + 6АТФ + 4Н2О + 2НАДН+Н глюкоза
+ 6АДФ + 6Фн + 2НАД

АТФ
используется в пируваткарбоксилазной,
фосфоенолпируваткарбоксикиназной,
фосфоглицераткиназной реакциях. НАДН+Н
необходим для ГАФДГ. 2Н20 участвуют в
енолазной реакции. 2Н20 – в фосфатазных
реакциях.

Регуляция
глюконеогенеза4 фермента определяют
скорость процесса. При уменьшении АТФ
и НАД тормозится глюконеогенез. Ключевые
ферменты стимулируются АТФ,ингибируются
– АДФ и АМФ. Инсулин – репрессор ферментов
глюконеогенеза.Процесс активируется:
глюкокортикоидами, жирными кислотами,
избытком лактата в крови, глюкагоном.

Цикл
Кори
осуществляет связь между
гликолизом в мышце при активной работе
и глюконеогенезом в печени. При работе
лактат поступает из мышц в кровь и
печень.

Мышца
Кровь
Печень

3)Больной 50 лет поступил в клинику с жалобами на резкие боли в об­ласти сердца, слабость. Активность каких ферментов следует определить в крови больного для исключения инфаркта миокарда?

МБ+КФК

ЛДГ

АСТ/АЛТ

Миоглобин
тропонин

Билет
23

1)Холестерин, его биологическая роль, биосинтез. Гиперхолестеринемии. Атеросклероз.

Холестерин:

• циклический
  ненасыщенный спирт,

• нерастворим
  в воде,

• в
  основе холестерина лежит кольцо
  циклопентанпергидрофенантрена.

Содержится
в: коре надпочечников, мозге, нервной
ткани, мышцах, соединительной ткани,
жировой ткани.

Биороль:

• синтез
  желчных кислот,

• синтез
  половых гормонов,

• синтез
  кортикостероидов,

• синтез
  витамина D3,

• входит
  в состав клеточных мембран, миелиновых
  оболочек,

• участвует
  в образовании желчных камней, развитии
  атеросклероза.

Пищевые
источники холестерина:

• печень,

• яйца,

• мясо,

• мозг,

• икра.

Синтезируется
в:

• эндоплазматическом
  ретикулуме, цитозоле печени (80%),

• коже,

• стенке
  тонкой кишки.

Синтез
холестерина:

• включает
  35 реакций,

• идёт
  в 3 стадии:

1. образование
   из ацетил-КоА мевалоновой кислоты,

2. образование
   из мевалоновой кислоты сквалена,

3. циклизация
   сквалена в холестерин.

Холестеринемии:

1)Наследственная.

В
сыворотке крови увеличено содержание
холестерина, β-липопротеинов

• Механизм
  развития заболевания– отсутствие
  или снижение количества рецепторов
  клеток к ЛПНП, снижается захват и
  катаболизм холестерина из ЛПНП,
  увеличивается содержание холестерина
  в плазме, оседание холестерина на стенки
  сосудов, развитие атеросклеротических
  бляшек

• Осложнения– ранний инфаркт миокарда, ксантоматоз,
  инсульт

2)
Алиментарная гиперхолестеринемиявозникает от избытка в питании холестерина

3)Вторичная
гиперхолестеринемиявозникает
при гипотиреозе, сахарном диабете,
подагре, нефротическом синдроме

Атеросклероз:

• Заболевание,
  связанное с накоплением холестерина
  в интиме сосудов с последующей
  дегенерацией, отложением в очаг поражения
  солей кальция, фиброзированием очага
  и тромбозом

• Диагностические
  критерии:

• гиперлипидемия,

• гиперхолестеринемия

• изменение
  состава и соотношения транспортных
  форм холестерина (увеличение ЛПНП и
  уменьшение ЛПНП)

• Снижение
  соотношения фосфолипиды

холестерин

• Снижение
  активности липопротеинлипазы

• Уменьшение
  в составе триацилглицеринов
  полиненасыщенных жирных кислот и эфиров
  холестерина

Способствуют
развитию атеросклероза:

• наследственная
  предрасположенность

• гипертония

• сахарный
  диабет

• ожирение

• стрессы

• гиподинамия

• нарушение
  равновесия свертывающей и противосвертывающей
  системы крови.