Τι είναι το γαλακτικό οξύ και ποια η αιτία που το προκαλεί.

Κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης αναπτύσσεται μια αίσθηση “καψίματος” στους μύες, που αναφέρεται ως οξέωση, έχει παραδοσιακά εξηγηθεί ως αύξηση της παραγωγής του γαλακτικού οξέος στον οργανισμό. Επειδή η αιτία της οξέωσης είναι το “γαλακτικό οξύ”, αναφέρεται ως “γαλακτική οξέωση” και διδάσκεται σε όλα τα μαθήματα φυσιολογίας, βιοχημείας και φυσιολογίας της άσκησης σε όλο τον κόσμο.

Η αιτία της οξέωσης κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης είναι ένα βαρύ θέμα συζήτησης και ανταλλαγής απόψεων με τους γυμναστές και τους προπονητές για πολλά χρόνια.

Πολλοί ειδικοί πιστεύουν ότι το γαλακτικό οξύ (lactic acid) και το γαλακτικό (lactate) είναι η αιτία της κόπωσης των μυών κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης.

Η ανακάλυψη του γαλακτικού οξέος προσδιορίζεται, το
1789, από τον Carl Whilhelm Sheele, ένα Σουηδό χημικό. Ο Sheele απομόνωσε ένα οξύ σε δείγματα ενός προϊόντος του γάλακτος (ξινόγαλο), αυτή η προέλευση από το γάλα οδήγησε στην ονομασία του οξέος αυτού σε “γαλακτικό οξύ”.

Παρά το γεγονός ότι χρησιμοποιούνται σαν συνώνυμα, το γαλακτικό οξύ (lactic acid) και το γαλακτικό (lactate) δεν είναι η ίδια ένωση.

Το γαλακτικό οξύ είναι οξύ το οποίο εξ ορισμού σημαίνει ότι μπορεί να απελευθερώσει ένα πρωτόνιο για τη ρύθμιση του pH κάτω από 7,0. Έτσι, όταν το γαλακτικό οξύ απελευθερώνει ένα ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο), η υπόλοιπη ένωση (που είναι αρνητικά φορτισμένη) ενώνεται με ένα θετικά φορτισμένο ιόν νατρίου (Na +) ή καλίου (K +) για να σχηματίσουν ένα άλας (π.χ. γαλακτικό νάτριο).

Νέες έρευνες έχουν ολοκληρώσει μια εκτεταμένη
ανασκόπηση για το λόγο που προκαλείται η μεταβολική οξέωση. Αυτή η εκτεταμένη λεπτομερής επανεξέταση είναι πολύ περιεκτική και διαφωτιστική στην κατανόηση της παραγωγής γαλακτικού οξέος και της οξέωσης.

Η επικρατούσα αντίληψη για τη γαλακτική οξέωση στον άνθρωπο μπορεί να αποδοθεί σε κάποιους πρώιμους ερευνητές για τις βιοχημικές διεργασίες στους σκελετικούς μύες κατά τη διάρκεια της άσκησης. Δύο αρχικοί ερευνητές ήταν ο Otto Meyerhoff και ο Archibald Hill, και οι δυο το 1922 έλαβαν το βραβείο Νόμπελ για την έρευνά τους στις ενεργειακές δυνατότητες του μεταβολισμού των υδατανθράκων στους σκελετικούς μυς.

Είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι η αποκαλυπτική και ενδιαφέρουσα ιστορία της οξέωσης και του γαλακτικού οξέος αποκαλύπτει ένα σημαντικό μήνυμα. Ποτέ δεν υπήρξε πραγματικά πειραματική έρευνα που να αποδεικνύει τη σχέση αιτίας και αποτελέσματος, μεταξύ της παραγωγής γαλακτικού οξέος και της οξέωσης. Ωστόσο το έργο των πρωτοπόρων αυτών έχει θεωρηθεί η απόλυτη εξήγηση της οξέωσης για περισσότερα από 90 χρόνια.

Πολλοί διδάσκοντες και ερευνητές εξακολουθούν να θεωρούν ότι η παραγωγή γαλακτικού οξέος είναι η αιτία της οξέωσης. Ο Robergs και οι συνεργάτες του εξηγούν ότι τα περισσότερα κείμενα απλά δεν παρέχουν τη σωστή
εξήγηση για τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της μεταβολικής οξέωσης.

