Rehabilitáló laktát: A méregtől a gyógyításig

Valaha úgy gondolták, hogy izomfáradtságot okoz, most a betegség kezelésében vizsgálják

George Brooks több mint 40 éve próbálja átalakítani a laktáttal kapcsolatos gondolatokat - a laboratóriumban, a klinikán és az edzőtéren -, végül úgy tűnik, hogy az emberek hallgatnak. A laktát, amely egyértelművé válik, nem méreg, hanem az ellenszer.

A Cell Metabolism folyóirat nemrégiben megjelent cikkében Brooks, a kaliforniai Berkeley Egyetem integratív biológia professzora áttekinti a laktát - gyakran tejsavnak nevezett - kis molekula félreértésének történetét, amely nagy szerepet játszik a anyagcsere. Jellemzően az izmok által termelt "hulladék" termék, mivel az extrém testmozgás során a laktát magas szintre emelkedik a vérben, a sportos edzők és a versenyző sportolók úgy gondolják, hogy a laktát az izomfáradtság, a csökkent teljesítmény és fájdalom oka.

Az 1970-es évektől kezdve azonban Brooks, hallgatói, posztdoktori munkatársai és munkatársai mutatták be elsőként, hogy a laktát nem hulladék. Ez egy olyan üzemanyag volt, amelyet az izomsejtek állandóan előállítottak, és gyakran a test előnyben részesített energiaforrása: Az agy és a szív egyaránt hatékonyabban és erősebben működik, ha a laktát táplálja, mint a glükóz, a vérben keringő másik üzemanyag.

"Ez történelmi hiba" - mondta Brooks. "Úgy gondolták, hogy a laktát akkor alakul ki az izmokban, ha nincs elegendő oxigén. Úgy gondolták, hogy ez fáradtságot okozó anyag, anyagcsere-hulladék, anyagcsere-méreg. De a klasszikus hiba az volt, hogy megjegyeztük, hogy amikor egy sejt stresszt szenvedett, sok volt a laktát, majd hibáztasd a laktátra. A helyes értelmezés szerint a laktáttermelés törzsválasz, az anyagcsere stressz ellensúlyozására szolgál. Ez az a mód, ahogyan a sejtek visszaszorítják az anyagcsere hiányát. "

A fiziológusok, a táplálkozási szakemberek, a klinikusok és a sportorvosok fokozatosan kezdik felismerni, hogy a betegségben vagy a sérülés, például a súlyos fejsérülés után a vérben észlelt magas laktátszint nem jelent problémát, de ezzel ellentétben a test javítási folyamatának kulcsfontosságú része, amelyet meg kell erősíteni.

"Sérülés után az adrenalin aktiválja a szimpatikus idegrendszert, és ez laktáttermelést eredményez" - mondta Brooks. "Olyan, mint egy verseny előtt elgázosítani az autót."

E hozzáadott üzemanyag nélkül a szervezetnek nem lenne elegendő energiája, hogy helyrehozza önmagát, és Brooks szerint a vizsgálatok szerint a laktátpótlás betegség vagy sérülés után felgyorsíthatja a gyógyulást. Az évtizedes kutatások során Brooks rájött, hogy a laktátnak legalább három fő felhasználása van a szervezetben: Ez egy fő üzemanyag-forrás, ez a fő anyag a vércukorszint támogatására és erőteljes jel a metabolikus stresszhez való alkalmazkodáshoz.

"Azért írtam a beszámolót, hogy a különböző tudományterületeken az emberek a laktát különböző hatásait látják, és én mindezt összefogom" - mondta Brooks. "A laktát készítményeket évtizedek óta használják sportolók táplálására hosszan tartó terhelések során; széles körben használják sérülés utáni újraélesztésre és acidózis kezelésére. Most, klinikai kísérletek és kísérletek során a laktátot használják a sérülés utáni vércukorszint szabályozására, az üzemanyag táplálására. az agy agysérülés után, gyulladás és duzzanat kezelésére, hasnyálmirigy-gyulladás, hepatitis és dengue-fertőzés újraélesztésére, a szív szívinfarktus után történő táplálására és a szepszis kezelésére. "

Brooks kutatása már hasznot húzott az állóképességi sportolóknak. 1989-ben egy sportcéggel közösen létrehozott egy Cytomax nevű energiaitalt, amely tartalmaz egy laktátpolimert, amely energiát adhat a sportolóknak a verseny előtt és alatt. A laktát, a glükóz és a fruktóz kombinációja kihasználja a test üzemanyag-felhasználásának különféle módjait: a laktát kétszer olyan gyorsan juthat be a vérbe, mint a glükóz - csak 15-ben ér el csúcspontot, szemben az ivás utáni 30 perccel. A legtöbb sportital csak glükózt és fruktózt tartalmaz.

Laktát transzfer

Brooks fiziológus, aki a testmozgásra és a táplálkozásra összpontosított, mióta 1971-ben belépett az UC Berkeley karára. Felfedezte, hogy a normális izomsejtek folyamatosan laktátot termelnek, és a "laktáttranszfer" kifejezést használta arra, hogy leírja azokat a visszacsatolási hurkokat, amelyek révén a laktát egy közvetítő, amely támogatja a test sejtjeit számos szövetben és szervben.

Mindannyian több formában tároljuk az energiát: glikogénként, szénhidrátokból az étrendben és az izmokban tárolva; és zsírsavakként trigliceridek formájában, a zsírszövetben tárolva. Ha energiára van szükség, a test a glikogént laktáttá, a glükózt és a zsírzsírt zsírsavakká bontja, amelyek mind a testben a véráramon keresztül eloszlanak a testben, általános üzemanyagként. Brooks szerint azonban laboratóriumi kollégáival kimutatták, hogy a laktát a fő üzemanyagforrás.

