כתלמיד שהתחרה במסלול ושטח בבית הספר התיכון שלו בפארלייר, רוברט לייה היה אובססיבי לגבי איך לשפר את הביצועים שלו ובמיוחד למנוע הצטברות של חומצת חלב בשריריו במהלך האימון. כמו ספורטאים רבים, הוא האשים את זה בעייפות הביצועים וכאבי השרירים שחווה לאחר אימונים אינטנסיביים.
אבל כסטודנט לקינסיולוגיה במדינת פרסנו, הוא קיבל ספר לימוד שאזלו מהדפוס שאמר לו שהכל לא בסדר. לקטט לא היה סימן סכנה לכך שספורטאים רוקנו את אספקת החמצן של גופם, אלא כנראה תוצר נורמלי של הפעילות המטבולית הנדרשת כדי לתדלק את השרירים במהלך פעילות גופנית מתמשכת.
כעת, כסטודנט לתואר שני באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, מעבדתו של המדען שכתב את ספר הלימוד ההוא, ג'ורג' ברוקס, המחקר שלו מספק תמונה הרבה יותר ברורה של תפקיד הלקטאט בגוף, ומפריך עוד יותר את התפיסה שלקטט הוא סימן של חוסר חמצן בשרירים.
במאמר שפורסם בפברואר בכתב העת מטבוליזם של הטבע, Leija, Brooks ועמיתיהם הראו באופן חד משמעי שלקטט מיוצר בדרך כלל בבני אדם לאחר בליעת פחמימות. לקטט חודר במהירות לזרם הדם, עוד לפני הופעת הגלוקוז. רחוק מלהיות תוצר לוואי רעיל שיש לחסל במהלך פעילות גופנית קשה, הגלוקוז התזונתי הופך כל כך מהר ללקטט שהוא מקדים או חולק את החיוב העליון עם הגלוקוז בתור שני נושאי האנרגיה העיקריים בגוף.
התוצאות מראות שההמרה המהירה של גלוקוז ללקטט, החל מלכתחילה במעיים, היא דרך של הגוף להתמודד עם מנה פתאומית של פחמימות. לקטט, הפועל עם אינסולין, חוסם את המראה של גלוקוז תזונתי בדם.
במקום עלייה גדולה ברמת הגלוקוז, יש לנו עליית לקטט וגלוקוז לאחר האכילה. וככל שיותר ממנו הופך ללקטט מגלוקוז, כך טוב יותר לנהל את הגלוקוז. לקטט הוא חיץ פחמימות".
ג'ורג' ברוקס, פרופסור באוניברסיטת ברקלי לביולוגיה אינטגרטיבית
ברוקס ועמיתיו הראו קודם לכן שזה נכון במהלך פעילות גופנית אינטנסיבית. המחקר החדש מאשר כי לקטט ממלא את אותו תפקיד במהלך פעילות רגילה ומנוחה ללא פעילות גופנית.
"זו הוכחה להראות שלקטאט לא אמור להיות קשור לחילוף חומרים אנאירובי – זה חילוף חומרים מוגבל בחמצן. זו רק תגובה נורמלית לצריכת פחמימות או לפעילות גופנית", אמר ליייה. "בפעילות גופנית, לקטט משמש כמקור הדלק הדומיננטי. זו הסיבה שהלקטאט בדם שלך עולה ככל שאתה מתאמן קצת יותר קשה. זה לא שאתה עושה את זה כמוצר פסולת. זה נכנס לדם כי זה צריך ללכת אל רקמות שזקוקות לכך כדי להמשיך את הביצועים הפיזיולוגיים שלהן."
סבילות לגלוקוז
המחקר נערך על 15 צעירים בריאים ופעילים פיזית -; שמונה נשים ושבעה גברים -; כחלק ממחקר גדול יותר במימון NIH כדי לקבוע עד כמה אנשים עוברים מחילוף החומרים של שומן לפחמימות כשהם מזדקנים. המתנדבים התבקשו לצום בן לילה (12 שעות) כדי לרוקן את מאגרי הפחמימות והגליקוגן שלהם, כך שהם מקבלים אנרגיה בעיקר על ידי פירוק שומנים לחומצות שומן ושימוש בהם להפעלת תפקודי הגוף הבסיסיים.
