Kötü çocuk ‘Laktik Asit’!

Cell Metabolism dergisindeki yakın tarihli bir makalede, California Üniversitesi, Berkeley’ den integratif biyoloji profesörü George Brooks, küçük ancak metabolizmada büyük rol oynayan bir molekül olan laktatın yanlış anlaşıldığına değinir. Antrenörler ve kompetitif sporcularda yoğun egzersizde kan seviyeleri yükselen laktat; performansı düşüren ve ağrı oluşturan bir ‘atık ürün’ olarak kabul edilir.

laktikasit

Laktik asit ve Laktat aynı maddeler değildir. Glikolitik enerji yolağında oluşan laktik asitin H+ iyonlarını bırakması ve kalan bileşiğin Sodyum (Na+)  veya Potasyum (K+) iyonlarıyla birleşmesinden ‘laktat’ tuzu oluşur. Laktat atık üründür diyemeyiz çünkü dinlenme ve aktivite sırasında tekrar enerji kaynağı olarak kullanılabilir- Yazının sonunda metabolizmaya değinilmiştir)

  1970′ lerden başlayarak, Brooks ve ekibi laktatın atık olmadığını gösteren ilk kişilerden oldular. Laktat her zaman kas hücreleri tarafından üretilen bir yakıttı ve çoğu zaman vücuttaki tercih edilen enerji kaynağıydı ve beyin ve kalp, kandaki diğer enerji kaynağı olan glukoza göre laktat enerjisi  ile daha effektif ve güçlü çalışıyordu.

Brooks, şuna tarihi bir hata der; “Kaslarda yeterli oksijen olmadığı zaman laktatın yapıldığı düşünülüyordu. Yorgunluk, metabolik bir atık, metabolik bir zehir olarak kabul edilmişti. Bir hücre stres altındayken hücrede çok fazla laktat varlığı da onu suçlama hatasını getiriyordu.Aslında doğrusu laktat üretiminin zorlanmaya  ve metabolik strese karşı bir cevap olduğudur. Hücre eksikliğini bu yolla gidermektedir.”

 Fizyologlar,  klinisyenler ve spor hekimleri, hastalık sırasında veya şiddetli kafa travması gibi yaralanma sonrası kanda görülen yüksek laktat düzeylerinin  bir sorun olmadığını, vücudun gereken onarım sürecinin önemli bir parçası olduğunu fark etmeye başlarlar.

   “Yaralanmadan sonra adrenalin sempatik sinir sistemini harekete geçirecek ve bu da laktat üretimini arttıracak” der profesör. ” Tıpkı bir yarıştan önce arabanın gazlanması gibi”

  Bu ek yakıt olmaksızın, vücut kendini onarmak için yeterli enerjiye sahip olamazdı.Çalışmalar hastalık sırasında ya da yaralanma sonrasında laktat suplemantasyonunun iyileşme sürecini (recovery)  hızlandırabileceğini gösteriyor. Uzun araştırma süresince Brooks, laktatın metabolizma için üç ana önemine dikkatleri çeker:

  • büyük bir enerji kaynağı
  • kan şekeri seviyesini destekleyen en önemli materyal  
  • strese metabolik adaptasyon için güçlü bir sinyal

 

  Laktat formülasyonları uzun süren egzersizler sırasında sporcu yakıtı olarak yıllardır kullanılıyor. Yaralanma sonrası ve asidozu tedavi etmek için de yaygın olarak kullanılmaktadır. Son klinik deneylerde ve denemelerde  laktatın, yaralanmalardan sonra kan şekerini kontrol etmeye yardımcı olmak için, beyin hasarı sonrası beynin beslenmesinde, iltihaplanma ve şişmelerde, pankreatit, hepatit ve dang humması, miyokard infarktüsü sonrası kalp beslenmesi ve sepsis kontrolü durumlarında kullanımı da görülür.

 Laktat, glikoz ve fruktoz kombinasyon olarak alınmasının vücudun beslenme avantajını arttırdığına da değinir Brooks: Laktat , içildikten 15-30 dk sonrasında kanda pik yaparak glukozun iki katı hızında etkir. ( Çoğu sporcu içeceğinde sadece glukoz ve fruktoz vardır)

“LACTATE SHUTTLE” ( LAKTAT MEKİĞİ)

  Normal kas hücrelerinin her zaman laktat ürettiğini bilen Brooks, laktatın olduğu geri besleme döngülerini tanımlamak için “laktat mekiği” terimini kullanır.

Hepimiz çeşitli şekillerde enerji depolarız: beslenmemizdeki karbonhidratlar glikojen olarak kaslarda, trigliserit formundaki yağ asitleri (adipoz) yağ dokusu içinde depolanır. Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda, vücut glikojeni laktat ve glikoza dönüştürür ve yağları yağ asitlerine ayırır, bunların hepsi vücut boyunca genel yakıt olarak kan dolaşımı yoluyla dağıtılır. Brooks ve laboratuar ekibi laktatın da başlıca yakıt kaynağı olduğunu gösterirler.

