Transcript انتقال دهنده های لاکتات عضلات اسکلتی

‫بسمه تعالی‬
Chapter
5
Skeletal Muscle Lactate Transport
and Transporter
Dr Gaeeni A.A.
Rana Fayaz Milani
‫• بیش از ‪ 100‬سال‬
‫• از ‪1960‬‬
‫• در دهه گذشته‬
‫می دانیم عضله اسکلتی الکتات تولید می کند‬
‫اندازه گیری الکتات در شرایط مختلف (غالبا اندازه گیری الکتات خون و توصیفی )‬
‫توجه بر حرکت الکتات به درون و بیرون سلول عضالنی‬
‫اهمیت ‪ :‬تجمع الکتات در عضله‪ ,‬تنها به میزان تولید الکتات در عضله بستگی ندارد‪,‬‬
‫بلکه بر میزان انتشار آن به درون یا بیرون عضله نیز وابسته است‪.‬‬
‫‪ ‬حرکت الکتات از سلول عضالنی به سمت جریان خون‬
‫تبدیل به گلوکز (گلوکونئوپنز)‬
‫به کبد‬
‫‪ ‬برداشت الکتات توسط سلول عضالنی دیگر (بدون ورود به جریان خون)‬
‫سیستم انتقال الکتات‬
Lactate Transport System
‫• سالها تصور‬
‫الکتات تولید شده در عضله اسکلتی آزادانه قابل انتشار است‬
‫• در آغاز سالهای ‪1970‬‬
‫عبور الکتات از سارکولما از طریق یک سیستم انتقالی تسهیل شده و‬
‫از طریق ﭘروتئین ناقل (مطالعه بر روی عضله سگ)‬
‫• همچنین‪ ,‬وجود محدودیت در انتشار الکتات از عضله اسکلتی فعال انسان‬
‫خصوصیت یک مرحله انتقالی قابل اشباع‬
‫• مطالعات زیادی‬
‫حاکی از عبور الکتات از سارکولما از طریق یک سیستم انتقالی تسهیل شده‬
‫• شناسایی چنین سیستم انتقالی برای الکتات در بافتهای دیگر‬
‫مطالعات زیادی‬
‫مشخص کردن خصوصیات سیستم انتقال الکتات در عضله اسکلتی‬
‫با استفاده از ” آماده سازی وزیکول ” )‪(Vesicle preparation‬‬
‫که در آن انتشار ) ‪( flux‬الکتات از غشاء پالسما تعیین شده‬
‫خصوصیات سیستم انتقال الکتات ‪:‬‬
‫در آن یونهای الکتات )‪ (La-‬و‬
‫• عملکرد سیستم مانند یک هم انتقالی ) * ‪ ( symport‬پروتون‬
‫پروتونها (‪ )H+‬در یک وضعیت ‪ electroneutral‬بطور همزمان منتقل می شوند )‪(cotransport‬‬
‫• سیستم بصورت انتخابی سه بعدی (‪) stereoselective‬عمل می کند ( انتقال ال‪-‬الکتات‪ ,‬عدم انتقال‬
‫دی‪-‬الکتات )‬
‫• سیستم آنیون الکتات را منتقل می کند‪ ,‬چون الکتات ( ‪ ) PKa=3.86‬سریعا در سلول تفکیک می شود‬
‫• انتقال الکتات زمانی افزایش می یابد که ‪:‬‬
‫فعالیت عضله بطور مداوم (‪ )chronically‬از طریق تمرین یا تحریک مداوم (‪ )chronic‬عضله‬
‫افزایش یافته باشد‬
‫• انتقال الکتات در اثر عدم فعالیت (‪ )inactivity‬کاهش می یابد ( قطع تماس عصب (‪ )denervation‬یا‬
‫تعلیق ( ‪ ) suspension‬اندام تحتانی ( ‪) )hind limb‬‬
‫* مکانیسم انتقال دو ترکیب بطور همزمان از خالل غشاء سلولی که یکی در جهت شیب غلظتی و دیگری در خالف شیب غلظتی‬
‫حرکت می کنند‪.‬‬
‫اینکه انتقال الکتات حین فعالیت ورزشی تغییر می کند یا بالفاصله پس از آن هنوز مشخص نیست‬
