Η μετατροπή χημικής ενέργειας σε μηχανικό έργο είναι γνωστή στους δρομείς που βιώνουν συστηματικά, στη διάρκεια της άσκησης, αυτό το θαύμα της φύσης. Η μετατροπή πραγματοποιείται με τη μεταστοιχείωση των θρεπτικών ουσιών της τροφής σε μονάδες παραγωγής ενέργειας, τις οποίες εκμεταλλεύονται τα μυϊκά κύτταρα για τη λειτουργία τους. Αλλά τα πράγματα δεν είναι μόνον έτσι. Υπάρχει μια ουσία, η τριφωσφορική αδενοσίνη, με το κωδικό όνομα ΑΤΡ, που δρα ως ενεργειακό νόμισμα στις δοσοληψίες του νευρικού συστήματος με τους μυς.
Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) ανακαλύφθηκε συγχρόνως από δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες που ειδικεύονταν στη χημεία των φωσφορικών βιοχημικών ενώσεων από τα Πανεπιστήμια του Βερολίνου και του Χάρβαρντ. Ωστόσο, ήταν ο Hans Lohmann ο ερευνητής που απομόνωσε πρώτος την ουσία στο εργαστήριο από εκχυλίσματα μυών και ήπατος. Κατά περίεργη συγκυρία, όπως συμβαίνει συχνά στη ζωή, η ανακάλυψη αυτή δεν τιμήθηκε, ως όφειλε, με το βραβείο Νόμπελ, γεγονός που αποτέλεσε θέμα πολλών συζητήσεων στην επιστημονική κοινότητα.
Πανταχού παρούσα
Η τριφωσφορική αδενοσίνη είναι πανταχού παρούσα στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών και συμμετέχει ενεργά στη λειτουργία τους. Η παντοδυναμία της κρύβεται στο ίδιο της το μόριο. Η δεσμευμένη χημική ενέργεια που εγκλείεται στο μόριό της (γνωστή ως βιολογική ενέργεια) χρησιμοποιείται για να καταστήσει πραγματοποιήσιμες τις περισσότερες λειτουργίες του μεταβολισμού.
Όλες οι βιολογικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στα κύτταρα απαιτούν ενέργεια, η οποία απελευθερώνεται απ’ ευθείας όταν η ΑΤΡ διασπάται σε ADP (διφωσφορική αδενοσίνη) και ανόργανο φωσφόρο, με την εξίσωση:
ATP = ADP + Pi + ενέργεια
Μέσα από αυτό το πρίσμα, μπορούμε να κατανοήσουμε τη διαχρονική αξία της ΑΤΡ, η οποία υπάρχει στα κύτταρα από καταβολής κόσμου, δεν συνειδητοποιεί ενεργειακές κρίσεις ή οικολογικές καταστροφές και δεν υποκύπτει σε δημοσιονομικές απειλές και γεωπολιτικά τεχνάσματα.
Από πού αντλεί την ύπαρξή της η ΑΤΡ;
Η ανασύνθεση της ΑΤΡ απαιτεί οπωσδήποτε μια τουλάχιστον πηγή ενέργειας. Σήμερα γνωρίζουμε ότι τα κύτταρα έχουν διαθέσιμες τρεις τέτοιες πηγές:
• Η ταχύτερη διαθέσιμη πηγή ενέργειας προέρχεται από το σύστημα των φωσφορούχων ουσιών, ιδιαίτερα της φωσφορικής κρεατίνης. Η ουσία αυτή διασπάται ενζυματικά μέσα στα μυϊκά κύτταρα και ελευθερώνει ενέργεια για να ανασχηματίσει ανάστροφα ΑΤΡ. Έτσι δικαιολογείται η αλόγιστη σπουδή μερικών δρομέων να εφοδιαστούν με συμπληρώματα διατροφής που περιέχουν κρεατίνη! Ωστόσο, θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι τα μυϊκά αποθέματα ADP και Pi είναι μικρά και το ποσό της διαθέσιμης ενέργειας που χρησιμοποιείται από το σύστημα αυτό είναι περιορισμένο.
• Η δεύτερη διαθέσιμη πηγή ενέργειας είναι το σύστημα του γαλακτικού οξέος, επίσης γνωστό ως αναερόβια γλυκόλυση. Τα μυϊκά κύτταρα μεταβολίζουν τη γλυκόζη μερικώς, ελευθερώνοντας ενέργεια και σχηματίζοντας γαλακτικό οξύ ως παραπροϊόν. Το γαλακτικό οξύ (πριν την απομάκρυνση και την επαναδόμησή του σε γλυκογόνο) συγκεντρώνεται στους μυς προκαλώντας συμπτώματα κόπωσης.
• Η τρίτη πηγή ενέργειας για το μυϊκό κύτταρο είναι η αερόβια γλυκόλυση.
Εδώ το γλυκογόνο διασπάται πλήρως σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό με την παρουσία οξυγόνου. Η αντίδραση αυτή λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια των κυττάρων και ελευθερώνει μεγάλα ποσά ενέργειας για ανασύνθεση της ΑΤΡ, χωρίς να σχηματίζονται καματογόνα παραπροϊόντα.
Τι πρέπει να ξέρουν οι δρομείς
Το σύστημα της φωσφορικής κρεατίνης έχει ελάχιστα αποθέματα, ίσα για να τροφοδοτήσουν με ενέργεια μόνο 10 δευτερόλεπτα έντονης σωματικής προσπάθειας. Είναι χρήσιμα για δρομείς 100 μέτρων. Μόλις τα αποθέματα εξαντληθούν, το σώμα στρέφεται στην επόμενη πηγή ενέργειας, δηλαδή στην αναερόβια γλυκόλυση. Η επαναπλή ρωση των αποθηκών φωσφορικής κρεατίνης κατά το διάλειμμα ανάληψης παρουσιάζει μια εκθετική πορεία, που σημαίνει ότι υπάρχει μια γρήγορη πρώτη φάση και μια πιο αργή δεύτερη φάση.