Glikoz ve glikojen, laktatla sonuçlanan karmaşık bir diziyle metabolize edilir. Bilim adamları ve klinisyenler neredeyse bir asırdır laktatın sadece hücrelerin oksijen eksikliği olduğunda yapıldığına inanıyordu. Ancak Brooks, izotop izleyicileri kullanarak, önce laboratuar hayvanlarının ve sonra insanların her zaman laktat üretip kullandığını buldu.

Bu, “üretici” hücrelerin laktat ürettiği ve laktatın “tüketici” hücreleri tarafından kullanıldığı laktat mekiğidir (Lactate Shuttle). Kas dokusunda, örneğin, beyaz veya ” fast twitch-hızlı” kas hücreleri glikojeni ve glikozu laktat haline dönüştürür ve bunu, laktatın kas liflerini güçlendiren enerji molekülü ATP’yi üretmek için mitokondriyal retikulumda yakıldığı, komşu kırmızı veya “slow twitch -yavaş” kas hücreleri için yakıt olarak salgılar. Brooks, mitokondrilerin, hücre sitoplazması boyunca ulaşan bir tesisat sistemi gibi birbirine bağlı  tüpler ağı (retikulum) olduğunu ilk gösteren kişi oldu.

Çalışan kasların üretimi laktat ile beslenen atan kalp ve beyin fonksiyonları yürütülmesinde de ‘laktat mekiği’ iş başındadır.

‘Laktat mekik’ ve mitokondriyal retikulumun keşfedilmesinde Brooks ve UC Berkeley’ den meslektaşları sadece stres altında  değil her zaman vücutta metabolik regülasyon varlığını belirterek bu konuda devrim yaratmışlardır.

Brooks, kullanılmayan laktatın bir problem olabileceğini de not eder.Sporda koşul, vücudun laktatı kullanmak için daha büyük bir mitokondriyal retikulum üretmesi ve böylece daha iyi performans göstermesi ile ilgilidir. Yoğun aktivite sırasında çevrede laktat varsa, kas mitokondrisi tercihen onu yakar ve hatta glikoz ve yağ asidi yakıtlarını kapatır. Brooks, hem kalp kası hem de beynin laktatı yakıt olarak glikoza tercih ettiğini ve laktat üzerinde daha güçlü bir şekilde çalıştıklarını göstermek için izleyiciler kullandı. Laktat ayrıca, yakıt için yağın parçalanmasını durdurmak için yağ dokusuna sinyal veriyordu.

UC Berkeley’ den beslenme bilimleri ve toksikoloji profesörü Jen-Chywan “Wally” Wang, “Laktatla  ilgili önemli şeylerden biri, dolaşım içinde olması ve organlar arası iletişime girmesidir” dedi. “Bu yüzden normal metabolizmada ve tüm vücut homeostazının ayrılmaz bir parçası olarak da çok önemlidir.”

VÜCUDUN VİZESİ : LAKTAT

Çalışmasında Brooks, vücutta laktat için üç ana rolü vurgulamaktadır:  majör bir enerji kaynağıdır; kan şekerini desteklemeye yardımcı olarak karaciğerde daha fazla glikoz yapılmasında bir öncüdür;  vücutta ve kanda dolaşan ve adipoz doku gibi farklı dokularla iletişim kuran ve stresin yönetiminden sorumlu genlerin ekspresyonunu etkileyen bir sinyal molekülüdür.

Örneğin, çalışmalar laktatın beyinde nöron üretimini destekleyen Beyin-kaynaklı Nörotropik Faktör (BDNF) üretimini arttırdığını göstermiştir. Ve bir yakıt kaynağı olarak laktat, laktat infüzyonu veya egzersiz kaynaklı olsun, beynin yürütme işlevini  geliştirir.

“Bu, enerjinin vizesi gibidir” der Brooks.

“ Laktat, gittiği her yerde tüketici hücreler tarafından kabul edilir”.

( Laktatın çok amaçlı bir yakıt olması kanser hastalığında problemdir, bazı bilim adamları enerji kaynaklarını kesmek için kanser hücrelerindeki laktat mekiğini engellemenin yollarını arıyorlar.)

 

Tüm bunlar laktatın değerinin bilinmesinde önemli detayları oluşturuyor. Kaynaklar hala laktatı kötü çocuk olarak nitelemeye devam etse de Brooks dördüncü baskısını yapan kitabında bunun aksini belgeliyor. (Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Its Applications)

Brooks; “Laktat metabolizma olaylarının anahtarıdır”

“Bu bir devrim.”

brooks
George Brooks, professor of integrative biology at the University of California, Berkeley.

