Креатин / креатин фосфатная система

Фабрицио Феличи

В условиях покоя требования к АТФ скромны, но, когда волокна стимулируются к сокращению, этот запрос немедленно возрастает.

В мышечной клетке в состоянии покоя хранится скромное количество АТФ, но оно не может полагаться на него долго, как только оно начинает сокращаться. Таким образом, чтобы избежать снижения предложения АТФ, мышечная клетка должна увеличить скорость производства, чтобы не отставать от увеличения скорости использования. АТФ, который обеспечивает энергию, необходимую для сокращения, вырабатывается в мышечных клетках путем фосфорилирования на уровне субстрата и окислительного фосфорилирования. Когда потребление энергии в клетке увеличивается, происходит снижение концентрации АТФ и увеличение АДФ. Эти изменения приводят к увеличению активности ферментов, ответственных за образование АТФ, вследствие чего АТФ продуцируется с более высокой скоростью. Хотя это происходит, как только клетка начинает сокращаться, эти реакции требуют нескольких секунд, чтобы достичь необходимой скорости. Таким образом, чтобы обеспечить доступность требуемой АТФ, мышцы полагаются на высокоэнергетический и сразу же доступный запас фосфата, креатинфосфат (СР), который переводит свою фосфатную группу в АДФ (который присутствует всегда) для форма спс. Покойная клетка содержит количество креатинфосфата, достаточное для того, чтобы обеспечить количество АТФ, равное 4-5 раз, которое обычно присутствует, что позволяет клетке сохранять свою активность до тех пор, пока не вступят в действие другие реакции, способные продуцировать. СПС.

Реакция креатинфосфата с АДФ катализируется ферментом креатинкиназой и является обратимой:

Когда эта реакция протекает слева направо, она генерирует АТФ и креатин; когда он идет справа налево, он генерирует АДФ и креатинфосфат. В покоящихся мышечных клетках реакция находится в равновесии, и для каждой молекулы креатинфосфата, которая образуется, другая превращается в креатин. Когда вместо этого начинается мышечная активность, концентрация АТФ уменьшается, концентрация АДФ увеличивается, и реакция идет вправо по закону действия массы. В результате определенное количество АДФ превращается в АТФ, который можно использовать в цикле поперечных мостиков за счет потребляемого креатинфосфата. Поскольку запасы CP ограничены, эта реакция может продуцировать АТФ только в течение короткого времени, но достаточного для того, чтобы другие метаболические реакции, которые поставляют АТФ, активировались в это время. Когда мышечная клетка прекращает сокращение, запас креатинфосфата восстанавливается, потому что сниженная потребность в АТФ вызывает увеличение концентрации АТФ и снижение АДФ, вызывая смещение реакции влево, так что креатин фосфат снова синтезируется от креатина. Таким образом, резервы CP сохраняются благодаря внезапному увеличению активности в более позднее время.

Восстановление запасов креатинфосфата в фазе быстрого восстановления

Серия экспериментов выдвинула на первый план важные указания в этом отношении. В одном из этих экспериментов образец мышечной ткани брали с помощью игольчатой биопсии до начала физических упражнений, а затем периодически на протяжении фазы восстановления после изнурительных максимальных усилий. Тест проводился двумя разными способами:

Мышца с нормальным кровотоком
Мышца с закупоренным кровотоком

В первом случае было замечено, что всего через 2 минуты было восстановлено около 85% СР, в то время как на 4-й минуте восстановления процент достиг 90%, что позволило достичь почти полного восстановления исходного значения примерно через 8 минут.

Во втором случае, с другой стороны, при закупорке кровотока ресинтез креатинфосфата не происходит: это привело к подтверждению того, что цикл регенерации происходит благодаря восстановлению кислорода, переносимого в крови гемоглобином.