Melkzuur (C 3 H 6 O 3 ) is een stof die door het lichaam wordt aangemaakt tijdens het normale metabolisme van het lichaam. Deze synthese wordt bijzonder intens in omstandigheden van zuurstoftekort, dat is wanneer de metabolische vraag van dit gas groter is dan de beschikbaarheid; het is een verbindingskarakteristiek van zware fysieke inspanning, maar ook van bepaalde pathologische toestanden, zoals die welke resulteren uit een luchtwegobstructie.
Biochemische basissen
Laten we ons kort herinneren dat melkzuur wordt geproduceerd uit pyruvaat, het laatste product van glycolyse (een cytoplasmatisch proces dat de afbraak van glucose in twee moleculen van pyrodruivenzuur of pyruvaat produceert). In de zesde van de tien stadia van glycolyse wordt het 3-fosfoglycerine-aldehyde geoxideerd dankzij de geoxideerde NAD (NAD +) die fungeert als een H + -hydrogenie-acceptor. De NAD wordt vervolgens teruggebracht tot NADH (H +). Op dit punt, als we willen dat de energie door glycolyse wordt gegenereerd, moeten we ervoor zorgen dat de geoxideerde NAD (NAD +) wordt geregenereerd, die anders snel zou worden uitgeput totdat deze uitgeput is. Wanneer de beschikbaarheid van zuurstof voldoende is, wordt de reoxidatie van gereduceerd NAD toevertrouwd aan de Krebs-cyclus (mitochondriale oxidatieve fosforylering), met zuurstofverbruik, watervorming en ATP-synthese. Wanneer de zuurstof schaars is, wordt het pyruvaat dat niet in de krebs-cyclus komt, door het enzym lactaatdehydrogenase tot melkzuur gereduceerd. Uit deze reactie (zie figuur) wordt de NAD + die noodzakelijk is voor de verdere reactie van het 3-fosfoglycerine-aldehyde hersteld; glycolyse kan dan doorgaan.
Eenmaal geproduceerd, bij een fysiologische pH, heeft melkzuur de neiging om bijna volledig te dissociëren in twee ionen: het lactaat-ion en het H + -ion (volgens de reactie die wordt getoond in de figuur).
Aangezien, zoals de naam al doet vermoeden, een zuur wordt geproduceerd, heeft de overmatige productie van lactaat en H + de neiging de pH in de cel te verlagen, wat (samen met vele andere factoren) bijdraagt aan het begin van vermoeidheid.
Het eerste mechanisme dat door de cellen wordt geïmplementeerd om zichzelf te verdedigen tegen de overmatige productie van melkzuur bestaat uit de uitstroming naar de extracellulaire omgeving en het bloed. Het is niet verrassend dat de bloedlactaatconcentratie onder normale omstandigheden gelijk is aan 1-2 mmol / L, terwijl deze tijdens een bijzonder intense lichamelijke inspanning stijgt tot meer dan 20 mmol / L.
Verwijdering van melkzuur
Hoewel melkzuur in hoge concentraties een bijzonder toxisch product is dat als zodanig noodzakelijkerwijs moet worden verwijderd, kan het niet als een afvalstof worden beschouwd. Inderdaad, eenmaal geproduceerd, kan melkzuur:
- worden opgepikt en gebruikt door sommige weefsels voor energiedoeleinden, zoals bijvoorbeeld gebeurt in het hart (dat liever lactaat gebruikt in plaats van glucose), maar ook op het niveau van dezelfde spiercellen (de witte vezels zijn beter in de productie ervan en de rode vezels ter beschikking) ;
- worden gebruikt voor de nieuwe synthese van glucose / glycogeen (gluconeogenese, Cori-cyclus in de lever).
In beide gevallen moet lactaat eerst weer worden omgezet in pyruvaat, opnieuw door het lactaat dehydrogenase-enzym, met een reductie van NAD + tot NADH (H +). Op dit punt kan pyruvaat volledig worden geoxideerd in de Krebs-cyclus of worden gebruikt voor gluconeogenese.
We hebben al gezien hoe een overmatige synthese van melkzuur het metabolisme van de cel verstoort, waardoor deze via specifieke membraantransporters (MCT) naar buiten wordt afgegeven. Naast verschillende verdedigingsmechanismen die we binnenkort zullen zien, is er a priori verdere controle die de overmatige ophoping van lactaat in de intracellulaire omgeving voorkomt. De daling van de pH (zuurmilieu) - als gevolg van de ophoping van H + -alcoholen afkomstig van de dissociatie van melkzuur - remt in feite het enzym fosfofruttokinase, dat tussenbeide komt in de derde fase van glycolyse en de snelheid ervan bepaalt. Dientengevolge veroorzaakt een overmatige pH-daling een afname van glycolyse, waardoor de snelheid van melkzuursynthese (negatieve feedback) wordt verminderd.
De excessieve afname van de intracellulaire pH wordt echter ook bestreden door de buffersystemen, waarvan de belangrijkste het biarbonaat / koolzuur is, versterkt door de respiratoire activiteit met eliminatie van CO2:
Zoals in de figuur wordt getoond, vermindert de intense ademhalingsactiviteit die optreedt tijdens intensieve inspanning de concentratie van CO2 en koolzuur in het bloed, waardoor de afgifte van het H + -product door dissociatie van het melkzuur wordt geblokkeerd.
De afbeelding hierboven toont het tijdsverloop van bloedlactaat (lattatemia) tijdens de herstelfase na een intense melkzuurinspanning. Zoals duidelijk te zien is in de grafiek, is het getrainde subject in staat om melkzuur in een kortere tijd dan het sedentaire af te voeren. Een ander belangrijk ding om op te merken is dat binnen een uur, hooguit de niveaus van lattemia terugkeren naar basale condities; daarom is het verkeerd om de spierpijn die gepaard gaat met de dagen na een bijzonder intense training, toe te schrijven aan de opeenhoping van melkzuur.
Om het afvoeren van melkzuur na een maximale inspanning te vergemakkelijken, zal de sporter ervoor zorgen dat de prestatie wordt gevolgd door een langzame regeneratiefase van 15-20 minuten.