‫شواهد ضد ونقیض از مطالعات ‪:‬‬
‫ عدم تغییر در انتقال الکتات در عضله جداشده سالم ( ‪ ) intact isolated muscle‬که بصورت‬‫الکتریکی به مدت ‪ 30‬دقیقه تحریک شده‬
‫ افزایش اندک در برداشت الکتات (‪ )+%10‬در عضله جداشده سالم ( ‪) intact isolated muscle‬‬‫پس از فعالیت ورزشی نوارگردان‬
‫مطالعات اخیر ‪:‬‬
‫ کاهش برداشت الکتات در غلظتهای پایین (یک میلی مول) پس از فعالیت ورزشی نوارگردان زیربیشینه‬‫( ‪ ) submaximal‬یا وامانده ساز (‪)exhaustive‬‬
‫ عدم تغییر برداشت در غلظتهای باالتر (‪ 5‬تا ‪ 75‬میلی مول) پس از وهله های (‪ )boats‬فعالیت ورزشی‬‫مشابه‬
‫ افزایش برداشت در غلظتهای بسیار باال (‪ 100‬میلی مول) پس از فعالیت وامانده ساز ( علت این مسئله‬‫مشخص نیست )‬
‫نهایتا ‪,‬‬
‫افزایش انتقال الکتات به درون وزیکولهای بسیار بزرگ ( ‪( )giant vesicles‬بدست آمده از عضالتی که‬
‫شدیدا منقبض شده اند) در غلظتهای باالی الکتات ( ‪ 20‬میلی مول) ‪ ,‬نه در غلظتهای پایین (یک میلی مول)‬
‫‪ ‬اشکال مطالعات‬
‫اندازه گیری انتقال الکتات با تاخیر و پس از توقف انقباضهای عضالنی‬
‫نیاز به یک قیاسگر (آنالوگ) الکتات غیر قابل متابولیزه شدن (‪)nonmetabolizable lactate analog‬‬
‫یا در عضالت درحال انقباض و جداشده ( ‪ )isolated‬یا در عضالت درحال انقباض و انتشار )‪(perfused‬‬
‫پروتئینهای انتقال دهنده الکتات‬
‫‪Lactate Transport proteins‬‬
‫گرایش برای شناسایی ناقلهای الکتات‬
‫‪ ‬پیدایش عصر مولکولی‬
‫ایجاد راههای جدیدی برای کشف کنترل حرکت‬
‫‪ ‬کلون کردن ( * ‪ )cloning‬ناقلهای الکتات‬
‫الکتات به درون و بیرون سلول عضالنی‬
‫‪ ‬شناسایی خانواده ای از ‪ 14‬ناقل مونوکربوکسیالت (‪)MCTs‬‬
‫‪ MCT2‬و‪MCT1‬‬
‫‪MCT3 ‬‬
‫به ترتیب در ‪ 1995‬و ‪ 1994‬کلون شدند‬
‫در ‪1997‬‬
‫در ‪1998‬‬
‫‪MCT4-MCT8 ‬‬
‫‪MCT9 ‬‬
‫‪MCT10-MCT14 ‬‬
‫در ‪1999‬‬
‫در ‪2004‬‬
‫‪ ‬تنها ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬از نظر عملکردی مشخص شده اند‬
‫‪ ‬هم ‪ MCT1‬و هم ‪ MCT4‬در عضالت اسکلتی انسان وجود دارند‬
‫* از دیدگاه ژنتیک‪ ,‬نسل حاصل از تولید مثل غیرجنسی طبیعی یا مصنوعی از یک ارگانیسم‪ ,‬سلول و یا ژن‬
‫( تولید ژنها با تکنولوژی تکثیر ‪) DNA‬‬
‫‪MCT3 ‬‬
‫صرفا در اپی تلیوم رنگدانه رتینال ( تنظیم عملکرد با نیازهای فیزیولوژیک‬
‫و متابولیک یک ارگان بسیار ویژه مثل چشم )‬
‫‪MCT1 ‬‬
‫در رت بطور گسترده ای در بافتهای مختلف‬
‫‪MCT4 ‬‬
‫عمدتا در عضالت اسکلتی و مجرای دفران ( ‪ )Vas Deferens‬رت‬
‫در قلب رت در ‪ 4‬هفته اول تولد‬
‫اخیرا‪MCT4 mRNA ,‬‬
‫‪MCT2 ‬‬
‫در جوندگان‪ ,‬در مغز‪ ,‬کبد‪ ,‬بیضه ها‪ ,‬معده‪ ,‬و کلیه‬
