Laktaatin hapan maine on suurelta osin vastuussa siitä, että glykolyyttinen reitti on ymmärretty väärin

Hapan maito, josta maitohappo (laktaatti) löydettiin ensimmäisenä, antaa sävyn sille, mistä on tullut vuosikausien ajan negatiivinen tunnusmerkki tälle monokarboksylaatille. Kun laktaattia löydettiin työskentelevistä lihaksista, sitä syytettiin välittömästi lihasten väsymisestä ja jäykkyydestä. Jo vuonna 1898 Fletcher osoitti, että hänen käyttämänsä maitohappo (0,05-5,0 %) aiheutti kuolonkankeuden sammakon Gastrocnemius-lihaksessa, joka oli upotettu siihen. Mitä suurempi maitohappopitoisuus on, sitä nopeammin kuolonkankeus alkaa. Lisäksi Fletcher ja Hopkins ovat osoittaneet, että hapen läsnä ollessa leikatun lihaksen eloonjääminen pidentyi ja laktaatin poistuminen siitä nopeutui. Nämä tutkijat korostivat sen tunnustamista, että elimistöllä on keinot päästä eroon lihaslaktaatista ja että on runsaasti todisteita siitä, että tämä poisto on tehokkainta hapettavissa olosuhteissa. Tutkijat olivat jo 1900-luvun alussa vakuuttuneita siitä, että laktaatti on lihaksen tuote, joka aiheuttaa väsymystä ja rasitusta ja että aerobiset olosuhteet tehostavat sen hävittämistä. Se on edelleen vakiintunut urheilijoiden ja heidän valmentajiensa keskuudessa. Hill meni vielä pidemmälle kuin Fletcher esittämällä, että hapella on lihassupistuksessa kaksi tehtävää: se lyhentää lämmöntuotannon kestoa ja poistaa siitä laktaattia. Hillin kanta ja lopulta useimpien tällä tutkimusalalla työskentelevien tutkijoiden kanta oli, että laktaatti ei ole polttoaine. Hill väitti, että laktaatin hapettumisen mitattu lämmöntuotanto oli paljon pienempi kuin sen täydellisen palamisen laskennallinen arvo. On hieman hämmentävää, että Hillin kaltainen tutkija väittää, että jos laktaatti olisi polttoaine, kaikki sen hapettumisen energia vapautuisi lämpönä. Se, että laktaatin hapettumisen mitattu lämpö oli vain 12 prosenttia laskennallisesta lämmöntuotannosta, olisi pitänyt osoittaa hänelle ja muille, että suurin osa laktaatin hapettumisesta vapautuvasta energiasta, 88 prosenttia, voitaisiin muuntaa muuhun energiamuotoon tai käyttää hallitusti. Alan johtavat tutkijat päättelivät tuolloin itse asiassa, että laktaatti on erillinen kokonaisuus siitä, joka hapettuu lihashengityksen aikana ja josta saadaan energiaa ja hiilidioksidia. Lisäksi he katsoivat, että hengityksessä saatu energia hyödynnetään laktaatin hävittämiseen.

