Z pyruvátu na laktát nebo z laktátu na pyruvát? To je oč tu běží!
Kyselina mléčná, neboli laktát (nezaměňovat s laktózou - mléčným cukrem) je takové ošklivé káčátko, odstrkávané stranou. Je považován vetšinou za bezvýznamný produkt unavených svalů, který nám sdělí, kdy už máme dost a že si máme odpočinout. To je ovšem velice zúžený pohled. Už jsem tu zmínil, že v krvi máme okamžitou zásobu glukózy odpovídající pouze asi jedné čajové lžičce cukru. Laktátu prý máme v krvi až 20-krát víc! No nemám na to důkaz, ale je jisté, že je to palivo, se kterým je nutné počítat, nikoli jej nechávat stranou pozornosti. Každá buňka totiž umí převádět laktát na pyruvát a naopak. Že nevíte, co je to pyruvát? To je produkt zpracování glukózy v buňce. Jakmile buňka přijme glukózu, označí si ji fosfátovou značkou a glukóza už nemůže z buňky utéct. Není cesty zpět, tedy jako glukóza. Bude přetvořena na pyruvát. O tom, jaký bude osud glukózy v buňce rozhoduje mnoho věcí. Když si vezmeme třeba svalovou buňku, tak se glukóza může uložit ve formě glykogenu pro pozdější použití. Nebo může být za přítomnosti kyslíku použita na výrobu chemické energie, totiž výrobu ATP, přičemž se vytvoří také molekuly vody a CO2. Nebo pokud není dost kyslíku, může být použita pro výrobu energie ATP bez potřeby kyslíku, převedením na laktát a jako laktát může také buňku opustit. Anebo může být zpracována jinak dle momentální potřeby, třeba přeměněna na tuk.
Kdo a proč rozhoduje o osudu molekul glukózy v buňce? Především rozhodují potřeby a možnosti. Obecně platí, že zvyšující se hladina produktu chemické reakce postupně zpomaluje a zastavuje reakci. Jelikož v buňce jsou prakticky všechny chemické reakce zprostředkovány pomocí enzymů nebo spíš enzymatických tras (složité výrobní linky), množství a kvalita těchto nanostroječků a také dostupnost tzv. kofaktorů, látek potřebných pro uskutečnění dané reakce, rozhodují o tom, které reakce budou převažovat a které budou potlačeny. Signály z okolního prostředí ovlivňují tzv. expresi genů (tj. dostupnost výrobních plánů a postupů) pro přípravu jednotlivých enzymů (nanostroječků).
Příklad laktátu jako signalizační molekuly pro komunikaci mezi rakovinnými buňkami.
Vraťme se nyní k laktátu, který je skvělým prostředkem pro mezibuněčnou výměnu paliva pocházejícího z glukózy. V těle máme spousty různých buněk, ne všechny mají ideální podmínky, ne všechny mají potřebné enzymy, ne všechny mají dostatek kyslíku. Takže získávání energie pomocí oxidační fosforylace (spalování za pomoci kyslíku) je pro řadu buněk nedostupné. Nezbývá jim nic jiného, než vystačit s glukózou a pyruvát z ní vzniklý převádět na laktát a ten vypouštět zpět do krevního oběhu, aby ho zpracovaly jiné buňky (v játrech, ledvinách nebo srdci), které mají vše potřebné pro oxidaci (tzv. Coriho cyklus). Ty přijmou laktát a převedou jej zpět na pyruvát. Ten převedou na acetyl-CoA a ten pošlou do Krebsova (neboli TCA, neboli citrátového) cyklu, který vyrobí NADH a CO2, NADH se pošle do elektronového transportního řetězce (ETC), který jako v elektrárně pomocí turbogenerátoru (komplex V) vyrobí ATP a z kyslíku vytvoří vodu.