‫در همستر‪ ,‬در قلب و عضالت‬
‫اخیرا‪ ,‬بیان ‪ MCT2‬در عضله رت‬
‫اینکه در عضله انسان وجوددارد هنوز شناخته شده نیست‬
‫‪MCT5-MCT9 ‬‬
‫اطالعات بسیار کم‬
‫توزیع ‪ MCT‬در بافتهای مختلف‬
‫انتشار الکتات در بدن تنها بوسیله عضالت اسکلتی تنظیم نمی شود‬
‫اما‪ ,‬با درنظرگرفتن توده (حدود ‪ 40‬درصد توده بدن)‬
‫این بافت کلید تنظیم انتشار و متابولیسم الکتات‬
‫شکل ‪ 1.5‬توزیع بافتی ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در رت‪.‬‬
‫کینتیک انتقالی ( ‪ MCT1 ) transport kinetics‬و ‪MCT4‬‬
‫بینشی در ارتباط با نقشهای فیزیولوژیک آنها‬
‫ظرفیتهای انتقالی ‪ MCT‬های مختلف‬
‫‪ ‬مطالعات اولیه * ؛‬
‫کینتیک ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در انتقال الکتات تقریبا یکسان‬
‫‪Km= 10.1 mM‬‬
‫‪Km= 6.4 mM‬‬
‫* احتمال بیان دیگر ‪ MCT‬ها ‪ ,‬عالوه بر ‪ MCT‬موردنظر‬
‫‪ ‬مطالعاتی که ‪ MCT1, MCT4, MCT2‬در ‪ Xenopus oocytes‬بیان شده بودند ؛‬
‫‪Km= 3.5 mM‬‬
‫‪Km= 17-34 mM‬‬
‫‪Km= 0.7 mM‬‬
‫)میل ترکیبی بسیار باال برای پیروات ‪( Km= 25 µM‬‬
‫ناقلهای ‪ MCT‬در عضله رت و انسان‬
‫ناهمسانی ( ‪ )Heterogeneity‬متابولیک انواع مختلف عضله اسکلتی‬
‫مقادیر مختلف غلظت الکتات‬
‫اهمیت توجه به این مسئله که ؛‬
‫آیا بیان پروتئین ‪ MCT‬در ارتباط با ظرفیتهای مختلف تولید الکتات در عضالت اسکلتی نیز تغییر می کند ؟‬
‫چرا ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در عضله بطور همزمان بیان می شوند ( ‪ )coexpress‬؟‬
‫‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در عضالت رت‬
‫مقایسه ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در بافتهایی با ظرفیتهای اکسیداتیو متفاوت ( قلب‪ ,‬سولئوس‪ ,‬درشت نی قدامی سفید )‬
‫ بیان پروتئین ‪ MCT1‬مستقیما با ظرفیتهای هوازی بافتها ارتباط دارد‬‫ در مقابل‪ MCT4 ,‬در قلب رت بالغ یافت نمی شود‬‫به مقدار کمی در سولئوس که بسیار اکسیداتیو است‬
‫به مقدار زیادی در عضله سفید گلیکولیتیک درشت نی قدامی‬
‫ارتباط مستقیم بین ظرفیتهای متابولیک بافتها و بیان ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫‪MCT1‬‬
‫‪ ‬در عضله اسکلتی رت‬
‫اکسیداتیو متفاوت‬
‫محتوی پروتئین ‪ MCT1‬بین عضالت تند انقباض با ظرفیتهای‬
‫‪ 3‬برابر تغییرمی کند‬
‫‪ ‬وجود همبستگی معکوس (‪ )r= -0.98‬بین ‪ MCT1‬ودرصد تارهای عضالنی تند انقباض گلیکولتیک (‪)FG‬‬
‫در عضالت اندام تحتانی رت‬
‫‪MCT1 ‬‬
‫برای مثال؛‬
‫دارای همبستگی باالیی با ظرفیت هوازی انواع مختلف عضالت اسکلتی رت‬
‫همبستگی بین ‪ MCT1‬و‬
‫ ترکیب اکسیداتیو تار ( ‪) 0.98‬‬‫ محتوی الکتات دهیدروژناز نوع قلبی ( ‪) 0.83‬‬‫‪ -‬فعالیت سیترات سنتتاز ( ‪) 0.82‬‬