Tällaisella maineella yritettiin syyttää laktaattia kokaiinin käytön raastavista vaikutuksista, koska kokaiinin käyttäjien verenkierrossa havaittiin kohonneita laktaattipitoisuuksia tai että lisääntynyt laktaattituotanto on syynä diabeteksen tuhoisiin seurauksiin . 1920-luvulle tultaessa näiden ja monien muiden tutkimusten keskeisenä aiheena oli ollut lihaskudos ja sen glykolyyttinen laktaatin muodostuminen. Prosessin oli oletettu olevan aina anaerobinen ja tapahtuvan pääasiassa glykogeenin hajottamisen kautta. Lisäksi kun aerobinen hapetus tapahtuu, se tapahtuu vasta lihaksen supistumisen jälkeen, ja sen päätarkoituksena on kertyneen laktaatin ja siihen liittyvän asidoosin poistaminen. Lisäksi prosessissa vapautuva hiilidioksidi johtuu kudoksen bikarbonaattiin kohdistuvasta happovaikutuksesta. Tämä aihe korostaa selvästi laktaatin hapanta mainetta ainakin lihasten energia-aineenvaihdunnan osalta. Laktaatin ja glykogeenin välinen suhde lihaksessa ja lopulta myös muissa kudoksissa, myös aivoissa, on vaikeuttanut glykolyysin ymmärtämistä. ”Otto Meyerhof ja Archibald Hill saivat yhdessä Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 1923 siitä, että he löysivät hapenkulutuksen ja lihaksen laktaattiaineenvaihdunnan välisen kiinteän suhteen” . Vaikka glykogeenin muuntuminen lihaksissa laktaatiksi on edelleen kiistanalaista, molemmilla Nobel-palkituilla oli pitkäaikainen vaikutus tähän tutkimusalaan. 1920-luvun puoliväliin mennessä laktaatin pitämisestä syyllisenä mihin tahansa fysiologiseen häiriöön tai epänormaaliin tilaan oli tullut ”mielen tapa”. Lisätietoa tiedemiesten taipumuksesta ”demonisoida” laktaatti tuohon aikaan on saatavilla . Koska suurin osa hiilihydraattiaineenvaihduntaa tutkineista tutkijoista tutki tuohon aikaan lihaskudosta, heidän tulkintansa ja mielipiteensä tutkimustuloksista vaikuttivat suuresti niihin, jotka tutkivat muiden kudosten, erityisesti aivojen, hiilihydraattiaineenvaihduntaa. Niinpä pieni tiedeyhteisö, joka tutki aivojen glykolyysiä 1920-luvun lopulla ja 1930-luvun alussa, omaksui lihasten glykolyysiä tutkineiden kollegojensa mielipiteet ja hyväksyi yleisen dogmin, jonka mukaan laktaatti on hyödytön lopputuote, jonka aivot poistavat hapettamalla. Tämä käsitys oli vastoin heidän omaa käsitystään, jonka mukaan heidän tutkimustuloksensa voisivat viitata laktaatin hapettuvaan hyödyntämiseen aivokudoksessa. Hill ja Meyerhof olivat johtavia tutkijoita lihasten hiilihydraattiaineenvaihdunnan alalla 1920- ja 1930-luvuilla, mutta E.G. Holmes oli heidän vastineensa aivojen hiilihydraattiaineenvaihdunnan alalla. Jälkimmäinen julkaisi yhdessä vaimonsa B.E. Holmesin kanssa neljän erinomaisen tutkimusjulkaisun sarjan, jonka he nimesivät ”Contributions to the study of the brain metabolism” . Ensinnäkin he osoittivat, että aivojen hiilihydraatit eivät ole aivolaktaatin lähde; aivot pystyvät kuitenkin muodostamaan laktaattia lisätystä glukoosista . Toisessa tutkimuksessaan he totesivat, että aivojen laktaattipitoisuudet laskevat, kun verensokeritaso laskee, mikä johtaa glukoosin puutteeseen aivoissa . Sarjan kolmannessa tutkimuksessa Holmes havaitsi, että aivokudoksessa huoneenlämmössä tai anaerobisissa olosuhteissa laktaattitaso ei nouse merkittävästi eikä glykogeenitaso laske merkittävästi, mutta aerobisissa olosuhteissa laktaatti häviää nopeasti, kun taas glykogeenitaso pysyy ennallaan . Näin Holmes totesi, että glukoosi on laktaatin esiaste aivoissa ja että aerobisissa olosuhteissa aivojen laktaattipitoisuus vähenee. Lisäksi nämä tutkijat osoittivat, että aivojen laktaatti muodostuu verestä saatavasta glukoosista ja että sen pitoisuudet nousevat ja laskevat veren glukoosipitoisuuden mukana sekä hypo- että hyperglykeemisissä olosuhteissa. Lisäksi he osoittivat, että diabeettiset aivot eivät eroa normaaleista aivoista laktaatin muodostumisen ja sen poistumisen osalta aerobisissa olosuhteissa. Vuonna 