Pokud není dost kyslíku, nakupí se NADH jako přebytečné palivo. To zastaví Krebsův cyklus, kterému bude chybět NAD+, takže bude přebývat acetyl-CoA. To zastaví převod pyruvátu na acetyl-CoA, začne se tedy kupit i pyruvát a bude aktivována výroba enzymu LDH (laktátdehydrogenáza), který zajistí převedení pyruvátu na laktát. A nyní to začne být zajímavé. Toto vypuštění ven z buňky probíhá přes membránové transportéry MCT1 až MCT4. Pozor, MCT zde nemá nic společného s MCT olejem, ale znamená monokarboxylátový transportér, nemá tedy ani nic společného s názvem tohoto blogu. Konečně se ale dostáváme k jádru problému s laktátem. Činnost transportních enzymů MCT1 a MCT4 je zcela zásadní, MCT1 slouží pro přenos jak do buňky, tak i ven z buňky, MCT4 pouze vypouští laktát ven z buňky. Ne všechny buňky mají aktivovaný MCT4 a jelikož MCT1 přenáší oběma směry, může jeho regulace vyvolaná jednou potřebou vyvolat jinde problém. MCT4 mají buňky, u kterých tvorba laktátu není obvyklá, MCT1 používají pro vypouštění třeba červené krvinky, které standardně produkují laktát. Ty nemají mitochondrie a nejsou tedy schopné oxidovat glukózu ani tuky. Ale co třeba tukové buňky? Myslíte si, že neprodukují laktát? Ale produkují, především když mají problémy. A co je zajímavé, laktát stabilizuje nám již dobře známý transkripční faktor HIF-1α, který signalizuje a programuje buňku, jako by byla v prostředí s nedostatkem kyslíku. Laktát tedy zapíná pseudohypoxii, jak jsme si ji popsali v předchozích příspěvcích.
Jaké mohou mít tukové buňky problémy? Prostě ukládají tuky ve formě triglyceridů, vezmou volné mastné kyseliny a připojí je na jednu ze tří vazeb glycerolu. Vzniklé kapičky tuku slouží jako dokonalá zásoba paliva na zimu. Je zajímavé, že v tukové buňce probíhají neustále procesy rozpadu triglyceridů na volné mastné kyseliny a glycerol a vedle toho probíhají i opačné procesy tvorby triglyceridů z volných mastných kyselin a glycerolu. To zřejmě umožňuje reagovat pružně na potřeby jednotlivých orgánů, dodávat konkrétní druhy mastných kyselin, které jsou aktuálně potřeba. Co je ale nejzajímavější, glycerol se nerecykluje, ale starý opouští buňku a nový se musí vytvořit z glukózy. Z glukózy se také tvoří nové nasycené a mononenasycené kyseliny tak, aby výsledná konzistence tuku byla správná, ne moc tekutá ani ne příliš tuhá. Tukové buňky tedy přijímají hodně glukózy. Vlastně tvorba a ukládání tuků v tukových tkáních je přímo řízena inzulínem a množstvím vstupující glukózy. Mohou tedy mít i inzulinovou rezistenci.
Zdravá tuková tkáň obsahuje malé tukové buňky, které se nebrání ukládání dalších tuků. Je ale zjištěno, že tuková tkáň obsahující velké tukové buňky již nechce přijímat další tuk a brání se, neposlouchá inzulinovou signalizaci a nevpouští do sebe glukózu, má inzulinovou rezistenci. Jak se stalo, že se buňky včas nerozdělily, dokud byly ještě malé a funkční? Proč se nechaly napumpovat tukem až k prasknutí, až přestaly fungovat správně? Mám vysvětlení, inzulínová resistence totiž není vždy špatná. Naopak je nutná pro ochranu před přecpáním buňky nadbytečným palivem. Jaká potravina tedy snižuje chorobně inzulinovou rezistenci? No? Přece linolová kyselina omega-6, pokud se vyskytuje jako volná mastná kyselina v krvi, pokud jí tedy je moc. Tukové buňky jsou poškozovány jejich příliš vysokou citlivostí na inzulin, kterou způsobují rostlinné oleje ze semínek slunečnice, řepky apod.
Zdroje:
Lactate: the ugly duckling of energy metabolism
Monocarboxylate transporters in cancer
Role of lactate transporter (MCT1) in skeletal muscles
Lactate stimulates CA IX expression in normoxic cancer cells
Lactate release from the subcutaneous tissue in lean and obese men.
Komentáře
Okomentovat