กรดแลคติก (C3H6O3) เป็นสารที่ร่างกายผลิตขึ้นในระหว่างการเผาผลาญของร่างกายตามปกติ การสังเคราะห์นี้จะรุนแรงขึ้นเป็นพิเศษในสภาวะที่ขาดออกซิเจน นั่นคือเมื่อความต้องการเมแทบอลิซึมของก๊าซนี้เกินความพร้อม เป็นลักษณะเฉพาะของ "การออกกำลังกายที่ต้องใช้กำลังมาก แต่ยังอยู่ในสภาวะทางพยาธิวิทยาเฉพาะ เช่น ผลจาก การอุดตันทางเดินหายใจ
พื้นฐานทางชีวเคมี
ให้เราระลึกได้สั้นๆ ว่า "กรดแลคติกถูกผลิตขึ้นโดยเริ่มจากไพรูเวต ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลโคไลซิส (กระบวนการไซโตพลาสซึมซึ่งส่งผลให้กลูโคสสลายไปเป็นสองโมเลกุลของกรดไพรูวิกหรือไพรูเวต) ในขั้นที่หกในสิบขั้นของไกลโคไลซิส , " 3-phosphoglycerine aldehyde ถูกออกซิไดซ์ด้วย NAD ที่ออกซิไดซ์ (NAD +) ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรับ H + ไฮโดรเจนไอออน จากนั้น NAD จะลดลงเป็น NADH (H +) ณ จุดนี้ หากเราต้องการให้พลังงานถูกสร้างต่อไปโดยผ่านกระบวนการไกลโคไลซิส เราต้องดูแลการสร้าง NAD ที่ถูกออกซิไดซ์ (NAD+) ขึ้นใหม่ ซึ่งไม่เช่นนั้นจะหมดลงอย่างรวดเร็วจนหมด เมื่อออกซิเจนเพียงพอ การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของ NAD ที่ลดลงนั้นมอบหมายให้วงจร Krebs (ไมโตคอนเดรียออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน) ด้วยการใช้ออกซิเจน การก่อตัวของน้ำ และการสังเคราะห์ ATP เมื่อออกซิเจนมีน้อย ไพรูเวตที่ไม่เข้าสู่วัฏจักรเครบส์จะลดลงเป็นกรดแลคติกโดยเอนไซม์ lactate dehydrogenase จากปฏิกิริยานี้ (ดูรูป) NAD + จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาต่อไปของ 3-phosphoglycerine aldehyde อีกครั้ง จากนั้น glycolysis สามารถดำเนินการต่อได้
เมื่อผลิตขึ้นที่ pH ทางสรีรวิทยา กรดแลคติกมีแนวโน้มที่จะแยกตัวออกเป็นสองไอออนเกือบทั้งหมด: แลคเตทไอออนและไอออน H + (ตามปฏิกิริยาที่แสดงในรูป)
เนื่องจากชื่อของมันเองทำให้เรานึกถึงกรด การผลิตแลคเตทและ H + ที่มากเกินไปมักจะลดค่า pH ภายในเซลล์ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดอาการเหนื่อยล้า (ร่วมกับปัจจัยอื่นๆ อีกมาก)
กลไกแรกที่เซลล์ใช้เพื่อป้องกันตัวเองจากการผลิตกรดแลคติกที่มากเกินไปประกอบด้วยการไหลออกสู่สิ่งแวดล้อมนอกเซลล์และเลือด ไม่น่าแปลกใจที่ในสภาวะปกติความเข้มข้นของแลคเตทในเลือดจะเท่ากับ 1-2 มิลลิโมล/ลิตร ในขณะที่เพิ่มขึ้นถึงมากกว่า 20 มิลลิโมล/ลิตรในระหว่างการออกกำลังกายที่เข้มข้นเป็นพิเศษ
การกำจัดกรดแลคติก
แม้ว่ากรดแลคติกที่มีความเข้มข้นสูงจะเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษโดยเฉพาะซึ่งจำเป็นต้องกำจัดทิ้ง แต่ก็ไม่สามารถและต้องไม่ถือว่าเป็นของเสีย แท้จริงแล้ว เมื่อผลิตแล้ว กรดแลคติกสามารถ:
