علم اسید لاکتیک: چرا سوزش عضلات مقصر گرفتگی نیست و چگونه مغز شما از آن تغذیه می‌کند

در اکتبر ۲۰۱۹، درک ما از زیست‌شناسی ورزش، متابولیسم سلولی و خستگی عضلانی برای همیشه دستخوش یک تغییر بنیادین شد. تیمی از محققان برجسته به رهبری دی ژانگ (Di Zhang) مقاله‌ای تاریخ‌ساز در مجله معتبر نیچر (Nature) منتشر کردند که نشان می‌داد لاکتات (که در میان ورزشکاران و مربیان به اشتباه اسید لاکتیک نامیده می‌شود) تنها یک محصول جانبی و دورریختنی از متابولیسم بی‌هوازی نیست. آن‌ها در این تحقیق پیشگامانه، ۲۸ سایت مختلف را روی پروتئین‌های هیستون هسته سلول کشف کردند که مولکول‌های لاکتات مستقیماً به آن‌ها متصل شده و بیان ژن‌ها را تغییر می‌دهند. این فرآیند پیچیده که «لاکتیلاسیون هیستون» نام گرفت، ثابت کرد مولکولی که برای دهه‌ها به عنوان یک زباله سمی و عامل اصلی درد عضلانی شناخته می‌شد، در واقع یک سیگنال اپی‌ژنتیک بسیار قدرتمند برای فعال‌سازی ژن‌های مرتبط با ترمیم بافت‌ها، کاهش التهاب و بازسازی سلولی است.[1]

برای بیش از یک قرن، ادعای غالب و بی‌چون‌وچرا در دنیای ورزش و تناسب اندام این بود که سوزش شدید عضلات در حین تمرینات پرفشار و دردهای فلج‌کننده روزهای بعد، مستقیماً ناشی از تجمع اسید لاکتیک در بافت‌ها است. این باور به قدری در فرهنگ ورزشی ریشه‌دار بود که مربیان برنامه‌های پیچیده‌ای برای «دفع» یا «شستشوی» این اسید از طریق ماساژ و تمرینات سبک طراحی می‌کردند. اما شواهد علمی مدرن این افسانه قدیمی را کاملاً رد کرده‌اند. تحقیقات نشان می‌دهد که لاکتات تولید شده در حین ورزش، به هیچ وجه در عضلات رسوب نمی‌کند، بلکه ظرف ۳۰ تا ۶۰ دقیقه پس از پایان تمرین، به طور کامل از جریان خون پاکسازی شده و توسط سایر اندام‌ها مصرف می‌شود. بنابراین، مقصر دانستن لاکتات برای دردی که روز بعد به سراغ شما می‌آید، از نظر بیولوژیکی کاملاً غیرممکن است.[3][5]

دردی که معمولاً ۲۴ تا ۷۲ ساعت بعد از یک تمرین سخت و ناآشنا احساس می‌کنید و در اصطلاح پزشکی به آن کوفتگی عضلانی تاخیری (DOMS) می‌گویند، هیچ ارتباطی با متابولیسم لاکتات ندارد. در سال ۲۰۲۲، یک بررسی جامع روی ده‌ها مطالعه بالینی تایید کرد که این درد ناشی از ریزآسیب‌های ساختاری در فیبرهای عضلانی است که عمدتاً در طول انقباضات اکسنتریک رخ می‌دهد؛ یعنی زمانی که عضله در حال تحمل بار، کشیده و طویل می‌شود، مانند پایین آوردن یک وزنه سنگین یا دویدن در سراشیبی. سیستم ایمنی بدن برای ترمیم این پارگی‌های میکروسکوپی، یک پاسخ التهابی پیچیده ایجاد می‌کند که شامل ترشح آنزیم‌هایی مانند کراتین کیناز و سایتوکین‌هایی نظیر اینترلوکین-۶ است. تورم و حساسیتی که شما به عنوان درد عضلانی حس می‌کنید، در واقع محصول همین فرآیند التهابی و ترمیمی است، نه یک اسید باقیمانده.[3]

