Вся правда о молочной кислоте
Метаболический стресс. Накопление лактата в мышцах
Если Вам не трудно, пройдите 5-минутный опрос на тему способов восстановления после силовой тренировки. Результаты будут опубликованы на этом сайте в виде статьи, а также будут использоваться в кандидатской диссертации моей ученицы.
Описан механизм влияния метаболического стресса (накопления лактата) на гипертрофию мышечных волокон. Показано, что накопление лактата приводит к отёку мышечных волокон, что вызывает активацию сигнальных путей, способствующих увеличению синтеза белка.
Метаболический стресс. Накопление лактата в мышечных волокнах
В предыдущих статьях я рассказала, что метаболический стресс связывают с накоплением в мышечных волокнах различных веществ: лактата; неорганического фосфата, креатина и ионов водорода.
Давайте разберем, как накопление лактата в мышечных волокнах может влиять на их гипертрофию.
Лактат и гипертрофия мышечных волокон
Ранее указывалось, что физическая нагрузка, выполняемая в зоне субмаксимальной мощности с большим количеством повторений, приводит к существенному закислению мышц (то есть повышению концентрации ионов водорода в мышечных волокнах), что способствует повышению проницаемости оболочки мышечного волокна. Также в мышцах в результате анаэробного гликолиза накапливается молочная кислота, которая быстро превращается в лактат (натрия или калия) – соль молочной кислоты (рис.1).
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:
- Гипертрофия скелетных мышц человека
- Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
Накопление лактата (а это соль) из-за осмоса, способствует поступлению воды из тканевой жидкости в мышечное волокно. В мышечное волокно вода поступает через специальные каналы, которые называются Аквапорин — 4. Имеются исследования доказывающие, что водные каналы Аквапорин – 4 лучше развиты в мышечных волокнах II типа. В результате поступления воды в мышечное волокно повышается его гидратация, то есть возникает отёк. Это свойство мышц увеличиваться в размерах за счет гидратации используют бодибилдеры. Перед выходом на помост они применяют специальный метод силовой тренировки — пампинг. Это позволяет их мышцам немного увеличиться в размерах, а спортсменам лучше выглядеть (рис.2).
Существует большое количество доказательств того, что повышение гидратации мышечного волокна одновременно увеличивает в нем синтез белка и снижает катаболизм (Schoenfeld B. J., 2010; 2016).
Увеличение гидратации мышечных волокон повышает давление на цитоскелет мышечного волокна и его оболочку. Это воспринимается мышечным волокном как угроза его целостности. Предполагается, что интегрины (трансмембранные белки) являются первичными механосенсорами (осмосенсорами), которые реагируют на изменение объема мышечных волокон (Schoenfeld B. J., 2010; 2013; 2016).
В дальнейшем по механизму механотрансдукции в мышечном волокне запускается каскад сигналов, приводящий к повышению активности ядер мышечного волокна (миоядер), что в итоге приводит к повышению синтеза белка.
Повышенный синтез белков и пролиферация клеток-сателлитов приводит к усилению ультраструктуры мышечного волокна и гипертрофии мышечного волокна.
Литература
- Schoenfeld B. J. The Mechanisms of Muscle Hypertrophy and their Application to Resistance Training //J Strength Cond Res. 2010. V. 24. N.10 P. 2857-2872).
- Schoenfeld B.J. Potential Mechanisms for a Role of Metabolic Stress in Hypertrophic Adaptations to Resistance Training // Sports Med. 2013. Vol. 43. P. 179–194.
- Schoenfeld B. Science and Development of Muscle Hypertrophy: Human Kinetics, 2016.- 213 P.
С уважением, А.В. Самсонова
Вся правда о молочной кислоте
В мышечных болях после интенсивной тренировки, как правило, винят молочную кислоту. Так ли это на самом деле?
Как продвинутым спортсменам, так и новичкам хорошо известно: если слишком усердно тренироваться, или впервые нагрузить непривычные к работе мышцы, на следующий день мышечная боль почти гарантирована. Так, даже у физически развитого, тренированного человека, который впервые сел верхом, на следующее утро «между ног застрянет лошадь». Почему так происходит? Как правило, в мышечных болях винят молочную кислоту, накопившуюся в процессе интенсивной работы. Это ошибочное мнение можно услышать даже от профессиональных инструкторов. Давайте разбираться.
Что такое молочная кислота
Как не бросить занятия фитнесом
Среднестатистическому посетителю спортивного клуба хватает энтузиазма примерно на полгода. Узнайте, почему ваш годовой абонемент не окупился, в статье о самых распространенных фитнес-ошибках.
Итак, знакомьтесь. Молочная, или α-оксипропионовая, или 2-гидроксипропановая кислота. Ее используют как в химической, так и в пищевой промышленности – в качестве консерванта. Пищевая добавка Е270 – это молочная кислота, а Е271-279 – ее соли, лактаты. Однако молочная кислота – это не только сырье для пищевой и химической промышленности. Образуется она и в организме человека.
