Автор
— Фишман Р.
Как родился и почему неверен миф о том, что молочная кислота (на самом деле в организме образуется лактат) вызывает повышение кислотности мышечных клеток во время тяжелых физических нагрузок.
Интенсивные физические нагрузки приводят к повышению кислотности в тканях мускулов. Обычно его связывают с производством и накоплением лактата (присутствующей в организме соли молочной кислоты) – об этом можно прочесть и в популярных статьях, и в профессиональных учебниках. Однако все больше исследований указывают на то, что хотя и существует корреляция между увеличением содержания лактата и кислотности в активно работающих мышечных клетках, причинно-следственные связи здесь совсем другие. Судя по всему, он, наоборот, способствует «смягчению» этого процесса.
Американские физиологи Роберт Робергз (Robert Robergs), Фарзенах Гиашванд (Farzenah Ghiasvand) и Дэрил Паркер (Daryl Parker) провели детальный разбор биохимических процессов, которые обеспечивают энергией активно работающую мышечную клетку и ведут к закислению ее среды. Их отчет в 2004 г. вышел в «Американском журнале физиологии». К нему мы и отсылаем читателей за множеством полезных подробностей, здесь же попробуем доступно изложить основные пояснения и выводы авторов статьи.
Что нужно знать для начала
- Кислотами называются соединения, легко отдающие катион водорода H+ (протон). Поэтому кислотность среды определяют через водородный показатель (рН), который соответствует содержанию протонов в растворе. рН – обратный степенной показатель, поэтому чем он ниже, тем выше кислотность. Нейтральной считается среда с рН 7, а рН близкий к единице соответствует сильной кислоте.
- Ключевым носителем энергии – «топливом» – почти всех процессов в живой клетке являются молекулы аденозитрифосфата (АТФ). Отдавая один фосфат и превращаясь в АДФ, они выделяют энергию. И наоборот, присоединение фосфата к АДФ требует энергии и позволяет ее запасать.
- Не слишком эффективный, но простой и быстрый путь получения АТФ – это гликолиз, который может проходить и без участия кислорода. В этом случае глюкоза превращается в пируват и образуются две молекулы АТФ.
- Главным источником АТФ в клетках нашего организма являются реакции окислительного фосфорилирования («дыхания»). Они происходят на мембранах клеточных органелл, митохондрий. Здесь с помощью кислорода пируват окисляется до углекислого газа и воды, и его энергия используется для синтеза АТФ. В сумме это позволяет получить до 38 молекул АТФ на каждую молекулу глюкозы.
- В качестве промежуточных и побочных продуктов всех этих реакций образуются «промежуточные кислоты»1 и свободные протоны, способные менять рН внутриклеточной среды. Выходя в межклеточное пространство и кровоток, некоторые из них могут влиять и на их кислотность.
Термин «промежуточные кислоты» вводит в заблуждение. Несмотря на то, что эти молекулы по структуре карбоновые кислоты, детальное рассмотрение биохимических процессов показывает, что эти молекулы образуют кислые соли, и ни одна из них не существует в виде кислоты и не служит источником протонов.
Как избежать возникновения крепатуры?
К сожалению, никак. Единственный способ избежать боли в мышцах – не тренироваться вовсе или выбирать щадящий режим с минимальными нагрузками. Однако это не значит, что любые упражнения будут приносить неприятные ощущения. Снизить болевой синдром можно, если следовать нескольким простым правилам:
- обязательно разминайтесь перед тренировкой. На это должно уйти не менее двадцати минут, а в процессе разминки необходимо прогреть все группы мышц;
- пейте чистую воду во время выполнения или после упражнений;
- увеличивайте нагрузку постепенно;
- после тренировки сделайте несколько упражнений на растяжку и расслабление;
- обратите внимание на специализированный пищевой продукт для питания спортсменов. Например, восстанавливающий коктейль Herbalife 24, обогащенный железом для дополнительного обеспечения тканей кислородом, может помочь быстрее прийти в норму после физических нагрузок и избежать травм. В составе есть белок и L-глутамин, которые способствуют еще и наращению мышечной массы. За счет приятного вкуса можно насладиться коктейлем и одновременно восполнить силы.