‫‪ ‬بیان بیشتر پروتئین ‪ MCT1‬در قلب نسبت به عضله اسکلتی‬
‫‪MCT4‬‬
‫‪ ‬در عضله اسکلتی رت‬
‫‪ 10‬تا ‪ 15‬درصد تغییرمی کند‬
‫محتوی پروتئین ‪ MCT4‬بین عضالت تند انقباض مختلف تنها‬
‫‪ ‬تو زیع ‪ MCT4‬نسبت به ‪ MCT1‬تفاوت زیادی دارد‬
‫‪ ‬بیان پروتئین ‪ MCT4‬عمدتا منحصر به تارهای عضالنی غنی از تارهای ‪ FG‬و ‪FOG‬‬
‫‪ ‬مقدار بسیار کمی ‪ MCT4‬در سولئوس‬
‫ناشی از بیان ‪ MCT4‬در تارهای اندک ‪ FOG‬در این عضله‬
‫احتماال این مقدار‬
‫‪ ‬وجود همبستگی مثبت (‪ )r= 0.88‬بین ‪ MCT4‬و حضور تارهای ‪ FG‬در عضالت اسکلتی مختلف رت‬
‫( این همبستگی در دامنه محدودی از تفاوتهای ‪ )%10( MCT4‬در میان عضالت رت در دامنه‬
‫‪ 10‬تا ‪ 80‬درصد تار ‪) FT‬‬
‫‪ ‬بیان ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در عضالت ناهمسان از نظر متابولیکی رت‬
‫دارای همبستگی منفی‬
‫شکل ‪ 2.5‬مقایسه بیان ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در (الف) قلب‪ ,‬سولئوس‪ ,‬و درشت نی سفید و در (ب) برخی‬
‫از عضالت اندام تحتانی تند انقباض رت‬
‫شکل ‪ 3.5‬ارتباط بین ترکیب تار عضالنی تند انقباض در عضالت اندام تحتانی رت‪( .‬الف) ‪ MCT1‬و‬
‫(ب) ‪ MCT4‬و ارتباط بین برداشت الکتات و (ج) ‪ MCT1‬و (د) ‪ MCT4‬در عضالت ناهمسان‬
‫از نظر متابولیکی در اندام تحتانی رت‪.‬‬
‫‪ MCT‬ها و برداشت الکتات‬
‫‪ ‬بیان ‪ MCT1‬دارای همبستگی باالیی با برداشت الکتات در ‪ Perfused Muscle‬در اندام تحتانی رت است‬
‫( این ارتباط در مطالعاتی هم دیده می شود که در آنها بیان ‪ MCT1‬تنظیم مثبت ‪ Upregulate‬شده است )‬
‫‪ ‬علیرغم دامنه بسیار محدود بیان ‪ mct4‬در میان عضالت تند انقباض رت‪ ,‬بنظر می رسد ارتباط منفی‬
‫بین ‪ MCT4‬و برداشت الکتات وجود داشته باشد‬
‫شکل ‪ 4.5‬ارتباط بین ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در عضالت ناهمسان از نظر متابولیکی در اندام تحتانی رت‪.‬‬
‫شکل ‪ 5.5‬اثر تحریک الکتریکی مداوم (‪ 24( )chronic‬ساعت در روز برای یک هفته) بر (الف) محتوی‬
‫پروتئین ‪ MCT1‬در عضالت رت و (ب) برداشت الکتات بوسیله ‪ perfused muscle‬در‬
‫اندام تحتانی رت‪ .‬افزایش در پروتئین ‪ MCT1‬ایجاد می شود نه ‪( . MCT4‬ج) مقدار برداشت‬
‫الکتات با محتوی ‪ MCT1‬عضالت همبستگی دارد‪ ,‬حتی اگر گروه کنترل بوده اند (‪ ,C‬دایره های‬
‫خالی ) یا گروهی که بطور مداوم تحریک شده اند (‪ , St‬دایره های پرشده)‪.‬‬
‫ در عضله اسکلتی انسان‬MCT4 ‫ و‬MCT1
MCT1 and MCT4 in Human Skeletal Muscle
‫‪ ‬عضالت انسان‪ ,‬دقیقا همانند عضالت اسکلتی رت‪ MCT1 ,‬و ‪ MCT4‬را بطور همزمان بیان می کنند‬
‫(‪. )coexpress‬‬
‫‪ ‬مطالعات ایمونوفلوروسانس‬