Η ελλιπής περιγραφή της οξέωσης στα εγχειρίδια οδήγησε στην παρανόηση για τη χρησιμότητα του γαλακτικού οξέος που διακατέχει σήμερα τους περισσότερους γυμναστές και προπονητές.

Κατά τη διάρκεια της έντονης άσκησης, οι απαιτήσεις σε τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) για τη σύσπαση των μυών είναι σημαντικές. Κάθε φορά που ένα μόριο ΑΤΡ διασπάται για την παραγωγή ενέργειας διασπάται σε διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και ανόργανο φωσφορικό μόριο με την απελευθέρωση ενός ιόντος υδρογόνου. Είναι η αύξηση των πρωτονίων που καθορίζει και προκαλεί την οξέωση, με τη μείωση του pH κάτω από 7,0, αυτή είναι η πραγματική αιτία της οξέωσης.

Όταν οι απαιτήσεις της άσκησης σε ΑΤΡ καλύπτονται από τον αερόβιο μεταβολισμό, τα συσσωρευμένα πρωτόνια χρησιμοποιούνται για τον κυτταρικό μεταβολισμό. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια πολύ έντονης άσκησης, μια μεγαλύτερη συσσώρευση των πρωτονίων συμβαίνει στους εργαζόμενους μύες που οφείλεται σε μια πολύ μεγαλύτερη συμμετοχή του αναερόβιου μεταβολισμού για την παροχή ATP για τη σύσπαση των μυών.

Ο Robergs και οι συνεργάτες του εξηγούν πως η ATP που παρέχεται από τον αναερόβιο μεταβολισμό είναι η πηγή αυξημένης συσσώρευσης πρωτονίων στο κύτταρο, και ως εκ τούτου η αιτία της οξέωσης.

Κατά τη διάρκεια άσκησης υψηλής έντασης, το κύτταρο χρησιμοποιεί πάρα πολύ γλυκόζη (από γλυκόλυση) και από μυϊκό γλυκογόνο (αποθηκευμένη μορφή της γλυκόζης).

Στο τελικό στάδιο του μεταβολισμού της γλυκόζης για την παραγωγή ενέργειας παράγονται δύο μόρια πυροσταφυλικού. Τα μόρια πυροσταφυλικού αρχίζουν να συσσωρεύονται στο κύτταρο καθώς και τα πρωτόνια (από τη διάσπαση του ATP) από την έντονη άσκηση. Για να εξουδετερωθεί η ραγδαία αύξηση της συσσώρευσης πυροσταφυλικόυ και πρωτονίων, κάθε μόριο πυροσταφυλικού απορροφά δύο πρωτόνια στη δομή του και μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Έτσι η παραγωγή γαλακτικού οξέος είναι στην ουσία συνέπεια των κυτταρικής οξέωσης και όχι η αιτία της οξέωσης.

Πιο συγκεκριμένα η παραγωγή του γαλακτικού καθυστερεί πραγματικά την οξέωση, το γαλακτικό είναι ένας προσωρινός “εξουδετεροποιητής” ή “ρυθμιστής” των κυττάρων σε υψηλές συσσωρεύσεις πρωτονίων κατά τη διάρκεια άσκησης υψηλής έντασης.

Δεδομένου ότι η αυξημένη παραγωγή γαλακτικού οξέος συμπίπτει με την οξέωση, η συσσώρευση του γαλακτικού είναι ένας εξαιρετικός έμμεσος δείκτης για τη μεταβολική κατάσταση του κυττάρου. Η παραγωγή γαλακτικού είναι χρήσιμη και ως εκ τούτου δεν είναι κακό για τη σύσπαση των μυών, το γαλακτικό δεν είναι ένα “κακό” μόριο, του έχει δοθεί κακό όνομα και έχει κατηγορηθεί ψευδώς σαν η αιτία της οξέωσης.

