Náplň podkapitoly:
1. Metabolismus svalové tkáně
2. Diagnostika onemocnění svalů
_
Metabolismus svalové tkáně
Svalová tkáň je významným konzumentem živin i kyslíku. Jejich spotřeba samozřejmě významně závisí na tom, jak intenzivně sval pracuje. Při velmi intenzivní zátěži spotřebují samy kosterní svaly 60 % celkové spotřeby kyslíku. Pro svalové buňky je současně typické, že dokážou určitou dobu efektivně fungovat bez dodávek kyslíku – anaerobně. Svalové buňky proto schraňují významné množství svalového glykogenu a kreatinfosfátu.
Zdroje energie ve svalové tkáni
Sarkoplazma obsahuje množství ATP, které vystačí přibližně na 1 sekundu intenzivní svalové práce. ATP je doplňováno z následujících zdrojů:
1) Kreatinfosfát
2) Svalový glykogen: aktivace glykogenfosforylázy vzestupem intracelulární koncentrace Ca2+ a působením katecholaminů, doplňuje se během odpočinku svalu (podporuje inzulin)
3) Živiny z cirkulace: glukóza (inzulin-dependentní GLUT-4), mastné kyseliny, ketolátky
4) Aminokyseliny (z krevní cirkulace i interní svalové)
Kromě enzymů jednotlivých metabolických drah jsou pro produkci ATP důležité i dva další enzymy:
1) Kreatinkináza (CK)
Kreatinfosfát + ADP ↔ kreatin + ATP
2) Adenylátkináza
ADP + ADP → AMP + ATP
Typy svalových vláken a jejich metabolické odlišnosti
Vlákna příčně pruhovaných svalů lze rozdělit na dva základní typy – červená a bílá:
Červená svalová vlákna („pomalá“ vlákna I. typu)
V červených svalových vláknech probíhá energeticky výhodnější aerobní metabolismus. Toto je podmíněno bohatým cévním zásobením a vysokým výskytem mitochondrií. Jejich cytoplazma současně obsahuje protein skladující kyslík – myoglobin. Červená svalová vlákna se tedy převážně zaměřují na aerobní zátěž (např. cyklistika, plavání, maratónský běh, udržení tonu – zádové svaly). Jejich hlavním energetickým zdrojem je β-oxidace mastných kyselin. S intenzitou zátěže ale stoupá energetická závislost na sacharidech.
Bílá svalová vlákna („rychlá“ vlákna II. typu)
V bílých svalových vláknech se většina ATP generuje v anaerobních procesech (anaerobní glykolýza). Tato vlákna totiž vykazují horší cévní zásobení a nižší obsah myoglobinu i mitochondrií (v porovnání s červenými vlákny). Jsou naopak bohatá na molekuly glykogenu a enzymy glykolýzy. Proto se povětšinou uplatňují pro mohutnou a rychlou, ale současně krátkou kontrakci, která může probíhat za anaerobních podmínek. Během jejich kontrakce prudce narůstá rychlost glykogenolýzy a anaerobní glykolýzy. Vznikající laktát se kumuluje ve svalu a podmiňuje bolest a svalovou únavu – proto jsou ideální pro zátěž, kterou lze vykonat „na jeden nádech”, jako je skok, vzpírání či sprint. Laktát se uvolní ze svalu do krve, která ho zanese do jater, kde se z něho glukoneogenezí resyntetizuje glukóza, jež se krví opět dostane do svalu – tzv. Coriho cyklus. Laktát současně představuje energetický substrát pro srdce. Naše kosterní svaly jsou převážně tvořeny jak z červených, tak i z bílých svalových vláken. Jejich zapojení závisí na dodávce kyslíku – anaerobní a aerobní metabolismus se střídá podle intenzity a délky svalové zátěže. V některých svalech naopak převažuje jen jeden typ vláken.
Svalová únava
Intenzivní svalová práce vyvolá svalovou únavu, jež je podmíněna lokálním zvýšením koncentrace laktátu a snížením pH. Jedná se o významný ochranný mechanismus, který má jedince informovat o riziku poškození svalových buněk. Pocit svalové únavy zmenšuje aktivace sympatiku a katecholaminy. Fyzicky aktivní jedinci mají posunutý práh svalové únavy, protože jejich svaly si navykly na vyšší stupeň zátěže (mají například bohatší energetické rezervy).
Metabolismus aminokyselin ve svalu
Kosterní sval dokáže metabolizovat větvené aminokyseliny (BCAA – Val, Leu, Ile). Jejich uhlíkaté kostry jsou využity v energetickém metabolismu, aminoskupiny slouží pro syntézu alaninu, glutamátu a glutaminu. Alanin a glutamin se uvolňují do krevního oběhu (koncentrace alaninu je asi 0,3 mmol/l, glutaminu 0,6 mmol/l). Glutamin představuje hlavní transportní formu amoniaku v organismu. V játrech jsou alanin i glutamin deaminovány a vzniklý amoniak se přemění na močovinu. Z alaninu játra mohou resyntetizovat glukózu – uzavírá se tzv. alaninový cyklus.
Při intenzivní zátěži či dlouhodobém hladovění se aminokyseliny stávají důležitým zdrojem energie pro svalové buňky.
Glukokortikoidy (kortizol) stimulují proteokatabolismus svalových bílkovin – uvolněné aminokyseliny se v játrech, ledvinách a enterocytech využívají jako substráty glukoneogeneze. Inzulin naopak vykazuje proteoanabolické účinky.
Kreatin a kreatinfosfát
Kreatin syntetizovaný v ledvinách a v játrech z glycinu, argininu a S-adenosylmethioninu (SAM) je ve svalu fosforylován (spotřeba ATP, katalyzuje kreatinkináza) na kreatinfosfát. Neenzymatickou cyklizací kreatinu vzniká kreatinin – odpadní produkt vylučovaný močí.
_
Diagnostika onemocnění svalů
V diagnostice nemocí svalů se využívá stanovení následujících látek:
1) Kreatinkináza (CK) – k odlišení místa poškození se měří aktivity izoenzymů kreatinkinázy:
a) CK-MM – lokalizovaná v kosterním svalstvu
b) CK-MB – lokalizovaná v myokardu
2) Troponin I a T – v současnosti nejspecifičtější kardiální markery, vrchol jejich koncentrace nastupuje asi 14 hodin po infarktu myokardu
3) Myoglobin – uvolňuje se do krve po poškození kosterního i srdečního svalu (př. crush syndrom), jeho masivní uvolnění do krve může vyvolat ledvinné selhání. Jako kardiální marker je pouze málo specifický, ale dosahuje vrcholu své koncentrace už 6 hodin po infarktu myokardu.
Autoři podkapitoly: Josef Fontana a Petra Lavríková