‫مشاهده ‪ MCT1‬در تارهای عضالنی نوع ‪ I‬و ‪ II‬انسان‬
‫‪ ‬همبستگی خوبی بین بیان پروتئین ‪ MCT1‬و حضور تارهای عضالنی نوع ‪ I‬یا تارهای اکسیداتیو در‬
‫انسانها ( ‪)r= 0.66‬‬
‫‪ ‬تارهای نوع ‪ ii‬نیز ‪ MCT1‬را بیان می کنند و‬
‫‪ MCT1‬دارای همبستگی منفی ( ‪ ) r=- 0.73‬با ترکیب تارهای نوع ‪ IIX‬است‬
‫‪ ‬بین ‪ MCT1‬و تارهای نوع ‪ IIa‬همبستگی قابل تشخیصی وجود ندارد‬
‫‪MCT4 ‬‬
‫تنها در تارهای عضالنی نوع ‪ II‬انسان ( نه در تارهای نوع ‪)I‬‬
‫‪ ‬ظاهرا‪ ,‬عدم همبستگی بین ‪ MCT4‬و ترکیب تار عضالنی انسان‬
‫‪ ‬در بیماران با کاهش ظرفیت فعالیت ورزشی و گرفتگی حاد پس از فعالیت ورزشی‬
‫کاهش ظرفیت انتقال الکتات ( اندازه گیری در اریتروسیتها نه عضله )‬
‫وجود یک جهش ( ‪ )mutation‬در ‪MCT1 cDNA‬‬
‫منجر به‬
‫احتماال‪ MCT1 ,‬غیرطبیعی ( ‪)aberrant‬‬
‫‪ ‬در برخی از این افراد‬
‫نشان می دهد‬
‫کاهش ظرفیت الکتات‬
‫‪ ‬در با میوپاتی میتوکندریایی‬
‫‪ ‬در این بیماران‬
‫مقدار الکتات جریان خون در استراحت معادل ‪ 3.7‬میلی مول‬
‫( غالبا یک میلی مول )‬
‫گزارش ‪ MCT4‬و ‪MCT1‬به ترتیب ‪ %86‬و ‪ %37‬بیشتر از گروه کنترل سالم‬
‫مشاهدات ؛‬
‫مقادیر باالی الکتات می تواند منجر به تنظیم مثبت بیان ‪ MCT4‬یا ‪ MCT1‬در عضله شود‬
‫( این فرضیه به بررسی های بیشتری نیاز دارد)‬
‫شکل ‪ MCT1 6.5‬و ‪ MCT4‬در عضالت اسکلتی گروه کنترل و بیماران با میوپاتی میتوکندریایی‬
‫ در عضله‬MCT4 ‫ و‬MCT1 ‫توزیع زیر سلولی‬
Subcellular Distribution of MCT1 and MCT4 in Muscle
‫• جایابی ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در جایگاههای ویژه زیرسلولی‬
‫راهی برای ایجاد انعطاف در انتقال الکتات در بافتی مثل عضله‬
‫• اطالع از توزیع زیرسلولی ‪ MCT‬ها به همراه توزیع ‪ MCT‬در بین انواع عضالت‬
‫منجر به شناسایی نقشهای فیزیولوژی ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫• مطالعه موقعیت زیرسلولی پروتئینها‬
‫بسیار مشکل‬
‫اطالعات محدود‬
‫• تقسیم ( ‪ ) fractionation‬عضله به محفظه های ( ‪ ) compartment‬زیر سلولی‬
‫‪ ‬حضور ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در غشاء پالسما و توبولهای ‪T‬‬
‫‪ ‬تشخیص مقادیر معنی دار ‪ MCT4‬در یک محفظه درون سلولی‬
‫‪ ‬عدم حضور ‪ MCT1‬در هیچ یک از محفظه های درونی غشاء ( ‪) internal membrane‬‬
‫‪ ‬تفاوت فراوانی نسبی ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در موقعیتهای مختلف زیرسلولی‬
‫‪ ‬جایابی ‪ MCT1‬در غشاء میتوکندری‬
‫تبدیل به پیروات برای متابولیسم‬
‫انتقال الکتات به درون میتوکندری‬
‫( در این مطالعات ؛ احتمال ترکیب شدن ) ‪( contaminate‬با غشاء پالسما )‬