Биохимическая роль
При физических нагрузках организм человека использует для производства энергии углеводы, а точнее – глюкозу. Она расщепляется без участия кислорода, и конечным продуктом ее окисления является ион молочной кислоты – лактат. Дальнейшее окисление лактата не происходит, и если нагрузки интенсивны, весь лактат не успевает выводиться. Так в крови накапливается молочная кислота, и человек ощущает характерное жжение в мышцах. Однако в мышечных болях на следующий день молочная кислота не виновата. В организме существует отлаженный процесс удаления лактата из мышц в печень для обратного превращения в глюкозу. Он называется циклом Кори, и за его открытие супруги Тереза и Карл Кори в 1947 году получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Именно благодаря этому циклу уже через пару часов после завершения упражнений в мышцах не остается избытка молочной кислоты.
Откуда берется боль
Тогда почему наутро после тренировки болят мышцы? Дело в том, что при интенсивных нагрузках разрушаются так называемые миофибриллы – тоненькие нити, идущие вдоль мышечных волокон. Так в мышцах образуются кусочки погибшей ткани. Иммунная система организма окончательно разрушает их и выводит из организма. Тем не менее, пока происходит процесс разрушения, в тканях выделяются свободные радикалы, а клетки начинают испытывать недостаток воды. В итоге возбуждаются болевые рецепторы, находящиеся на мембранах клеток, и человек ощущает боль в мышцах.
Как избежать боли
Определяем нагрузку
Городские жители двигаются намного меньше, чем им кажется. Подсчитайте, насколько вы активны, и узнайте, сколько нужно двигаться.
Во-первых, дозируйте нагрузки, увеличивая их постепенно и систематически. Если нагрузка подобрана правильно, боли будет меньше, или их не будет совсем. Обязательно ознакомьтесь с базовыми принципами эффективных тренировок, чтобы избежать не только дискомфорта на следующий день после занятий, но и спортивных травм. Во-вторых, соблюдайте регулярность тренировок – это поможет мышцам привыкнуть к постоянным нагрузкам. В-третьих, если избежать перетренированности не удалось, уделите время полноценному восстановлению. Ускорить процесс разрушения веществ, вызывающих мышечную боль, помогает здоровый сон, а также продукты, содержащие антиоксиданты.
Самое главное
Молочная кислота ответственна за жжение в мышцах во время тренировок, но не за мышечные боли на следующий день. Замените чрезмерное усердие на занятиях их регулярностью – и вы не только избавитесь от чувства дискомфорта после физических упражнений, но и снизите риск возникновения спортивных травм. Фото: Michael Connell
Молочная кислота (лактат) и физические нагрузки
Если Вам не трудно, пройдите 5-минутный опрос на тему способов восстановления после силовой тренировки. Результаты будут опубликованы на этом сайте в виде статьи, а также будут использоваться в кандидатской диссертации моей ученицы.
Дано определение молочной кислоты, описана история ее открытия и метаболизм ее превращения в организме при физических нагрузках (цикл Кори). Описывается концепция ацидоза, описывающая изменения в скелетных мышцах, которые приводят к их гипертрофии и увеличению силовых показателей.
Молочная кислота (лактат) в скелетных мышцах после физических нагрузок
Определение
Молочная кислота (лактат) – конечный продукт анаэробного распада глюкозы и гликогена (гликолиза).
История открытия
1780 году шведский химик Карл Вильгельм Шилле выделил молочную кислоту из молока. А в 1808 году Йенс Якоб Берцелиус открыл, что молочная кислота образуется в скелетных мышцах при выполнении физических упражнений. В 1833 году была установлена формула молочной кислоты.
Формула молочной кислоты (С3H6O3).
Молочная кислота и лактат
Следует отметить, что молочная кислота и лактат — не одно и то же. Лактат — это соль молочной кислоты. Образовавшаяся в результате гликолиза в скелетных мышцах молочная кислота почти полностью диссоциирует на ионы водорода и соединение, которое соединяется с ионами натрия или калия и образует соль (лактат натрия или лактат калия), рис. 1.
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:
- Гипертрофия скелетных мышц человека
- Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
Поэтому в литературе часто вместо понятия «молочная кислота» используется термин «лактат». Содержание молочной кислоты и лактата имеет взаимосвязь с кислотностью внутри мышечных волокон (то есть с pH саркоплазмы). При pH в интервале от 6.5 (полное утомление) до 7,1 (норма) в мышечных волокнах накапливается, выводится и перерабатывается именно лактат.
Цикл Кори
Циклический путь метаболизма лактата (молочной кислоты) в скелетных мышцах по одним источникам открыт американским биохимиком, Нобелевским лауреатом Герти Терезой Кори. По другим источникам открытие цикла Кори приписывается Нобелевским лауреатам, супругам Карлу и Герти Кори (рис.2). Он описывает превращения лактата (молочной кислоты) в организме человека (рис.3).
