Логин пользователя:   Пароль:   Запомнить меня:       
Войти через Авторизация...




Ответить на тему    [ Сообщений: 9 ] 
Лактат и pH - что лимитирует работоспособность? 
Автор Сообщение
Администратор
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
24 мар 2011, 17:11
Сообщений: 566
Город: Москва
Вид спорта: Самбо
Сообщение Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Название темы конечно с подвохом, поскольку ответ на вопрос однозначный - безусловно pH. Однако из этого некоторые делают не совсем верные выводы, что не имеет смысла ориентироваться на уровень лактата, а что бороться нужно именно со снижением pH. Конечно, сам лактат-ион никак не ограничивает работоспособность, и более того, увеличивает ее. Сейчас не могу привести литературные данные, но уверен они есть - если потреблять, например лактат натрия (натриевая соль молочной кислоты), то выносливость увеличится. Тоже самое показано для солей пировиноградной кислоты. Все потому, что кислотные остатки этих кислот учавствуют в цикле Кребса с образование энергии по аэробному механизму. По сути, это все равно, что есть глюкозу.

Высказывалось мнение, что якобы устранение лактат-иона из крови не будет снижать pH, поскольку ионы водорода не устраняются. Давайте разберемся, так ли это на самом деле.

Начнем мы определения. Итак, лактатом в химии именуется отрицательно заряженный анион молочной кислоты - CH3CH(OH)COO- . Химически неграмотно называть молочную кислоту - т.е. электронейтральную молекулу CH3CH(OH)COOH - лактатом. Это все равно, что серную кислоту называть сульфатом. Именно этой терминологии мы и будем придерживаться в дальнейшем.

Итак, кислотами называются вещества, которые диссоциируют с образованием кислотного остатка и иона водорода (H+), его еще для краткости называют протоном. Чем больше свободных протонов в растворе, тем выше кислотность (pH при этом снижается). Количество же протонов в простом растворе кислоты в воде определяется двумя факторами - количеством самой кислоты(ее концентрацией) и константой диссоциации (К) этой кислоты, т.е. насколько хорошо данное вещество распадается в растворе на ионы. На основании величины К кислоты делят на сильные и слабые. Вычисляют константу диссоциации кислоты AB достаточно просто - произведение концентраций свободных ионов A+ и B- делят на концентрацию нераспавшихся на ионы молекул AB. Чем больше К, тем сильнее кислота, соответственно тем сильнее она закисляет раствор. Также распространено использование отрицательного десятичного логарифма из константы диссоциации (рК). С ним обратная ситуация - чем он меньше, тем сильнее кислота. Для сильных кислот pK вообще приобретает отрицательные значения.

Итак, давайте сравним несколько констант, важных для организма кислот
Угольная кислота - pK = 3,58 (первая ступень), K = 2,63*10-4
Молочная кислота - pK = 3,86 , K = 1,38*10-4
Пировиноградная кислота - pK = 2,5 , K = 31,62*10-4

Пировиноградная кислота - именно этот продукт образуется в процессе гликолиза гликогена (при интенсивной анаэробной физической нагрузке) и именно он идет в цикл Кребса на окисление с образование энергии. Молочная кислота - лишь посредник, который образуется из пировиноградной кислоты, когда недостаточно кислорода и она не может быть окислена в цикле Кребса. Транспортировать химическую энергию в форме молочной кислоты намного выгодней, поскольку как видно выше, если бы транспорт осуществлялся в виде пировиноградной кислоты, закисление клеток и крови было бы значительно сильнее.

Теперь давайте определимся, pK = 3,86 молочной кислоты, или вернее K = 1,38*10-4, это много или мало? В общем из курса химии мы помним, что угольная кислота, это слабая кислота, так что в первом приближении мы уже знаем ответ на этот вопрос. И все же давайте посчитаем более точно, для этого нам нужно высчитать степень диссоциации - отношение числа распавшихся на ионы молекул (n) к общему числу растворенных молекул (N).

Закон разведения Оствальда при малых степенях диссоциации записывается в виде:
Кд = а^2*C (альфа в квадрате умножить на концентрацию),
откуда а = корень квадратный из Кд/С

Допустим после интенсивной нагрузки у нас в крови обнаруживается 10 ммоль/л молочной кислоты.

