Kwaśna reputacja mleczanu jest w dużej mierze odpowiedzialna za błędną interpretację ścieżki glikolitycznej

Kwaśne mleko, w którym po raz pierwszy odkryto kwas mlekowy (mleczan), nadaje ton temu, co przez lata stało się negatywnym znakiem firmowym tego monokarboksylanu. Po znalezieniu w pracy mięśni, mleczan został natychmiast obwiniony za zmęczenie mięśni i rygoru. Już w 1898 roku Fletcher wykazał, że stosowany przez niego kwas mlekowy (0,05-5,0%) wywoływał rigor mortis w zanurzonym w nim wyciętym mięśniu brzuchatym żaby. Im wyższe stężenie kwasu mlekowego, tym szybciej rigor mortis ustawia się w. Co więcej, Fletcher i Hopkins wykazali, że w obecności tlenu przeżycie wyciętego mięśnia przedłużało się, podobnie jak przyspieszenie usuwania z niego mleczanu. Badacze ci podkreślili uznanie, że organizm posiada środki do pozbycia się mleczanu z mięśni i że istnieją liczne dowody na to, że takie usuwanie jest najbardziej efektywne w warunkach oksydacyjnych. Tak więc dogmat o mleczanie jako produkcie mięśniowym odpowiedzialnym za zmęczenie i wytrzymałość, a także o tym, że warunki tlenowe usprawniają jego utylizację, był już dobrze zakorzeniony wśród naukowców na początku XX wieku. Jest on nadal zakorzeniony wśród sportowców i ich trenerów. Hill poszedł nawet dalej niż Fletcher, sugerując, że rola tlenu w skurczu mięśni jest dwojaka, aby skrócić czas produkcji ciepła i usunąć z niego mleczan. Stanowisko Hilla i ostatecznie stanowisko większości naukowców zajmujących się tą dziedziną badań było takie, że mleczan nie jest paliwem. Hill argumentował, że zmierzona produkcja ciepła w wyniku utleniania mleczanu była znacznie niższa niż obliczona wartość jego całkowitego spalania. Jest to nieco kłopotliwe, że naukowiec o randze Hilla twierdziłby, że gdyby mleczan był paliwem, cała energia jego utleniania byłaby uwalniana jako ciepło. Fakt, że zmierzone ciepło utleniania mleczanu wynosiło tylko 12% obliczonej produkcji ciepła, powinien był wskazać jemu i innym, że większość energii uwolnionej z utleniania mleczanu, 88%, może być przekształcona w inną formę energii lub wykorzystana w kontrolowany sposób. Czołowi badacze w tej dziedzinie w tamtym czasie faktycznie doszli do wniosku, że mleczan jest odrębną jednostką od tej, która jest utleniana podczas oddychania mięśniowego i która daje energię i CO2. Co więcej, utrzymywali, że energia uzyskana w oddychaniu jest wykorzystywana do utylizacji mleczanu.

