Quais os benefícios da formação de lactato?

A última reação da via glicolítica (ver Reação 1 abaixo) é catalisada pela enzima lactato desidrogenase (LDH), resultando com produto final um composto de 3 carbonos, o lactato (La?).

Reação 1: Reação catalisada pela enzima lactato desidrogenase que leva a produção de lactato. Fonte: Robergs R. A. e colaboradores 2.
Pesquisas passadas realmente consideravam o La? como um dos causadores da fadiga e também das dores musculares de início tardio 1. Entretanto, atualmente sabemos que a principal via de produção de H+ intramuscular (ocasionando a queda de pH e provavelmente um dos mecanismos de fadiga) seria a própria hidrólise do ATP (ver Reação 2) 1,2. 

Reação 2: Hidrólise (ou quebra) do ATP, formando ADP (dis-fosfato de adenosina), Pi (fosfato inorgânico) e H + (prótons hidrogênio). Fonte: Robergs R. A. e colaboradores 2.

A produção de La?, na realidade contribuiria para a não acidificação intramuscular, desfazendo o mito da acidose lática como uma das responsáveis pela fadiga em exercícios de alta intensidade 1,2.
Além da não acidificação intracelular, a formação de La? permite com que a via glicolítica continue funcionando com eficiência. A reação da LDH é responsável pela re-oxidação da coenzima NAD+ 1, que é necessária para ajudar a catalisar a reação da enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (ver Reação 3). Caso a coenzima NADH não fosse reoxidada na reação de piruvato ? lactato, a via glicolítica perderia eficiência, desencadeando assim um processo de fadiga por falta de ATP. Assim sendo, observamos que a formação de La? é um processo benéfico e extremamente necessário para a continuidade do funcionamento da via glicolítica.
 
Reação 3: Reação da enzima gliceraldeído 3-fosfato. Fonte: Robergs R. A. e colaboradores 1.
O La? ainda pode ser considerado como um importante substrato energético para diversas células. Dentre elas, as fibras musculares do tipo I, as células cardíacas e hepáticas 3,4. Para ser utilizado por estas células, ele primeiramente precisa ser transportado para a corrente sanguínea. Para isto, uma proteína presente na membrana da célula muscular chamada de transportador de monocarboxilato, ou MCT, transporta o La? de dentro da célula para o sangue 3-10.
Existem várias isoformas de MCTs, cuja distribuição e quantidade predominante é tecido analisado dependente 11,12. Dados da literatura, apontam que para o transporte de La? muscular, as isoformas mais relevantes são as do tipo 1 (MCT1) e 4 (MCT4) 13. Os MCTs 1 são mais presentes nas fibras do tipo I, enquanto os MCTs 4 são mais presentes nas fibras do tipo II. O MCT4 possui a única função de realizar o co-transporte de La? e H+ produzidos dentro da fibra do tipo II para o sangue. Já o MCT 1, além de realizar esse co-transporte de dentro da fibra do tipo I para o sangue, também tem a função de remover o La? do sangue para demais tecidos 14. 
Consequentemente, como o transporte de La? para o sangue leva consigo um H+ 11,15, este processo também acaba contribuindo para a manutenção do pH intracelular, constituindo outro aspecto que torna a remoção do La? para a corrente sanguínea um processo benéfico 3,4,7-10 ver Figura 1 abaixo. 

 
Figura 1: Cinética de produção, remoção músculo-sangue. O transporte é realizado por proteínas de transporte de membrana e a reutilização do lactato como substrato energético é realizado por diversos tecidos, entre eles o próprio músculo esquelético (predominantemente as fibras do tipo I), o coração e o fígado – adaptado de Gladden 3.
Recentes evidências mostram que a enzima LDH está presente tanto no citosol, como nas membranas internas das mitocôndrias, e que um MCT pode também transportar La? para dentro das mesmas 16. Dessa forma, podemos observar que o La? produzido no citosol também pode ser diretamente captado pelas mitocôndrias e que durante o exercício - com o aumento da participação da glicólise anaeróbia e o incremento das concentrações de La? - a lançadeira intracelular de La? pode também contribuir para a redução dos equivalentes de NADH para a mitocôndria (ver Figura 2). 