Надо извлечь квадратный корень из выражения ^(1,38*10-4/0,01)
Получится 0,117, т.е. лишь 11,7% молочной кислоты диссоциирует на протон и лактат-ион.

Теперь взглянем на реакцию окисления молочной кислоты до пировиноградной (первая стадия аэробного окисления молочной кислоты, т.е. ее устранения).
Изображение

Из уравнения видно, что в реакции участвует молочная кислота, а не лактат-ион. Таким образом устраняя молочную кислоту из системы
CH3CH(OH)COOH = CH3CH(OH)COO- + H+
по закону Ле Шателье равновесие будет смещаться в сторону образования молочной кислоты (т.е. ассоциации протона с лактатом), таким образом кислотность будет снижаться. Кроме того в организме предусмотрены и другие пути срочного снижения уровня лактата в крови - молочная кислота выводится с мочой и потом. При этом кислотность последних увеличивается, что говорит о том, что выводится именно молочная кислота целиком, а не лактат-ион.

Из всего выше сказанного следует, что с одной стороны на работоспособность отрицательно влияет pH, а не лактат. Однако уровень лактата СВЯЗАН с кислотностью, хотя последняя им не определяется, а зависит в конечном счете в первую очередь от буферной емкости крови. Однако в каждом конкретном случае можно твердо сказать - чем выше(или ниже) уровень лактата в крови, тем ниже(или соответственно выше) будет pH крови.


18 май 2012, 20:13
Профиль
Специалист
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
02 апр 2011, 09:53
Сообщений: 82
Город: Киев
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
В пробирке при анаэробном окислении глюкозы образуется пировиноградная и молочные кислоты, в организме человека пируват и лактат подробней здесь: http://ajpregu.physiology.org/content/287/3/R502.long


19 май 2012, 19:31
Профиль WWW
Администратор
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
24 мар 2011, 17:11
Сообщений: 566
Город: Москва
Вид спорта: Самбо
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Спасибо за ссылку, отличный обзор!


21 май 2012, 08:04
Профиль
Специалист
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
02 апр 2011, 09:53
Сообщений: 82
Город: Киев
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Пожалуйста, в отношениии темы и содержания обзора была интересная дискуссия в журнале. По моему мнению, авторы обзора оказались убедительней оппонентов.


21 май 2012, 09:25
Профиль WWW
Администратор
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
24 мар 2011, 17:11
Сообщений: 566
Город: Москва
Вид спорта: Самбо
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Общался с коллегами-биохимиками и выяснил, что в среде биохимиков, интересующихся вопросом, давно всем известно, что молочная кислота не является причиной ацидоза и лишь в спортивной среде до сих пор думают именно так. Еще раз большое спасибо за ссылку!


11 июл 2012, 09:08
Профиль
Специалист
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
02 апр 2011, 09:53
Сообщений: 82
Город: Киев
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Пожалуйста, даже в относительно хороших учебниках и научных статьях по спорту до сих пор фигурирует молочная кислота (точнее, лактат) как показатель "закисления" организма. В то же время следует признать, что как признак (не причину) ацидоза концентрацию лактата можно использовать.


11 июл 2012, 09:25
Профиль WWW
Специалист
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
04 авг 2011, 16:15
Сообщений: 149
Город: Москва
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Ссылка в тему. Похоже, первая публикация на данную тему - " Вызванный нагрузкой метаболический ацидоз: откуда появляются протоны?" Р. Робергса. Exercise-Induced Metabolic Acidosis:Where do the Protons come from? R. A Robergs. Sportscience 5(2), sportsci.org/jour/0102/rar.htm, 2001

The widespread belief that intense exercise causes the production of “lactic acid” that contributes to acidosis is erroneous. In the breakdown of a glucose molecule to 2 pyruvate molecules, three reactions release a total of four protons, and one reaction consumes two protons. The conversion of 2 pyruvate to 2 lactate by lactate dehydrogenase (LDH) also consumes two protons. Thus lactate production retards rather than contributes to acidosis. Proton release also occurs during ATP hydrolysis. In the transition to a higher exercise intensity, the rate of ATP hydrolysis is not matched by the transport of protons, inorganic phosphate and ADP into the mitochondria. Consequently, there is an increasing dependence on ATP supplied by glycolysis. Under these conditions, there is a greater rate of cytosolic proton release from glycolysis and ATP hydrolysis, the cell buffering capacity is eventually exceeded, and acidosis develops. Lactate production increases due to the favorable bioenergetics for the LDH reaction. Lactate production is therefore a consequence rather than a cause of cellular conditions that cause acidosis. Researchers, clinicians, and sports coaches need to recognize the true causes of acidosis so that more valid approaches can be developed to diminish the detrimental effects of acidosis on their subject/patient/client populations.