‫‪ ‬استفاده از بخشهای میتوکندریایی به خوبی پاالیش شده‬
‫ وجود ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در میتوکندریهای زیرسارکولمایی ( ‪) subsarcolemmal‬‬‫‪ -‬عدم مشاهده در میتوکندریهای بین تارچه ای ( ‪) intermyofibrillar‬‬
‫شکل ‪ 7.5‬توزیع زیرسلولی ‪ MCT1‬و‪ MCT4‬در عضله اسکلتی رت‪.‬‬
‫داده ها به نسبت ( درصد ) ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در غشاء پالسما بیان شده اند‪.‬‬
‫مطالعات ؛‬
‫درصورت عدم حضور استخر درون سلولی ‪ , MCT1‬جابجایی ( ‪ ) translocation‬ناقل ‪MCT1‬‬
‫توسط یک محرک فیزیولوژیک به سطح سلول برای تاثیر در انتقال الکتات امکان پذیر نیست‪.‬‬
‫بنابراین؛‬
‫ظرفیت عملکردی برای انتقال همزمان الکتات‪-‬پروتون بوسیله ‪ MCT1‬تنها به تعداد این ناقلها بستگی دارد‬
‫که در غشاء پالسما دردسترس هستند‪.‬‬
‫لذا؛‬
‫چنین فرض می شود که فعالیت ‪ MCT1‬تغییرناپذیر است‪.‬‬
‫این وضعیت در ارتباط با ‪ MCT4‬کمتر روشن شده است زیرا ‪:‬‬
‫یک استخر درون سلولی ‪ MCT4‬وجود دارد که ممکن است یک ذخیره برای ‪ MCT4‬باشد و‬
‫احتماال می تواند به سمت غشاء سلول جابجا شود و انتشار الکتات را تغییر دهد‪.‬‬
‫مطالعه ‪:‬‬
‫انقباض عضالنی شدید‬
‫کاهش ‪ MCT4‬غشاء پالسما ‪ /‬عدم تغییر در ‪ / MCT1‬افزایش انتقال الکتات‬
‫این یافته ها نشان می دهند انقباض عضالنی فعالیت ‪ MCT‬های سطحی را تغییر می دهد‪ ,‬اگرچه این فرضیه‬
‫باید ثابت شود‪.‬‬
‫اینکه ‪ MCT4‬در موقعیتهای متفاوت فیزیولوژیکی می تواند به سمت غشاء پالسما جابجا شود‪ ,‬نیاز به بررسی دارد‬
‫شکل ‪ 8.5‬اثرات ‪ 10‬دقیقه انقباض الکتریکی شدید عضله در برداشت الکتات توسط وزیکولهای بسیار بزرگ‬
‫سارکولمایی و بر محتوی غشاء پالسمایی ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
MCT4 ‫ و‬MCT1 ‫ناقلهای‬
‫و انتقال الکتات‬
MCT1 and MCT4 Transporter
and Lactate Transport
‫مقادیر انتقال الکتات در انواع مختلف عضله اسکلتی متفاوت است‬
‫مطالعات قدیمی تر ( قبل از شناسایی ‪ MCT‬ها ) ‪:‬‬
‫‪ ‬انتقال الکتات در عضالت قرمز بیشتر از عضالت سفید‬
‫‪ ‬انتقال الکتات متقارن ( ‪) symetrical‬‬
‫{ یکسان بودن مقادیر انتشار به درون ( ‪ ) influx‬و انتشار به بیرون ( ‪} ) efflux‬‬
‫ عضالت قرمز ( تند انقباض اکیداتیو گلیکولتیک )‬‫‪ -‬عضالت سفید ( تند انقباض گلیکولتیک )‬
‫بیان ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬به مقدار فراوان‬
‫بیان ‪ MCT4‬به مقدار زیاد‬
‫کل محتوی ‪ MCT‬در عضالت قرمز نسبت به عضالت سفید بیشتر است‬
‫واقعیتی که می تواند دلیل انتشار بیشتر الکتات در عضالت قرمز باشد‬