Большая часть лактата (молочной кислоты), которая образуется в организме во время физических нагрузок включается в метаболические процессы непосредственно в мышцах и под влиянием фермента лактатдегидрогеназы (ЛДГ) превращается в пировиноградную кислоту, которая затем в митохондриях окисляется до углекислого газа и воды. Другая часть молочной кислоты через кровеносные капилляры проникает в кровь и доставляется в печень, где включается в метаболические реакции, приводящие к синтезу гликогена. Незначительное количество молочной кислоты может выводиться из организма с мочой и потом. Гликоген печени используется организмом для восстановления энергетических источников скелетных мышц.
Концепция ацидоза
Одной из концепций, объясняющей возникновение острых болезненных ощущений, возникающих как во время, так и после тренировки, является предположение, что накопление молочной кислоты в мышечных волокнах является главной причиной ацидоза («закисления») мышц. Однако исследования, проведенные в начале ХХI века свидетельствуют о том, что основным повреждающим агентом являются ионы водорода (Н + ). Доказано, что основным источником ионов водорода является не анаэробный гликолиз, а гидролиз АТФ. Именно гидролиз АТФ в первую очередь вызывает накопление ионов водорода и смещение pH саркоплазмы в кислую сторону (R. A. Robergs et al., 2004).
Изменение рН саркоплазмы мышечных волокон с 7,1 до 6,5 (то есть повышение кислотности) при сильном утомлении снижает активность ключевых ферментов гликолиза – фосфорилазы и фосфофруктокиназы. При значении рН саркоплазмы равном 6,4 расщепление гликогена прекращается. Это вызывает резкое снижение уровня АТФ и развитие утомления (Н.И. Волков с соавт., 2000).
Молочная кислота и физические нагрузки
Практически при любой физической нагрузке для получения АТФ используется гликоген скелетных мышц. Его концентрация в скелетных мышцах при интенсивных физических нагрузках быстро снижается. Одновременно в скелетных мышцах образуется молочная кислота, которая считается конечным продуктом анаэробного гликолиза.
В скелетных мышцах молочная кислота быстро распадается. В результате образуются ионы водорода и соль (лактат натрия или калия). Повышение концентрации ионов водорода в мышечных волокнах приводит к увеличению проницаемости их мембраны.
Накопление лактата в мышечных волокнах приводит к повышению осмотического давления, в результате чего в мышечные волокна поступает вода. Возникает отёк, мышечные волокна «разбухают» и сдавливают болевые рецепторы мышц. Это ощущается как боль в мышцах. Спортсмены называют это явление «мышцы забиты».
Удаление лактата из мышечных волокон после физической нагрузки
При восстановлении после физической нагрузки, в аэробных условиях лактат удаляется из мышечных волокон в течение от 0,5 до 1,5 часа (Н.И. Волков, 2000). По другим данным лактат удаляется из мышечных волокон в течение нескольких часов. Если после физической нагрузки выполнить 10-15 минутную аэробную работу (например, бег или педалирование на велосипеде), лактат из мышц выведется еще быстрее.
Молочная кислота, гипертрофия и сила скелетных мышц
Предполагается, что накопление лактата в мышечных волокнах лежит в основе развития механического напряжения в мышцах, что в последствии приводит к их гипертрофии по миофибриллярному типу и росту силы. Следовательно, удалять лактат из скелетных мышц после тренировки не следует, так как это основной фактор, повреждающий мышечные волокна.
Это предположение подтверждается опытом тренировок чемпионки мира в беге на 400 м с барьерами Марины Степановой и ее тренера Вячеслава Владимировича Степанова. Стремясь увеличить силовые показатели мышц ног, М. Степанова и В. Степанов в цикле своих статей «Анаэробика» указывают, что «есть смысл ненадолго (на несколько часов) «повариться» в молочнокислой среде, а «разогнать» ее позже (к примеру, вечерними упражнениями)».
Видео про лактат в мышцах
Больше информации по этому вопросу вы найдете на моем канале в YouTube
Литература
- Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.и.Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н.Корзун. — Киев: Олимпийская литература, 2000.- 503 с.
- Калинский, М.И. Биохимия мышечной деятельности / М.И. Калинский, В.А. Рогозкин. – Киев: Здоровья, 1989.– 144 с.
- Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.
- Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учеб. пособие. 5-е изд. /А.В. Самсонова. – СПб: Кинетика, 2018.– 159 с.
- Самсонова, А. В. Гормоны и гипертрофия скелетных мышц человека: Учеб. пособие. – СПб: Кинетика, 2019.– 204 c.: ил.
- Степанова, М. Анаэробика /М. Степанова, В. Степанов // Легкая атлетика, 2011 № 7-8. С. 24-27.