1929 Ashford liittyi Holmesin seuraan, ja he pystyivät osoittamaan, että laktaatin häviäminen ja hapenkulutus korreloivat keskenään, mikä pohjimmiltaan osoittaa, että aivokudos käyttää laktaattia aerobisesti. Lisäksi nämä tutkijat osoittivat, että natriumfluoridi (NaF), ensimmäinen tunnettu glykolyyttinen inhibiittori, esti sekä glukoosin muuntumisen laktaatiksi että hapenkulutuksen. Holmes osoitti aivojen harmaan aineen preparaatissa, että NaF esti hapenkulutuksen kokonaan glukoosin läsnä ollessa. Kun glukoosin sijasta käytettiin laktaattia, NaF ei kuitenkaan estänyt hapenkulutusta. Näin ollen Holmes päätteli, että glukoosin muuntumisen laktaatiksi on tapahduttava ennen sen hapettumista aivojen harmaassa aineessa. Nämä tulokset ja niiden suoraviivainen johtopäätös on jätetty täysin huomiotta yli kahdeksan vuosikymmenen ajan. Tämä tietämättömyys on erityisen räikeää, kun otetaan huomioon, että kun glykolyyttinen reitti selvitettiin vuonna 1940, Holmesin ja Ashfordin artikkelit olivat olleet saatavilla jo ainakin vuosikymmenen ajan, ja ne olisi pitänyt ottaa huomioon ennen kyseisen selityksen julkistamista. Näin ollen 76 vuotta sitten meille olisi voitu esittää hieman erilainen näkemys glykolyyttisestä reitistä kuin se, jossa hapen läsnäolosta tai poissaolosta riippuen päädytään joko pyruvaattiin tai laktaattiin. Tällaista skenaariota pitäisi voida luottavaisin mielin postuloida, koska glykolyyttisen reitin konfiguraatioon osallistuneet päätoimijat olivat selvästi tietoisia TCA-syklin olemassaolosta ja sen riippuvuudesta glykolyysin lopputuotteesta, jonka he olettivat olevan pyruvaatti perustuen pääasiassa Krebsin ja Johnsonin omaan ehdotukseen, jonka mukaan pyruvaatti on TCA-syklin substraatti (ks. jäljempänä).

Krebs ja Johnson laittoivat varovasti kysymysmerkin ehdotuksensa perään, jonka mukaan pyruvaatti on TCA-syklin substraatti. Glykolyyttisen reitin selvittäjät tekivät kuitenkin uskon hypyn ja hyväksyivät Krebsin ja Johnsonin ehdotuksen tosiasiana ja helppona valintana, kun otetaan huomioon vallitseva dogmi, jonka mukaan laktaatti on lihasten glykolyysin anaerobinen tuote ja niin huonomaineinen, että kukaan ei olisi pitänyt sitä TCA-syklin substraattina. Näin ollen laktaatin negatiivinen maine vakiintui niiden tutkijoiden mieliin, jotka työskentelivät aivokudoksen parissa, osoittivat laktaatin hapettumisen ja päättelivät, että glukoosin hapettuminen edellyttää, että se on ensin muunnettava laktaatiksi. Niinpä Holmesin pariskunnan , Ashfordin ja Holmesin sekä Holmesin ja Ashfordin työ aivojen hiilihydraattiaineenvaihdunnasta on jätetty huomiotta ja se on pysynyt hämärän peitossa vielä nykyäänkin, mikä johtuu pääasiassa mielen tavasta. Tämä mielen tottumus estää monia tutkijoita hyväksymästä uudempia tietoja, jotka kyseenalaistavat vanhan dogmin glykolyyttisestä reitistä, jolla on kaksi mahdollista lopputulosta, aerobinen ja anaerobinen. Emme kuitenkaan saa unohtaa, että vuonna 1940 ei vielä tiedetty, että TCA-syklin entsyymit sijaitsevat mitokondrioissa, eikä myöskään sitä, millainen rooli näillä organelleilla on hengityksessä. Tuolloin ei myöskään tiedetty, että mitokondriot sisältävät kalvossaan laktaattidehydrogenaasientsyymiä (LDH), joka voi muuttaa laktaatin pyruvaatiksi. Suuren yleisön tietämättömyys on ymmärrettävää, sillä sekä valmentajat että urheilijat syyttävät edelleen lakkaamatta maitohappoa anaerobisen ponnistuksen jälkeisestä lihaskivusta, jopa vasta Rion olympialaisten aikana, vaikka tämä väite on kumottu . Tietämättömyydellä ei kuitenkaan voida selittää sitä, miksi tutkijat pitävät edelleen kiinni dogmaattisesta aerobisen ja anaerobisen glykolyysin käsitteestä, sillä nykyisin saatavilla oleva tieto ei tue tätä dogmaa. Näin ollen monien tiedemiesten valinta jättää tämä tieto huomiotta tai kiertää se johtuu mitä todennäköisimmin mielen tottumuksesta .

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.