Maitohappo eli laktaatti

Glukoosiaineenvaihdunnan tuote, jota muodostuu lihaksiin etenkin anaerobisen lihastyön seurauksena.

Anaerobinen harjoittelu tuottaa maitohappoa, joka muuttuu nopeasti lihaksissa laktaatiksi. Tämän vuoksi termejä "maitohappo" ja "laktaatti" käytetään usein samassa merkityksessä. Laktaatti estää sydäntä ja keuhkoja työskentelemästä yli maksimikapasiteettinsa. Laktaatin muodostuminen rasituksen aikana on luonnollinen reaktio jonka tuntemuksia ovat väsymys ja mahdollinen lihaskipu. Laktaatin sietokykyä voi edistää oikealla harjoittelulla.

ENERGIA-AINEENVAIHDUNTA

Supistuakseen lihas tarvitsee energiaa, jota se saa adenosiinitrifosfaattiin (ATP) sitoutuneen vapaan energian muodossa. Lihaksen ATP-varastot eivät ole suuria, joten ATP:a täytyy muodostaa jatkuvasti lisää. ATP:n tuottoon ja hyväksikäyttöön on erilaisia reittejä. Energiaa tuotetaan joko aerobisesti (hapen avulla) tai anaerobisesti (ilman happea). Näiden tapojen osuutta on vaikea määrittää tehon vaihdellessa alinomaa harjoitteen aikana, esimerkiksi intervalliharjoitteessa.

Riippuen suorituksen kestosta ja intensiteetistä, käytetään urheilusuorituksen aikana eri energiantuottotapoja. Yhtä urheilulajia on vaikeaa sijoittaa mihinkään yhteen energiantuottotavan luokkaan, sillä yleensä kaikkia kolmea tapaa käytetään suorituksen aikana – vain näiden painotukset ja ajoitukset vaihtelevat. Nämä kolme energiantuottotapaa ovat ATP:n ja KP (kreatiinifosfaatti):n välitön käyttö, maitohappojärjestelmä (anaerobinen glykolyysi) sekä aerobinen järjestelmä.

Alle kuuden sekunnin suorituksissa käytetään yleensä vain välittömiä, lihaksessa olevia energianlähteitä eli ATP:a ja KP:a. Kun suorituksen pituus lähentelee 60 sekuntia, tapahtuu energiantuotto anaerobisesti ja keston edelleen kasvaessa aerobisen energiantuoton osuus kasvaa.

ATP:n riittävyys on 1-2 sekuntia ja sen varastojen palautuminen kestää 1-3 minuuttia, kun KP riittää 8-30 sekunniksi varastojen palautuessa 3-5 minuutissa. Anaerobisen glykolyysin avulla tuotetun energian riittävyys on 30-60 sekuntia ja palautumisaika sille on 15-60 minuuttia. Aerobisen hajotuksen energian riittävyys on 1-2 tuntia ja palautumisaika 1-3 vuorokautta.

Anaerobinen glykolyysi

Anaerobinen glykolyysi on prosessi, jossa glukoosia hajotetaan erityisten entsyymien avulla. Glukoosia saadaan ravinnon hiilihydraateista sekä maksan glykogeenistä. Ennen kuin glukoosia tai glykogeeniä voidaan käyttää energiaksi, täytyy sen käydä läpi 10 eri vaihetta (kemiallista reaktiota). Ensin glukoosista ja/tai glykogeenistä muodostetaan glukoosi-6-fosfaattia, jotta glykolyysi voi alkaa. Glykolyysissä muodostetaan palorypälehappoa eikä siinä tarvita happea. Ilman happea tapahtuvassa glykolyysissä palorypälehappo muutetaan maitohapoksi. Tämä energiantuottotapa ei tuota paljoa ATP:a, mutta lyhyissä, maksimaalisissa suorituksissa elimistön on toimittava tällä epätaloudellisella tavalla suuren hetkittäisen energiantarpeen vuoksi.

Veren laktaatti

Anaerobisen glykolyysin lopputuotteena syntyy maitohappoa, jota kerääntyy työskenteleviin lihassoluihin, joista sitä nopeasti siirtyy myös ympäröiviinkin lihassoluihin. Maitohapon tuotto on suorassa suhteessa työskentelevien lihasten massaan ja suorituksen intensiteettiin lyhytkestoisesta suorituksesta puhuttaessa.

Maitohappoa muodostuu lihaksissa jo heti suorituksen alussa, mutta se näkyy veressä vasta myöhemmin. Muodostumisen jälkeen maitohappo hajoaa nopeasti vety- ja laktaatti-ioneiksi, jotka kuljetetaan tai diffusoituvat lihaksesta verenkiertoon ja muihin kehon nesteisiin. Näin maitohapon tuotto nostaa veren vety-ionikonsentraatiota, mikä taas laskee veren pH-arvoa.

Lihassolut osallistuvat maitohapon tuoton lisäksi myös laktaatin poistoon verenkierrosta. Nopeat lihassolut vastaavat suurelta osin laktaatin tuotosta, kun taas hitaat lihassolut kykenevät paremmin käyttämään laktaattia hyväksi palorypälehapon uudismuodostuksessa.

