vba: (Default)
[personal profile] vba
История с мельдонием неожиданно показала, как много людей интересуется тем, как работают мышцы человека, чем они питаются, как увеличить их эффективность... Оказывается, не все еще привязаны к дивану, и это хорошо.

Как обещал, расскажу, почему мельдоний, тормозя использование очень доброго субстрата, каким являются жирные кислоты, может увеличивать эффективность мышц. Для этого мне придется пойти на многие упрощения (иначе мой рассказ будет слишком длинным и скучным) и вначале сделать некоторое введение.

Первая важная и крайне упрощенная вещь заключается в том, что существует два типа мышечных волокон. Одни (назовем их белые) очень крупные, мощные, развивают большую силу, почти не потребляют кислорода и не могут работать долго. Другие (назовем их красные) более тонкие, не очень сильные, но могут работать без устали очень долго. Им постоянно нужен приток кислорода.



Образцы людей с пребладанием белых волокон мы можем видеть среди спортсменов Карибского бассейна. У них рельефная мускулатура и они могут за секунды разгоняться до огромных скоростей. Идеал – Усэйн Болт. Однако эти люди не могут показывать хороших результатов, скажем, в марафоне.

Жители Восточной Африки, напротив, имеют генетически преобладающие красные волокна. Худощавые кенийцы или эфиопы могут бежать часами, не уставая. Но их мышцам надо все время подавать кислород.

Принципиальная разница в энергетике мышц заключается в том, что производство молекул АТФ, источника энергии для мышечного сокращения, в белых мышцах очень медленное. Поэтому такие мышцы заготавливают этот АТФ заранее, переводят его в резервную форму в виде фосфокреатина и используют этот большой энергетический запас в течение короткого времени, но уж на полную катушку. Во время усилий им кислород и не нужен, все равно они ничего не сумеют наработать за короткое время. Белые волокна вовсю используют спринтеры, штангисты, гимнасты.

Красные мышцы, напротив, постоянно поддерживают большое производство АТФ, этот резерв не истощается, поэтому могут работать долго. Типичная красная мышца это сердце, которое колотится всю жизнь без остановки. Однако такие мышцы критично зависят от подачи кислорода, которая может быть и ограничена – например, у больных с сосудистыми нарушениями или у здоровых, но при длительных больших физических нагрузках (марафон, спортивная ходьба, стайерское плавание, лыжная гонка), когда многим мышцам нужно постоянно много кислорода, чтобы сделать много АТФ, а на всех не хватает. Поэтому и врачи, и любители допинга ищут, как эту проблему решить.

Теперь нам нужно понять, как делается в клетке этот самый драгоценный АТФ. Как я уже писал, в результате распада двух источников (глюкозы и жирных кислот) выделяется химическая энергия, которая запасается в виде двух молекул, богатых электронами, обозначим их N и F. Потом в митохондриях (это такие пузырьки внутри клеток) эти молекулы отдают свои электроны кислороду. Вот для этого мы дышим, и без кислорода не можем жить.

Самое удивительное во всей этой истории то, что съеденные нами сладкие и жирные вещи сгорают, при том что непосредственно из этого нужный нам АТФ не образуется. А куда же девается энергия от сгоревших продуктов?

А вот куда. Когда N и F отдают свои электроны кислороду, выделенная химическая энергия тратится на откачку протонов из митохондрий. Получается, что внутри митохондрий их мало, а снаружи много, и они химически давят на стенку митохондрий. В стенке есть маленькая специальная дырочка, через которую протоны стремятся вернуться обратно внутрь. Когда они возвращаются, их поток крутит маленькую турбинку (точно как вода на ГЭС), а уж механическая энергия этого крутежа используется для производства АТФ (пока не очень ясно, как это происходит).

Окисление жирных кислот может дать очень много АТФ. Например, полное окисление молекулы стеариновой кислоты, которая содержит 18 атомов углерода, дает 146 молекул АТФ. Очень богато! А окисление трех молекул глюкозы (там тоже 18 атомов углерода) дает только 38х3= 114 молекулы АТФ. Значит сжигать жирные кислоты спортсмену выгоднее?!

