乳酸の生成と除去

乳酸は解糖中にピルビン酸から連続的に生成され、運動強度の上昇と解糖流束の増加に伴い、より速く生成されます。かつては酸素が制限された筋肉の疲労を引き起こす老廃物と見なされていましたが、現在では乳酸は細胞間および細胞内で輸送される交換可能な燃料であり、多くの組織で酸化され、肝臓でグルコースを生成するために使用されると理解されています。

Definition

運動中の乳酸の生成と除去とは、解糖におけるピルビン酸からの乳酸の連続的な生成と、筋肉や他の組織における酸化、および肝臓における糖新生によるその除去を指し、正味の血中乳酸は両者のバランスを反映します。

Scope

このトピックでは、ピルビン酸から乳酸がどのように生成されるか、酸化と糖新生によってどのように交換・除去されるか、乳酸シャトルコンセプト、および乳酸閾値と無酸素性閾値の根底にある強度に伴う血中乳酸の上昇について扱います。これは参照的な解説であり、個別化されたトレーニングゾーンやテストの処方を提供するものではありません。

Core questions

• 運動中に乳酸はなぜ生成され、その後どうなるのでしょうか？
• 乳酸シャトルとは何ですか、そしてそれは乳酸の役割をどのように再定義するのでしょうか？
• 乳酸閾値と無酸素性閾値は何を表すのでしょうか？

Key concepts

• 解糖におけるピルビン酸から乳酸への変換
• 酸化と糖新生による乳酸除去
• 細胞間および細胞内乳酸シャトル
• 燃料およびシグナル伝達分子としての乳酸
• 乳酸閾値と血中乳酸蓄積
• 無酸素性（ガス交換）閾値

Mechanisms

解糖において、ピルビン酸は乳酸に還元され、この反応はNAD+を再生し、解糖によるATP生成の継続を可能にします。乳酸は酸素が十分な場合でも生成され、高強度では解糖流束の増加とともにその生成量が増加します（Gladden, 2004）。乳酸は行き止まりではありません。細胞膜を越えて輸送され、線維、組織、細胞小器官の間でシャトルされ、そこで筋肉、心臓、その他の組織によって燃料として酸化されるか、肝臓によって糖新生のために使用されます（Brooks, 2018）。正味の血中乳酸は生成と除去のバランスを反映します。強度が上昇すると、最終的に生成が除去を上回り、血中乳酸が蓄積し、乳酸閾値を定義します。関連するガス交換（無酸素性）閾値は、二酸化炭素排出量の不均衡な上昇から非侵襲的に検出できます（Beaver, 1986; McArdle, 2015）。

Clinical relevance

血中乳酸応答とガス交換閾値は、運動テストにおける代謝応答と機能的能力を記述するために使用されます。この項目は基礎となる生理学を説明する教育的なものであり、個別の診断、トレーニングゾーンの設定、または治療決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

記述は、臨床ガイドラインではなく、乳酸代謝の生理学的レビューと閾値検出に関する一次研究に基づいています。閾値の方法は、制御されたガス交換測定から導き出されています（Beaver, 1986; Gladden, 2004）。

History

20世紀初頭の研究では、乳酸は筋疲労と酸素負債に関連付けられていましたが、20世紀後半以降のトレーサー研究により、乳酸の連続的な代謝回転と交換が示され、ジョージ・ブルックスは乳酸シャトルコンセプトを提唱し、乳酸を中心的な代謝中間体および燃料として再定義しました（Gladden, 2004; Brooks, 2018）。

Debates

乳酸は疲労の原因なのか、それとも有用な燃料なのか？

乳酸（およびアシドーシス）と疲労の古典的な関連性は、乳酸が燃料およびシグナル伝達分子として連続的に酸化され、シャトルされるという証拠によって異議を唱えられてきました。これらの見解の相対的な重点については議論が続いています。

乳酸閾値は真の嫌気性状態の開始を示すのか？

血中乳酸の上昇とガス交換閾値が、真の組織酸素制限を反映しているのか、それとも単に乳酸生成と除去のバランスの変化を反映しているのかは、長年の方法論的な議論です。

Key figures

• George A. Brooks
• L. Bruce Gladden
• Karlman Wasserman

Seminal works

• gladden-2004
• brooks-2018
• beaver-1986

Frequently asked questions

乳酸は疲労を引き起こす老廃物ですか？

現在の生理学では、乳酸は主に連続的に生成・消費される交換可能な燃料と見なされています。それは単なる老廃物ではなく、組織間でシャトルされ、酸化されるか、グルコースを生成するために使用されます。

乳酸閾値とは何ですか？

乳酸閾値とは、乳酸の生成が除去を上回り、血中乳酸が蓄積し始める運動強度です。関連する閾値は、呼吸ガス交換から非侵襲的に検出できます。