Это важно! Все упражнения нужно выполнять плавно, без резких движений и рывков, так как это минимизирует риск повреждения мышц и связок.**
Причем тут лактат
Молочная кислота была открыта еще в конце XVIII в. Как легко догадаться, ее выделили из молока, хотя вскоре нашли в самых разных тканях живых организмов. В начале ХХ в. на нее обратили внимание физиологи Отто Мейергоф и Арчибальд Хилл, которые в 1922 получили Нобелевскую премию за изучение базовых механизмов мышечной деятельности.
Хилл заметил, что мышцы способны сокращаться и в отсутствие кислорода, а Мейергоф описал механизмы, которые обеспечивают эту работу. Он установил все ключевые реакции гликолиза и продемонстрировал, что молочная кислота является одним из его побочных продуктов – в условиях недостатка кислорода она образуется из пирувата.
Логика ученых казалась железной: «перенапрягаясь», мышечные клетки расходуют энергию АТФ быстрее, чем кислородное дыхание митохондрий восполняет ее запасы. В этих условиях они обращаются к менее эффективным, но быстрым путям синтеза АТФ, в частности, к гликолизу, который ведет к накоплению молочной кислоты и снижению рН.
Однако дальнейшие исследования показали, что не все в этих рассуждениях так гладко. Главное, что нужно знать – в организме образуется лактат, а не молочная кислота. Кажущаяся небольшая разница (ведь в растворе лактат и протоны) привела к десятилетиям неправильного объяснения сути процессов и значения лактата. Чтобы понять, в чем тут ошибка, нам придется получше разобраться в энергетическом метаболизме мышечной клетки и появлении лактата.
Рис. 1.
Между рН среды в мышечной клетке, с одной стороны, и количеством пирувата и лактата, с другой, обнаруживается яркая линейная корреляция. Однако она еще не говорит о причинно-следственной связи.
Нужна ли молочная кислота?
В организме человека все устроено очень мудро и системно. Поэтому нельзя считать случайным, что в случае больших и интенсивных нагрузок (многократно увеличивающих риск травмирования) выделяется не безобидный ацетил-КоА, участвующий в дальнейшем снабжении тканей энергией, а молочная кислота, накопление которой приводит к болевым ощущениям и снижению работоспособности мышечных волокон. Таким образом, образование молочной кислоты в мышцах является частью работы системы безопасности, позволяющей избежать чрезмерного повреждения мышц при больших нагрузках.
Иногда считают, что именно молочная кислота ответственна за крепатуру – отложенную мышечную боль, возникающую на другой день после тяжелой тренировки или работы. Но это неверно – крепатура является результатом микротравм в мышцах. А повышенная молочная кислота проявляет себя характерным жжением в работающих мышцах. Возникает она в момент выполнения упражнений, а не после тренировки. Исчезающая после прекращения работы боль является сигналом выведения молочной кислоты из мышц. Поэтому вопрос «как вывести молочную кислоту из мышц?» является бессмысленным – она и так выводится сама собой практически моментально – за полминуты-минуту.
Гликолиз и другие
Во-первых, клетки мышечной ткани содержат запас креатинфосфата – высокоэнергетических молекул, которые способны обеспечить им краткий, но чрезвычайно быстрый источник энергии для «взрывной» активности. Упрощенно эта реакция выглядит так: креатинфосфат + АДФ + протон -> креатин + АТФ. Как видим, в ходе этого процесса идет связывание протонов, и он ведет к росту рН, то есть – к снижению кислотности.
Второй путь быстрого получения энергии – гликолиз, который позволяет получать АТФ из глюкозы (поступающей с кровью) или гликогена, полисахарида, сложенного остатками той же глюкозы (и запасенного в мышечной ткани). Чаще клетка полагается на гликоген, но в целом реакции в обоих случаях примерно одинаковы. Схематически их итог описывается так: глюкоза + 2 АДФ -> 2 пирувата + 2 АТФ + 2 протона.
Накопление протонов, казалось бы, должно вести к росту кислотности. Однако при детальном рассмотрении оказывается, что некоторые реакции, из которых состоит гликолиз, ведут не к росту, а к снижению кислотности среды. Потребляют протон и некоторые превращения его продукта (пирувата). Примером тому может служить лактат – вот реакция его синтеза: пируват + NADH + протон -> лактат + NAD+.
