El lactato como posible factor del mecanismo de fatiga muscular (página 2)

INFLUENCIA DEL LACTATO SOBRE LA
CONTRACCIÓN MUSCULAR

Debido a su masa el músculo esquelético
tiene papel fundamental en la regulación del lactato como
principal productor y consumidor de
éste en el cuerpo. Durante el ejercicio intenso, el
metabolismo se
activa rápidamente, y lleva a un aumento en la producción de fosfatos de alta
energía, necesarios en el mantenimiento
de la contracción máxima. Durante la
formación de ATP en ejercicio se generan iones lactato
(Lac) e hidrogeniones (H+), lo que reduce el pH dentro de
la
célula activa. Como ya se mencionó, el lactato
se cita con frecuencia como un producto
metabólico que contribuye a reducciones en la fuerza
desarrollada durante el ejercicio de alta intensidad. Su
concentración se sabe tan alta como 20-25 mM en el
músculo esquelético durante ejercicios de alta
intensidad en seres humanos5; no obstante,
también se conocen concentraciones de 45-50
mM4. Aunque son varios los factores considerados
responsables de la fatiga muscular, quizá la
disminución del pH durante y después de la
actividad física,
se ha señalado como el más importante. Es de anotar
que, a pesar de la asociación entre disminución de
pH y fatiga muscular, no hay consenso sobre la relación de
causalidad entre pH disminuido y fatiga5. Favero et
al.6 demostraron que el lactato por sí mismo
modificó la función
del canal liberador de calcio del RS: en presencia de lactato 20
mM, la velocidad de
liberación de calcio se inhibió en 30% y este
efecto fue consistente aun en presencia de distintos agentes
usados para estimular la liberación de calcio
(peróxido de hidrógeno, cloruro de plata y
doxonrubicina, entre otros). La inhibición de la actividad
del canal de calcio del RS por el lactato se reflejó
además en su habilidad para inhibir la unión de la
rianodina marcada al canal liberador. Esta unión se
inhibió por un aumento en la concentración de
lactato, tanto a pH 7.1 como a pH 6.5, lo que sugiere que el
lactato per se y no necesariamente el cambio
asociado de pH, puede actuar directamente sobre el canal
liberador. La inhibición de aproximadamente 30% de la
unión de rianodina fue paralela a la reducción en
la velocidad de liberación de calcio. En este estudio los
autores encontraron además una reducción
significativa en el número de sitios de unión de
rianodina marcada (lo que significa una disminución en el
número de canales activos) sin
alteración en la afinidad de la unión de esta
última por su receptor. En experimentos
hechos en vesículas de RS fusionadas a bicapas
lipídicas se vio que el lactato disminuyó la
liberación de calcio por un efecto sobre la probabilidad de
apertura del canal sin afectar la conductancia del mismo. Estos
experimentos representan las primeras medidas directas
indicadoras de que el aumento en la concentración de
lactato inhibe el proceso
liberador de calcio. Además, cuando activadores conocidos
estimulan el canal, la presencia del lactato cierra el canal
liberador de calcio e inhibe también la unión de
rianodina marcada.

En otro estudio Favero et al.7 demostraron
que la inhibición por parte del lactato (10-30 mM) de la
activación producida por cafeína
en el canal de calcio, provee evidencia precisa que el efecto del
lactato se producía en el canal liberador en RS y puede
ser relevante para el proceso de fatiga muscular durante las
condiciones en que están presentes concentraciones altas
de lactato en el músculo activo. Además, se sabe
que el lactato inhibe la liberación de calcio inducida por
un variado grupo de
activadores, esto sugiere fuertemente que ellos
interactúan en diversos sitios del canal liberador de
calcio del RS y que el sitio al que se une el lactato es
crítico para la función normal. La
inhibición por lactato de la actividad del canal de calcio
activado por calcio, reduciría la cantidad de calcio
liberado después de la activación muscular normal.
Aunque las alteraciones en el proceso acople E-C y la
inhibición del mecanismo liberador de calcio del RS pueden
no justificar completamente la disminución de la
tensión observada durante la activación muscular
continua, los cambios consiguientes en las transitorias de calcio
pueden contribuir apreciablemente a la fatiga
muscular.

