Магазин СПОРТИВНОГО питания

Магазин СПОРТИВНОГО питания > Агогэ > MCT1 — оценка вклада в спорте

MCT1 — оценка вклада в спорте

Вклад MCT1 в спорте
Вклад MCT1 в спорте

MCT1 — оценка практического значения, часть первая

Часть 1 —  транспортёры VS диффузия

Часть 2 — (в проекте) локальные, внутри активных мышц системы VS системы остального тела (неактивные мышцы, внутренние органы, кровь, эритроциты, буферные системы)

Часть 3 — (в проекте) пропускная способность ферментов и их реакция на интервалы и спринты, являются ли они узким звеном

В русскоязычном интернете мало информации о транспортерах лактата, и полностью отсутствует оценка вклада транспортеров в спорте, не понятно как к ним относиться, как с атавизму или жизненно важному элементу. Этот конспект позволит оценить ПРАКТИЧЕСКУЮ роль транспортера лактата MCT1 (монокарбоксилатный транспортер), понять диффузия или транспортер играют ключевую роль, и стоит ли MCT тренировать, и если да то как.

Знания эти могут помочь конструировать тренировки гипертрофии мышц и интервальные тренировки, отдых между ними, частоту тренировок.

Оглавление

  • Немного теории
  • Что будет если нарушить транспорт лактата?
  • Необходим, но не достаточен?..
  • Практические рекомендации

Немного теории

На русском языке о транспортерах лактата MCT1 можете почитать тут http://vk.com/doc212236790_418121787 http://vk.com/doc238707177_420545051

Так-же можно посмотреть видео на русском https://www.youtube.com/watch?v=vow3kGwAbt4

Английском https://www.youtube.com/watch?v=lThFQM503EU

Но нам не нужна академическая информация, так что я выжал все что имеет значение и исключил практически всю «академическую» информацию.

Попытки оценить практическую роль транспортеров были тут (не очень удачная) http://www.skisport.ru/forum/2/20585/  так-же В.Н. Селуянов предполагал что диффузия достаточна и транспортеры не играют никакой роли.

 

mct1

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Картинка из https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/26546/twolevel.pdf?sequence=1
  • Существует 14 транспортеров лактата, некоторые могут транспортировать другие метаболиты и вещества, некоторые вещества мешают работе MCT
  • В рамках спорта исследуют MCT1 MCT4 и ещё NHE1 (Na+/H+-обменник его роль обмен Na+ на H+ в соотношении 1:1). Ещё есть AMPD1, carbonic anhydrase enzyme (CA) sodium-bicarbonate cotransporter (NBC) но вынесем их за скобки и сосредоточимся на MCT1. Так-же CD147 важен для встраивания лактат-транспортеров в мембраны клеток.
  • MCT4 находится на мембранах быстрых мышечных волокон, его роль выбрасывать лактат из БМВ в межклеточное пространство, он активируется при высоких концентрациях лактата.
  • MCT1 находится на мембранах медленных мышечных волокон, он может закачивать лактат в ММВ, активируется от небольших величин лактата http://ajpendo.physiology.org/content/278/6/E1067
  • На мембранах митохондрий тоже есть транспортеры лактата MCT1 (mMCT1) закачивающие лактат внутрь митохондрий, где его используют.
  • На мембранах эритроцитов есть транспортеры MCT1, это одно из звеньев вывода лактата из мышц, когда ММВ не справляются.
  • Чем больше доля ММВ в мышцах тем больше MCT1, равно и БМВ коррелируют с MCT4
  • Клетки печени, сердца, нейроны и другие органы способны поглощать как свой так и чужой лактат, туда поступают избытки лактата через MCT1 и MCT2
  • Мозг может вырабатывать лактат при работе и выбрасывать в кровь излишки, и наоборот при отсутствии активности поглощать. Лактат играет важную в роль в механизме долговременной памяти и эпигенетических механизмах. http://www.infox.ru/science/lab/2011/03/03/neuron_lactat_print.phtml
  • Картинки обмена лактата есть тут, они вырезаны и помещены в самый конец данного конспекта http://www.bris.ac.uk/biochemistry/halestrap/mctpart2.pdf http://ajpregu.physiology.org/content/302/1/R1 17 стр https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/26546/twolevel.pdf?sequence=1
  • Если хотите больше почитайте тут например, но особого практического смысла это не несет в плане тренировок.