Аннотация. Широко распространенное мнение, что интенсивная физическая нагрузка приводит к появлению «молочной кислоты», вызывающей ацидоз, ошибочно. При распаде молекулы глюкозы на 2 молекулы пирувата, в трех реакциях суммарно высвобождаются 4 протона, и в одной потребляются 2 протона. Превращение 2 молекул пирувата в 2 молекулы лактата под действием лактатдегидрогеназы (ЛДГ) также потребляет 2 протона. Следовательно, производство лактата скорее снижает, чем усиливает ацидоз. Протоны также выделяются при гидролизе АТФ. При повышении интенсивности нагрузки, скорость гидролиза АТФ не соответствует скорости переноса протонов, неорганического фосфата и АДФ в митохондрии. Следовательно, зависимость от АТФ, получающейся за счет гликолиза, возрастает. При данных условиях увеличивается выделение протонов в цитозоле за счет гликолиза и гидролиза АТФ, буферная емкость клетки постепенно превышается, и развивается ацидоз. Производство лактата растет за счет благоприятных условий для работы ЛДГ. Отсюда следует, что накопление лактата – скорее следствие, а не причина внутриклеточных условий, способствующих ацидозу. Исследователи, врачи и тренеры должны понять истинные причины ацидоза, чтобы разработать более адекватные подходы для снижения его отрицательного влияния на спортсменов.

(На момент публикации статьи, в 2002 году, такой подход считался весьма сомнительным, если не "еретическим". Позднее появилось еще несколько работ, частично подтверждающих точку зрения Робергса. Тем не менее, методы искусственного повышения рН тканей, например путем введения буферных растворов, оказались сравнительно эффективными преимущественно в видах спорта на выносливость, но не в скоростно-силовых). См также: Blood acid-base buffering: explanation of the effectiveness of bicarbonate and citrate ingestion. Robergs Robert A. JEP Online, 2002;5(3):1-5.

_________________
С уважением, Арансон Максим Всеволодович
Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУ ФНЦ ВНИИФК. Основные направления работы - спортивное питание и фармакология, технологии и методы повышения работоспособности спортсменов.


13 авг 2014, 15:38
Профиль
Специалист
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
02 апр 2011, 09:53
Сообщений: 82
Город: Киев
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Суть моего комментария была, не в поддержки идеи о том, что гидролиз АТФ - "основной поставщик" протонов. Обратил внимание, что в организме не образуется молочная кислота, кроме того лактат - далеко не основная причина снижения рН, скорее наоборот.


13 авг 2014, 15:56
Профиль WWW
Специалист
Аватар пользователя

Зарегистрирован:
04 авг 2011, 16:15
Сообщений: 149
Город: Москва
Сообщение Re: Лактат и pH - что лимитирует работоспособность?
Как не образуется? Молочная кислота как раз образуется, и в существенных количествах, зависящих от типа и интенсивности нагрузки (анаэробный гликолиз - до 12 ммоль/л и выше в крови), но судя по данным исследований, как раз основной лимитирующий фактор - рН (который влияет на активность ряда ферментов, участвующих в энергообмене, то есть смещение кислотно-основного обмена ведет к подавлению их активности). Источник может быть разный, в т.ч. и гидролиз АТФ, но само по себе влияние рН среды на активность процессов энергообеспечения четко доказано. А лактат сам по себе может использоваться как дополнительный энергетический субстрат, скажем, миокардом.

_________________
С уважением, Арансон Максим Всеволодович
Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУ ФНЦ ВНИИФК. Основные направления работы - спортивное питание и фармакология, технологии и методы повышения работоспособности спортсменов.


04 май 2017, 15:53
Профиль
Показать сообщения за:  Сортировать по:  
Ответить на тему 
 [ Сообщений: 9 ] 

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron
[ Мобильная версия ]

Powered by рhрВВ © рhрВВ Grоuр.

Реклама на сайте









Rambler's Top100

Кодекс этики врачей Рунета