Метаболизм в мышечной ткани

Обмен веществ в состоянии покоя находится на относительно низком уровне, так как мышцы функционируют непостоянно. Метаболизм работающей мышцы направлен только на обеспечение мышечной работы и его специфика в первую очередь состоит в производстве молочной кислоты из гликогена, содержание которого достигает 1% от общего веса мышц. Здесь идет захват глюкозы, регулируемый инсулином и задерживаемый клеткой в виде глюкозо-6-фосфата гексокиназой с Кm = 10^-5моль/л. Таким образом этот фермент фосфорилирует глюкозу до тех пор, пока глюкозо-6-фосфат не вступит во внутренний цикл: гл-6-ф↔гликоген. Известно, что гликоген распадается при увеличении концентрации глюкагона и адреналина в крови, однако сарколемма не имеет рецепторов для глюкагона и гликоген распадается при действии адреналина, причем аденилатциклаза обладает более высокой чувствительностью, нежели в печени. При расщеплении количества гликогена, находящегося в 1г мышцы до лактата освобождается 1-2 ккал энергии могущей быть использованной в сокращении мышцы. Интенсивная мышечная работа ведет к образованию большого количества молочной кислоты, которое может достигнуть 100 г.

Накопление лактата ограничивает гликогенолиз и для ликвидации молочной кислоты требуется значительный период повышенного обмена. Происходит переход на аэробное окисление, благодаря увеличению транспорта кислорода в работающую мышцу и лактат окисляется до пирувата, который даст глюкозу и затем гликоген (в период отдыха), или в сердечной мышце окисляется до СО₂ и Н₂О при ликвидации “кислородной задолженности” с выделением большого количества энергии в цикле Кребса. Таким образом, молочно-кислое брожение идет в саркоплазме, а терминальное окисление – в митохондриях. В мышечной ткани особенно активны изоферменты лактатдегидрогеназы, причем ЛДГ₁ сдвигает равновесие между лактатом и пируватом в сторону пирувата (в сердечной мышце) – начального метаболита аэробной стадии, а ЛДГ₅ – в сторону лактата – конечного продукта анаэробного гликолиза (в скелетной мускулатуре).

Дефекты в структуре ферментов, расщепляющих гликоген, приводят к гликогенозам. Так, в результате отсутствия или дефекта α_1-4 гликозидазы (болезнь Помпе) вызывает слабость скелетных мышц, расширение сердца и смерть в раннем возрасте. Наиболее из гликогенозов распространена болезнь Мак-Ардля – следствие дефекта мышечной фосфорилазы, приводящего к судорогам при тяжелой мышечной работе. Симптомы выражены незначительно, так как мышца переходит на потребление энергии β-окисления жирных кислот при интенсификации липолиза. Т.к. β-окисление идет в митохонжриях, для транспорта жирных кислот из саркоплазмы необходим карнитин, концентрация которого в мышцах очень велика.

β - окисление жирных кислот очень выгодный аэробный процесс, который доминирует при работе красных волокон сердечной мускулатуры. Здесь же хорошо сгорают кетоновые тела, сохраняя чистую глюкозу для питания мозга, куда не поступают жирные кислоты через гематоэнцефалический барьер. Катехоламины ускоряют липолиз и β-окисление, в результате увеличения содержания жирных кислот в крови. Кетоновые тела, образующиеся при неполном окислении жирных кислот в печени, в мышцах (особенно сердечной) тоже являются источником энергии. Для сердечной мышцы характерна реакция превращения ацетоацетата в энергетический продукт:

^{митохондриальный фермент внепеченочных тканей}

CH₃-CO-CH₂-COOH + НOOС-СН₂-СH₂-CO~SkoA