Mecanismos del eflujo de lactato. En los experimentos de
Mainwood y Worsley-Brown8 se demostró que la
velocidad de salida del lactato depende tanto del pH externo como
de la concentración del amortiguador externo. La velocidad
de salida se redujo cuando la concentración del
amortiguador disminuyó a un pH constante o cuando el pH se
redujo a una concentración constante de amortiguador. La
salida reducida de lactato y de H+ previno la recuperación
de la tensión y adicionalmente, a bajas concentraciones
del amortiguador (10 mM), la salida del lactato y de los H+ se
desacopla y provocan así un exceso en la salida del
lactato si se compara con la observada para los H+.

El pH externo puede afectar la capacidad funcional del
músculo esquelético. Se ha visto que los
músculos bañados en soluciones con
bastante bicarbonato funcionan mucho mejor que los sometidos a
bajas concentraciones. Con concentraciones de bicarbonato de
aproximadamente 25 mEq/l, es menor el aumento en los tiempos de
relajación provocados por fatigas después de un
tétanos y la recuperación de la fuerza es
más rápida que en los músculos que se
incuban en concentraciones bajas (1 mEq/l)9,10. Una
recuperación más rápida de la fuerza con
bicarbonato alto se asoció con una salida más
rápida de lactato, lo que no afectó la
disminución de la fuerza durante la fatiga; la
disminución de la fuerza a bajas concentraciones de
bicarbonato depende de la duración e intensidad del
ejercicio. Si el ejercicio es corto y de alta intensidad, un
amortiguador extracelular reducido no tiene ningún efecto;
no obstante, en ejercicios de alta resistencia en
seres humanos, se observa un aumento en la fatigabilidad. Durante
la recuperación, la velocidad de salida de lactato en
músculos sometidos a soluciones de baja
concentración de bicarbonato (1 mM) fue menor que la de
los incubados en alto bicarbonato (25 mM). Como el pK del
sistema
lactato-ácido láctico es alrededor de 3.7,
sólo 0.05% del lactato intracelular puede estar en la
forma no disociada en el estado de
reposo9.

Lo anterior sugiere que el lactato no sale sólo
como ácido no disociado; según Mainwood et
al.11 la salida de lactato ocurre principalmente por 3
mecanismos:

1. Difusión como ácido no disociado
(aunque se debe tener presente que a pH fisiológico el
ácido producido se disocia en lactato e H+).

2. Difusión de ion lactato.

3. Vía un cotransporte acoplado
lactato-H+.

El hallazgo de mayores niveles de lactato asociado con
reducciones asociadas de ATP y CP en músculos de animales de
control que en
los de animales entrenados, sugiere que los primeros dependen
más de la glicólisis y menos del metabolismo
oxidativo12. Los niveles menores de lactato en
músculos entrenados además se podrían deber
en parte a un aumento en la remoción por difusión o
intercambio y/o por metabolismo oxidativo. A pH
fisiológico, los iones H+ se forman en cantidades
equimolares a las de lactato, y entonces no es de sorprender la
observación de Troup et al.12 de
una elevada relación inversa entre lactato tisular y pH
intracelular (pHi).

Relación entre lactato muscular y pH celular. Un
aumento en el ion H+ intracelular se ha vinculado a la fatiga
vía diversos mecanismos, que incluyen inhibición
competitiva de unión del Ca++ a la troponina (Tn), lo que
produce tensión reducida, inhibición de la
glicólisis, disturbio en el proceso de captación de
Ca++ del RS y una inhibición directa del puente cruzado y
la ATPasa mio-fibrilar1,13-15. Asimismo, se ha
sugerido que el bajo pHi daría cuenta del aumento en los
tiempos de relajación vistos durante la fatiga al provocar
una reducción de la velocidad de desunión de los
puentes cruzados16. Con la fatiga la osmolaridad del
músculo tiende a aumentar y a causar aumento del agua
intracelular y edema celular (Borrero LM,
González-Serratos, comunicación personal). El
aumento en el lactato durante el ejercicio podría dar
cuenta de parte del efecto osmótico que lleva a
hinchamiento celular y, por tanto, a aumentar el espaciamiento
lateral del enmallado muscular, lo que podría llevar a
disminuciones de la fuerza; este efecto probablemente sea
pequeño. No obstante, en estudios donde se provocó
una disminución del diámetro de la célula
mediante el uso de dextrán, que disminuye la
sección transversal de la fibra, sólo se
observó un pequeño aumento en la tensión con
respecto al control17.

