System kreatyny / fosforanu kreatyny

Fabrizio Felici

W warunkach spoczynkowych wymagania ATP są umiarkowane, ale gdy włókna są stymulowane do kurczenia się, żądanie to wzrasta natychmiast.

W komórce mięśniowej w spoczynku skromne ilości ATP są przechowywane, ale nie mogą na tym długo polegać, gdy zacznie się kurczyć. Aby uniknąć spadku podaży ATP, komórka mięśniowa musi zwiększyć tempo produkcji, aby nadążyć za wzrostem prędkości użytkowania. ATP, który dostarcza energię potrzebną do skurczu, jest wytwarzany w komórkach mięśniowych przez fosforylację na poziomie substratu i fosforylację oksydacyjną. Gdy zużycie energii wzrasta w komórce, następuje zmniejszenie stężenia ATP i wzrost ADP. Zmiany te prowadzą do zwiększenia aktywności enzymów odpowiedzialnych za tworzenie ATP, w wyniku czego ATP jest wytwarzany z większą szybkością. Chociaż dzieje się tak, gdy komórka zaczyna się kurczyć, reakcje te wymagają kilku sekund, aby osiągnąć wymaganą prędkość. Aby w międzyczasie zapewnić dostępność wymaganego ATP, mięśnie polegają na wysokoenergetycznej i natychmiast dostępnej rezerwie fosforanów, fosforanie kreatyny (CP), która przenosi swoją grupę fosforanową do ADP (która jest zawsze obecna) dla formularz ATP. Komórka spoczynkowa zawiera pewną ilość fosforanu kreatyny, wystarczającą do zapewnienia ilości ATP równej 4-5 razy większej niż normalnie obecna, co pozwala komórce utrzymać aktywność, dopóki inne reakcje zdolne do produkcji nie wejdą do gry. ATP.

Reakcja fosforanu kreatyny z ADP jest katalizowana przez enzym kinazę kreatynową i jest odwracalna:

Gdy ta reakcja przebiega od lewej do prawej, generuje ATP i kreatynę; kiedy przechodzi od prawej do lewej, generuje ADP i fosforan kreatyny. W spoczywającej komórce mięśniowej reakcja jest w równowadze, a dla każdej cząsteczki tworzącego fosforan kreatyny, inna jest przekształcana w kreatynę. Gdy zamiast tego zaczyna się aktywność mięśniowa, stężenie ATP zmniejsza się, a ADP wzrasta, a reakcja postępuje w prawo dla prawa akcji masowej. W rezultacie pewna ilość ADP jest przekształcana w ATP, który może być wykorzystywany w cyklu mostków krzyżowych kosztem fosforanu kreatyny, który jest zużywany. Ponieważ zapasy CP są ograniczone, reakcja ta może wytwarzać ATP tylko przez krótki czas, ale wystarczająca do aktywacji innych reakcji metabolicznych dostarczających ATP w międzyczasie. Gdy komórka mięśniowa kończy się skurczem, przywraca się podaż fosforanu kreatyny, ponieważ zmniejszone zapotrzebowanie na ATP powoduje wzrost stężenia ATP i spadek ADP, powodując przesunięcie reakcji w lewo, tak że fosforan kreatyny jest ponownie syntetyzowany od kreatyny. W ten sposób rezerwy CP zostają zachowane z powodu nagłego wzrostu aktywności w późniejszym czasie.

Przywrócenie rezerw fosforanu kreatyny w fazie szybkiej odbudowy

Szereg eksperymentów podkreślił ważne wskazówki w tym zakresie. W jednym z tych eksperymentów pobrano próbkę tkanki mięśniowej przez biopsję igłą przed rozpoczęciem wysiłku fizycznego, a następnie okresowo przez całą fazę przywracania po wyczerpującym maksymalnym wysiłku. Test przeprowadzono na dwa różne sposoby:

Mięśnie z prawidłowym przepływem krwi
Mięśnie z zamkniętym przepływem krwi

W pierwszym przypadku zaobserwowano, że po zaledwie 2 minutach przywrócono około 85% CP, podczas gdy w 4 minucie odbudowy odsetek osiągnął 90%, aby osiągnąć prawie całkowite przywrócenie wartości początkowej po około 8 minutach.

Z drugiej strony, w drugim przypadku, przy zamkniętym przepływie krwi, nie dochodzi do resyntezy fosforanu kreatyny: doprowadziło to do potwierdzenia, że cykl regeneracji odbywa się dzięki odtworzeniu tlenu transportowanego we krwi przez hemoglobinę.