Что будет если нарушить транспорт лактата?

Надо осмотреть все уровни — мембраны, обмен между клетками, эритроциты, роль в формировании тканей, роль в раковых опухолях, в жизни мышей и наконец людей, и в самом конце влияние мутаций на тренировки.

КИНЕТИКА ЛАКТАТА

  • Для культуры мышечных клеток транспортеры лактата практически на 100% обеспечивает транспорт лактата через мембрану, диффузии по сути не существует. Остальные статьи в подразделе кинетики лактата ничего особенного не добавляют к этому. The kinetic parameters, Km and Vmax, for carrier-mediated transport of lactate were 9.9±1.1 mM and 0.69±0.02 mmol l−1 s−1, respectively. For pyruvate, Km and Vmax were 4.4±1.3 mM and 0.30±0.05 mmol l−1 s−1, respectively. The diffusion component of the total transport was 0.0040±0.0005[S] (n=4) and 0.0048±0.0003[S] (n=4) for lactate and pyruvate, respectively http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273699000097
  • Тут собрали на 9 странице ссылки на работы Juel и других авторов с разнообразными ингибиторами по оценке вклада транспортера, MCT оценивают как основу (70-90% вклада), а диффузию как несущественный элемент. На  остальные 10% могут опять-же приходиться на транспортеры, но не MCT1. Диффузия в значимых количествах возможно может происходить при очень высоких концентрациях. На уровне развития раннего L6 миобластов (до появления транспортеров на мембране) обмен зависит от диффузии и ингибиторы на него не влияют. У Xenopus laevis (Гладкая шпорцевая лягушка) вклад разных типов транспортеров отличается от млекопитающих. В целом именно транспортеры, а не диффузия основа обмена лактатом. Транспортер может работать в обе стороны, как закачивая так и выбрасывая метаболиты, чем сильнее закисление тем активнее работают транспортеры. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cphy.cp120114/abstract
  • Активный отдых после бега на 400 метров ускоряет утилизацию лактата, у людей с эффективным полиморфизмом транспортера эта скорость выше, разница 2~4 ммоль, при пассивном отдыхе у всех людей скорость утилизации одинаковая. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27026015 http://sci-hub.cc/10.1007/s00421-016-3365-3  mct1_7

 

 

 

 

МИТОХОНДРИИ

  • Митохондриальный контент MCT1 отрицательно коррелирует с выходом лактата в кровь, т.е. митохондрии поглощают лактат и H+. Сарколеммальные MCT1 MCT4 позитивно коррелируют с выходом лактата в кровь при работе 65% от МПК. MCT1 основа внутриклеточного обмена лактата и утилизации его митохондриями https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10751188
  • Удаление CD147 в 2 раза снижает количество митохондрий на сетчатке http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23906756
  • Лактат и ROS являются сигналами к митохондриальному биогенезу, ангиогенезу, синтезу MCT1. *Так-же и гипертрофии мышц, прием антиоксидантов в мегадозах нарушает как активацию сигналов ведущих к росту выносливости, так и к гипертрофии Lactate sensitive transcription factor network in L6 cells: activation of MCT1 and mitochondrial biogenesis http://www.fasebj.org/content/21/10/2602.long  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18379211
  • mct1_6

 

 

 

 

 

 

  • При митохондриальных миопатиях, когда нарушены процессы окислительного фосфорилирования отмечен повышенный уровень MCT1 MCT4 Expression of MCT1 and MCT4 in a patient with mitochondrial myopathy.
  • http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11353425
  • Сравнение митохондрий красных и белых мышц крысы и межмиофибриллярных и сарколеммальных митохондрий, оценка транспортеров, лактат дегидрогеназы.  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2075251/
  • Транспортеры митохондрий http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15351729