Это как посмотреть. Это выгоднее, когда кислорода хоть попой ешь. А когда замучился уже дышать от усталости, как та же Шарапова к концу третьего сета или лыжник на втором часу гонки, это не выгоднее. И вот почему.

Стоимость производства АТФ в кислородных деньгах выражается отношением АТФ/кислород. Молекула N дает 3 молекулы АТФ на атом кислорода, а молекула F дает только 2 молекулы АТФ на атом кислорода. По сравнению с распадом глюкозы, распад жирных кислот дает относительно больше молекул F, не очень выгодных в кислородных деньгах.

Но, может быть, даже не это главная беда. Для того, чтобы начался процесс использования жирных кислот, их надо "зарядить", потратить немножко энергии. Когда с кислородом туго, таких "заряженных", но не окисленных, молекул накапливается много, они просто не успевают окисляться.И тогда они "разряжаются", энергия теряется, и их снова надо заряжать, энергию тратить. А что еще плохо, эти разряженные молекулы дурно влияют на стенку митохондрий, грубо говоря, делают в ней маленькие дырочки, и протоны, вместо того, чтобы крутить полезную турбинку, через эти дырочки бесполезно утекают внутрь митохондрий. Значит, еще больше кислорода требуется потратить, чтобы обратно эти протоны выкачать. Сплошные убытки!

Как мы видим, окисление жирных кислот слишком уж дорогое удовольствие, когда кислорода мало. Поэтому, когда язык от усталости вывалился, лучше это окисление задавить, а окислять глюкозу. Дешево и сердито!
А как задавить? Мельдонием! Мельдонием, который запретили.
Теперь представителям видов спорта, где важна выносливость, будет трудно, да. А штангистам наплевать.

Date: 2016-03-26 05:47 pm (UTC)
From: [identity profile] affidavid.livejournal.com
Очень много неточностей в описании биохимии, очень длинно, и не очень понятно.

Date: 2016-03-26 05:52 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/vba_/
Очень много неточностей в описании биохимии

Да?
А конкретно есть что сказать?

Date: 2016-03-26 08:05 pm (UTC)
From: [identity profile] affidavid.livejournal.com
Ну, например, что химическая энергия никак не запасается в виде NADH - он мгновенно тратится сразу после синтеза. Или что числа там неверные - с одной NADH получить 3 ATP не получится, максимум 2.5. Соображения о меньшем количестве ATP/FADH2 по сравнению с ATP/NADH также мало относятся к делу: по любому и для глюкозы, и для жирных кислот FADH2 в разы намного менее важный источник энергии, чем NADH. Также совсем непонятно, что имеется в виду под разряженными молекулами жирных кислот - если это просто свободные жирные кислоты, то их концентрация от приема мельдония должна быть не больше, а меньше. Ну и другие вещи.

Я, кстати, не уверен, что "принципиальная разница в энергетике мышц заключается в том, что производство молекул АТФ, источника энергии для мышечного сокращения, в белых мышцах очень медленное" - скорее тут просто разница в том, что белые мыщцы просто просто хуже снабжаются кровью.

Зато ничего не сказано про увеличение производства свободных радикалов в условиях гипоксии и reperfusion injury, которая тут, возможно, самая главная причина всех описанных проблем. Вообще мне кажется, что простое объяснение о том, что жирные кислоты проблематичны для условий недостатка кислорода намного более эффективно, чем попытка на пальцах рассказать довольно сложные вещи делая множество не вполне корректных сравнений.

Date: 2016-03-26 10:21 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/vba_/
Я понимаю, что традиционно очень хочется лягнуть, но у вас не получится. Просто я в сюжете разбираюсь гораздо лучше вас.

