Από τον Fabrizio Felici
Στις συνθήκες ανάπαυσης οι απαιτήσεις του ATP είναι μέτριες, αλλά όταν οι ίνες προωθούνται να συστέλλονται, αυτό το αίτημα αυξάνεται αμέσως.
Σε ένα κύτταρο μυών, σε κατάσταση ηρεμίας, αποθηκεύονται μέτριες ποσότητες ATP, αλλά δεν μπορεί να βασιστεί σε αυτό για μεγάλο χρονικό διάστημα, μόλις αρχίσει να συστέλλεται. Για να αποφευχθεί η μείωση της προσφοράς ATP, το μυϊκό κύτταρο πρέπει να αυξήσει τον ρυθμό παραγωγής του ώστε να συμβαδίζει με την αύξηση της ταχύτητας χρήσης. Το ΑΤΡ που παρέχει την ενέργεια που απαιτείται για τη συστολή παράγεται στα μυϊκά κύτταρα με φωσφορυλίωση στο επίπεδο του υποστρώματος και με οξειδωτική φωσφορυλίωση. Όταν η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται σε ένα κύτταρο, υπάρχει μείωση της συγκέντρωσης του ΑΤΡ και μια αύξηση σε αυτή της ADP. Αυτές οι παραλλαγές οδηγούν σε αύξηση της δραστηριότητας των ενζύμων που είναι υπεύθυνα για τον σχηματισμό ΑΤΡ, με συνέπεια ότι το ΑΤΡ παράγεται με υψηλότερο ρυθμό. Αν και αυτό συμβαίνει μόλις το κύτταρο αρχίσει να συστέλλεται, αυτές οι αντιδράσεις χρειάζονται λίγα δευτερόλεπτα για να φτάσουν στην απαραίτητη ταχύτητα. Για το λόγο αυτό, για να εξασφαλιστεί η διαθεσιμότητα του απαιτούμενου ATP, οι μύες βασίζονται σε ένα υψηλής ενεργειακής απόδοσης και άμεσα διαθέσιμο φωσφορικό απόθεμα, το φωσφορικό κρεατίνη (CP), το οποίο μεταφέρει τη φωσφορική του ομάδα σε ADP (που είναι πάντα παρούσα) μορφή ΑΤΡ. Το κύτταρο ηρεμίας περιέχει μια ποσότητα φωσφορικής κρεατίνης επαρκής ώστε να παρέχει μια ποσότητα ΑΤΡ ίση με 4-5 φορές εκείνη που υπάρχει κανονικά, η οποία επιτρέπει στο κύτταρο να διατηρήσει τη δραστηριότητά του, μέχρι να αρχίσουν να παίζουν οι άλλες αντιδράσεις ικανές να παραχθούν. ΑΤΡ.
Η αντίδραση της φωσφορικής κρεατίνης με την ADP καταλύεται από το ένζυμο κρεατινική κινάση και είναι αναστρέψιμη:
Όταν η αντίδραση αυτή προχωρά από αριστερά προς τα δεξιά, παράγει ΑΤΡ και κρεατίνη. όταν πηγαίνει από τα δεξιά προς τα αριστερά, δημιουργεί ADP και φωσφορική κρεατίνη. Στο κύτταρο ηρεμίας, η αντίδραση βρίσκεται σε ισορροπία και για κάθε μόριο φωσφορικής κρεατίνης που σχηματίζεται, άλλο μετατρέπεται σε κρεατίνη. Όταν αρχίζει η μυϊκή δραστηριότητα, η συγκέντρωση του ΑΤΡ μειώνεται, η αύξηση της ADP και η αντίδραση προχωρά στα δεξιά για το νόμο της μαζικής δράσης. Ως αποτέλεσμα, μια ορισμένη ποσότητα ADP μετατρέπεται σε ATP, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον κύκλο των σταυροειδών γεφυρών σε βάρος της φωσφορικής κρεατίνης, η οποία καταναλώνεται. Δεδομένου ότι τα αποθέματα CP είναι περιορισμένα, αυτή η αντίδραση μπορεί να παράγει ATP μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα, αλλά επαρκής για τις άλλες μεταβολικές αντιδράσεις που προμηθεύουν ATP να ενεργοποιηθούν εν τω μεταξύ. Όταν το μυϊκό κύτταρο τελειώνει τη σύσπαση, η παροχή φωσφορικής κρεατίνης αποκαθίσταται επειδή η μειωμένη ζήτηση ΑΤΡ προκαλεί αύξηση της συγκέντρωσης ΑΤΡ και μείωση της ΑϋΡ προκαλώντας μετατόπιση της αντίδρασης προς τα αριστερά έτσι ώστε η φωσφορική κρεατίνη να συντίθεται και πάλι από την κρεατίνη. Με τον τρόπο αυτό τα αποθέματα CP διατηρούνται λόγω μιας ξαφνικής αύξησης της δραστηριότητας σε μεταγενέστερο χρόνο.
Η αποκατάσταση των αποθεμάτων φωσφορικής κρεατίνης στη φάση της ταχείας αποκατάστασης
Μια σειρά πειραμάτων υπογράμμισε σημαντικές ενδείξεις από την άποψη αυτή. Σε ένα από αυτά τα πειράματα, ένα δείγμα μυϊκού ιστού λήφθηκε με βιοψία βελόνας πριν από την έναρξη της σωματικής άσκησης και, στη συνέχεια, περιοδικά κατά τη διάρκεια της φάσης αποκατάστασης μετά από την εξαντλητική μέγιστη προσπάθεια. Η δοκιμή εκτελέστηκε με δύο διαφορετικούς τρόπους:
- Μύες με φυσιολογική ροή αίματος
- Μύες με αποφραγμένη ροή αίματος
Στην πρώτη περίπτωση παρατηρήθηκε ότι μετά από μόλις 2 λεπτά περίπου το 85% του CP είχε αποκατασταθεί, ενώ στο 4ο λεπτό της αποκατάστασης το ποσοστό έφθασε το 90%, ώστε να επιτευχθεί σχεδόν πλήρης αποκατάσταση της αρχικής τιμής μετά από περίπου 8 λεπτά.
Στη δεύτερη περίπτωση, από την άλλη πλευρά, με αποφραγμένη ροή αίματος, η επανασύνθεση της φωσφορικής κρεατίνης δεν συμβαίνει: αυτό έχει οδηγήσει στην επιβεβαίωση ότι ο κύκλος αναγέννησης λαμβάνει χώρα χάρη στο οξυγόνο αποκατάστασης που μεταφέρεται στο αίμα από την αιμοσφαιρίνη.
Ανάκτηση CP (%) | Ώρα (λεπτά) |
85 | 2 |
90 | 4 |
100 | 8 |
Φυσικά τόσο μεγαλύτερη είναι η μείωση της φωσφορικής κρεατίνης λόγω άσκησης και τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την επανασύνθεση της.