‫تعیین اینکه چه مقدار از تفاوتهای انتشار الکتات در میان عضالت را می توان به ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫نسبت داد‪ ,‬مشکل است‪.‬‬
‫‪ ‬محتوی ‪MCT1‬‬
‫همبستگی باال با مقادیر برداشت الکتات در عضالت ‪ perfused‬اندام تحتانی رت‬
‫‪ ‬محتوی ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬غشائ پالسما‬
‫‪ ‬توزیع ‪MCT4‬‬
‫همبستگی خوبی با رهایی ( ‪) release‬الکتات از عضله اسکلتی‬
‫همبستگی معکوس با انتقال الکتات به درون سلول‬
‫عضالت ناهمسان ازنظر متابولیکی‬
‫تفاوت در انتقال الکتات به درون و بیرون عضله اسکلتی‬
‫( مربوط به محتوی ‪ MCT1‬و ‪) MCT4‬‬
‫تقارنهای انتقال ( مقادیر انتشار به درون و بیرون ) برای ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬باید تعیین شوند‬
MCT4 ‫ و‬MCT1 ‫اثرات تمرین بر‬
Effects of Training on MCT1 and MCT4
‫تعیین اینکه آیا تمرین فعالیت ورزشی ‪ MCT‬ها را تنظیم می کند‪ ,‬بسیار مورد توجه است‪.‬‬
‫تمامی تارهای عضالنی درحال انقباض‬
‫‪ ‬در تحریک مداوم ( ‪ ) chronic‬عضالنی با تواتر پایین‬
‫این فعالیت انقباضی‬
‫به طریقی تقلید الگوی عصب رسانی در عضالت کند انقباض‬
‫به عنوان محرکی که پاسخهای سازگاری به یک محرک صرفا هوازی را تسهیل می کند‪.‬‬
‫در مطالعاتی که از این انقباض مداوم استفاده کرده اند ‪:‬‬
‫• بیان ‪ , MCT1‬نه ‪ MCT4‬تنظیم مثبت ( ‪ ) upregulation‬شده است‪.‬‬
‫• طوالنی تر کردن اعمال محرک برای ‪ 3‬هفته ‪ ,‬افزایش بیشتری در بیان ‪ MCT1‬ایجادنکرد‪.‬‬
‫• بیان ‪ ,MCT4‬علیرغم تغییر عمده در ترکیب تار عضالنی‪ ,‬پس از ‪ 3‬هفته تحریک مداوم تغییرنکرد‪.‬‬
‫• زمانیکه محرکهای مداوم برای مدتهای مختلف در یک هفته اعمال شد‬
‫بیان ‪ MCT1‬در بهترین وضعیت می تواند دو تا سه برابر افزایش یابد‪.‬‬
‫بنظر می رسد‬
‫• تنظیم مثبت ‪ MCT1‬با تحریک عضالنی مداوم (‪ 24‬ساعت در روز‪ ,‬برای ‪ 7‬روز)‬
‫افزایش انتشار الکتات به درون و بیرون به یک مقدار‬
‫• مقدار افزایش یافته انتقال به درون مستقیما با ناقلهای ‪ MCT1‬ارتباط دارد‬
‫• مطالعات مشابهی که در آنها تنها ‪ MCT4‬افزایش یافته باشد‪ ,‬تاکنون انجام نشده اند‪.‬‬
‫شکل ‪ 9.5‬اثرات تحریک مداوم ( ‪ ) chronic‬با تواتر پایین ( ‪ 24‬ساعت در روز برای ‪ 7‬یا ‪ 21‬روز )‬
‫بر ( الف ) ترکیب تار عضالنی و ( ب ) بیان ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در عضله قرمز درشت نی‬
‫قدامی‪ ,‬و ( ج ) اثرات مدتهای مختلف تحریک عضالنی ( ‪ 0,0.25,1,3,6,24‬ساعت در روز‪,‬‬
‫برای ‪ 7‬روز) بر ‪ MCT1‬و ‪. MCT4‬‬
‫• تمرین فعالیت ورزشی‬
‫افزایش ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در عضله و قلب انسان و رت‬
‫افزایش ‪ MCT1‬در قلب ‪ /‬عدم افزایش ‪ MCT1‬در عضله‬
‫• فعالیت ورزشی در شدت پایین‬
