Молочная кислота

В тканях с аэробным метаболизмом (ткани сердца, почек и др.) преобладают изоферменты ЛДГ1 и ЛДГ2 (см. главу 4). Эти изоферменты инги-бируются даже небольшими концентрациями пирувата, что препятствует образованию молочной кислоты и способствует более полному окислению пирувата (точнее, ацетил-КоА) в цикле трикарбоновых кислот.

В тканях человека, в значительной степени использующих энергию гликолиза (например, скелетные мышцы), главными изоферментами являются ЛДГ5 и ЛДГ4. Активность ЛДГ5 максимальна при тех концентрациях пирувата, которые ингибируют ЛДГ1. Преобладание изоферментов ЛДГ4 и ЛДГ5 обусловливает интенсивный анаэробный гликолиз с быстрым превращением пирувата в молочную кислоту.

Процесс анаэробного распада гликогена получил название гликогенолиза. Вовлечение D-глюкозных единиц гликогена в процесс гликолиза происходит при участии 2 ферментов – фосфорилазы а и фосфоглюкомутазы. Образовавшийся в результате фосфоглюкомутазной реакции глюкозо-6-фосфат может включаться в процесс гликолиза. После образования глюкозо-6-фосфата дальнейшие пути гликолиза и гликогенолиза полностью совпадают:

После образования глюкозо-6-фосфата дальнейшие пути гликолиза и гликогенолиза полностью совпадают. В процессе гликогенолиза в виде макроэргических соединений накапливаются не две, а три молекулы АТФ (АТФ не тратится на образование глюкозо-6-фосфата). Кажется, что энергетическая эффективность гликогенолиза выглядит несколько более высокой по сравнению с процессом гликолиза, но эта эффективность реализуется только при наличии активной фосфорилазы а. Следует иметь в виду, что в процессе активации фосфорилазы b расходуется АТФ (см. рис. 10.2)

Молочная кислота в организме человека

Молочная кислота в тканях

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». . Ранее считалось, что мышцы производят молочную кислоту, когда недополучают кислород из крови. Другими словами, вы находитесь в анаэробном состоянии. Однако современные исследования показывают, 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. Резкое увеличение (в 2-3 раза) уровня лактата в сыворотке крови наблюдается при тяжелых расстройствах кровообращения, таких как геморрагический шок, острая левожелудочковая недостаточность и др., когда одновременно страдает и поступление кислорода в ткани и печеночный кровоток.

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.

Многие ткани, особенно скелетные мышцы, постоянно синтезируют и используют молочную кислоту. Уровень ее в крови отражает баланс между производством и потреблением.

Производство молочной кислоты пропорционально сумме углеводов, расщепленных для энергетических нужд в тканях. При употреблении углеводов довольно большая их часть превращается в лактат, который затем используется теми же тканями в качестве топлива или же переправляется посредством кровотока в другие ткани для энергетической цели. Быстрое использование углеводов в качестве топлива, как, например, во время интенсивной физической нагрузки, ускоряет производство молочной кислоты. Временно она начинает накапливаться в мышцах и крови, потому что не может быть использована в качестве горючего очень быстро. Если вы замедляете темп выполнения упражнений или вообще прекращаете занятие, уровень использования лактата вскоре выравнивается с уровнем его производства. Доктор Джордж Брукс (George Brooks), профессор факультета общей биологии Калифорнийского Университета, описал динамику производства и использования молочной кислоты в метаболическом процессе в своей так называемой "челночной теории лактата" ("Lactate Shuttle Theory"). Он показывает ведущую роль молочной кислоты в углеводном обмене и важность ее как топлива для метаболизма. В эксклюзивном интервью доктор Брукс сказал: "К молочной кислоте, в общем-то, относятся плохо. Но если бы атлеты смогли научиться контролировать этот химический процесс и использовать его, то смогли бы тренироваться жестче и дольше. Регулирование уровня молочной кислоты -это ключ к успеху в высокоинтенсивных видах спорта!"

Сердце, медленно сокращающиеся мышечные волокна и дыхательные мышцы предпочитают использовать лактат в качестве горючего при физической нагрузке. В сердце, например, потребление ее значительно возрастает при увеличении нагрузки, а использование глюкозы остается неизменным.