РАК

ГЕНЫ АКТИВАТОРЫ СИНТЕЗА MCT1

ТРАВМЫ

ВИДЫ СПОРТА

ГИПЕРТРОФИЯ

  • Носители МСТ1 АА генотипа имеют большие значения площади поперечного сечения (ППС) медленных мышечных волокон, А1470Т полиморфизм гена МСТ1 и G/A полиморфизм гена G6PC2 ассоциированы с размером мышечных волокон.У носителей МСТ1 Т аллеля обнаружены меньшие значения ППС медленных MB (АА — 5860.77 ± 1514.50 мкм2 АТ+ТТ — 4732.04 ± 662.29 мкм2; г = 0.43; Р = 0.02). Т.е. одаренные в 2 раза более эффективным транспортером люди могут предположительно за счет перегрузки ММВ метаболитами вызывать их гипертрофию (а так-же быстро восстанавливаться между подходами и ускорениями), но в футболе возможно выдвижение на первые роли из-за природной одаренности ведет к травматизму? Или это ещё от рождения на стадии формирования мышц закладывается? http://www.dissercat.com/content/assotsiatsiya-polimorfizmov-genov-ampd1-ckmm-g6pc2-i-mct1-cheloveka-s-myshechnoi-deyatelnost
  • MCT1 A1470T как маркер элитных спринтеров, силовиков, возможно некачественный транспортер позволяет добиваться бОльшего накопления метаболитов в БМВ и более сильных анаболических, гипертрофических сигналов в них http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24485392 http://linkinghub.elsevier.com.sci-hub.io/retrieve/pii/S1440-2440%2813%2900525-2

БОЛЕЗНИ

ОЖИРЕНИЕ

  • Нарушив работу гена MCT1 мы как минимум в 2 раза снижаем всасывание жиров, и они выходят с калом, не вызывая ожирения и изменений в печени.
  • Figure3.pptx

 

 

 

 

 

 

 

 

МУТАЦИИ/ПОЛИМОРФИЗМЫ/УДАЛЕНИЕ ГЕНОВ

  • Удаление CD147 в 10 раз снижает транспорт лактата, опять-же показывая важность MCT (CD147 нужен для интеграции MCT в мембраны)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25403912/
  • Полиморфизм MCT1 AA ведет к более низким уровням лактата и свойственен спортсменам на выносливость, AT TT свойственен силовикам и показывает более высокий лактат, возможно по тому что более высокие уровни метаболитов активируют анаболические сигналы помогающие гипертрофии мышц. http://www.naspspa.org/AcuCustom/Sitename/Documents/DocumentItem/26_Fedotovskaya%20IJSPP_20130026_ej.pdf
  • В футболе как не странно более частый травматизм у обладателей самым эффективным транспортером лактата (генетика объясняет 3% травматизма тренировочный обьем 7% (чем больше обьем тем больше травм) и 90% травматизма исследователи отнесли к неопределенным причинам (я могу трактовать как качество тренировочного процесса, квалификацию тренеров) Можно предположить что самые выносливые (AA) бегают больше всех, больше падают, врезаются и больше травмируются. Закономерности в том чаще ММВ или БМВ травмировались нет.
  • http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4600723/
  • У TT выше пороги? Сомнительные данные. http://www.omicsgroup.org/journals/association-between-ventilatory-thresholds-related-to-aerobic-fitness-and-mct1-a1470t-polymorphism-snt-1000105.php?aid=69866
  • Лактат при силовой с 70% 1ПМ и полиморфизм MCT1-T1470A, мужчины с TT имеют лактат в крови ниже, т.е.хуже его выведение из мышц в кровь? AA имеют самый высокий лактат крови, это либо возможност работы MCT1 на риверс (выбрасывать избыток вместо закачки в ММВ), либо ошибка исследоваталей ? https://www.ncbi.nlm.nih.gov.sci-hub.io/pubmed/22516692 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19850519
  • Полиморфизм mct1 SLC16A1 rs1049434
  • Скорость поглощения лактата и транспорт 5-оксипролина? http://www.jbc.org/content/290/4/2303.full.pdf

Ниже повторы дублирующие и так известные данные, весь курсив можно прокрутить, ниже полезное.

Необходимы, но не достаточны?