В этом уравнении NAD+ – кофермент, который требуется для некоторых реакций гликолиза. NAD (никотинамидадениндинуклеотид) сравнительно легко переходит между окисленной (NAD+) и восстановленной (NADH) формами. Это делает его весьма универсальным «инструментом», который используют ферменты для проведения самых разных реакций, где нужно получать электрон от одного вещества и доставлять его на другое. Используется NAD и в гликолизе.
Превращение пирувата в лактат не только приносит клетке кофермент NAD+, но и снижает концентрацию протонов, замедляя закисление внутриклеточной среды. Если соединить приведенные выше уравнения гликолиза и синтеза лактата, то мы увидим, что этот тандем дает вовсе нулевое изменение баланса протонов.
Более того, лактат выводится из клетки белком (Лактат — /Н+ симпортом), который использует для этого еще один протон, также выбрасывая его наружу. Это еще заметнее снижает увеличение кислотности в клетке. Возникает вопрос: откуда же тогда берутся в ней все те протоны, которые ведут к закислению внутриклеточной среды?
Рис. 2
. По мере работы мускульной клетки в ней нарастают процессы выведение накопившейся лактата и протонов.
Дополнительные функции молочной кислоты
Как уже говорилось, молочная кислота является частью защитного механизма, блокирующего перегрузку мышц. Кроме того, молочная кислота вызывает усиление кровотока в мышцах и способствует, таким образом, улучшению их питания, выведению вредных продуктов жизнедеятельности, а, следовательно, росту.
В более длительной перспективе молочная кислота участвует в глюконеогенезе – восполнении запасов гликогена в организме (до 75 % молочной кислоты возвращается в гликоген).
И, наконец, существуют исследования, в которых установлено, что повышение количества молочной кислоты стимулирует клетки, продуцирующие основной анаболический гормон – тестостерон. Можно сомневаться в том, что введение молочной кислоты извне усилит секрецию тестостерона, или в том, что эффект дополнительного приема молочной кислоты будет ограничен только положительным фактором. Но, в сущности, уже давно было известно, что активные физические нагрузки вызывают усиление выработки тестостерона. В данном случае мы видим лишь раскрытие одного из аспектов данного явления.
Пересчитываем протоны
Первым и основным источником протонов в активно работающей мышечной клетке считается не синтез, а распад АТФ, энергия которого используется для сокращений и расслаблений: АТФ + вода -> АДФ + фосфат + протон. Сам по себе фосфат способен служить буферной системой, которая смягчает колебания кислотности среды (так он и работает в организме), но он активно вовлекается в новые реакции в клетке, и не слишком эффективно решает эту проблему.
Другой источник протонов – упомянутый выше кофермент NAD+, который в ходе реакций гликолиза теряет протон, превращаясь в NADH. К слову, значительная часть протонов (а также фосфата и пирувата), оказавшихся во внутриклеточной среде, транспортируется в митохондрии и используется для проходящих в ней процессов окислительного фосфорилирования. Таким образом, митохондрии также можно назвать фактором снижения кислотности. Но когда мышцы с огромной интенсивностью поглощают энергию, перерабатывая АТФ в АДФ, эта реакция оказывается сильнее всех, действующих против нее.
Рис. 3.
Баланс между образованием и использованием протонов в работающей мышечной клетке. Появление протонов связано с гидролизом АТФ и реакциями гликолиза. Расходуются они в реакциях креатинфосфата и лактата. Кроме того, протоны связываются с неорганическим фосфатом и буферными соединениями цитоплазмы.
Вывод
Итак, повышение содержание молочной кислоты в мышцах происходит в результате интенсивных сильных нагрузок («анаэробных нагрузок»), приводит к болезненным ощущениям и снижает работоспособность. Это спасает организм от перегрузки, а также служит важным фактором, позволяющим субъективно оценить результативность тренировки. Выводится молочная кислота из мышц очень быстро – на этот процесс может повлиять только заминка, активный отдых и повышение общей устойчивости организма к нагрузкам во время систематических тренировок. Молочная кислота не столько вредит, сколько помогает мышцам расти, в том числе косвенно, стимулируя выработку тестостерона.
Итого
Итак, метаболический ацидоз – закисление среды мышечных клеток во время интенсивной работы – связан с использованием энергии АТФ, а не с синтезом и накоплением лактата. Его производство необходимо клетке для восполнения затрат кофермента NAD+, необходимого для гликолиза и получения новых «энергетических» молекул АТФ.