Молочная кислота является очень "быстрым" топливом, что может помочь атлетам в повышении результативности. После приема высокоуглеводной пищи концентрация в крови как глюкозы, так и молочной кислоты, возрастает. Но уровень лактата поднимается незначительно, так как он удаляется достаточно быстро. Организм превращает глюкозу (которая движется в крови не так быстро) в лактат, таким образом она достигает цели быстрее. Использование молочной кислоты как "посредника" помогает избавиться от получаемых с пищей углеводов без подъема уровня инсулина и стимуляции синтеза жиров. Во время тренировки этот подъем вам не нужен, так как он понижает доступность углеводов, крайне необходимых для интенсивного обмена веществ.

Молочная кислота, в отличие от глюкозы и других видов топлива, имеет меньший размер молекул, поэтому ей легче проходить из одной ткани в другую. Она проникает сквозь клеточные мембраны посредством мгновенного процесса, называемого "облегченным переносом" (facilitated transport). Для других видов топлива требуются более медленные транспортные системы - такие, как инсулин. Таким образом, лактат попадает быстрее и в больших количествах в клетки и кровоток. Мышечные клетки с большими запасами гликогена не могут высвободить значительные количества такого потенциального источника энергии, как глюкоза, потому что в них отсутствует ключевой энзим, ответственный за производство свободной глюкозы для ее высвобождения в кровь.

Во время тренировки нервная система предохраняет сердце, мозг и мышцы от кислородной недостаточности. Уровень молочной кислоты в мышцах является для нее важным сигналом при распределении крови по телу. Когда система определяет, что кислородоснабжение где-то должно быть снижено, она сокращает там кровоток, чем вызывает утомление.

Однако, молочная кислота несет ответственность не за все типы утомления во время тренировок. При нагрузках, требующих большой выносливости, таких как марафонский бег или триатлон, ее уровень в крови не изменяется, несмотря на то, что производство увеличивается. Это происходит потому, что возможности организма по ее производству соответствуют его способности использовать ее в качестве топлива. В начале забега наблюдается значительное повышение уровня потребления мышцами глюкозы и расщепления гликогена. Это повышенный темп углеводного обмена вызывает увеличение производства молочной кислоты и повышение ее содержания в крови.

Как только кровь будет направлена в работающие мышцы, вы можете "переправить" лактат в другие ткани для выработки энергии. При этом ее уровень в мышцах и крови понизится, хотя организм продолжает производить ее в больших количествах. Часто в процессе забега или тренировки вы чувствуете внезапное облегчение. Это ощущение называют "вторым дыханием". Исследования показали, что во время физических упражнений уровень производства и удаления молочной кислоты на 300-600% больше, чем в состоянии покоя, даже если потребление кислорода стабилизировалось на субмаксимальном уровне.

Молочная кислота не является причиной боли и судорог в мышцах. Боль, появляющаяся в мышцах на следующий день после тренировки, вызвана повреждением мышечных волокон и их воспалением. Судороги же вызываются мышечными рецепторами, которые перевозбуждены утомлением мышц. Многие атлеты используют массаж, горячие ванны и другие методы расслабления для удаления молочной кислоты из мышечных волокон с целью избавления от боли и судорог. Хотя такие методы имеют свои полезные стороны, избавление от молочной кислоты не является одной из них. Лактат используется мышцами в качестве топлива как во время тренировок, так при восстановлении, а не остается в них подобно переработанному моторному маслу.

Правильно составленная тренировочная программа, комбинирующая периоды высокоинтенсивных тренировок с тренировками на выносливость, может ускорить удаление молочной кислоты. К счастью, большинство тренировочных программ построены именно так. Ваш организм должен научиться быстро удалять лактат для последующих успешных выступлений на соревнованиях.

Ряд исследований доказали важность содержания лактата в спортивных напитках. Атлеты учатся переносить это так называемое "жжение". Ученые называют это "привыканием". Винc Ломбарди (Vince Lombardi), бессмертный тренер команды "Greenbay Packers", однажды сказал: "Когда движение вызывает боль, боль вызывает движение". Будь он профессором физиологии, то его утверждение прозвучало бы так: "Когда уровень лактата в мышцах повышается, боль становится привычкой". Хорошо, что он был футбольным тренером.

