Hipoteza laktatnog transportera

Hipotezu laktatnog transportera ili šatla je predložio George Brooks sa University of California, Berkeley, opisavši unutarćelijsko i međućelijsko kretanje laktata. Pretpostavka se zasniva na opažanju da se laktat formira i kontinuirano troši u različitim ćelijama, i u anaerobnom i aerobnim uvjetima. Nadalje, laktat koji je proizveden na mjestu sa visokom stopom glikoliza i glikogenoliza može biti prebačen na susjedne ili udaljene lokacije, uključujući srce ili skeletne mišiće, gdje se može koristiti kao glukoneogeni prekursor ili supstrat za oksidaciju.[1]

Uz ulogu izvora goriva pretežno u mišićima, srcu, mozgu i jetri, hipšoteza laktatnog šatla se odnosi i na njegovu ulogu u signalizaciji redoks reakcija, ekspresiji gena i kontroli lipolize. Ove dodatne uloge laktata su dovele i do izraz 'laktormon', koji se odnose na ulogu laktata kao signalizirajućih hormona.[2]

Laktat i Corijev ciklusUredi

Prije formiranja laktata, prema ovoj hipotezi, laktat je dugo bio smatran proizvodom razlaganja glukoze putem kroz glikolize u toku anaerobnog metabolizma. Kao sredstvo za regeneraciju oksidiraranog NAD+, laktat dehidrogenaza katalizira konverziju piruvata, za laktat u citosolu, oksidacije NADH u NAD+, regeneraciju potrebne podloge potrebne za nastavak glikolize. Laktat se zatim prenosi iz perifernih tkiva u jetru putem Corijevog ciklusa, gdje se reformira u piruvat kroz obrnutu reakcije pomoću laktat dehidrogenaze. Po ovoj logici, laktat se tradicijski smatra otrovnim metaboličkim nusproduktom, što bi moglo dovesti do umora i bolova u mišićima u vrijeme anaerobnog disanja. Laktat je u suštini isplata za kisični dug, koga su Hill i Lupton definirali kao "ukupni iznos kisika koji se utroši nakon prestanka vježbanja, tokom u oporavka."[3]

Međućelijske uloga laktatnog šahtlaUredi

Osim Corijevog ciklusa, hipoteza laktatnog transporta predlaže komplementarne funkcije laktata u više tkiva. Za razliku od dugo održavanog vjerovanja da se laktatz formira kao rezultat metabolizma pri ograničenju kisika, postoje značajni dokazi da se laktata formira i pod aerobnim i anaerobnim uvjetima, kao rezultat ponude podloge i ravnotežne dinamike.[4]

Tkivna upotreba: mozak, srce i mišićiUredi

Tokom fizičkih napora ili umjerenog intenziteta vježbi, laktat se ispušta iz radnog mišića i drugih tkiva i čini primarni izvor goriva za srce, na izlazu iz mišića putem monokarbokslatnog transporta proteina (MCT).[5] This evidence is supported by an increased amount of MCT shuttle proteins in the heart and muscle in direct proportion to exertion as measured through muscular contraction.[6] Osim toga, činjenica su neuroni i astrociti pokazali da sadrže MCT proteine, ukazuje na to da laktatni transporteri mogu biti uključeni u metabolizam mozga. Astrociti sadrže MCT4, koji ima nizak afinitet za laktarni transporter (Km = 35 mM), što ukazuje da njegova funkcija u prenosu laktata posljedica glikolize. Nasuprot tome, neuroni ispoljavaju MCT2, sa visokim afinitetom transporta putem laktata (Km = 0.7mM). Dakle, hipoteza predviđa da astrociti proizvode laktat koji se potom odvodi od puomoću susjednih neurona i oksidira za gorivo.

Međućelijska uloga laktatnog šatlaUredi

Hipoteza o laktatnom transporteru objašnjava ravnotežu proizvodnje laktata u citosolu, preko glikolize ili glikogenolize i oksidacije laktata u mitohondrijama.

PeroksisomiUredi

MCT2 transportera u peroksisomima funkcionira kao transporter piruvat, gdje je reduciran za peroksisomsku LDH (pLDH) do laktata. S druge strane, NADH se pretvara u NAD+, regenerirajući to potrebno komponentu za kasniju β-oksidaciju. Laktata se zatim prenosi od peroksisoma, preko MCT2, gdje se oksidira od citoplazmatskom LDH (cLDH) u piruvat, stvaranjem NADH za korištenje energije i završetak ciklusa (vidi sliku).[7]

MitohondrijeUredi

Dok je citosolni fermentacijski put laktata dobro uspostavljen, nova karakteristika laktatnog šatla je oksidacija laktata u mitohondrijama. Baba i Sherma (1971.) bili su prvi koji su identificirati enzim laktat dehidrogenazu (LDH), unutrašnje membrane i matrica mitohondrija, u srčanom i skeletnim mišićima pacova. Takođe je utvrđeno da laktat može se oksidiran tako brzo kao i piruvat u mitohondrijama jetre pacova. Jer laktat ili se može oksidirati u mitohondrijama (povratak u piruvat za ulazak u Krebsov ciklus, stvarajući NADH), ili služe kao glukoneogenetski prekursori, a unutarćelijski laktatni transporteri čine većinu laktatnog prometa u ljudskom tijelu (što dokazuje i blago povećanje koncentracije arterijskog laktata). Brooks i dr. su to potvrdili 1999. godine, kada su otkrili da oksidacija laktata premašuje piruvatnu oko 10-40% u jetri, skeletnim mišićima i srčanom mišiću pacova.[8] Postepeno, LDH je nađena u mitohondrijama, jetre, bubrega i srca pacova.[9]

ReferenceUredi

  1. ^ Gladden, LB (2004). "Lactate metabolism: a new paradigm for the third millennium". The Journal of Physiology. 558 (Pt 1): 5–30. doi:10.1113/jphysiol.2003.058701. PMC 1664920. PMID 15131240. Arhivirano s originala, 31. 12. 2014. Pristupljeno 30. 6. 2016.
  2. ^ Gladden, LB (2008). "Current trends in lactate metabolism: introduction". Medicine and science in sports and exercise. 40 (3): 475–6. doi:10.1249/MSS.0b013e31816154c9. PMID 18379209.
  3. ^ Lupton, H. (1923). "An analysis of the effects of speed on the mechanical efficiency of human muscular movement". J Physiol.
  4. ^ Brooks, G.A. (1998). "Mammalian fuel utilization during sustained exercise". Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. doi:10.1016/s0305-0491(98)00025-x.
  5. ^ Gertz, E.W. (1988). "Glucose and lactate interrelations during moderate-intensity exercise in humans". Metabolism. doi:10.1016/0026-0495(88)90119-9.
  6. ^ Bergersen, L.H. (2007). "Is lactate food for neurons? Comparison of monocarboxylate transporter subtypes in brain and muscle". doi:10.1016/j.neuroscience.2006.11.062. journal zahtijeva |journal= (pomoć)
  7. ^ McClelland, G.B. (2003). "Peroxisomal membrane monocarboxylate transporters: evidence for a redox shuttle system?". Biochemical and Biophysical Research Communications. doi:10.1016/s0006-291x(03)00550-3.
  8. ^ Baba and Sharma (1971). "Histochemistry of lactic dehydrogenase in heart and pectoralis muscles of rat". J Cell Biol. doi:10.1083/jcb.51.3.621.
  9. ^ Brandt, R.B. (1986). "Localization of L-lactate dehydrogenase in mitochondria". Arch Biochem Biophys.

Vanjski linkoviUredi