DOI: https://doi.org/10.32652/nos.v0i2.134753

Ацидоз как фактор, лимитирующий мышечную активность при физических нагрузках, и механизмы его формирования

Александр Розенфельд, Ксения Рямова

Аннотация


На основе анализа данных литературы показано, что метаболический ацидоз является атрибутом многих экстремальных физиологических и патологических состояний. Установлено, что метаболический ацидоз является основным фактором, ответственным за утомление и ограничение работоспособности при интенсивных физических нагрузках. Согласно сложившимся представлениям, причина метаболического ацидоза при интенсивной мышечной нагрузке сводится к активации гликолиза в силу недостаточной активности кислородзависимых систем энергообеспечения. Вместе с тем развитие и глубина ацидоза зависят от того, какой энергетический источник, потребляющий протон или оставляющий его в среде, обеспечивает воспроизведение АТФ. Теоретический анализ данных литературы, проведенный в работе, свидетельствует о том, что причиной ацидоза является не само накопление недоокисленных продуктов, таких, как лактат и пируват, а гидролиз той части АТФ, ресинтез которой не компенсируется окислительным фосфорилированием.

Ключевые слова


физическая нагрузка; ацидоз; работоспособность; АТФазная реакция; гликолиз; окислительное фосфорилирование

Полный текст:

PDF (English) PDF

Литература


Anokhin P. K. The essays on physiology of functional systems / P. K. Anokhin. – Moscow: Meditsina, 1975. – 225 p.

Brustovetsky N. N. Influence of tonicity of the environment on the speed of respiration and oxidative phosphorylation in liver mitochondria of active and hibernating gophers / N. N. Brustovetsky, Z. G. Amerkhanov, E. V. Grishina, E. I. Maievskiy // Biokhimiya. – 1990. – Vol. 55, N 2. – P. 201–209.

Volkov N. I. Biochemistry of muscular activity / N. I. Volkov, E. N. Nesen, A. A. Osipenko, S. N. Korsun. – Кiev: Olympic literature, 2001. – 504 p.

Gollnik P. D. Biochemical adaptations to exercise: anaerobic metabolism / P. D. Gollnik, L. Hermansen // Sci. and sport. – Leningrad: Progress, 1982. – P. 24–59.

DescherevskiI V. I. Mathematical models of muscular contraction / V. I. Descherevskii. – Моscow: Nauka, 1977. – 160 p.

Dynnik V. V. Hierarchy of regulatory mechanisms in intracellular exchange // Metabolic regulation of physiological state. – Pushchino, 1984. – P. 15–18.

Saks V. A. Studying the role of mitochondrial isoenzyme of creatine phosphokinase (Е С2.7.3.2) during the process of energy transfer in cardiac cells / V. A. Saks, V. N. Lulina, G. B. Chernousova // Kardiologia. – 1975. – N 3. – P. 103–111.

Chetverikova E. P. Creatine kinase system in the muscle (properties, regulation and interaction with other enzyme systems) / E. P. Chetverikova: dis. … of Dr. of Biological Sciences. – Puschino, 1975. – 443 p.

Shnol S. E. Physical chemical factors of biological evolution / S. E. Shnol. – Moscow: Nauka, 1979. – 262 p.

Scholts K. F. Transport of substrates in mitochondria / K. F. Scholts // Uspekhi biologicheskoĭ khimii. – 1994. – Vol. 34. – P. 167–183.

Yakovlev N. N. Biochemistry of movement (Molecular basis of muscular activity) / N. N. Yakovlev. – Leningrad, 1983. – 189 p.

Aalkjaer C. PH and smooth muscle / C. Aalkjaer, H.L. Peng // Acta Physiol. Scand. – 1997. – N 161 (4). – Р. 557–566.

Adler S. The role of pH, pCO2 and bicarbonate in regulating rat diaphragm citrate content / S. Adler //J. Clin. Invest., 1970. – N 49. – Р. 1647–1655.

Belcastro A. N. Role of calcium-activated neutral protease (calpain) with diet and exercise / A. N. Belcastro, T. A. Albisser, B. Littlejohn // Can. J. Appl. Physiol, 1996. – N 21, N 5. – Р. 328–346.

Chaplain R. A. Indication for an Allosteric Effect of Adenosine Diphosphate in Actomyosin gels from Insect Fibrillar Flight Muscle / R. A. Chaplain // Arch. Biochem. Biophys.– 1966. – Vol. 115. – Р. 450–461.

Danforth W. H. Activation of glycolytic pathway in muscle / W.H. Danforth // Control of Energy Metabolism [Chance B., Estabrook R. W., eds.] . – New York: Academic Press, 1965. – Р. 287–297.

Ferrari R. Metabolic adaptation during a sequence of no flow and low-flow ischemia / R. Ferrari, A. Cargnoni, P. Bernocchi, E. Pasini, S. Curello, C. Ceconi, T.J. Ruigrok // Circulation. – 1996. – Vol.15, N 94 (10). – Р. 2587–2596.

Fuchs F. The interaction of cations with the calcium-binding site of troponin / F. Fuchs, Y. Reddy, F.N. Briggs // Biochim. Biophys. Acta. –1970. – Vol. 221, N 2. – Р. 407–409.

Gercken G. Metabolite status of the heart in acute insufficiency due to l-fluoro-2,4 dinitrobenzene / G. Gercken, V. Schlette. // Experientia. – 1978.– Vol. 24. – Р. 17–19.

Gevers W. Generation of Protons by Metabolic Processes in Heart Cells / W. Gevers // Mol. and Cell. Cardiol. – 1977. – Vol. 9, N 11 – Р. 869–873.

