מחקר חדש הפך את ההבנה של לקטט ממוצר פסולת נתפס למקור אנרגיה חיוני המסייע לווסת את רמות הגלוקוז ומזין את הגוף במהלך פעילות גופנית ומנוחה, ומפריך מיתוסים ישנים לגבי תפקידו בעייפות השרירים.
המחקר מאתגר את האמונה הרווחת בקרב ספורטאים ורופאים שרמות גבוהות של לקטט מזיקות.
כתלמיד שהתחרה במסלול ושטח בבית הספר התיכון שלו בפרלייר, רוברט לייה היה אובססיבי לגבי איך לשפר את הביצועים שלו ובמיוחד למנוע הצטברות של חלב. חוּמצָה בשרירים שלו 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.
מתנדב נמצא במעקב לאחר שניתנה לו מנה גדולה של גלוקוז כדי לקבוע עד כמה אנשים עוברים מחילוף החומרים של שומן לפחמימות כשהם מזדקנים. בבדיקות ב-UC Berkeley, נבדקים עברו ניטור דם שלהם עבור לקטאט וגלוקוז מסומנים, עברו דגימת דם תקופתית, ונשמתם נבדקה עבור חמצן ופחמן דו חמצני. קרדיט: רוברט לייחה, UC ברקלי
התוצאות מראות שההמרה המהירה של גלוקוז ללקטט, החל מלכתחילה במעיים, היא דרך של הגוף להתמודד עם מנה פתאומית של פחמימות. לקטט, עובד עם אִינסוּלִיןחוסם את הופעת הגלוקוז התזונתי בדם.
"במקום עלייה גדולה ברמת הגלוקוז, יש לנו עלייה של לקטט וגלוקוז לאחר האכילה", אמר ברוקס, פרופסור לביולוגיה אינטגרטיבית באוניברסיטת ברקלי. "וככל שיותר ממנו הופך ללקטט מגלוקוז, כך טוב יותר לנהל את הגלוקוז. לקטט הוא חיץ פחמימות".
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 שלקטט לא אמור להיות קשור לחילוף חומרים אנאירובי – כלומר חילוף חומרים מוגבל בחמצן. זו רק תגובה נורמלית לצריכת פחמימות או לפעילות גופנית", אמרה לייה. "בפעילות גופנית, הלקטט משמש כמקור הדלק הדומיננטי. זו הסיבה שהלקטט בדם שלך עולה ככל שאתה מתאמן קצת יותר קשה. זה לא שאתה מייצר את זה כמוצר פסולת. זה נכנס לדם כי זה צריך ללכת לרקמות שזקוקות לזה 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 שסומן בדוטריום – למשך 90 דקות לפני כן. 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 עורקית הייתה גם מפתח 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 הלקטט החלו לעלות בדם העורקי חמש דקות בלבד לאחר הארוחה, בעוד שגלוקוז, שנחשב לעתים קרובות כמטבע 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 את זה בגלל פינוי וחמצון לקטאט ובגלל שפחמן-13 ממתעד הלקטט הופיע בגלוקוז בדם. זה מראה שלקטאט 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 – המכונה לעתים קרובות באופן שגוי חומצה לקטית – בדם כסימפטום של מחלה שיש לתקן עם תוספת חמצן או תרופות.
"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 שבה הם לא יכולים לנקות אותו, בעיקר על ידי חמצון והפיכתו לגלוקוז, אנו 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-אנרגטיה 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 עבורי מהלומה מוחלטת, למען האמת," אמרה לייה. "תמיד קישרתי חומצת חלב 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 בתזונה. 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 וראיתי את כל המונחים המדעיים האלה שקצת התעלמתי מהם אז כי רק חיפשתי, איך אני יכול להיות מהיר יותר? איך אני יכול לרוץ יותר?" 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, חוסה ארבלו, אדם אוסמונד וג'סטין דוונג, מלווין הואי, MD, בוגר UC ברקלי המזוהה עם ברוקס' Exercise Physiology Laboratory, ו-Umesh Masharani, MD, אנדוקרינולוג מאוניברסיטת UC San Francisco. מרכז לסוכרת.