Κατά τη διάρκεια της προπόνησης υψηλής έντασης, το σώμα κινητοποιεί περισσότερες κινητικές μονάδες ταχείας συστολής για να ξεπεραστούν τα φορτία της προπόνησης. Στην υψηλής έντασης προπόνηση η ενέργεια προέρχεται κυρίως από τον αναερόβιο μεταβολισμό. Οι ταχείας συστολής μυϊκές ίνες έχουν λιγότερα μιτοχόνδρια (όπου εμφανίζεται η κυτταρική αναπνοή και η πρόσληψη των πρωτονίων) από τις βραδείας συστολής μυϊκές ίνες. Έτσι, κατά τη διάρκεια της υψηλής έντασης προπόνηση, λόγω της εκτεταμένης χρήσης των ταχείας συστολής μυϊκών ινών (με λίγα μιτοχόνδρια και μικρότερη απορρόφηση των πρωτονίων), υπάρχει μεγαλύτερη συσσώρευση των πρωτονίων που προκαλούν οξέωση.

Η υψηλής έντασης προπόνηση δημιουργεί μεγάλα φορτία γαλακτικού οξέος και το σώμα προσαρμόζεται με τη δημιουργία μιτοχόνδριων για να καθαρίσει γρήγορα το γαλακτικό οξύ, αν το χρησιμοποιήσετε ως πηγή ενέργειας δεν συσσωρεύεται.

Πολλοί προπονητές προσπαθούν να αποφύγουν την παραγωγή του γαλακτικού οξέος και να λειτουργήσουν ακριβώς κάτω από το γαλακτικό κατώφλι, όπου το γαλακτικό οξύ αρχίζει να συσσωρεύεται, αυτό στην πραγματικότητα είναι ως επί το πλείστον λάθος, το γαλακτικό οξύ είναι μια σημαντική πηγή ενέργειας. Ο στόχος σας πρέπει να είναι να καταναλώσετε το γαλακτικό οξύ πιο αποτελεσματικά όχι να παράγετε λιγότερο.

Για να βελτιώσετε την ικανότητα των αθλητών να χρησιμοποιούν το γαλακτικό ως καύσιμο, θα πρέπει να αυξηθεί το γαλακτικό οξύ αρκετά ψηλά κατά τη διάρκεια της προπόνησης. Το γαλακτικό οξύ είναι ένα ισχυρό οργανικό οξύ και η συσσώρευση
του μπορεί να προκαλέσει δυσφορία και κόπωση κατά τη διάρκεια της άσκησης για αυτό η ένταση, η διάρκεια και η συχνότητα της άσκησης πρέπει να προγραμματίζονται προσεκτικά.

Η υψηλής ένταση προπόνηση αναπτύσσει επίσης την καρδιαγγειακή ικανότητα, η αυξημένη καρδιαγγειακή ικανότητα φυσικά μεταφράζεται σε βελτίωση της ροής του αίματος και την παροχή οξυγόνου στους μύες και άλλους ιστούς.

Πιθανόν να έχετε ακούσει ότι το γαλακτικό οξύ είναι ένα υποπροϊόν του μεταβολισμού που δημιουργεί αίσθηση “καψίματος” και τερματίζει τη λειτουργία των μυών και κάνει επώδυνο το μυϊκό σύστημα την επόμενη μέρα.

Η άποψη ότι το γαλακτικό οξύ προκαλεί πόνο στους μύες την επόμενη μέρα δεν έχει καμία βάση. Στην πραγματικότητα το γαλακτικό οξύ έχει απομακρυνθεί από τους μύες μέσα σε μια ώρα μετά το τέλος της άσκησης.

Πυροσταφυλικό οξύ ή πυρουβικό οξύ

Αποτελεί κυρίως ενδιάμεσο προϊόν του μεταβολισμού των υδατανθράκων, προκύπτει από τη γλυκόζη αναερόβια (γλυκόλυση) αλλά και αντίστροφα συμβάλλει στη σύνθεση των υδατανθράκων μέσω της γλυκονεογένεσης, ακομη μπορεί να δώσει λιπαρά οξέα αλλά και το αμινοξύ αλανίνη.

Κατά την παραγωγή ενέργειας, ένα μόριο γλυκόζης δίνει 2 μόρια πυροσταφυλικού οξέος, το οποίο μετατρέπεται στην ενεργή μορφή του ακετυλο-CoA, που είναι το μόριο που εισάγεται στον κύκλο του Krebs (κύκλο του κιτρικού οξέος) για την παραγωγή ενέργειας.

Σε απουσία οξυγόνου το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ και σε έλλειψη θειαμίνης αθροίζεται στους ιστούς.