По пунктам:
Ну, например, что химическая энергия никак не запасается в виде NADH - он мгновенно тратится сразу после синтеза.
Во-первых, нигде у меня не написано, что химическая энергия не запасается в виде NADH, это ваша фантазия.
Во-вторых, NADH вовсе не "тратится мгновенно", а его количество steady state существенно и прекрасно определяется флюоресценцией.

Или что числа там неверные - с одной NADH получить 3 ATP не получится, максимум 2.5.
Это замечание мне напоминает "срезал". Это все равно, что сказать, "нет, ускорение свободного падения не 9,81, там же еще сопротивление воздуха". Надо было еще добавить тогда FADH2 не дает 2 АТФ, а максимум 1,5.
На самом деле, все зависит от условий, так же как АДФ/О варьирует в экспериментах в широком диапазоне. NADH дает именно 3 ATФ, так же, как g = 9,81, но в реальных условиях величина АТФ/NADH может быть меньше 3.

Соображения о меньшем количестве ATP/FADH2 по сравнению с ATP/NADH также мало относятся к делу: по любому и для глюкозы, и для жирных кислот FADH2 в разы намного менее важный источник энергии, чем NADH.

Для вашего общего развития - бета-окисление жирных кислот дает РАВНОЕ количество NADH и FADH2. Гликолиз вообще не дает FADH2.
FADH2 не "менее важный", он менее эффективный, о чем я и писал.

Также совсем непонятно, что имеется в виду под разряженными молекулами жирных кислот - если это просто свободные жирные кислоты, то их концентрация от приема мельдония должна быть не больше, а меньше.

И здесь вы не в теме. Превращение ацил-КоА обратно в жирные кислоты происходит в матриксе митохондрий тиоэстеразами в условиях, когда окисление митохондриального ацил-КоА ингибировано, например, недостатком кислорода. Откройте какие-нибудь обзоры, почитайте про futile cycling of fatty acid intermediates. Мельдоний блокирует вход ацил-КоА в матрикс и тем самым не дает возможности ацил-КоА превращаться обратно в жирные кислоты и уходить из матрикса в цитозоль через UCP. Таким образом блокируется futile cycling, который в некоторых условиях может приводить к потере эффективности до 30% - почитайте работы группы Lopaschuk из Канады.

Ну и другие вещи.

Ну какие еще, какие вещи?

/Я, кстати, не уверен, что "принципиальная разница в энергетике мышц заключается в том, что производство молекул АТФ, источника энергии для мышечного сокращения, в белых мышцах очень медленное" - скорее тут просто разница в том, что белые мыщцы просто просто хуже снабжаются кровью./

Они потому и хуже снабжаются кровью, что им не нужен интенсивный приток кислорода - в них в разы меньше митохондрий. Они от того и белые. Сравните митохондриальную массу в белых и красных волокнах и поймете, откуда разница в интенсивности производства АТФ.

Зато ничего не сказано про увеличение производства свободных радикалов в условиях гипоксии и reperfusion injury

Какая еще reperfusion injury у здорового человека, у спортсмена с отличным кровоснабжением?

простое объяснение о том, что жирные кислоты проблематичны для условий недостатка кислорода намного более эффективно

В прошлых постах я ограничился этим утверждением. Но меня попросили объяснить, почему это так. Я объяснил. Вам не нравится мое объяснение - напишите свое.

В заключение скажу - не пытайтесь углубляться в спор со мной на эту тему. На все другие пожалуйста, а на эту не надо. Тем более, критиковать, не очень хорошо разбираясь. Если уж очень хочется поговорить - почитайте сначала литературу, а потом задавайте вопросы, я вам отвечу.
Edited Date: 2016-03-26 10:24 pm (UTC)

Date: 2016-03-26 11:41 pm (UTC)
From: [identity profile] affidavid.livejournal.com
"Во-первых, нигде у меня не написано, что химическая энергия не запасается в виде NADH, это ваша фантазия."

У вас в посте именно, что написано "выделяется химическая энергия, которая запасается в виде двух молекул, богатых электронами, обозначим их N и F."