El alto lactato muscular podría aumentar la
fuerza iónica significativamente, lo que a su vez
podría disminuir la fuerza pico. Sin embargo, las
observaciones de Chase y Kushmerick18 de que el
lactato 50 mM no tuvo ningún efecto sobre la
tensión control de fibras aisladas del psoas de conejo,
provee una evidencia directa que los iones lactato no inducen
directamente fatiga. Sahlin et al.19,20 encontraron
alta correlación entre la caída del pH muscular y
el aumento del contenido de lactato y piruvato después de
ejercicio dinámico en seres humanos. Se conoce en la
actualidad una correlación inversa entre lactato y fuerza,
que es en gran parte dependiente de la alta correlación
entre lactato e H+ libres; además y aunque en 1994 Fitts
mencionó que el agente depresor de la fuerza es el H+ y no
el lactato, los experimentos de Favero et al.6,7 dejan
abierta la posibilidad para una participación del lactato
como uno de los posibles factores implicados en el mecanismo de
fatiga, si se tiene en cuenta que el lactato reduce la
liberación de Ca++ del RS. Asimismo, Boska et
al.21 hacen referencia a estudios que sugieren que la
reducción del pHi no es suficiente para explicar el grado
de reducción de la fuerza durante la fatiga. Los efectos
per se del lactato sobre el desarrollo de
fuerza parecen difíciles de evaluar, pues la
incubación con éste podría influir los
niveles de Ca++ y pHi. No obstante, se pueden hacer algunas
inferencias si se tiene en cuenta que los iones lactato per se
pueden inhibir el canal de Ca++ del RS. Al apoyarse en informes de la
existencia de canales de K+ sensibles a ATP en el músculo
esquelético, Juel4 sugiere que como estos
canales se pueden abrir en presencia de lactato y a bajos
valores de pH,
podrían jugar algún papel en la fatiga muscular,
pues durante ésta se aumentan las concentraciones de
lactato y de H+; además, menciona que se podría
especular que la apertura de estos canales se puede considerar
como un mecanismo protector, pues la acumulación de K+
extracelular despolarizaría las células
musculares, de tal manera que se deprimiría el desarrollo
de fuerza y el daño
posterior por disminución de ATP, sería prevenible.
Sin embargo, señala que se requieren más
experimentos para dilucidar la importancia fisiológica de
tal mecanismo.

Según Renaud22 el lactato aumenta la
fuerza tetánica durante la fase temprana de la
recuperación de músculos sartorios de rana,
después de fatiga por tétanos. Este efecto fue
especialmente marcado a pH 6.4. Asimismo, a bajo pH el lactato
presenta un efecto benéfico con respecto a la
recuperación de la capacidad de mantener la fase de meseta
durante el tétanos, que se reduce por efecto de la fatiga.
Sin embargo, se debe tener presente que Renaud considera que una
dependencia de la recuperación de la fuerza
tetánica con respecto del pHi no se puede excluir
completamente debido a un posible efecto del lactato que
contrarreste el bajo pHi.

Es importante considerar el efecto del pHi sobre la
actividad de la fosfofructoquinasa; un bajo pH disminuye la
actividad de la enzima y según el grado de acidez,
podría llegar a bloquear la actividad
glicolítica.