Profesör ve çalışmasıyla ilgili bu girişten sonra vücut laktik asit metabolizması ve bir kaç detaya değinmek isterim:

** KAS LAKTAT DÜZEYİ KAN LAKTATINDAN DAHA ÖNEMLİ OLABİLİR**

LAKTİK ASİT ÜRETİMİ VE GENETİK YAPI

oksijensiz-solunum

İster anaerobik, isterse de aerobik yol olsun, glukoz hücre içerisine girer girmez fosforillenir. Bu fosforilasyon sadece glukozun metabolize olmasını sağlamaz, hücre içerisine giren glukozun yeniden hücre dışına kaçışını da engeller. Glikoliz denilen sistemde  bir takım etaplardan geçerek ATP üretimiyle beraber son ürün piruvat oluşur. Piruvat, glukozun kullanıldığı bu anaerobik süreç sırasında bir artık üründür ve laktik asite çevrilir.

LDH_Reaction_2
( LDH : Laktat Dehidrojenaz )

Laktik asit bakterilerde metabolize edilemeyen bir artık ürün olarak atılırken, hayvanlarda laktik asit ziyan edilmez ve karaciğerde yeniden glukoza döndürülür.

Hayvan hücreleri laktatı hücre dışarısına atar veya mitokondri içerisine gönderir.

cori
Manşet girin ( CORI CYCLE : Laktik asit Siklusu)

Laktik asit ve Laktat aynı maddeler değildir. Glikolitik enerji yolağında oluşan laktik asitin H+ iyonlarını bırakması ve kalan bileşiğin Sodyum (Na+)  veya Potasyum (K+) iyonlarıyla birleşmesinden ‘laktat’ tuzu oluşur. Laktat atık üründür diyemeyiz çünkü dinlenme ve aktivite sırasında tekrar enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Arteriyal kanda ölçülen laktat değeridir. (laktik asit değildir)

 

imagesLaktat suda çözünen polar bir molekül olduğu için her iki durumda da özel transport proteinlerine ihtiyaç duyar. Monokarboksilat transport proteinleri (MCT-1 ve MCT-2) laktatın hücre dışarısına atılmasında veya mitokondri içerisine taşınmasında görev alan özel taşıyıcı proteinlerdir.

 

 

Sporcu sağlığı uygulamalarında kas hücrelerinin içerisinde yapılan laktat değil, kana atılan laktat ölçülür. Tabii bu ölçüm de her zaman gerçeği yansıtmaz. MCT genindeki olası bir polimorfizme bağlı olarak bir sporcunun kanında laktat artmıyor gibi görülebilir. Oysa hücre içi laktat düzeyi yüksek olduğu için sporcu kötü bir performans sergileyebilir.  Sonuç olarak, anaerobik egzersize bağlı olarak gelişen geçici bir asidoz sırasında gerek kas içi, gerekse de plazma laktat düzeyi artar. Ancak unutulmamalıdır ki, metabolik asidozun nedeni artan laktat düzeyleri değildir. Asidozun nedeni ATP’nin hidrolizi de dahil anaerobik glikoliz sırasında ortaya çıkan tüm H+ iyonlarıdır. Hatta piruvatın laktata dönüşmesi sırasında Hiyonları kullanıldığı için laktatın yapılması asidozu azaltan bir faktördür.

MCT1; laktatın taşınmasından sorumlu olan gendir. Egzersiz sırasında kalpte ve oksidatif kas liflerinde MCT1 artışı olduğu bilinmektedir. Yapılan araştırmalar sonucu insan kasında lif miktarı ile laktat taşıma kapasitesi arasında ilişki bulunması bu liflerin laktat metabolizmasındaki önemini göstermektedir. Örneğin ;  MCT1-rs1049434 geni A/A genotipine göre sakatlanmaya olan yatkınlığınız yüksektir denir, sporcu genetiği testleri bu ve daha bir çok konuda sporcu hakkında bilgilendirici sonuçlar vermektedir.

Kaynaklar :

George A. Brooks, The Science and Translation of Lactate Shuttle Theory, Cell Metabolism (2018). DOI: 10.1016/j.cmet.2018.03.008
– Lactate as a Metabolite and a Regulator in the Central Nervous System. Int J Mol Sci. 2016 Sep 1;17(9). pii: E1450. doi: 10.3390/ijms17091450
– Messonnier, L.A., C.-A. W. Emhoff, M.A. Horning, J.A. Fattor, and G.A. Brooks.  2013. Lactate clearance capacity and the maximal lactate steady stateJ Appl Physiol 114:1593-1602.
– Massidda, M., Eynon, N., Bachis, V., Corrias, L., Culigioni, C., Piras, F., … Calò, C. M. (2015). Influence of the MCT1 rs1049434 on Indirect Muscle Disorders/Injuries in Elite Football Players. Sports Medicine – Open, http://doi.org/10.1186/s40798-015-0033-9
– Zilberman-Schapira, G., Chen, J., Gerstein, M., (2012). On sports and genes. Recent Patents on DNA & Gene Sequences. 6(3): 1-9.

 

 

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s