  • Количество транспортеров MCT1 имеет корреляцию с уровнем лактата в крови после предельных упражнений вроде 1 минуты «во всю» так и при 10 секундных спринтах, чем больше транспортера тем ниже лактат в крови, можно предположить за счет того что митохондрии активных мышечных групп, ММВ и эритроциты поглощают их. Если их больше то идет более эффективных обмен между БМВ ММВ и кровью и более эффективная утилизация митохондриями. Уровень тренированности отражают в первую очередь MCT1. 
  • Чрезмерное накопление H+ ROS и других метаболитов в крови ведет к распаду клеток иммунной системы и эритроцитов.
  • Проблема исследований — под устойчивостью к утомлению подразумевают разные вещи — 10 сек спринт, 1 мин во всю, МПК/пороги, результат 10 минутной езды. И если 10 и 60 секундные спринты коррелирует в количеством транспортеров лактата, то 10 минутная езда — с массой цитрат синтазы, 2 минутная езда с HAD и MCT4 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19319562

Практические рекомендации

Лучшая стратегия для роста MCT1 и NHE1 на основе нижеприведенных данных — это интервальные тренировки, причем без высоких закислений. В виду данных о пользе гипоксии и силовой тренировки логично применять и стато-динамику где эти оба стимула одновременно. Предельный рост по данным исследований который можно сделать — трехкратный. Рост транспортеров начинается почти сразу после тренировки и за день может удвоиться их масса.

СПРИНТЫ/ИНТЕРВАЛЫ

СИЛОВАЯ

  • Силовая у здоровых и 2й тип диабета https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14724187
  • Сравнивали как реагируют транспортеры лактата на тренировку 1 ноги у больных диабетом 2 типа и здоровых. Тренировка — разгибание, сгибание и жим ногами с 50%, чтобы люди привыкли, позже с 70-80% от 1ПМ. Реакция (увеличение транспортеров, кровотока, усвоения глюкозы) была разная у больных и здоровых, и реакция была в том числе в нетренированной ноге, которая ничего кроме разминки не получала. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1664883/

ГИПОКСИЯ

ОБЪМЫ

mct1_5

БАД

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ

  • Что разрушает? Возможно чрезмерное закисление, в виду падения сразу после тренировок.
  • Для отдельных клеток значимость MCT от 80% до 100%, диффузия не существенна.
  • Для раковых клеток полиморфизм и работа транспортеров критически важная для выживания, так что для них можно оценить роль как 100%, для раковой опухоли в целом возможно 70%, все это влияет на тяжесть течения рака, метастазирование и прогноз.
  • Для инсульта, инфаркта, травмированных нервов лактат-транспортеры определяют прогноз и сроки восстановления, отнесем как жизненно важные, грубо как 60% роль оценим для восстановления трудоспособности. Индивидуально для каждого случая это будет по своему.
  • В ожирении от переедания жирами у мышей вклад может достигать 50%, MCT1 (+/-) мыши почти не жиреют в виду ключевой роли транспортера в всасывании жиров в ЖКТ.
  • На мембране эритроцита неэффективный полиморфизм транспортера ведет к падению обмена лактатом от 40% до 60%, так и запишем — роль ~50%, для совсем редких мутаций она может быть выше.
  • Во время силовой тренировки или после бега на 400 метров, тестирований полиморфизм определяет разницу в 2~4 ммоль, запишем как ~25%, с учетом количества транспортеров до 50%
  • При естественном отборе в процессе выхода на элитный уровень роль эффективного транспортера 5-10%, хотя кому как, если считать относительно обычных людей то у спортсменов удачный ген в 2 с лишним раза чаще, но это не мешает людям с неудачным транспортером достигать результата.
  • В структуре травматизма все генетические факторы вместе взятые вносят вклад 3%, La-транспорты один из этих факторов, для сравнения завышенный тренировочный объем объясняет 7% травматизма.
  • А вот если отдыхать между ускорениями по 10 и более минут, причем активно то после 15 минуты роль транспортера (мы не рассматривает редкие паталогии) сводится к 0%. Можно вообще использовать тренировку из 1 подхода или ускорения и идти домой пешком, нивелируя тем любые гипотетические помехи от плохих и/или немногочисленных транспортеров, нет нужды думать о этой системе.
  • Равно и наоборот силовик может просто за счет стато-динамики обнулить роль слишком быстрого транспортера лактата/H+, силовику нужно побольше лактата для запуска гипертрофических сигналов — он не расслабляет мышцы и вызывает максимальный сигнал если считает что обычного не хватает.
  • В рамках короткого спринта важнее гипертрофия мышц а не устойчивость к лактату или ферменты митохондрий, были бы мышцы хорошие остальное все приложится.
  • И точкой можно считать отсутствие необходимости особых режимов для тренировки — для роста числа транспортеров нужны теже интервалы, силовая и стато-динамика (лактат + гипоксия). Т.е. обсуждать особо нечего,хотя некоторые исследователи не уверены что изменение плотности MCT1 всегда сопровождается ростом или снижением пропускной способности (есть и другие транспортеры которые это могут объяснить)
  • Есть и другие лактат-транспортеры,так что учитывая их роль картина может немного измениться, но тренировка (интенсивность,продолжительность, интервал и режим отдыха/работы) по прежнему будет абсолютно доминировать в очищении от метаболитов у здоровых людей.
  • Манипуляции тестостероном, ГЩЗ и другой фармакологией оставлю за скобками.
  • Это моё мнение на основе чтения почти всех существующих работ о MCT1 в спорте и части смежных в которых нарушали работу MCT1.
  • Существенный недостаток исследований — нет трехмерной модели обмена лактата в реальном времени прямо во время упражнения между всеми типами волокон и кровью с учетом степени капилляризации, с учетом обмена внутри клеток с митохондриями в каждом типе волокон. Так что простое измерение транспортеров в биопсиях не очень информативно, подождем 20-30 лет пока внедрят соответствующие технологии и станет возможно отсматривать путь каждой молекулы лактата/H+ через мембраны клеток, митохондрий, эритроцитов.