Lactato en sangre y
músculo: capacidad de trabajo.
Después de un ejercicio máximo de corta
duración y con cargas de trabajo de 50% a 60% del
VO2 máximo, el lactato en la sangre aumenta y
en general promedia los 10-20 mM. Después de un ejercicio
máximo intermitente se observan mayores niveles
sanguíneos de lactato que con ejercicio continuo, y
los valores
más altos de lactacidemia se asocian con protocolos de
ejercicio que comprometen una gran masa muscular23.
Osnes y Hermansen24 han observado niveles de lactato
de hasta 32 mM después de ciclos intermitentes de
ejercicio máximo de 40-60 seg. La concentración
máxima de lactato muscular es aproximadamente 10 mM mayor
que la de lactato en sangre y pueden ocurrir aumentos
significativos dentro de los 10 seg de la iniciación del
ejercicio "supramáximo."

Al aumentar los niveles de lactato en la sangre, los
músculos inactivos aumentan su captura y el lactato
capturado se puede usar en la gluconeogénesis sobre todo
en fibras rápidas, que son capaces de convertir lactato a
glucógeno 3 a 4 veces más rápido que las
fibras lentas. Además, pequeñas cantidades de
lactato se pueden convertir a maleato o alanina, o el lactato se
puede oxidar. Una fracción variable del carbohidrato que
se utiliza durante ejercicio moderado, entra al lactato
disponible circulante antes de completa oxidación y en un
músculo dado, el lactato que se forma en las
células glucolíticas, se puede usar como una fuente
de energía para fibras más oxidativas. Los sitios
de oxidación incluyen no sólo las fibras vecinas,
sino también fibras anatómicamente remotas, como
también el corazón,
el hígado, y otros tejidos. En el
hígado el lactato se puede convertir en glucosa. Esta
glucosa puede retornar al músculo y ser utilizada por
éste como fuente de energía que prolonga la
glucólisis muscular (ciclo de Cori). El lactato entonces
funciona como un inter-mediario metabólico importante que
puede rápidamente intercambiarse entre compartimentos
musculares y entre diferentes tejidos4.

SUMMARY: The role of lactate ion on muscle
operation is reviewed. The following concepts are outstanding:
lactate is a metabolic intermediary that accumulates during high
intensity exercise as a result of the associated increase in
glycolytic activity. Under those conditions the formation of ATP
is linked to the generation of lactate and H+ ions and to the
corresponding lowering of the intracellular pH (pHi). If fatigue
develops, the increased levels of lactate correlate with the
reduction of force and the lactate concentrations reached for a
certain degree of activity depend upon the type of muscle fiber
involved. Exit of lactate from the fiber occurs mostly by 3
mechanisms, the most important of which is the coupled lactate-H+
cotransport, whose activity varies with the type of fiber,
activation patron as well as with the extracellular pH and buffer
concentration. The lowering of pHi has been pointed out as one of
the more important factors for the production of fatigue. Despite
this, the reduction of force attributable to acidification seems
insufficient to account for the whole of fatigue. Recent
experiments show an inhibitor action of lactate on the
sarcoplasmic reticulum calcium release channel, which suggests
that lactate per se (and not necessarily the associated pHi
change) may play an important role in the cause of fatigue. On
the other hand, lactate may have a beneficial effect on the
recovery of tetanic force and of the ability to maintain the
plateau in tetanic contraction. The increase in lactate could
also have a protective action on the muscle fiber during fatigue
through the activation of ATP-dependent K+ channels. Muscle
produces and removes lactate, so that when the blood
concentrations of the ion increases, it may be captured and
utilized by inactive muscles, as well as by other
tissues.

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean expresar su gratitud al Dr. Luis
María Borrero, por sus valiosas sugerencias en
relación con este manuscrito.

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José Carlos Giraldo T., M.D.1,
María Elena Sánchez, Ph.D.2
1.
Estudiante Magister en Fisiología, Universidad del
Valle, Cali. Profesor
Asistente, Programa Ciencias del
Deporte y la
Recreación, Facultad de Medicina,
Universidad Tecnológica de Pereira.
2. Profesora Asociada, Departamento de Ciencias
Fisiológicas, Escuela de
Ciencias Básicas, Facultad de Salud, Universidad del
Valle, Cali.