Z taką reputacją, próby zostały podjęte, aby winić mleczan za efekty rozładowywania użycia kokainy, ponieważ zwiększone poziomy mleczanu w strumieniu krwi użytkowników kokainy zostały wykryte lub że zwiększona produkcja mleczanu jest przyczyną cukrzycy „niszczące konsekwencje . Do lat dwudziestych XX wieku głównym tematem tych i wielu innych badań była tkanka mięśniowa i jej glikolityczne tworzenie mleczanu. Postulowano, że proces ten jest zawsze beztlenowy i zachodzi głównie w wyniku rozpadu glikogenu. Ponadto, gdy dochodzi do tlenowego utleniania, następuje ono dopiero po skurczu mięśnia, a jego głównym celem jest usunięcie nagromadzonego mleczanu i towarzyszącej mu kwasicy. Co więcej, CO2 uwalniany w tym procesie jest efektem działania kwasu na wodorowęglan tkanki. Temat ten wyraźnie podkreśla kwaśną reputację mleczanu, przynajmniej jeśli chodzi o metabolizm energetyczny mięśni. Związek między mleczanem a glikogenem w mięśniach, a w końcu także w innych tkankach, w tym w mózgu, był komplikującym zagadnieniem w zrozumieniu glikolizy. „Otto Meyerhof i Archibald Hill otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1923 roku za odkrycie stałej zależności między zużyciem tlenu a metabolizmem mleczanu w mięśniach. Choć do dziś trwają spory na temat mięśniowej przemiany glikogenu w mleczan, obaj laureaci Nagrody Nobla wywarli długotrwały wpływ na tę dziedzinę badań. Do połowy lat dwudziestych XX wieku „obwinianie” mleczanu jako winowajcy wszelkich zaburzeń fizjologicznych lub stanów anormalnych stało się „nawykiem umysłu”. Więcej szczegółów na temat tendencji naukowców w tamtych czasach do „demonizowania” mleczanu jest dostępnych . Ponieważ większość naukowców zajmujących się metabolizmem węglowodanów w tamtych czasach badała tkankę mięśniową, ich interpretacja i opinie na temat wyników ich badań miały ogromny wpływ na tych, którzy badali metabolizm węglowodanów w innych tkankach, zwłaszcza w mózgu. W ten sposób niewielka społeczność naukowa, która badała glikolizę mózgową w późnych latach dwudziestych i wczesnych latach trzydziestych, przyjęła opinie swoich rówieśników z dziedziny glikolizy mięśniowej i zaakceptowała popularny dogmat, zgodnie z którym mleczan jest bezużytecznym produktem końcowym, który mózg eliminuje poprzez utlenianie. Ta koncepcja stała w sprzeczności z ich własnym poglądem, że wyniki ich badań mogą wskazywać na oksydacyjne wykorzystanie mleczanu przez tkankę mózgową. Podczas gdy Hill i Meyerhof byli wiodącymi naukowcami w dziedzinie metabolizmu węglowodanów mięśniowych w latach 20-tych i 30-tych, E.G. Holmes był ich odpowiednikiem w dziedzinie metabolizmu węglowodanów mózgowych. Ten ostatni został połączony z żoną, B.E. Holmes, aby opublikować serię czterech doskonałych prac badawczych, które zatytułowali „Wkład w badania metabolizmu mózgu” . Po pierwsze, wykazały one, że węglowodany mózgu nie są źródłem mleczanu mózgu; jednak mózg jest w stanie tworzyć mleczan z dodanej glukozy. W swoim drugim badaniu ustalili, że poziom mleczanu mózgu spada, gdy nastąpił spadek poziomu cukru we krwi, co powoduje niedobór glukozy w mózgu. W trzeciej pracy z serii, Holmes stwierdził, że tkanka mózgowa w temperaturze pokojowej lub w warunkach beztlenowych nie wykazuje znacznego wzrostu poziomu mleczanu lub znacznego spadku poziomu glikogenu, ale że w warunkach tlenowych, mleczan szybko znika, podczas gdy poziom glikogenu pozostaje bez zmian . Tak więc, Holmes ustalił, że glukoza jest prekursorem mleczanu w mózgu i że w warunkach tlenowych, zawartość mleczanu w mózgu spada. Dodatkowo badacze ci wykazali, że mleczan mózgu powstaje z glukozy dostarczanej przez krew i że jego poziom rośnie i spada wraz z poziomem glukozy we krwi, zarówno w warunkach hipo-, jak i hiperglikemii. Ponadto wykazali, że mózg cukrzyka nie różni się od