‫‪ MCT1‬در قلب راحت تر از عضله افزایش می یابد‬
‫عمدتا در عضالت اکسیداتیو‬
‫• افزایشهای ناشی از تمرین در عضله رت‬
‫( در سولئوس و ‪ ,RG‬نه ‪ EDL‬و ‪) WG‬‬
‫نشان می دهد عمدتا این عضالت بوسیله محرک تمرین فعالیت ورزشی بکار گرفته شده بودند‬
‫• در مطالعات انسانی ‪ ,‬پس از ‪ 8‬تا‪ 9‬هفته تمرین شدید ‪:‬‬
‫ ‪MCT1‬‬‫ ‪MCT4‬‬‫• مشترکا در مطالعات انسانی و حیوانی ‪:‬‬
‫‪ 76‬تا ‪ 90‬درصد افزایش‬
‫‪ 34‬تا ‪ 47‬درصد افزایش‬
‫بیان ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬بطور مستقل تنظیم شده اند‬
‫‪ -‬انقباضهای عضالنی منجر به اعمال فشار بر متابولیسم هوازی‬
‫تنها افزایش ‪MCT1‬‬
‫ انقباضهای عضالنی شدیدتر منجر به اعمال فشار بر ظرفیتهای اکسیداتیو و گلیکولتیک‬‫افزایش بیان ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫شکل ‪ 10.5‬اثرات سه هفته تمرین نوارگردان بر ‪ MCT1‬و برداشت الکتات (‪ )La‬در عضله سولئوس‪.‬‬
‫با تمرین متوسط ( ‪ 21‬متر در دقیقه‪8 ,‬درصد شیب ) نه ‪ MCT1‬و نه الکتات افزایش نیافتند‪,‬‬
‫درحالیکه با تمرین شدیدتر ( ‪ 31‬متر در دقیقه‪8 ,‬درصد شیب )‪ MCT1 ,‬و الکتات به یک مقدار‬
‫افزایش یافتند‪.‬‬
MCT4 ‫ و‬MCT1 ‫نقشهای احتمالی‬
Possible Roles of MCTs
‫‪ ‬توزیع متفاوت ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬در میان تارهای مختلف عضالت‬
‫‪ ‬همبستگی مثبت پروتئین ‪ MCT1‬با شاخصهای متابولیک اکسیداتیو‬
‫‪ ‬مقادیر باالی ‪ MCT1‬در قلب در مقابل عدم حضور ‪MCT4‬‬
‫‪ ‬حضور ‪ MCT1‬و ‪ MCT4‬تنها در میتوکندریهای زیرسارکولمایی‬
‫‪ ‬حضور ‪ MCT2‬در میتوکندریهای زیرسارکولمایی و بین تارچه ای‬
‫‪ ‬همبستگی ‪ MCT4‬با حضور تارهای ‪FG‬‬
‫‪ ‬همبستگی منفی بین ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫‪ ‬کینتیک انتقالی متفاوت ‪ Km ( MCT1‬برابر با ‪ 3.5‬میلی مول ) و ‪ Km ( MCT4‬برابر‬
‫با ‪ 17-34‬میلی مول )‬
‫نشان دهنده وجود تفاوتهای عملکردی مهم بین ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫در مجموع این داده ها نشان می دهند ‪:‬‬
‫‪ , MCT1 ‬برداشت الکتات از جریان خون یا سلولهای عضالنی مجاور را تسهیل می کند که سلول عضالنی را‬
‫قادرمی سازد این ماده اولیه را اکسید کند‬
‫‪ ‬در واقع‪ MCT1 ,‬در عضله رت‪ ,‬همبستگی باالیی با برداشت الکتات از جریان خون دارد‬
‫‪ ‬در مقابل‪ ,‬بنظر می رسد ‪ MCT4‬الکتات را به خارج از سلول عضالنی انتقال می دهد‪ ,‬خصوصا زمانیکه‬
‫مقادیر الکتات باال هستند ( با توجه به نسبت باالی ‪ Km‬برای ‪) MCT4‬‬
‫* اگرچه مطالعات مشخصی که ظرفیتهای ‪ vectorial transport‬را در ‪ MCT1‬و ‪MCT4‬‬
‫بررسی کنند‪ ,‬به انجام نرسیده اند‪.‬‬
END