В. Укажите последствия накопления лактата в крови.

А. Лактат образуется из пирувата в интенсивно работающей мышце как результат включения анаэробного гликолиза. Лактат поступает из мышцы в кровь, а затем в печень, где из лактата образуется пируват, который подвергается глюконеогенезу с образованием глюкозы.

Лактат – это продукт клеточного метаболизма, производное молочной кислоты. Может находиться в клетках в виде самой молочной кислоты либо в виде ее солей. Лактат образуется из пирувата (пировиноградная кислота (ПВК, пируват) является продуктом окисления глюкозы и некоторых аминокислот)) в интенсивно работающей скелетной мускулатуре, как результат включения анаэробного гликолиза. В анаэробных условиях пируват восстанавливается до молочной кислоты (лактата).

 

Лактат, образовавшийся в активно работающих мышцах или клетках с преобладающим анаэробным способом катаболизма глюкозы, поступает в кровь, а затем в печень. В печени отношение НАДН2/НАД ниже, чем в сокращающейся мышце, поэтому лактатдегидрогеназная реакция протекает в обратном направлении, т.е. в сторону образования пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюконеогенез, а образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и поглощается скелетными мышцами. Эту последовательность событий называют «глюкозо-лактатным циклом» или «циклом Кори». Цикл Кори выполняет две важнейшие функции: 1 – обеспечивает утилизацию лактата; 2 – предотвращает накопление лактата и, как следствие этого, опасное снижение рН (лактоацидоз).

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) – это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.

В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.

Часть пирувата, образованного из лактата, окисляется печенью до СО2 и Н2О. Энергия окисления может использоваться для синтеза АТФ, необходимого для реакций глюконеогенеза. Кроме печени другим потребителем лактата служат почки и сердечная мышца, где лактат может окисляться до СО2 и Н2О и использоваться как источник энергии, особенно при физической работе.

Б. Биологическое значение данной реакции – окисление НАДН₂ в НАД под действием фермента ЛДГ без участия дыхательной цепи в ситуациях, связанных с недостаточным снабжением клеток кислородом.

При анаэробном гликолизе в цитозоле протекают все 10 реакций, идентичных аэробному гликолизу. Лишь 11-я реакция, где происходит восстановление пирувата цитозольным NADH (никотинамидадениндинуклеотид), является специфической для анаэробного гликолиза. Восстановление пирувата в лактат катализирует лактатдегидро- геназа (реакция обратимая, и фермент назван по обратной реакции). С помощью этой реакции обеспечивается регенерация NAD+ из NADH (никотинамидадениндинуклеотид) без участия митохондриальной дыхательной цепи в ситуациях, связанных с недостаточным снабжением клеток кислородом. Роль акцептора водорода от NADH (подобно кислороду в дыхательной цепи) выполняет пируват. Таким образом, значение реакции восстановления пирувата заключается не в образовании лактата, а в том, что данная цитозольная реакция обеспечивает регенерацию NAD.

Кроме энергетической функции, процесс катаболизма глюкозы может выполнять и анаболические функции. Метаболиты гликолиза используются для синтеза новых соединений. Так, фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат участвуют в образовании рибозо-5-фосфата — структурного компонента нуклеотидов; 3-фосфоглицерат может включаться в синтез аминокислот, таких как серин, глицин, цистеин (см. раздел 9). В печени и жировой ткани ацетил-КоА, образующийся из пирувата, используется как субстрат при биосинтезе жирных кислот, холестерина, а дигидроксиацетонфосфат как субстрат для синтеза глицерол-3-фосфата.

В. Норма лактата в крови человека: 0,5 - 2,2 ммоль/л. При выраженной гипоксии, нарушении энергетического обмена в крови накапливается избыточное количество лактата, что приводит к изменению рН крови в кислую сторону (развивается лактатацидоз).

Лактатацидоз I развивается при низкой концентрации кислорода в крови и нарушении потребления его тканями. Это может быть связано с дыхательными нарушениями, шоком, сердечной недостаточностью, инфарктом миокарда, тяжелой анемией и внутриклеточными нарушениями (изменениями митохондрий и их ферментов). При тяжелой физической нагрузке концентрация лактата в крови повышается в 5-10 раз.

Лактатацидоз II развивается при чрезмерном образовании лактата или снижении интенсивности его превращения обратно в глюкозу. Обычно это происходит при сахарном диабете, гликогенозах, лейкозах, заболеваниях сосудов, алкогольных отравлениях, эпилепсии, некоторых онкологических заболеваниях, снижении функции печени и почек..

 

69

У больного наблюдается гипогликемия натощак. При исследовании биоптата печени оказалось, что синтез гликогена из глюкозо-6-фосфата не происходит.