normalnego mózgu, jeśli chodzi o tworzenie mleczanu i jego usuwanie w warunkach tlenowych. Przez 1929, Ashford dołączył Holmes i dwóch byli w stanie wykazać, że zniknięcie mleczanu i zużycie tlenu są skorelowane, co w istocie wskazuje na tlenowe wykorzystanie mleczanu przez tkankę mózgową. Co więcej, badacze ci wykazali również, że fluorek sodu (NaF), pierwszy znany inhibitor glikolityczny, blokował zarówno konwersję glukozy do mleczanu, jak i zużycie tlenu. Holmes wykazał w preparacie istoty szarej mózgu, że zużycie tlenu było całkowicie zahamowane przez NaF w obecności glukozy. Jednakże, gdy zamiast glukozy użyto mleczanu, zużycie tlenu nie było hamowane przez NaF. W konsekwencji Holmes doszedł do wniosku, że konwersja glukozy do mleczanu musi mieć miejsce przed jej utlenianiem przez szarą masę mózgu. Te wyniki i ich prosty wniosek były całkowicie ignorowane przez ponad osiem dekad. Ta ignorancja jest szczególnie rażąca, gdy weźmie się pod uwagę fakt, że do czasu, gdy szlak glikolityczny został wyjaśniony w 1940 roku, prace Holmesa i Ashforda były już dostępne od co najmniej dekady i powinny być brane pod uwagę przed ogłoszeniem tego wyjaśnienia. Stąd 76 lat temu mogliśmy mieć nieco inne spojrzenie na szlak glikolityczny zamiast tego, w którym, w zależności od obecności lub braku tlenu, kończy się on odpowiednio pirogronianem lub mleczanem. Powinniśmy być w stanie pewnie postulować taki scenariusz, ponieważ główni gracze zaangażowani w konfigurację szlaku glikolitycznego byli wyraźnie świadomi istnienia cyklu TCA i jego zależności od produktu końcowego glikolizy, który zakładali, że jest nim pirogronian, opierając się głównie na sugestii Krebsa i Johnsona, że pirogronian jest substratem cyklu TCA (patrz poniżej).

Krebs i Johnson byli ostrożni, aby umieścić znak zapytania po ich sugestii, że pirogronian jest substratem cyklu TCA. Jednak elucydatorzy szlaku glikolitycznego dokonali skoku wiary, przyjmując sugestię Krebsa i Johnsona jako fakt i łatwy wybór, jeśli weźmie się pod uwagę panujący dogmat, że mleczan jest beztlenowym produktem glikolizy mięśniowej i ma tak złą reputację, że nikt nie uznałby go za substrat cyklu TCA. Stąd negatywna reputacja mleczanu zakorzeniła się w umysłach naukowców, którzy pracowali z tkanką mózgową, zademonstrowali utlenianie mleczanu i stwierdzili, że aby glukoza mogła zostać utleniona, musi zostać najpierw przekształcona w mleczan. Tak więc, praca przez parę Holmes , Ashford i Holmes i Holmes i Ashford na metabolizm węglowodanów mózgu został zignorowany i pozostał niejasny nawet dzisiaj, głównie z powodu przyzwyczajenia umysłu . To przyzwyczajenie uniemożliwia wielu naukowcom zaakceptowanie nowszych danych, które podważają stary dogmat o szlaku glikolitycznym, który ma dwa możliwe wyniki, tlenowy i beztlenowy. Niemniej jednak nie wolno nam zapominać, że w 1940 roku nie znano zarówno faktu, że enzymy cyklu TCA znajdują się w mitochondriach, jak i roli, jaką te organelle odgrywają w oddychaniu. Nieznany był wówczas również fakt, że mitochondria zawierają w swojej błonie enzym dehydrogenazę mleczanową (LDH), która może przekształcać mleczan w pirogronian. Niewiedza jest zrozumiała, jeśli chodzi o ogół społeczeństwa, ponieważ zarówno trenerzy, jak i sportowcy nadal, bez przerwy, obwiniają kwas mlekowy za ból mięśni po wysiłku beztlenowym, nawet tak niedawno, jak podczas Igrzysk Olimpijskich w Rio, pomimo faktu, że twierdzenie to zostało obalone. Niemniej jednak, ignorancja nie może tłumaczyć utrzymywania się dogmatycznej koncepcji glikolizy tlenowej i beztlenowej wśród naukowców, ponieważ dostępna obecnie wiedza nie wspiera tego dogmatu. Hence, the choice by many scientists to ignore or circumvent this knowledge Is most probably due to habit of mind .

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.