"Во-вторых, NADH вовсе не "тратится мгновенно", а его количество steady state существенно и прекрасно определяется флюоресценцией."

Steady state означает именно то, что ничего не запасается - сколько прибыло, столько убыло в тот же момент

"На самом деле, все зависит от условий, так же как АДФ/О варьирует в экспериментах в широком диапазоне. NADH дает именно 3 ATФ, так же, как g = 9,81, но в реальных условиях величина АТФ/NADH может быть меньше 3."

Нет, три АДФ получить невозможно, 2.5 это максимальная эффективность. Меньше можно, больше нет.

"бета-окисление жирных кислот дает РАВНОЕ количество NADH и FADH2. Гликолиз вообще не дает FADH2.
FADH2 не "менее важный", он менее эффективный, о чем я и писал."

Бета-окисление это только начало процесса. Полное окисление стеариновой кислоты в митохондрии дает 35 NADH и только 17 FADH2. FADH2 дает только около 20 процентов энергии. Все разговоры об нем только отвлекают от главного.

"Превращение ацил-КоА обратно в жирные кислоты происходит в матриксе митохондрий тиоэстеразами в условиях, когда окисление митохондриального ацил-КоА ингибировано, например, недостатком кислорода. "

А вот тут вы совершенно правы.

"Ну какие еще, какие вещи?
Про два вида мышц - это очень отвлекает от главного.

"Какая еще reperfusion injury у здорового человека, у спортсмена с отличным кровоснабжением?"

Недостаток кислорода в клетка при запредельных физических нагрузках может быть и при отличном кровоснабжении. Про reperfusion injury это мое чисто спекулятивное предположение, но вполне достаточно известных случаев, когда до этого совершенно здоровый атлет помирает на стадионе, и мельдоний вполне уменьшать вероятность подоных исходов.

"В прошлых постах я ограничился этим утверждением. Но меня попросили объяснить, почему это так. Я объяснил. Вам не нравится мое объяснение - напишите свое."

Моей квалификации вполне хватает для критики, но не для написания хорошего объяснения. Но и у вас в этот раз тоже не очень получилось, несмотря на ваши знания - слишком много необязательных деталей и неточностей. Если вам не нравится, то можете на мои посты не отвечать, или ваще забанить.

Date: 2016-03-27 08:59 am (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/vba_/
Банить мне вас не за что. То, что вы пишете неверные или бессмысленные вещи, не повод для бана. А отвечаю я потому, что не позволю ставить под сомнение мою квалификацию, как специалиста. А то, о чем я здесь пишу, это моя специальность, и до сих пор никто в мире не ставил мою квалификацию под сомнение.

/"Во-первых, нигде у меня не написано, что химическая энергия не запасается в виде NADH, это ваша фантазия."

У вас в посте именно, что написано "выделяется химическая энергия, которая запасается в виде двух молекул, богатых электронами, обозначим их N и F."/

Перечитайте еще раз свою критику. Обратите внимание на частицу НЕ, которая в русском языке употребляется для отрицания.

/"Во-вторых, NADH вовсе не "тратится мгновенно", а его количество steady state существенно и прекрасно определяется флюоресценцией."

Steady state означает именно то, что ничего не запасается - сколько прибыло, столько убыло в тот же момент/

Вот зачем писать бессмыленные вещи? Тогда можно сказать, что ничто в организме не запасается, сколько прибывает, столько и убывает. Например, фраза из любого учебника "химическая энергия запасается в виде АТФ" неверная, ведь сколько прибывает, столько и убывает.

Нет, три АДФ получить невозможно, 2.5 это максимальная эффективность. Меньше можно, больше нет.

Я не понимаю, зачем вы пришли именно в мой журнал с этим опровержением. Обратитесь к авторам любого учебника биохимии, который пишет прописные истины, вроде той, что окисление молекулы NADH дает 3 молекулы АТФ, и расскажите им о своем открытии. Ну возьмите наугад хоть этот:
https://books.google.fr/books?id=1b0iwv8-jGcC&redir_esc=y
Exercise Physiology: Basis of Human Movement in Health and Disease, который на стр.73 пишет:
"Each NADH drives the synthesis of three ATPs..."

