Acido lattico e cellule eucariotiche

Le cellule eucariotiche producono acido lattico?
Piera Canu
29 aprile 2005
Ci sono alcune cellule eucariote che producono acido lattico, esattamente come fanno i fermenti lattici impiegati per la produzione dello yogurt, ma solo in condizioni molto particolari.

Un semplice esperimento per far produrre questa molecola ad alcune cellule del nostro corpo è per esempio correre il più velocemente possibile, fino a quando i muscoli non fanno male. Non importa se si corre per un allenamento o si sta scappando da un cane arrabbiato improvvisamente comparso all'orizzonte: se i muscoli fanno male, certamente le nostre cellule hanno prodotto dell'acido lattico.

Con dei microscopi e usando delle reazioni chimiche, i coniugi Cori (premi Nobel per la medicina) scoprirono che questa molecola è prodotta nel nostro organismo a partire dal glicogeno, il combustibile muscolare. Era noto, da altri studi, in particolare da quelli dello scienziato Frederick Gowland Hopkins, che l'acido lattico aumenta nei muscoli in assenza di ossigeno, ma non era ancora chiaro da dove arrivasse e, soprattutto, a cosa servisse. Ci vollero una cinquantina d'anni per chiarire bene cosa accade all'interno dei muscoli dolenti del nostro corridore, ma alla fine il mistero fu svelato.

Tutte le volte che i nostri arti si muovono, le cellule (dall'aspetto di lunghe fibre) che compongono i nostri muscoli si accorciano. Questo movimento è un vero e proprio lavoro e richiede energia, che la cellula ottiene a partire da una piccola batteria molecolare chiamata ATP.

Normalmente in una cellula l'ATP è prodotto con un ritmo che permette l'attività normale (un po' come un'automobile che ha nel serbatoio la benzina sufficiente per il viaggio in corso). Quando l'attività aumenta, l'ATP si consuma più velocemente e deve essere rimpiazzato per permettere ai nostri muscoli di continuare a contrarsi. Per fare ciò il muscolo ha bisogno di alcuni rifornimenti, come un'automobile ha bisogno di fermarsi dal benzinaio se la strada si rivela più lunga del previsto. Tra questi, la richiesta di combustibile, che può mobilitare facilmente da propri magazzini interni, e di ossigeno, il quale è accumulato in quantità sufficienti a un lavoro normale (l'ossigeno è una molecola molto reattiva, per cui in quantità eccessive può non essere controllata e diventare dannosa).

Le cellule utilizzano il glucosio derivato dal glicogeno per produrre l'energia necessaria a costruire le pile di ATP. In una prima fase, il glucosio è scisso in due molecole di un altro composto chiamato acido piruvico e sono prodotte due molecole nette di ATP (glicolisi). Nella seconda fase, finché è presente ossigeno, l'acido piruvico è consumato per produrre altre molecole di ATP, in una serie di reazioni chimiche che fanno parte del cosiddetto Ciclo di Krebs.

Quando l'ossigeno accumulato è definitivamente consumato, e dal sangue ne arriva una quantità insufficiente, l'acido piruvico, che non ha altro ruolo all'interno della cellula muscolare, è trasformato in acido lattico che può essere facilmente rilasciato all'esterno della cellula ed entrare nel torrente circolatorio (fermentazione anaerobica o lattica). Una volta nel sangue percorre una strada chiamata circolo Cori (proprio dal nome dei due coniugi che l'hanno descritto) che lo porta fino al fegato, dove viene trasformato nuovamente in acido piruvico, a sua volta utilizzato per costruire le molecole di glucosio. Queste entrano nel torrente circolatorio, percorrendo la seconda parte del circolo del Cori, fino ad arrivare al muscolo, dove sono utilizzate per produrre ATP.

La reazione in assenza di ossigeno, che produce l'acido lattico, ha un rendimento più basso in termini di molecole di ATP prodotte, rispetto a quello che avviene in presenza di ossigeno, ma permette di produrre energia per continuare, almeno in parte, a produrre attività fisica.

La produzione di acido lattico è un meccanismo che il nostro corpo utilizza per poter riciclare le molecole di acido piruvico, non utilizzabili nel muscolo in assenza di ossigeno. Ma attenzione! Una volta si pensava, erroneamente, che l'accumulo di acido lattico fosse responsabile del dolore avvertito in seguito a sforzi muscolari eccessivi e prolungati. Attualmente sappiamo che questo non è vero, anche perché l'acido lattico prodotto viene rapidamente smaltito nel torrente circolatorio, come abbiamo appena visto e, se molto, viene eliminato nelle urine.

Il dolore ha un'origine ben diversa, non ancora del tutto chiarita, ma in parte dovuta a meccanismi infiammatori che si innescano quando si esagera sovraccaricando un muscolo di lavoro. I muscoli, infatti, se sono sottoposti a un carico di lavoro eccessivo subiscono dei piccoli microtraumi, esattamente come una corda tirata troppo si sfilaccia. Ogni volta che nel nostro corpo delle cellule si rompono, sono rilasciate sostanze che richiamano le cellule spazzine e che hanno come effetto collaterale la generazione di sensazioni dolorose. L'infiammazione, quindi il dolore, aumenta di proporzioni con l'aumentare dell'attività, la quale determina anche un aumento di produzione di acido lattico: pertanto i due fenomeni sono coincidenti, in quanto dovuti alla stessa causa, ma non sono l'uno l'origine dell'altro.

Marika De Acetis Mondadori Education - Responsabile Area Scientifica

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