اگر لاکتات یک زباله متابولیک نیست، پس دقیقاً چه نقشی در بدن ایفا می‌کند؟ دکتر جورج بروکس (George Brooks)، فیزیولوژیست برجسته از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، با ارائه نظریه انقلابی «شاتل لاکتات» نشان داد که این مولکول در واقع یک سوخت باارزش، سریع و بسیار منعطف است. او در توضیح این مکانیسم می‌گوید: «لاکتات مانند ویزا کارت سیستم انرژی بدن است؛ هر کجا که می‌رود توسط سلول‌های مصرف‌کننده با کمال میل پذیرفته می‌شود.» در حین ورزش‌های با شدت بالا که اکسیژن کافی به عضلات نمی‌رسد، فیبرهای عضلانی تندتنید به سرعت گلوکز را می‌سوزانند و لاکتات تولید می‌کنند. این لاکتات به جای اینکه دور ریخته شود، از طریق جریان خون به عضلات کندتنید، قلب و کبد منتقل می‌شود تا در آنجا به عنوان یک منبع انرژی خالص و کارآمد سوزانده شود.[4]

شگفت‌انگیزترین و حیاتی‌ترین بخش این مکانیسم متابولیک در مغز انسان رخ می‌دهد. شواهد علمی جدید نشان می‌دهد که در طول تمرینات ورزشی شدید، مغز انسان در واقع لاکتات را به عنوان منبع اصلی انرژی به گلوکز ترجیح می‌دهد. لاکتات تولید شده در عضلات اسکلتی به سرعت وارد جریان خون شده، از سد خونی-مغزی عبور می‌کند و توسط آستروسیت‌ها و نورون‌ها جذب می‌شود. در آنجا، این مولکول نه تنها به عنوان یک سوخت ممتاز برای تامین انرژی فعالیت‌های شناختی عمل می‌کند، بلکه به عنوان یک مولکول سیگنال‌دهنده، فرآیندهای محافظت عصبی را فعال کرده و از مغز در برابر استرس‌های اکسیداتیو محافظت می‌نماید.[2][4]

ورود مقادیر بالای لاکتات به بافت مغز، یک واکنش زنجیره‌ای شگفت‌انگیز را آغاز می‌کند که منجر به افزایش تولید پروتئینی حیاتی به نام فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) می‌شود. این پروتئین که عصب‌شناسان اغلب آن را به عنوان «کود شیمیایی مغز» توصیف می‌کنند، مسئول اصلی رشد نورون‌های جدید (نوروژنز) در ناحیه هیپوکامپ و همچنین بهبود پلاستیسیته سیناپسی، حافظه و یادگیری است. به عبارت دیگر، سوزش شدیدی که در عضلات پاهای خود در حین یک دویدن سریع احساس می‌کنید، در واقع نشانه‌ای از این است که بدن شما در حال ارسال یک محموله غذایی باکیفیت و تخصصی برای تقویت ساختار فیزیکی مغز و جلوگیری از زوال عقل در آینده است.[2]

اما اگر لاکتات مقصر سوزش حین تمرین نیست، پس دقیقاً چه چیزی باعث آن احساس آتش گرفتن عضلات می‌شود؟ هنگامی که بدن شما کربوهیدرات‌ها را با سرعت بالا برای تولید انرژی (ATP) می‌شکند، یون‌های هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی آزاد می‌شوند. تجمع سریع این یون‌های هیدروژن باعث کاهش شدید سطح pH در محیط سلولی عضلات شده و آن را به شدت اسیدی می‌کند. این اسیدیته بالا، به همراه گرمای قابل توجهی که در اثر انقباضات سریع عضلانی تولید می‌شود، همان عامل اصلی سوزش آشناست. در واقع، تولید لاکتات یک مکانیسم دفاعی است؛ بدن با تولید لاکتات، برخی از این یون‌های هیدروژن آزاد را مصرف می‌کند تا از اسیدی شدن بیش از حد و توقف کامل عملکرد عضله جلوگیری کند و به شما اجازه دهد چند ثانیه بیشتر به تمرین ادامه دهید.[5]

برای ورزشکاران و افراد عادی، این تغییر پارادایم علمی به معنای یک بازنگری اساسی در نحوه نگاه به تمرینات پرفشار است. دیگر نیازی به ترس از عبور از «آستانه لاکتات» یا تلاش برای فرار از آن نیست. در عوض، گنجاندن منظم تمرینات تناوبی با شدت بالا (HIIT) در برنامه هفتگی، توانایی سلول‌های شما و به ویژه شبکه میتوکندریایی را برای استفاده از این سوخت قدرتمند به شدت افزایش می‌دهد. با تمرین مداوم، بدن شما یاد می‌گیرد که چگونه لاکتات را با سرعت بیشتری بین اندام‌ها جابجا کرده و بسوزاند؛ فرآیندی که نه تنها استقامت فیزیکی شما را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد، بلکه سلامت متابولیک، عملکرد قلب و شادابی مغز شما را برای سال‌های متمادی تضمین می‌کند.[4][5]