לאחר מכן הם שתו 75 גרם של גלוקוז, סוכר שנספג במהירות, כדי לעורר מעבר מחומצת שומן לחילוף חומרים של פחמימות. זה דומה לבדיקת סבילות לגלוקוז המשמשת לאבחון סוכרת והיא ניתנת בדרך כלל לנשים בהריון כדי לבדוק סוכרת הריונית.
מחקרו של ברוקס שונה ממחקרים דומים קודמים בכך שהוא ועמיתיו, כולל Leija, עקבו מקרוב אחר רמות הלקטט בדם של המתנדבים במשך שעתיים לאחר בליעת הגלוקוז, ומדדו מעת לעת את היחס בין חמצן לפחמן דו חמצני בגוף שלהם. נשימה, המעידה על שיעור חומצות השומן לעומת פחמימות שנשרפות.
על מנת לחשב את כמות הלקטאט שנכנסה לדם בהשוואה לגלוקוז, הם החדירו לקטאט ותתיבי גלוקוז -; לקטט המסומן באיזוטופ יציב ולא רדיואקטיבי, פחמן-13 וגלוקוז המסומן בדוטריום -; במשך 90 דקות לפני כן כדי להביא את רמות הלקטאט והגלוקוז המסומנים בדם בין 1% ל-2%. דילול הלקטאט והגלוקוז המסומנים על ידי גלוקוז תזונתי נכנס, לא מסומן, אפשר להם לבסס את הקינטיקה, כלומר, הופעה, היעלמות ופינוי של לקטט וגלוקוז בדם. רוב הניסויים מסוג זה מודדים ריכוז סטטי בדם ורידי, אשר מספק מידע מועט על קינטיקה של גלוקוז ולקטאט.
דגימת דם עורקי הייתה גם המפתח להצלחת המחקר, אמר Leija. זה איפשר לחוקרים לראות מה קרה במעיים. בדרך כלל, וריד האמה משמש לדגימת דם 30 דקות לאחר אתגר גלוקוז, אך דגימה זו מניבה תוצאות מבולבלות.
החוקרים גילו שהמתנדבים החלו להמיר את הגלוקוז התזונתי ללקטאט עוד לפני שהוא יצא מהמעיים. רמות הלקטאט החלו לעלות בדם העורקי חמש דקות בלבד לאחר הארוחה, בעוד שגלוקוז, לעתים קרובות נחשב כעל ה מטבע האנרגיה של הגוף, הופיע בזרם הדם רק 15 עד 30 דקות לאחר בליעת הגלוקוז.
"הפחמימה הראשונה לאחר ארוחה של גלוקוז נכנסת לדם כלקטט כי זה מה שתאי המעי עושים ומכיוון שרוב הגלוקוז נתפס על ידי הכבד לפני שהוא משתחרר לדם עבור השרירים, שם גלוקוז הולך להיות מומר לקטט," אמר ברוקס. "יכולנו לראות שבגלל פינוי וחמצון לקטאט ובגלל שפחמן-13 ממתעד הלקטט הופיע בגלוקוז בדם. זה מראה שלקטט הוא רק דרך אנרגיה מרכזית להפצת פחמימות -; שטף אנרגית פחמן".
מעבורת הלקטט
ברוקס ביצעה מחקרים בבני אדם ובבעלי חיים במשך יותר מ-50 שנה כדי לחקור את תפקידו של הלקטאט בגוף, כל מחקר מספק הוכחות נוספות לכך שהוא אינו תוצר לוואי רעיל של חילוף חומרים אנאירובי מוגבל בחמצן, שאינו קורה בגוף האדם, הוא אמר. עם זאת, ההנחה הזו צבעה את הדרך שבה ספורטאים כמו גם רופאים הסתכלו על הלקטאט. רופאים רבים עדיין תופסים רמות גבוהות של לקטט -; לעתים קרובות נקראת באופן שגוי חומצת חלב -; בדם כסימפטום למחלה שצריך לתקן עם תוספת חמצן או סמים.