A glükóz és a glikogén egy komplex lépéssorozaton keresztül metabolizálódik, amely laktátban tetőzik. Majdnem egy évszázadon át a tudósok és klinikusok úgy vélték, hogy a laktát csak akkor termelődik, ha a sejtek oxigénhiányosak. Azonban izotóp nyomjelzők használatával, először laboratóriumi állatokban, majd emberekben, Brooks azt találta, hogy folyamatosan laktátot készítünk és használunk.

Ezt hívja laktát transzfernek, ahol a "termelő" sejtek laktátot készítenek, a laktátot pedig a "fogyasztói" sejtek használják. Az izomszövetben például a fehér vagy a "gyors rángatózás" izomsejtek átalakítják a glikogént és a glükózt laktáttá, és üzemanyagként ürítik a szomszédos vörös vagy "lassú rángatózású" izomsejtekhez, ahol a laktát a mitokondriális retikulumban elégetésre kerül. az izomrostokat működtető ATP energiamolekula előállításához. Brooks volt az első, aki megmutatta, hogy a mitokondriumok egy összekapcsolt csőhálózat - egy retikulum -, mint egy vízvezeték rendszer, amely az egész sejt citoplazmájában eljut.

A laktáttranszfer is működik, mivel a dolgozó izmok laktátot bocsátanak ki, amely aztán táplálja a dobogó szívet és javítja az agy végrehajtó funkcióját.

Brooks és UC Berkeley kollégái felfedezték a laktát transzfert és a mitokondriális retikulumot, és forradalmasították a test metabolikus szabályozásának gondolkodását; nemcsak a testben, stressz alatt, hanem folyamatosan.

Évtizedekig a tudósok és klinikusok úgy vélték, hogy a sejtekben a glikogén és a glükóz lebomlik a piruvát nevű laktát prekurzor anyaggá. Ez kiderült, hogy helytelen, mivel a piruvát mindig laktáttá alakul át, és a legtöbb sejtben a laktát gyorsan bejut a mitokondriális retikulumba és megégeti. Brooks és UC kollégái laktát-nyomjelzőkkel, izolált mitokondriumokkal, sejtekkel, szövetekkel és ép organizmusokkal, köztük emberekkel dolgozva fedezték fel azt, ami kimaradt, és következésképpen félreértelmezték. Újabban mások mágneses rezonancia spektroszkópiát (MRS) alkalmaztak annak megerősítésére, hogy az izmokban és más szövetekben teljesen aerob (oxigénes) körülmények között folyamatosan képződik a laktát.

Brooks megjegyzi, hogy a laktát problémát jelenthet, ha nem használják. A kondicionálás a sportban arról szól, hogy a test egy nagyobb mitokondriális retikulumot termeljen a sejtekben, hogy felhasználja a laktátot, és így jobban teljesítsen.

Mondhatni, amikor a laktát körül van, mint intenzív aktivitás alatt, az izom mitokondriumai elsősorban megégetik, sőt elzárják a glükóz- és zsírsav-üzemanyagokat. Brooks nyomjelzőkkel bizonyította, hogy mind a szívizom, mind az agy a laktátot részesíti előnyben a glükóz helyett üzemanyagként, és erősebben működik a laktáton. A laktát azt is jelzi, hogy a zsírszövet megállítja a zsír üzemanyag-bontását.

"A laktát egyik fontos eleme, hogy bekerül a keringésbe és részt vesz a szervek közötti kommunikációban" - mondta Jen-Chywan "Wally" Wang, az UC Berkeley táplálkozástudományi és toxikológiai professzora. "Éppen ezért nagyon fontos a normál anyagcserében és az egész test homeosztázisának szerves része."

A laktát a test VISA-ja

Áttekintésében Brooks a laktát három fő szerepét hangsúlyozza a szervezetben: Ez egy fő energiaforrás; prekurzor a májban több glükóz előállításához, amely elősegíti a vércukorszint támogatását; és egy jelző molekula, amely a testben és a vérben kering és különböző szövetekkel, például zsírszövetekkel kommunikál, és befolyásolja a stressz kezeléséért felelős gének expresszióját.

Például tanulmányok kimutatták, hogy a laktát növeli az agyból származó neurotrop faktor (BDNF) termelését, ami viszont támogatja az agy idegsejttermelését. Üzemanyagforrásként a laktát azonnal javítja az agy végrehajtó funkcióját, függetlenül attól, hogy a laktát infúzióban van-e vagy testmozgásból származik.

"Olyan, mint az energetika VISA-ja; a laktátot a fogyasztói sejtek mindenhol elfogadják" - mondta.

Az a tény, hogy a laktát egy univerzális üzemanyag, problémát okoz a rákos megbetegedésekben, és néhány tudós azt keresi, hogyan lehet megakadályozni a rákos sejtek laktáttranszferjét az energiaellátás megszüntetése érdekében.

"Az a felismerés, hogy a daganatokban a termelő és a fogyasztó sejtek között a laktát ingázik, izgalmas lehetőséget kínál a rákkeltő hatás és a daganat méretének csökkentésére azáltal, hogy blokkolja a daganatsejteken belüli és azok közötti laktáttranszferek termelő és befogadó karjait" - írta felülvizsgálata.

Mindez megfordulást feltételez a laktát felértékelődésében, bár Brooks elismeri, hogy a tankönyvek - kivéve saját, Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Applications, immár negyedik kiadásában - továbbra is rossz színészként mutatják be a laktátot.

"A laktát a kulcsa annak, ami az anyagcserével történik" - mondta Brooks. - Ez a forradalom.