Это производство (а также транспорт лактата наружу) требует потребления протонов, снижая их концентрацию в клетке. Поэтому образование и накопление лактата может служить хорошим индикатором закисления клеточной среды, но они не связаны как причина и следствие.
Источник:
https://ajpregu.physiology.org/
Синдром запоздалой боли – что это такое?
Если боль после тренировки возникает не сразу, а спустя время, значит, дело не во вредном веществе. Это так называемый синдром запоздалой боли.
Вследствие упорных тренировок на мышцах образуются микротравмы – они очень маленькие, так как составляют всего несколько миллиметров. Обычно они появляются спустя 2-3 суток, тело поражает ноющая боль. Поэтому необходимо отличать избыток молочной кислоты от данного синдрома, чтобы подобрать правильный комплекс лечения.
Зачем спортсмену измеряют лактат?
В профессиональном спорте лактат используют как индикатор интенсивности нагрузки. Уровень лактата повышается с увеличением интенсивности, поэтому по количеству лактата в крови определяют тип тренировки и вычисляют зоны интенсивности. Концентрация лактата в крови в разных зонах интенсивности:
- в аэробной зоне — 2 ммоль/л
- в транзитной зоне — 4-10 ммоль/л
- в анаэробной зоне — более 10 ммоль/л
Проведя лактатный тест, можно наиболее точно определить ПАНО спортсмена или лактатный порог. Уровень лактата 4 ммоль/л считается примерным уровнем ПАНО — моментом, когда организм переключается с преимущественно аэробного режима на анаэробный. Многие спортсмены-любители занимаются до изнеможения, ошибочно полагая, что чем интенсивнее тренировка — тем выше результат. Усталость и сбитая координация, как правило, признак высокого уровня лактата в крови. Частые тренировки на высокой интенсивности не только не приносят результата, но и ухудшают физическую форму и приводят к перетренированности.
Замер уровня лактата в крови. Источник: trackanalysis.co.uk
Зная свой лактатный порог, можно построить эффективный тренировочный план и тренироваться с нужной интенсивностью. Например: тренировки на уровне лактатного порога (то есть при концентрации лактата в крови около 4 ммоль/л) развивают пороговую скорость спортсмена и повышают ПАНО. Тренировки на уровне лактата 0,5-1,5 ммоль/л считаются восстановительными, а при концентрации лактата 2-4 ммоль/л выполняются аэробные тренировки, которые составляют основную часть тренировочного плана спортсмена на выносливость.
Во время тренировочного цикла по уровню лактата следят за эффективностью подготовки спортсмена. Если со временем уровень лактата при одних и тех же нагрузках снижается — это говорит о росте спортивной формы, если повышается — о спаде формы. В последнем случае корректируют тренировочный план.
От чего зависит уровень лактата?
Уровень лактата в крови спортсмена зависит от интенсивности тренировки и способности организма утилизировать молочную кислоту. Во время интенсивных занятий подключается лактатный механизм образования энергии, где вместе с АТФ образуется лактат. Чем быстрее бежать или чем чаще крутить педали — тем больше требуется энергии, а вместе с ней образуется и накапливается лактат. Накопление лактата объясняется тем, что скорость образования лактата при интенсивной нагрузке выше, чем скорость его переработки. Суть тренировок на уровне ПАНО — научить организм эффективнее использовать лактат и не позволять ему накапливаться.
В состоянии покоя концентрация лактата в крови примерно равна 1-1,5 ммоль/л. Во время физических упражнений уровень лактата повышается и может достигать значений 30 ммоль/л при тяжелых нагрузках.
Забор крови на лактат из мочки уха. Источник: core4endurance.com.au
Лечение
Для снятия интенсивности болевых ощущений в пояснице после нагрузок следует выполнять две рекомендации: снять причину и пользоваться обезболивающими кремами. Когда не помогает, то нужно обращаться к врачам.
В качестве местной терапии рекомендуется обрабатывать область поясницы долгитом, финалгоном, бутадионом и другими мазями и гелями идентичного действия.
«Финалгон»
Перечень средств очень широк, но по эффективности они ничем друг от друга не отличаются. Существующая разность в стоимости объясняется известностью брендов и успешностью рекламной кампании производителей. Воспалительные процессы в нервных волокнах лечатся нестероидными препаратами.