"מדידת לקטט היא אחד הדברים העיקריים שעושים מתרגלי רפואת ספורט. ועכשיו אנחנו מבינים מה קורה", אמר ברוקס. "ספורטאים מייצרים לקטט כל הזמן ומנקים אותו כל הזמן. וכשהם מגיעים לנקודה שהם לא יכולים לפנות אותו, בעיקר על ידי חמצון והפיכתו לגלוקוז, אנחנו יודעים שהאדם לא יכול להתמיד לאורך זמן.
"אני חושב שזה כל כך מהפכני. אבל זה באמת מבלבל אנשים. מה שהיה רע עכשיו הוא טוב. כל הספרים שגויים".
מלבד ספר הלימוד של ברוקס, "פיזיולוגיה של פעילות גופנית: ביו-אנרגטיקה של האדם ויישומיה". נכתב במקור בשנת 1984 עם תומס פאהיי, כעת הוא במהדורה החמישית שלו. טקסט עבור ה-6ה' המהדורה כבר מועלית למוציא לאור.
"כשקראתי את ספרו של ד"ר ברוקס משנת 1984, זה היה לי מהלומה מוחלטת, למען האמת," אמרה לייה. "תמיד קשרתי חומצה לקטית לפעילות גופנית כל כך קשה שנגמר לי החמצן ולא חיברתי שום דבר במונחים של פיזיולוגיה. ואז זה התחיל להיות הרבה יותר הגיוני".
בספרו, ברוקס טבע את המונח "מעבורת לקטט" כדי לתאר את לולאת המשוב המטבולית של הגוף שבה לקטט הוא המתווך המקיים את רוב הרקמות והאיברים, אם לא את כל האיברים.
הוא הראה, למשל, שברקמות רבות עדיף לקטט כדלק על פני גלוקוז. במהלך פעילות אינטנסיבית, המיטוכונדריה של השריר שורפת אותו בצורה מועדפת ואף מפסיקה את השימוש בגלוקוז וחומצות שומן. ברוקס השתמש בראקרים כדי להראות ששריר השלד, שריר הלב והמוח של האדם מעדיפים לקטט על פני גלוקוז כדלק ופועלים חזק יותר על לקטט. לקטט גם מאותת לרקמת השומן להפסיק לפרק שומן לדלק.
אחד הפערים במחקרים אלו היה מה שקורה במהלך פעילות רגילה ללא פעילות גופנית ומנוחה. המחקר הנוכחי ממלא את הפער הזה ותומך ברעיון שכאשר רמות הלקטאט בדם נשארות גבוהות, זה סימן שמשהו משבש את מחזור מעבורת הלקטאט, לא שהלקטט עצמו פוגע בגוף.
"זה באמת אינפורמטיבי לגבי מצבים רפואיים שונים", אמר ברוקס. "אני חושב שמה שמשמעותי בתוצאה הנוכחית הוא שזה פשוט לא עניין של שרירים. זה מתחיל בפחמימות תזונתיות. זה היה חלק חסר בפאזל".
המחקר האחרון הוא חלק מהדוקטורט של Leija. עבודת גמר, שלאחריה הוא מקווה לערוך מחקר נוסף על התפקיד המטבולי של לקטט.
"מלפני הקולג' הייתי קורא ספרי פיזיולוגיה בניסיון לשפר את האימונים שלי והייתי רואה את כל המונחים המדעיים האלה שקצת התעלמתי מהם אז כי רק חיפשתי, איך אני יכול להיות מהיר יותר? איך אני יכול לרוץ יותר זמן?" אמרה לייה. "אבל עכשיו, וואו, זה בסופו של דבר עזר לי בעקיפין. עדיין עד היום, יש כל כך הרבה שאני חושב שנותר לגלות על זה."
מחברי המחקר האחרים הם הסטודנטים לתארים מתקדמים קייסי קרל, חוזה ארבלו, אדם אוסמונד וג'סטין דוונג, מלווין הואי, MD, בוגר UC ברקלי המזוהה עם המעבדה לפיזיולוגיה של ברוקס, ו-Umesh Masharani, MD, אנדוקרינולוג עם סוכרת ב-UC סן פרנסיסקו. מֶרְכָּז.