- ถูกดักจับและนำไปใช้โดยเนื้อเยื่อบางส่วนเพื่อจุดประสงค์ด้านพลังงาน เช่น ที่เกิดขึ้นในหัวใจ (ซึ่งชอบใช้แลคเตทมากกว่ากลูโคส) แต่ยังอยู่ที่ระดับของเซลล์กล้ามเนื้อด้วย (เส้นใยสีขาวผลิตได้ดีกว่าและ สีแดงเมื่อกำจัดมัน) ;
- ใช้สำหรับการสังเคราะห์กลูโคส / ไกลโคเจนแบบ ex-novo (gluconeogenesis, Cori cycle ในตับ)
ในทั้งสองกรณี อันดับแรก แลคเตตต้องถูกแปลงกลับเป็นไพรูเวตอีกครั้งโดยเอ็นไซม์ lactate-dehydrogenase ด้วยการลด NAD + เป็น NADH (H +) ณ จุดนี้ ไพรูเวตสามารถถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ในวัฏจักรเครบส์หรือใช้สำหรับการสร้างกลูโคนีเจเนซิส
เราได้เห็นแล้วว่าการสังเคราะห์กรดแลคติกมากเกินไปรบกวนการเผาผลาญของเซลล์ซึ่งปล่อยออกมาจากภายนอกผ่านตัวขนส่งเมมเบรนเฉพาะ (MCT) นอกเหนือจากกลไกการป้องกันต่างๆที่เราจะได้เห็นในไม่ช้านี้ยังมีการควบคุมเพิ่มเติมที่ ป้องกันการสะสมของแลคเตทมากเกินไปในสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ ค่า pH ที่ลดลง (สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด) - เนื่องจากการสะสมของไอออนไฮโดรเจน H + ที่เกิดจากการแยกตัวของกรดแลคติก - ยับยั้งเอนไซม์ฟอสโฟฟรุกโตไคเนสซึ่งแทรกแซงในระยะที่สามของไกลโคไลซิส กำหนดความเร็วของมัน ดังนั้น ค่า pH ที่ลดลงมากเกินไปทำให้เกิดการชะลอตัวของไกลโคไลซิส ซึ่งลดอัตราการสังเคราะห์กรดแลคติก (ผลป้อนกลับเชิงลบ)
ค่า pH ภายในเซลล์ที่ลดลงมากเกินไปนั้นยังถูกต่อสู้โดยระบบบัฟเฟอร์ ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือกรดไบอาร์โบเนต / กรดคาร์บอนิก ซึ่งเพิ่มขึ้นจากกิจกรรมการหายใจด้วยการกำจัด CO2:
ดังที่แสดงในภาพ กิจกรรมการหายใจที่รุนแรงซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการออกกำลังกายอย่างเข้มข้นจะลดความเข้มข้นของ CO2 และกรดคาร์บอนิกในเลือด บัฟเฟอร์การบริโภคของ H + ที่เกิดจากการแยกตัวของกรดแลคติก
ภาพด้านบนแสดงระยะชั่วคราวของแลคเตทในเลือด (แลคตาเมีย) ระหว่างระยะพักฟื้นหลังการให้แลคตาซิดอย่างเข้มข้น จากกราฟแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าผู้เข้ารับการฝึกอบรมสามารถกำจัดกรดแลคติกได้ในเวลาอันสั้นกว่ากรดที่อยู่นิ่งๆ อีก สิ่งสำคัญที่ควรขีดเส้นใต้อีกประการหนึ่งคือ อย่างมากที่สุด ภายในหนึ่งชั่วโมง ระดับอุณหภูมิของนมจะกลับสู่สภาวะปกติ ฐาน; ดังนั้นจึงไม่ถูกต้องที่จะถือว่าการสะสมของกรดแลคติคเป็นอาการปวดกล้ามเนื้อที่มาพร้อมกับวันหลังการออกกำลังกายที่เข้มข้นเป็นพิเศษ
เพื่ออำนวยความสะดวกในการกำจัดกรดแลคติกหลังจากพยายามอย่างเต็มที่ นักกีฬาจะดูแลติดตามการแสดงด้วยระยะคูลดาวน์ด้วยความเร็วที่เบาเป็นเวลา 15-20 นาที