А потом, когда справитесь с университетскими учебниками биохимии, можно будет взяться за школьные учебники физики, которые пишут, что ускорение свободного падения равно 9,81 м/сек2. Мол, все, кто измерял падение реальных предметов, получали значения меньше этой величины.

Так что закончим с NADH, пока не объясните всем, почему все учебники пишут неправду.

Бета-окисление это только начало процесса. Полное окисление стеариновой кислоты в митохондрии дает 35 NADH и только 17 FADH2. FADH2 дает только около 20 процентов энергии. Все разговоры об нем только отвлекают от главного.

Главное в данном случае это вопрос, почему окисление жирных кислот более кислородозатратно, чем окисление глюкозы. И большое производство FADH2 есть важная часть ответа на этот вопрос.

"Ну какие еще, какие вещи?
Про два вида мышц - это очень отвлекает от главного.

Тут я очень посмеялся. А то, что в реальных условиях АТФ/NADH может быть меньше 3, это не отвлекает от главного? Какое это вообще имеет отношение к теме поста?

Про два вида мышц не отвлекает от главного, потому что показывает, что мельдоний увеличивает эффективность не всех мышц и поэтому его применение дает разные эффекты для разных видов спорта.

Недостаток кислорода в клетка при запредельных физических нагрузках может быть и при отличном кровоснабжении. Про reperfusion injury это мое чисто спекулятивное предположение, но вполне достаточно известных случаев, когда до этого совершенно здоровый атлет помирает на стадионе, и мельдоний вполне уменьшать вероятность подоных исходов.

Недостаток кислорода и reperfusion injury это совсем разные явления. Для reperfusion injury должно быть сначала нарушение perfusion, чего у спортсменов практически никогда не бывает. Здоровый атлет может помереть на стадионе, но это никак не связано с reperfusion injury. А почему он может помереть, я могу написать десять экранов (у меня давным-давно была кандидатская на эту тему), только зачем?

И мой совет – когда в следующий раз захотите меня уесть, выберите какую-нибудь другую тему, но только не биоэнергетику мышц. Здесь вам ничего не светит. Я ведь о многом пишу, других тем и возможностей будет много.

Date: 2016-03-27 01:03 pm (UTC)
From: [identity profile] affidavid.livejournal.com
Перечитайте еще раз свою критику. Обратите внимание на частицу НЕ, которая в русском языке употребляется для отрицания.

Перечитал. По прежнему, ваше высказывание "выделяется химическая энергия, которая запасается в виде двух молекул, богатых электронами, обозначим их N и F." неверно. Эта энергия не запасается, а преобразуется, и немедленно тратится на синтез АТФ или на другие цели. Никакого накопления и запасения "N и F" не просходит.

Вот зачем писать бессмыленные вещи? Тогда можно сказать, что ничто в организме не запасается, сколько прибывает, столько и убывает. Например, фраза из любого учебника "химическая энергия запасается в виде АТФ" неверная, ведь сколько прибывает, столько и убывает.


Конечно неверная, такого в учебниках нет. Энергия не запасается в виде АТФ, она преобразуется с помощью АТФ в другие формы. Энергия запасается в других молекулах, с том же креатинфосфате, жирных кислотах, гликогене, и вот их концентрация меняется очень значительно в отличие от АТФ.

Ну возьмите наугад хоть этот:
https://books.google.fr/books?id=1b0iwv8-jGcC&redir_esc=y
Exercise Physiology: Basis of Human Movement in Health and Disease, который на стр.73 пишет:
"Each NADH drives the synthesis of three ATPs..."

А потом, когда справитесь с университетскими учебниками биохимии, можно будет взяться за школьные учебники физики, которые пишут, что ускорение свободного падения равно 9,81 м/сек2. Мол, все, кто измерял падение реальных предметов, получали значения меньше этой величины.


