Máte otevřená MCT4 zadní vrátka, nebo vás bolí v zádech?

Název tohoto blogu, MCT pro zdraví, je původně odvozen od názvu oleje se středně dlouhými řetězci, tedy MCT oleje. Jak však postupně nacházím souvislosti s metabolismem laktátu, mohl by klidně být odvozen i od MCT transportérů, takových průchozích proteinových vrátek v buněčných membránách. Navazuji na předchozí příspěvek, který objasňuje chování tukových buněk a příčiny jejich nefunkčnosti, která se projeví změnou metabolismu glukózy a produkcí laktátu, tedy spustí pseudohypoxii. Vysvětlili jsme si tedy, že spuštění těchto mechanizmů v tukové buňce není žádoucí, nicméně je to záchranný mechanismus pro řešení extrémně vysoké citlivosti na inzulin způsobené přebytečnými polynenasycenými tuky.

Dnes ale zjistíme, že naprosto stejný mechanizmus v jiné tkáni je zcela v pořádku a je prospěšný. Dokonce zjistíme, že problémy vyvolá, když se pseudohypoxie nespustí, když se neotevřou vrátka transportérů MCT4. Jak je vidět, příroda nám nadělila procesy, které jsou určeny pro konkrétní situace a konkrétní tkáně. Pokud se však spustí za jiné situace nebo v jiné tkáni, mohou nám způsobit problémy.

V této studii se autoři zabývali zkoumáním toho, jak produkce a vypouštění laktátu ovlivňuje zdraví páteře a plotének. Tedy tkání, které za normálních podmínek nemají dostatečný přístup ke kyslíku a používají glykolýzu a fermentaci glukózy na laktát jako standardní proces pro získávání energie, molekul ATP. A dospěli k zajímavým zjištěním. Degenerace meziobratlových plotének a bolesti v kříži souvisí s celkovým zdravím páteře a obratlů. Snížený objem kosti a jejich narušená struktura u myší, kterým byly geneticky porušeny transportéry MCT4 jasně naznačují, že vypouštění laktátu z buněk přes tato zadní vrátka je nezbytné pro udržení kvality kosti. Nedávné studie ukázaly, že osteoblasty přednostně využívají glykolýzu pro produkci ATP, a to i za aerobních podmínek, napodobují tak Warburgův efekt. Je tedy možné, že ztráta MCT4 může přímo ovlivnit metabolický profil osteoblastů a narušit správnou tvorbu trabekulární kosti a látkovou výměnu v obratlech.

1. Akumulace laktátu v buňce zvýší i aktivitu HIF-1 (transkripčního faktoru reagujícího na nedostatek kyslíku).

2. Zvýšená aktivita HIF-1 otevře zadní vrátka MCT4 a vypustí laktát, umožní pokračování glykolýzy pomocí LDH (laktát dehydrogenázy).

3. Omezení aktivity MCT4 (s věkem nebo sníženou expresí HIF-1) vede k metabolickému přeprogramování, pyruvát se zpracuje na Acetyl-CoA a dále v TCA cyklu na glutamát. To umožňuje obnovit NAD+ i v situaci zastavené produkce laktátu.

4. Vysoká koncentrace laktátu v buňce spustí kompenzační mechanismus CA9 a způsobí pokles pH (překyselení)  vně buňky a rozpad extracelulární mřížky organizující tkáňovou strukturu.

Studie dále ukazuje souvislost s transkripčním faktorem HIF-1α, který ovládá naprogramování buněk pro prostředí s nedostatkem kyslíku. To už víme i z jiných studii. Pokud tedy dáme všechny poznatky do souvislostí, můžeme si popsat, jakým mechanismem může dojít k nedostatečnému otevření transportérů MCT4, a vede nás to opět k problematice nadměrné konzumace polynenasycených olejů, především linolové kyseliny omega-6.

Jak to tedy může probíhat? Za normální situace se v těchto tkáních  glukóza využívá k produkci ATP prostřednictvím glykolýzy při produkcí laktátu. To snižuje pH uvnitř buňky (zvyšuje kyselost uvnitř buňky) a zvyšuje koncentraci kyselinu mléčné, laktátu. To, jak už víme, vyvolá pseudohypoxii, expresi HIF-1α, otevření transportérů MCT4 a vypouštění laktátu ven z buňky do mezibuněčného prostoru a do krve, což umožní pokračovat v produkci potřebných molekul ATP. Laktát se odvede do krve a zpracuje například v jatrech. K tomu je nutná určitá optimální koncentrace peroxidu vodíku, který umožní stabilizaci HIF-1α a aktivaci správných genů a pokračování tohoto způsobu získávání energie. Nesmí ale dojít k nadměrné aktivitě glutathion peroxidázy (GPx), kterou způsobují dlouhé volné mastné kyseliny, zejména linolová kyselina. Narušený metabolismus tuků, zvýšené volné mastné kyseliny, zvýšená aktivita glutathion peroxidázy, snížená koncentrace H2O2, nedostatečná stabilizace HIF-1α, nedostatečná aktivita MCT4, přebytek laktátu v buňce, nedostatek ATP a překyselení mezibuněčného prostoru, to je posloupnost problémů, které vedou k přeprogramování metabolismu buňky, které se nakonec projeví v narušení struktury obratlů a plotének, projeví se bolestmi páteře a změnami struktury tkáni.

Potenciálním řešením v raných fázích by mohlo být podpoření silnější reakce na nedostatek kyslíku a zvýšení exprese HIF-1 například pomocí peroxidu vodíku nebo pomocí ozonovaného olivového oleje (na konci příspěvku).

Předchozí

Následující 

Zdroje:

Lactate Efflux From Intervertebral Disc Cells Is Required for Maintenance of Spine Health