 

«endurance training» OR «training» OR «cycle ergometer training» OR «endurance exercise training» OR «endurance exercise» OR «cycling training» OR «running training») OR ( «High-intensity interval training» OR interval[Title/Abstract] OR HIIT[Title/Abstract] OR HIT[Title/Abstract] OR sprint[Title/Abstract] OR all-out[Title/Abstract] OR wingate[Title/Abstract]) AND (MCT1 OR MCT4 OR «Monocarboxylate Transporter»)

mct1_4

mct1_3

mct1_2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дубликаты, повторяющиеся эксперименты без новой информации:

Паталогия и нарушенная работа лактат-транспортеров ведет к перезакислению мышц, травмам и выходу миоглобина и КФК в кровь. (Deficiency of lactate transporter may result in an acidic intracellular environment created by muscle activity with consequent degeneration of muscle and release of myoglobin and creatine kinase http://www.malacards.org/card/erythrocyte_lactate_transporter_defect http://omim.org/entry/245340 http://bioinformatics.ua.pt/diseasecard/entry/245340 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/conditions/C1855577/ http://www.uniprot.org/diseases/DI-02351 )

внутриклеточный обмен лактата — утилизация и транспортировка лактата и пирувата должна быть внутри самой клетки, в митохондриях, митотранспортеры лактата mMCT. Возможно рост лактата крови

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2277175/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16434551

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18379211 http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0002915 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10776898 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10776898 http://www.hindawi.com/journals/tswj/2012/420984/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC15362/

http://dmm.biologists.org/content/4/6/727

лактат транспорт http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2269375/

CD147 (Basigin так-же называемый BSG или OX-47 ) необходим для интеграции MCT1-4 в мембраны как минимум сетчатки и раковых клеток, без гена CD147 они не интегрируются в мембрану и транспорт Ла падает в 10 раз. http://cancerres.aacrjournals.org/content/early/2014/11/15/0008-5472.CAN-14-2260.full.pdf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11719518 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12601063 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12792908 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3189052/

MCT1 CD147 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11719518

Ингибиторы транспорта пирувата в митохондриях http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15863100

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273699000097

Основа — транспортеры,а не диффузии в ооцитах http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11101640

Основа — транспорт,а не диффузия

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2270204/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1137398/

обзор кинетики http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23177990

сперматогенез http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15537707

http://ajpcell.physiology.org/content/288/3/C523.long

У тренированных ( МПК >55 мл/кг/мин) спортсменов выше обмен лактата чем у нетренированных http://jap.physiology.org/content/114/11/1593.long

Ингибитор MCT1 AZD3965 повышает уровень Ла внутри раковой клетки и снижает снаружи http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25281618

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/iub.573/abstract

Дизайн экспериментов Catalytic  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3021679/