Эта книга по медицине, а не по биохимии. Возьмите любой учебник по биохимии, Ленинджера или Страйера, и вы увидите, что больше 2.5 получить невозможно: на каждую молекулу АДФ нужно 4 протона - 3 на синтез и 1 на траспорт из митохондрии в цитозоль. NADH дает при окислении транспорт 10 протонов, 10/4 равно 2.5

Главное в данном случае это вопрос, почему окисление жирных кислот более кислородозатратно, чем окисление глюкозы. И большое производство FADH2 есть важная часть ответа на этот вопрос.


Важная, но не очень. Если бы вместо FADH2 при бета окислении получалась бы NADH то соотношение АДФ/О2 для жирных кислот изменилось бы с 3.5 на 3.8, все равно немного по сравнению с > 5 для глюкозы.

И мой совет – когда в следующий раз захотите меня уесть, выберите какую-нибудь другую тему, но только не биоэнергетику мышц. Здесь вам ничего не светит. Я ведь о многом пишу, других тем и возможностей будет много.

Мой комменты были чисто про катаболизм и синтез АТФ - здесь моя квалификация выше, судя по вашим неточностям. У вас постоянная попытка задавить авторитетом - это очень распространено, например, у людей с медицинским образованием, где самоуверенность это необходимая часть профессии. Я по образованию химик, и мне гораздо легче признавать свои недостаточные познания в чем-то. Я не специалист по мышцам, и по гипоксии, и именно поэтому мне интересно было узнать про значительную роль гидролиза тиоэфиров в митохондрии в условиях гипоксии - я об этом не знал. Со своей стороны, мои замечания выше вполне корректны, и я несколько удивлясь вашему раздражению.

Date: 2016-03-28 04:11 pm (UTC)
From: [identity profile] daily-madness.livejournal.com
Что касается СО2/кислород - на глюкозе это соотношение равно единице, на жирных кислотах - 0,7. Что касается caloric equivalent - 5,047 kcal/lO₂ для углеводов и 4.686 kcal/lO₂ для жирных кислот.

Date: 2016-03-28 04:38 pm (UTC)
From: [identity profile] affidavid.livejournal.com
Caloric energy довольно плохой инструмент для сравнения производства АТФ в организме - это просто энергия сгорания вещества. В некоторых случаях вы можете получить высокую Caloric energy для молекул, которые дают мало АТФ, которая только и важна для производства мышечной работы (или, в экстремальном случае, даже уменьшают количество синтезированного АТФ). Величина АТФ/О2 гораздо лучше отражает действительность. Просто измерить caloric energy сгоранием в калориметре намного легче, чем замерять производство АТФ. Медики обычно не осведомлены о подобных тонкостях.

Date: 2016-03-28 04:57 pm (UTC)
From: [identity profile] daily-madness.livejournal.com
Это именно АТФ измеренная в калориях.

Date: 2016-03-28 05:22 pm (UTC)
From: [identity profile] affidavid.livejournal.com
Увы, нет. Вы можете легко убедиться сами: это теплота сгорания глюкозы (около 2800 КДж/моль) или жирной кислоты (около 11900 КДж/моль для стеариновой) пересчитанная на литр кислорода в стехиометрическом соотношении. В АТФ запасается примерно половина этой энергии, остальное переходит в тепло.

Date: 2016-03-28 02:43 pm (UTC)
From: [identity profile] daily-madness.livejournal.com
И мой совет – когда в следующий раз захотите меня уесть, выберите какую-нибудь другую тему, но только не биоэнергетику мышц. Здесь вам ничего не светит
Аналогичный совет вам же.

Profile

vba: (Default)
vba

December 2016

S M T W T F S
    123
45 67 8 910
11 12 13 14 15 16 17
1819 20 21 22 23 24
25262728293031

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Aug. 14th, 2025 11:32 am
Powered by Dreamwidth Studios