Figura 2: Remoção de lactato pela mitocôndria através dos MCTs 1. LDH: lactato desidrogenase; MCT: transportador de monocarboxilato; CK: Ciclo de Krebs; CTE: cadeia de transporte de elétrons; lançadeira malato-aspartato e lançadeira glicerol-fosfato NAD+ e NADH. Adaptado de Kemper e colaboradores 17.
Pontos chave
1. A formação de La? não libera, mas sim consome 2 H+, contribuindo para a regulação de pH intracelular.
2. A reação da LDH é reoxida a coenzima NAD+, que é necessária para ajudar a catalisar a reação da enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase, permitindo a continuidade da via glicolítica.
3. O La? ainda pode ser considerado como um importante substrato energético para diversas células. Dentre elas, as fibras musculares do tipo I, as células cardíacas e hepáticas
4. O transporte de La? para o sangue leva consigo um H+, contribuindo para a manutenção do pH intracelular e consolidando a remoção do La? para a corrente sanguínea como um processo benéfico.
Referências
1 Robergs, R. A., Ghiasvand, F. & Parker, D. Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 287, R502-516, doi:10.1152/ajpregu.00114.2004
287/3/R502 [pii] (2004).
2 Robergs, R. A. Exercise-induced metabolic acidosis: where do the protons come from. Sportscience 5 (2001).
3 Gladden, L. B. Lactate metabolism: a new paradigm for the third millennium. The Journal of physiology 558, 5-30 (2004).
4 Gladden, L. B. Lactic acid: New roles in a new millennium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98, 395-397 (2001).
5 Bonen, A. et al. Short-term training increases human muscle MCT1 and femoral venous lactate in relation to muscle lactate. American Journal of Physiology- Endocrinology And Metabolism 274, 102-107 (1998).
6 Bonen, A. Lactate transporters (MCT proteins) in heart and skeletal muscles. Medicine and science in sports and exercise 32, 778-789 (2000).
7 Gladden, L. B. Muscle as a consumer of lactate. Medicine and science in sports and exercise 32, 764-771 (2000).
8 Gladden, L. B. The role of skeletal muscle in lactate exchange during exercise: introduction. Medicine and science in sports and exercise 32, 753-755 (2000).
9 Gladden, L. B. Mammalian skeletal muscle can convert lactate to glycogen. J Appl Physiol 100, 2109; author reply 2109-2110 (2006).
10 Gladden, L. B. Is there an intracellular lactate shuttle in skeletal muscle? The Journal of physiology 582, 899 (2007).
11 Juel, C. Lactate/proton co-transport in skeletal muscle: regulation and importance for pH homeostasis. Acta physiologica Scandinavica 156, 369-374 (1996).
12 Juel, C. Regulation of pH in human skeletal muscle: adaptations to physical activity. Acta physiologica (Oxford, England) 193, 17-24 (2008).
13 Dubouchaud, H., Butterfield, G. E., Wolfel, E. E., Bergman, B. C. & Brooks, G. A.  Vol. 278   571-579 (Am Physiological Soc, 2000).
14 Brooks, G. A., Brown, M. A., Butz, C. E., Sicurello, J. P. & Dubouchaud, H.  Vol. 87   1713-1718 (Am Physiological Soc, 1999).
15 Juel, C. Lactate-proton cotransport in skeletal muscle. Physiological reviews 77, 321-358 (1997).
16 Brooks, G. A., Dubouchaud, H., Brown, M., Sicurello, J. P. & Butz, C. E.  Vol. 96   1129-1134 (National Acad Sciences, 1999).
17 Kemper, W. F., Lindstedt, S. L., Hartzler, L. K., Hicks, J. W. & Conley, K. E. Shaking up glycolysis: sustained, high lactate flux during aerobic rattling. Proceedings of the National Academy of Sciences 98, 723 (2001).