Harris R. C. Phosphagen and lactate contents of m. quadriceps femoris of man after exercise / R. C. Harris, K. Sahlin, E. Hultman // J. Appl. Physiol. –1977. – Vol.43. – Р. 852–857.

Hill A.V. The influence of the external medium on the internal pH of muscle / A. V. Hill // Proс. R. Soc. Lond. Biol. – 1955. – Vol. 144. – Р. 1–22.

Iwanaga K. Is the intracellular pH threshold an anaerobic threshold from the view point of intracellular events?: a brief review / K. Iwanaga, M. Sakurai, T. Minami, Y. Kato, K. Sairyo, Y. Kikuchi // Appl. Human Sci. – 1996. – Vol. 15, N 2. – Р. 59–65.

Lowenstein J. Acid and Basics. A guide to understanding Acid-Base Disorders / J. Lowenstein. – New York, Oxford: Oxford University Press, 1993. – 154 p.

Lowry O.H. Kinetic evidence for multiple binding sites on phosphofructokinase / O. H. Lowry, J. V. Passonneau // J. Biol. Chem. – 1966. – Vol. 241. – Р. 2268–2279.

Maughan R. J. Diet composition and the performance of high-intensity exercise / R. J. Maughan, P. L. Greenhaff, J. B. Leiper, D. Ball, C. P. Lambert, M. J. Gleeson // Sports Sci. – 1997. – Vol. 15, N 3. – Р. 265–275.

Mawarati S. Adenyl cyclase in normal and pathologic human muscle / S. Mawarati, A. Tagaki, L. P. Rowland // Arch. Neurol. – 1974. – Vol. 30. – Р. 96–102.

Mitchelson K. R. Effect of pH and halothane on muscle and liver mitochondria / K. R. Mitchelson, F. J. R. Hird // Am. J. Physiol. – 1973. – Vol. 225. – Р. 1393–1398.

Nakamura N. The influence of hydrogen ion concentration on Ca2+ binding and release by skeletal muscle Sarcoplasmic reticulum / N. Nakamura, A. Schwartz // J. General Physiology – 1972. – Vol. 59. – Р. 22–32.

Pette D. – In : Regulation of metabolic processes in mitochondria; Eds. J.M. Tager et al. – Amsterdam: Elsevier, 1966. – Р. 28–50.

Piiper J. Production of Lactic Acid in Heavy Exercise and Acid-Base Balance / J. Piiper // Lactate. Physiologic, Methodologic and Pathologic Approach. – Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1980. – Р. 35–46.

Portzehl H. The activation by Ca2+ of the ATP-ase of extracted muscle fibrils with variation of ionic strength, pH and concentration of Mg-ATP / H. Portzehl, P. Zaoralek, J. Gaudin // Biochim. Biophys. Acta. – 1969. – Vol. 189. – Р. 440–448.

Sacktor B. Regulation of intermediary metabolism / B. Sacktor // Adv. Insect. Physiol. – 1970. – Vol. 7. – Р. 267–347.

Sahlin K. Intracellular pH and Energy Metabolism in skeletal Muscle in Man / K. Sahlin // Acta Physiolog. Scandinav. – 1978 (Suppl.). – 455 p.

Sahlin K. Intracellular pH and bicarbonate concentration as determined in biopsy samples from the quadriceps muscle of man at rest / K. Sahlin, A. Alvestrand, J. Bergstroem, E. Hultman // Clinic. Science Molec. Medicine – 1977. – Vol. 53. – Р. 459–466.

Sahlin K. Creatine Kinase Equilibrium and Lactate Content Compared with Muscle pH in Tissue Samples Obtained after Isometric Exercise / K. Sahlin, R. C. Harris, E. Hultman // Biochem. J. – 1975. – Vol. 152. – Р. 173–180.

Sahlin K. Lactate content and pH in muscle samples obtained after dynamic exercise / K. Sahlin, R. S. Harris, R. Nylind, E. Hultman // Pfluegers Archiv. – 1976. – Vol. 367. – Р. 143–149.

Senger H. Changes of the oxidative phosphorylation in mitochondria of rat skeletal muscle following strenuous exercise / H. Senger // Acta biol. Med. Germ. – 1975. – Band 34. – S. 181–188.

Setlow B. Adenilate deaminase. II. Purification and some regulatory properties of the enzyme from calf brain / B. Setlow, J. M. Lowenstein // J. Biol. Chem. – 1967.– Vol. 242. – Р. 607–615.

Smith G. L. A review of the actions and control of intracellular pH in vascular smooth muscle / G. L. Smith, C. Austin, C. Crichton, S. Wray // Cardiovasc. Res. – 1998. – Vol. 38, N 2. – Р. 316–331.

Tobin R. B. pH effects on oxidative phoaphorylation of rat liver mitochondria / R. B. Tobin, C. R. Macherer, M. A. Mehlman. // Am. J. Physiol. – 1972. – Vol. 6. – Р. 83–88.

Trividi B. Effect of pH on the kinetics of frog muscle phosphofructokinase / B. Trividi, W. H. Danforth // J. Biol. Chem. – 1966. – Vol. 241. – Р. 4110–4114.

Ui M. A role of phosphofructokinase in pH-dependent regulation of glycolusis / M. Ui // Biochim. Biophys. Acta – 1966. – Vol. 124. – Р. 310–322.

Veksler V. Ischaemic metabolic factors-high inorganic phosphate and acidosis – modulate mitochondrial creatine kinase functional activity in skinned cardiac fibres / V. Veksler, R. Ventura-Clapier // J. Mol. Cell. Cardiol. – 1994. – Vol. 26, N 3. – P. 335–339.




Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.