Veren maitohappopitoisuus voidaan mitata helposti, mutta sitä on tulkittava varovaisesti. Kohonnut veren maitohappopitoisuus kertoo seuraavaa: lihaksissa tuotetaan maitohappoa, lihasten aerobista energiantuottoa on täydennetty anaerobisella energiantuotolla ja maitohapon tulo vereen on ollut suurempaa kuin sen poisto. Vaikka veren maitohappoa voidaan sanoa anaerobisen aineenvaihdunnan indeksiksi, ei se kerro anaerobisen energiantuoton määrää eikä tehoa.

Vasta työtehon noustessa yli 50 – 80 %:n maksimaalisesta aerobisesta tehosta, alkaa maitohappopitoisuus nousta havaittavasti ja työtehon yhä lisääntyessä kasvaa maitohapon tuotto suoraviivaisesti. Laktaattipitoisuuden noustessa laktaatin siirtyminen verenkierrosta takaisin lihaksiin nopeutuu. Suurin osa laktaatista siirtyy kuitenkin sydänlihakseen ja maksaan, joissa se käytetään suoraan energiantuottoon tai glukoosin muodostukseen.

Maitohappo laskee veren pH-arvoa, mistä seuraa hengityksen stimuloiminen. Hengityksellä ja sen tehostamisella on tärkeä rooli veren pH:n tasapainottamisessa, koska hengityksen tehostamisella lisätään hiilidioksidin poistoa elimistöstä. Laktaattipitoisuuden ja veren pH-arvojen välillä on todettu olevan voimakas korrelaatio. Veren puskurointikyvyn ansiosta suurikaan laktaattipitoisuuden nousu ei kuitenkaan nosta vety-ionipitoisuutta samassa suhteessa ja täten veren pH pysyy turvallisella tasolla.

Maitohappo on sittenkin hyödyksi lihaksissa

20.08.2004 YLEn Tiedeuutiset/ YLE

Lihasten väsyminen ja maitohappo lihaksissa liittyvät yhteen, mutta ilmeisesti toisinpäin kuin yleisesti uskotaan. Tanskalaistutkimuksessa mitattiin laboratoriossa erillisen rotan lihaksen toimintaa ja lihaksen ympäristön tekeminen happameksi maitohapolla paransi lihaksen supistumisvoimaa. Lihasten väsyminen liitettiin maitohapon muodostumiseen 1929 tehdyissä kokeissa, joissa havaittiin maitohappoa kertyvän lihakseen rasituksen aikana ja samalla lihaksen supistumisvoima heikkeni. Lihakset saatiin supistumaan uudelleen tehokkaammin poistamalla maitohappo kemiallisesti lihaksista. Tästä tehtiin virheellinen johtopäätös, että maitohappo johti väsymiseen.

Samalla tavalla tehdyissä kokeissa vahvistettiin havaintoa ja vasta vuosikymmeniä myöhemmin havaittiin, että asia ei ole välttämättä näin. Maitohappo syntyy lihaksessa olevasta glykogeenista, joka hajoaa anaerobisessa eli hapettomassa rasituksessa maitohapoksi. 80-luvun lopulla havaittiin, että lihakset väsyivät ja jopa nopeammin ihmisillä, joilta puuttuu glykogeenia hajottava entsyymi. Heillä ei lihaksiin muodostu maitohappoa lainkaan.

Uudemmat kokeet yksittäisillä lihassäikeillä ovat osoittaneet, että ympäristön muuttaminen happamaksi ei vaikuta lihasten väsymiseen mitään. Kolme vuotta sitten toisessa tanskalaistutkimuksessa osoitettiin, että maitohappo on oikeasti hyödyksi lihaksen väsyessä. Lihassolujen aktiivinen toiminta tuottaa solujen ulkopuolelle runsaasti kaliumioneja. Kun kaliumioneja lisättiin tarkoituksellisesti, koeputkessa olevan lihaksen supistumisvoima heikkeni. Tekemällä ympäristöstä hapan supistumisvoima parani ja voima kasvoi. Uusimmassa tutkimuksessa lihassäikeitä ärsytettiin sähköisesti ja tutkittiin taas happaman ympäristön vaikutusta lihasten supistumisvoiman muutoksiin. Maitohapon lisääminen paransi jo rasitetun lihassäikeen supistumista.

Mekanismi on monimutkainen eikä sitä kokonaisuudessaan vielä ymmärretä. Maitohappo poistuu aikanaan lihassoluista ja samalla happamuus solun ulkopuolella lisääntyy. Tästä aiheutuu todennäköisesti tuskallinen tuntemus, jonka jokainen lihaksiaan käyttänyt väsymykseen liittää. Elimistössä maitohappo aine päätyy verenkiertoon ja hajoaa. Sillä on kuitenkin todennäköisesti vaikutuksia muualla elimistössä. Todennäköisesti se vaikuttaa verenkierron ja hengityksen säätelyyn. Ennen kuin maitohaposta ryhdytään tekemään pillereitä lihasten väsymyksen korjaamiseen on selvitettävä väsymisen mekanismi perusteellisesti.

Lihasten aineenvaihduntaan kuuluu monta osatekijää kuten maitohappo, glykogeeni, fosfokreatiini, epäorgaaninen fosfaatti, ATP sekä kalsium-, natrium- ja kalium-ionit. Niiden pitoisuudet muuttuvat lihasta käytettäessä ja kaikkiin liittyy erilaisten solun tuottamien proteiinien toiminta.