Η αναερόβια γλυκόλυση είναι επίσης μια περιορισμένη πηγή ενέργειας ανασύνθεσης της ΑΤΡ. Από 1 γραμμομόριο γλυκόζης προκύπτουν 2 γραμμομόρια ΑΤΡ. Αυτό σημαίνει πως η αναερόβια γλυκόλυση αποτελεί μια κάθε άλλο παρά οικονομική απόδοση του γλυκογόνου. Έχει όμως το πλεονέκτημα ότι παρέχει σχετικά υψηλή ενέργεια στη μονάδα του χρόνου. Οι δρομείς των 400 και 800 μέτρων προφανώς ωφελούνται από την αναερόβια γλυκόλυση, επειδή αυτή μόνη μπορεί να δώσει την ενέργεια που χρειάζονται για έντονη σωματική προσπάθεια που διαρκεί μέχρι 120 δευτερόλεπτα. Οι πεπειραμένοι δρομείς, εξαιτίας της φυσικής τους κατάστασης, μπορούν να εκμεταλλευτούν το μεταβολικό αυτό σύστημα στο έπακρο. Όταν τα αναερόβια συστήματα εξαντληθούν, ή όταν οι ρυθμοί είναι βραδύτεροι, ενεργοποιείται το μοναδικό αερόβιο σύστημα, αυτό της κυτταρικής αναπνοής, ή αερόβιας γλυκόλυσης. Η αερόβια γλυκόλυση είναι, με άλλα λόγια, η πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται σε δραστηριότητες παρατεταμένης αντοχής.
Η μεταβολική αυτή οδός ακολουθείται όταν απαιτείται λίγη ενέργεια στη μονάδα του χρόνου. Είναι δηλαδή ιδανική για δρομείς μεγάλων αποστάσεων, μαραθωνοδρόμους και ημεροδρόμους. Η τριφωσφορική αδενοσίνη, σε αυτή την περίπτωση, προέρχεται από χημικές διεργασίες που επιτελούνται στα μιτοχόνδρια των κυττάρων χρησιμοποιώντας ως βασικά υλικά υδατάνθρακες και λιπαρά οξέα. Έτσι δικαιολογείται η προετοιμασία ενός δρομέα αντοχής με διαλειμματικές προπονήσεις και Long Run, προκειμένου να εμπλουτίσει τα κύτταρά του με τα απαραίτητα μιτοχόνδρια.
Πρακτικές συμβουλές
Οι ενεργειακές απαιτήσεις στη μονάδα του χρόνου, δηλαδή η ένταση της επιβάρυνσης, είναι αποφασιστικής σημασίας για το αν θα υπερισχύσει η μία ή η άλλη μεταβολική οδός παραγωγής ενέργειας. Ο οργανισμός είναι αρκετά ευέλικτος για να μπορέσει να εξασφαλίσει μεγάλες ποσότητες ΑΤΡ για οποιαδήποτε δραστηριότητα. Το σύστημα που θα χρησιμοποιήσει θα εξαρτηθεί από τη συγκεκριμένη δραστηριότητα.
Για παράδειγμα, στο παρατεταμένο τρέξιμο, ο οργανισμός χρησιμοποιεί το αερόβιο σύστημα. Σε βραχυχρόνιες και μεγάλης έντασης δραστηριότητες επιλέγει το σύστημα της φωσφορικής κρεατίνης. Σε ενδιάμεσες δραστηριότητες, όπως σε μεσαίες αποστάσεις, χρησιμοποιεί το σύστημα του γαλακτικού οξέος (αναερόβια γλυκόλυση). Η λειτουργία της ΑΤΡ θυμίζει την μπαταρία ενός συμβατικού αυτοκινήτου. Είναι απαραίτητη για την εκκίνηση, αλλά και τη συνεχή λειτουργία της μηχανής (σπινθηριστές, φώτα, κλιματισμός, μονάδες ελέγχου) και βρίσκεται συνεχώς σε μια κατάσταση φόρτισης/εκφόρτισης.
Αναφέρεται ότι κατά τη διάρκεια ενός 24ώρου, ο άνθρωπος συνθέτει μέσω της κυτταρικής αναπνοής και καταναλίσκει συνολική ποσότητα ΑΤΡ που ανάλογα με τις σωματικές του δραστηριότητες μπορεί να φθάσει, ή να ξεπεράσει το βάρος του! Η μπαταρία αυτή είναι επαναφορτιζόμενη, αφού διαρκώς ανασχηματίζεται από τα προιόντα μερικής ή πλήρους υδρόλυσής της, ως αποτέλεσμα χημικών καύσεων των θρεπτικών ουσιών που λαμβάνονται με την τροφή, ή είναι αποθηκευμένες στα κύτταρα (υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες).
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι προπονημένοι δρομείς διαφέρουν από τους απροπόνητους. Οι απροπόνητοι έχουν λιγότερες φωσφορικές ενώσεις και γλυκογόνο και μικρότερη ποσότητα ενζύμων. Με άλλα λόγια, οι ενεργειακές αποθήκες αναπτύσσονται μέσω της προπόνησης. Φυσικά, για την αποθήκευση του γλυκογόνου παίζει σημαντικό ρόλο η πλούσια σε υδατάνθρακες διατροφή.
Δημοσίευση στο Runner νο. 83, του Νίκου Μαρκέα Ορθοπαιδικού, Χειρουργού.
