Milchsäure (C3H6O3) ist eine Substanz, die der Körper während des normalen Körperstoffwechsels produziert. Besonders intensiv wird diese Synthese bei Sauerstoffmangel, d. h. wenn der Stoffwechselbedarf dieses Gases die Verfügbarkeit übersteigt; sie ist ein charakteristischer Knotenpunkt "anstrengender körperlicher Anstrengung, aber auch besonderer pathologischer Zustände, wie sie durch eine Atemwegsobstruktion.
Biochemische Basis
Erinnern wir uns kurz daran, dass „Milchsäure ausgehend von Pyruvat hergestellt wird, das das Endprodukt der Glykolyse darstellt (zytoplasmatischer Prozess, der zum Abbau von Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure oder Pyruvat führt). In der sechsten der zehn Stufen der Glykolyse , wird der 3-Phosphoglycerinaldehyd dank oxidiertem NAD (NAD +) oxidiert, das als Akzeptor von H + Wasserstoffionen wirkt. Das NAD wird dann zu NADH (H +) reduziert. Wenn wir an dieser Stelle wollen, dass die Energie weiterhin durch Glykolyse erzeugt wird, müssen wir uns darum kümmern, das oxidierte NAD (NAD +) zu regenerieren, das sonst schnell aufgebraucht wäre, bis es erschöpft ist. die Reoxidation des reduzierten NAD wird dem Krebs-Zyklus anvertraut (mitochondriale oxidative Phosphorylierung), mit Sauerstoffverbrauch, Wasserbildung und ATP-Synthese.Bei Sauerstoffmangel wird das Pyruvat, das nicht in den Krebs-Zyklus eindringt, durch das Enzym zu Milchsäure reduziert Lactatdehydrogenase Aus dieser Reaktion (siehe Abbildung) wird das für die weitere Umsetzung des 3-Phosphoglycerinaldehyds notwendige NAD + wiederhergestellt, anschließend kann die Glykolyse ablaufen.
Nach der Herstellung neigt Milchsäure bei physiologischem pH dazu, fast vollständig in zwei Ionen zu dissoziieren: das Lactat-Ion und das H + -Ion (gemäß der in der Abbildung gezeigten Reaktion).
Da es sich, wie der Name schon sagt, um eine Säure handelt, neigt die übermäßige Produktion von Laktat und H + dazu, den pH-Wert in der Zelle zu senken, was (zusammen mit vielen anderen Faktoren) zum Auftreten von Müdigkeit beiträgt.
Der erste Mechanismus, den die Zellen zur Abwehr der übermäßigen Milchsäureproduktion einsetzen, besteht in ihrem Abfluss in die extrazelluläre Umgebung und das Blut. Es überrascht nicht, dass die Laktatkonzentration im Blut unter normalen Bedingungen 1-2 mmol / L beträgt, während sie bei besonders intensiver körperlicher Anstrengung auf über 20 mmol / L ansteigt.
Entsorgung von Milchsäure
Obwohl Milchsäure in hohen Konzentrationen ein besonders giftiges Produkt ist, das als solches unbedingt entsorgt werden muss, kann und darf sie nicht als Abfall betrachtet werden.
- von manchen Geweben zu Energiezwecken aufgefangen und genutzt werden, wie es zum Beispiel im Herzen (das bevorzugt Laktat anstelle von Glukose verwendet) vorkommt, aber auch auf der Ebene der Muskelzellen selbst (die weißen Fasern können es besser produzieren und die rote beim Entsorgen);
- zur Ex-novo-Synthese von Glukose/Glykogen (Gluconeogenese, Cori-Zyklus in der Leber) verwendet werden.
In beiden Fällen muss das Laktat zunächst wiederum durch das Enzym Laktat-Dehydrogenase unter Reduktion von NAD + zu NADH (H +) wieder in Pyruvat umgewandelt werden. An diesem Punkt kann das Pyruvat im Krebs-Zyklus vollständig oxidiert oder für die Gluconeogenese verwendet werden.
Wir haben bereits gesehen, wie eine übermäßige Synthese von Milchsäure den Stoffwechsel der Zelle stört, der sie über spezifische Membrantransporter (MCT) nach außen freisetzt.Neben verschiedenen Abwehrmechanismen, die wir gleich sehen werden, gibt es a priori eine weitere Kontrolle, die verhindert die übermäßige Ansammlung von Laktat in der intrazellulären Umgebung Der Abfall des pH-Werts (saures Milieu) - aufgrund der Ansammlung von H + -Wasserstoffionen, die aus der Dissoziation von Milchsäure stammen - hemmt das Enzym Phosphofructokinase, das in die dritte Stufe der Glykolyse eingreift seine Geschwindigkeit bestimmen. Folglich führt ein übermäßiger Abfall des pH-Werts zu einer Verlangsamung der Glykolyse, wodurch die Syntheserate von Milchsäure verringert wird (negative Rückkopplung).
Die übermäßige Abnahme des intrazellulären pH-Wertes wird jedoch auch durch die Puffersysteme bekämpft, von denen das wichtigste das Biarbonat/Kohlensäure-System ist, das durch die Atmungsaktivität unter Ausscheidung von CO2 verstärkt wird:
Wie in der Abbildung gezeigt, reduziert die intensive Atmungsaktivität, die während intensiver körperlicher Anstrengung auftritt, die Konzentration von CO2 und Kohlensäure im Blut und puffert die Aufnahme von H +, das durch die Dissoziation von Milchsäure entsteht.
Das obige Bild zeigt den zeitlichen Verlauf des Blutlaktats (Laktatämie) während der Erholungsphase nach einer intensiven Laktsäureanstrengung. Wie die Grafik deutlich zeigt, ist der trainierte Proband in der Lage, Milchsäure in kürzerer Zeit zu entleeren als der sesshafte.Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass sich die Milchtemperatur innerhalb von höchstens einer Stunde wieder normalisiert. basal; Daher ist es falsch, den Muskelkater, der die Tage nach einem besonders intensiven Training begleitet, auf die Ansammlung von Milchsäure zurückzuführen.
Um die Ausscheidung von Milchsäure nach maximaler Anstrengung zu erleichtern, wird der Athlet darauf achten, der Leistung eine Abkühlphase in einem leichten Tempo von 15-20 Minuten zu folgen.
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