При высокоинтенсивном интервальном тренинге сердечно-сосудистая система адаптируется, усиливая поставку кислорода в мышечные и другие ткани. Следовательно, вам придется расщеплять меньшее количество углеводов для получения молочной кислоты. Кроме того, лучшая циркуляция крови помогает ускорить ее доставку в ткани и удаление из кровотока.

Тренировки на выносливость вызывают мышечную адаптацию, что также ускоряет удаление молочной кислоты. Занятия бегом, плаванием или велосипедным спортом вызывают наибольшее развитие микроциркуляции и функциональной мощности митохондрий клеток скелетных мышц. С увеличением этой способности возрастает использование жирных кислот в качестве источника энергии и, таким образом, снижается формирование лактата. При увеличении функциональной способности мышечных митохондрий удаление молочной кислоты из организма тоже происходит быстрее.

Питание тоже играет немаловажную роль. Интенсивный и жесткий тренинг истощает запасы гликогена в мышцах и печени. Поэтому всем спортсменам, работающим на выносливость, необходима богатая углеводами диета.

Углеводы обеспечивают скорейшее получение глюкозы, поэтому атлет прекрасно себя чувствует и имеет источник быстрого получения энергии. Более того, глюкоза способствует восполнению запасов гликогена во время восстановительного периода. Когда уровень глюкозы в крови и гликогена в мышцах восстановлен, глюкоза становится источником формирования лактата, помогающего восполнить запасы гликогена в печени.

Молочная кислота в желудочно-кишечном тракте

В норме в желудочном соке молочная кислота отсутствует. Молочная кислота образуется в желудке человека в большом количестве при различных патологических процессах: стенозе привратника с задержкой эвакуации пищи из желудка, отсутствии соляной кислоты, раковом процессе (Рапопорт С.И. и др.).

Молочную кислоту продуцируют многие анаэробные бактерии, обитающие в кишечнике человека, в частности, представители родов Bifidobacterium, Lactobacillus, Actinomyces, Ruminococcus (Ардатская М.Д., Минушкин О.Н.).

Молочная кислота в ротовой полости

Молочная кислота является основным метаболитом грамотрицательных анаэробных условно-патогенных неспорообразующих бактерий видов Leptotrichia buccalis, Veillonella parvula и других, обитающих в ротовой полости человека. Кариесогенность вейлонелл определяется выработкой им больших количеств молочной кислоты в присутствии углеводов, что приводит к повышению проницаемости эмали, кислотному растворению эмали в наименее устойчивых участках с последующим проникновением кислот в подповерхностный слой эмали и ее деминерализацией. Дальнейшее образование органических кислот на поверхности эмали усиливает процессы деминерализации, что приводит к образованию микрополостей в эмали, заполненных микроорганизмами и продуктами их метаболизма.

Молочная кислота во влагалище

Лактобактерии, обитающие во влагалище (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus cellobiosum),  метаболизируют гликоген вагинального эпителия до молочной кислоты, которая поддерживает кислотность во влагалище на уровне 3,8–4,2 рН. Молочная кислота в высокой концентрации создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности кислоточувствительных патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

Заключение.

Молочная кислота играет основную роль в процессе выработки энергии в организме при физических нагрузках. Организм использует молочную кислоту в качестве биохимического посредника при углеводном обмене.

 Молочнокислое кислота позволяет предотвратить развитие вредных бактерий в тесте, вызывающих картофельную болезнь (тягучесть) хлеба, а также способствует улучшению вкусовых свойств хлеба, придает особый вкус квашеным овощам и препятствует развитию гнилостных бактерий. При промышленном получении молочной кислоты в качестве сырья используют крахмал, патоку и другие сахаристые мате­риалы. Молочную кислоту применяют в кондитерском производстве и в производстве безалкогольных напитков.

Её добавляют в качестве консерванта во многие фармацевтические и пищевые продукты: детское питание, пиво, молочные продукты, мясо, корма для животных, косметические и табачные изделия.

Молочная кислота используется в некоторых лекарствах (Хилак форте и других) как вспомогательное вещество.

В косметической практике ее роль аналогична другим a-гидроксикислотам— воздействие на процессы регенерации и обновления кожи, на отшелушивание омертвевших клеток. Используется в очищающих и регенерирующих кремах и лосьонах, а также как увлажняющий и отбеливающий компонент.