Kalimi i laktatit në muskujt skeletorë ndikon në llojet e miofibrave dhe aktivitetin e ushtrimeve

Një ekip hulumtues i udhëhequr nga Prof. Chen Yan dhe Prof. Yang Lifeng nga Instituti i Ushqyerjes dhe Shëndetit i Shangait i Akademisë Kineze të Shkencave zbuloi një funksion fiziologjik të transportuesit monokarboksilate 1 (MCT1) në ndërmjetësimin e transportit të laktatit ndërqelizor dhe jashtëqelizor në muskujt skeletorë. .

Ekipi zbuloi se MCT1 rregullon biogjenezën mitokondriale të muskujve skeletik dhe aktivitetin e stërvitjes, dhe fshirja e gjenit MCT1 promovon prodhimin e fibrave muskulore oksiduese, rrit qëndrueshmërinë e stërvitjes dhe përmirëson fenotipet metabolike. Ky studim është publikuar në Përparimet e shkencës.

Në vitet 1980, Prof. George Brooks propozoi teorinë e “sferës së laktatit”, e cila parashtron se laktati shërben si një substrat energjie, i prodhuar nga qelizat ose indet kryesisht duke u mbështetur në glikolizën për energji, por që konsumohen nga qelizat ose indet kryesisht duke përdorur metabolizmin oksidativ.

Si organi më i madh i trupit për metabolizmin e energjisë, muskujt skeletorë janë njëkohësisht prodhuesi dhe konsumatori kryesor i laktatit. Transporti i laktatit në muskujt skeletorë varet nga familja e proteinave MCT, veçanërisht MCT1 dhe MCT4.

Qysh në vitin 1998, shkencëtarët zbuluan se shprehja e MCT1 në muskulin skeletor lidhet pozitivisht me kapacitetin e tij oksidativ, ndërsa MCT4 tregon një korrelacion negativ.

Muskuli skeletor i gjitarëve përbëhet kryesisht nga katër lloje të ndryshme të fibrave muskulore, të cilat përbëhen nga lloje të ndryshme të miozinës dhe karakteristika metabolike. Këto fibra muskulore përfshijnë fibrat oksidative me shtrëngim të ngadaltë të tipit 1, fibrat oksidative me shtrëngim të shpejtë të tipit 2A dhe fibrat glikolitike të tipit 2X dhe 2B.

Karakteristikat metabolike të muskujve skeletorë varen nga proporcioni i këtyre katër llojeve të fibrave të muskujve. Sa më i lartë të jetë proporcioni i fibrave muskulore oksiduese, aq më i fortë është kapaciteti metabolik oksidativ i muskujve skeletik dhe anasjelltas.

Megjithatë, transporti i laktatit midis llojeve të ndryshme të fibrave muskulore, si dhe shpërndarja specifike dhe funksioni i MCT1 në lloje të ndryshme të fibrave të muskujve skeletorë, nuk janë sqaruar ende qartë.

Në këtë studim, studiuesit vëzhguan shpërndarjen specifike të transportuesve monokarboksilate MCT1 dhe MCT4 në fibrat e muskujve skeletorë, duke sugjeruar ekzistencën e mundshme të një “transporti laktati” të varur nga MCT1 dhe MCT4 midis fibrave të muskujve.

Duke pasur parasysh shprehjen më të lartë të MCT1 në krahasim me MCT4 në muskujt skeletorë, studiuesit ndërtuan një model kafshësh me nokaut specifik të muskujve të MCT1 (mKO) për të hetuar metabolizmin e laktatit të ndërmjetësuar nga MCT1 në fibrat e muskujve.

Ata zbuluan se minjtë mKO shfaqën një përmirësim në qëndrueshmërinë e stërvitjes, një rritje në proporcionin e fibrave muskulore oksiduese dhe një rënie në përqindjen e fibrave muskulore glikolitike.

Në nivelin metabolik, ata zbuluan se minjtë mKO kishin përmirësuar tolerancën ndaj glukozës, rritjen e shkallës metabolike dhe rritjen e përdorimit të glukozës në ciklin e acidit trikarboksilik (TCA) në muskujt skeletorë, duke përdorur analizën e fluksit metabolik dhe metabolomikë të kombinuar me eksperimente me kafshë.

Mekanikisht, studiuesit propozuan që transporti i laktatit në fibrat muskulore skeletore të varej nga dy anije, “transferta e laktatit qelizë-qelizë” midis fibrave muskulore dhe “sanija e laktatit ndërqelizor” brenda fibrave muskulore oksiduese. Kjo hipotezë u vërtetua përmes analizave me minjtë mKO.

Studiuesit zbuluan se transporti normal i laktatit midis fibrave të muskujve varej nga përfshirja e kombinuar e MCT1 dhe MCT4. Laktati i prodhuar në fibrat muskulore glikolitike u transportua jashtëqelizor përmes MCT4, më pas u mor nga fibrat muskulore oksiduese përmes MCT1.

Brenda fibrave muskulore oksiduese, mitokondria gjithashtu thith laktatin përmes MCT1, ku dehidrogjenaza mitokondriale e laktatit konvertoi laktatin në piruvat, duke konsumuar sasi ekuivalente të NAD+, duke lejuar piruvatin të hyjë në ciklin TCA. Në mungesë të MCT1 në muskujt skeletorë, si thithja e laktatit nga fibrat muskulore oksiduese dhe hyrja e tij në mitokondri u dëmtuan, duke çuar në rritjen e niveleve të NAD + ndërqelizore.

Kjo rriti aktivitetin e SIRT1, një deacetilazë e varur nga NAD +, duke rritur deacetilimin dhe aktivitetin e PGC-1α. Më pas, u rritën formimi i fibrave muskulore oksidative dhe biogjeneza mitokondriale, si dhe aktiviteti dhe funksioni i tyre, duke rezultuar në një sërë ndryshimesh në funksionet e muskujve.

Ky studim zbuloi rolet fiziologjike të transportit të laktatit në fibrat e muskujve dhe nivelet qelizore. Ai jo vetëm që vërtetoi dhe rafinoi teorinë e “sferës së laktatit” të Prof. George Brooks, por gjithashtu hodhi dritë mbi proceset fiziologjike të muskujve skeletorë, duke ofruar një bazë të re teorike për studimin e fiziologjisë dhe patologjisë së muskujve skeletorë.

Për më tepër, shndërrimi i llojeve të fibrave të muskujve skeletorë ka qenë prej kohësh një pikë e nxehtë në kërkimin e fiziologjisë së ushtrimeve. Duke pasur parasysh karakteristikat e ndryshme metabolike të llojeve të fibrave muskulore dhe rezistencën e tyre të ndryshme ndaj dëmtimit dhe plakjes, si dhe kontributin e tyre në forma të ndryshme të stërvitjes, ky studim ofroi një drejtim të ri për kërkimin në përmirësimet metabolike, dëmtimet patologjike dhe fiziologjinë e ushtrimeve.