Ácido Láctico: ¿el “enemigo” incomprendido y/o inexistente?

Mata, Fernando*

Heredia, Juan Ramón*

Peña, Guillermo*

Sánchez, Laura**

Jorge Vidal Roig*

Edir Da Silva Grigoletto, Marzo*/***

* Instituto Internacional Ciencias Ejercicio Físico y Salud

** Lcda. en Biología. Master en Investigación Medicina Clínica. Investigadora Servicio Biología Molecular y Microbiología Hospital General Universitario Elche.

*** Centro de Ciências Biológicas e da Saúde,Universidade Federal de Sergipe, Brasil

Queremos agradecer y reconocer la colaboración de los profesores D. Jorge L. Roig y D. Facundo Ahumada en la consulta y revisión sobre esta temática y su desarrollo. Consideramos que son dos profesionales que han venido exponiendo y defendiendo la reflexión y el análisis entorno a estas cuestiones en el ámbito de la fisiología del ejercicio.

En la presente entrada pretendemos afrontar una cuestión controvertida y que suele suscitar atención cuando es planteada o explicada en los diversos entornos profesionales y académicos. A este respecto en muchas ocasiones se observa cierta “resistencia” (algo difícil de comprender, dado que la actitud adecuada en nuestro área debería ser abierta hacia nuevos planteamientos, constructiva y tendente a la actualización), o bien cierto escepticismo incluso con una muestra de desinterés relacionada con una teórica falta de relación con su potencial utilización en el ámbito práctico. No son comprensibles muchas de estas actitudes y argumentos que no debería eximir de la responsabilidad de conocer esta información para poder manejar argumentos y criterios mucho más sólidos en base a este conocimiento.

A este respecto, resulta interesante una frase literal extraída del artículo de revisión del magnífico neurofisiólogo Dr. Juan Ribas (2010),

“…La realidad es que en este como en otros aspectos del entendimiento e interpretación de los resultados en ciencia hay inercia (gregarismo), intereses de política científica e intereses de política económica, cuando no orgullo, falta de humildad y falta de autocrítica. En descarga, aunque no justificación de lo anterior, valga la corriente mundial de la necesidad de publicar para poder subsistir en el ámbito de la investigación científica.”

No obstante, es necesario matizar que cualquier réplica o exposición debe hacerse desde el exquisito respeto y utilización del propio medio y lenguaje científico y no ampararse en determinados argumentos para atacar posturas o informaciones sin más hecho que una mera teoría o hipótesis.

Contextualización sobre la formación del ácido láctico.

La información que se ha venido manejando históricamente sobre la formación del “ácido láctico” y sus repercusiones es en la actualidad y desde hace ya más de diez años, seriamente cuestionada, lo que nos obliga a una reflexión entorno a esta temática y a la necesidad de mostrar esta información (el objetivo de este blog), al tiempo que se explican los mecanismos fisiológicos a nivel bioenergético y metabólico en un intento, no solo de aportar el suficiente soporte científico sino, posiblemente tal como expone Ribas (2010), redimir al “lactato” de tantos “crímenes” metabólicos que le han sido adjudicados probablemente de forma injusta.

El ácido láctico es un ácido orgánico de tres carbonos, uno de los cuales forma el único grupo carboxilo de la molécula. El ácido láctico es la forma molecular, por tanto tiene protonado su carboxilo (-COOH), mientras que el lactato presenta ionizado dicho grupo funcional ( COO-) por la liberación del hidrógeno en forma de hidrogenión (H+). Ambas son formas interconvertibles a valores de pH bajos ya que el pK del ácido láctico es de 3.86. (Silberber, 2003).

Breve resumen histórico

Fue hacia el final del siglo XVIII, Scheele en 1780, encontró un ácido en muestras de leche agria, de la que lo aisló con otras impurezas. Debido a sus impurezas, al principio se pensó que era ácido acético impuro mezclado con la leche, sin embargo se pudo comprobar que en realidad era el ácido 2-hidroxipropanoico, de modo que se le siguió llamando “láctico” por su aparición en la leche agria (Ribas,2010). Aunque Scheele es recordado por ser el descubridor del lactato fue Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), otro sueco, quien relacionó al lactato con el ejercicio cuando informó de la presencia de lactato en los músculos de ciervos cazados. Berzelius aparentemente se convenció de que la cantidad de lactato en el músculo era proporcional a la cantidad de ejercicio que el músculo había realizado (Gladden, 2008).

Posteriormente, a principios del siglo XIX, apareció “láctico” en la leche fresca, en la carne, en la sangre y en una amplia variedad de tejidos orgánicos y en distintos procesos de fermentación. En 1869 ya se determinó la fórmula química y se pudo aislar en muestras puras.

En las primeras décadas del siglo XX Hill y Margaria se empeñaron en dar pruebas de que el acido láctico que aparece en ejercicios de intensidad menor al VO2max es producto de la glucolisis inicial propia del comienzo de todo ejercicio, la que se desarrolla en un estado de “déficit de oxígeno”, pero que luego el valor encontrado en sangre no se modifica, o a lo sumo, desciende, por lo que se infiere que no hay producción del mencionado metabolito durante el transcurso del trabajo físico. Si se considera que siempre que hay una falta de oxígeno (anaerobiosis) para un esfuerzo hay elevación de los valores de acido láctico en sangre por incremento en su producción, parecía lógico pensar entonces que aquellos ejercicios en que éste aparezca elevado la causa seria la carencia de dicho gas (Roig, 2003)

La aparición y aceptación del término “acidosis láctica” procede de una interpretación libre, y algo desafortunada, de la magnífica investigación de Meyerhoff, sobre la energética de los carbohidratos (que demostró la producción de ácido láctico como un producto colateral de la glucólisis en ausencia de oxígeno) y Hill (que cuantificó la energía liberada durante la conversión de glucosa a ácido láctico en condiciones de poca disponibilidad de oxígeno y, lo que es más importante, cuando un músculo demandaba energía por encima de la que le podía suministrar la oxidación de substratos en presencia de oxígeno, la conversión de glucosa a láctico podía suministrar una alta cantidad de energía en poco tiempo para la contracción muscular) (Ribas, 2010). Ambos autores recibieron un premio Nobel en 1922 (Raju, 1922; Shampo et al., 1999).

A este respecto, una cuestión relevante es que Hill nunca propuso la condición de hipoxia como causa para la producción de lactato, simplemente hizo la constatación de que el músculo podría desarrollar gran cantidad de fuerza y potencia sin la necesidad de oxígeno. A partir de ahí, la estrecha relación entre la concentración de lactato y el pH en sangre fue determinada por grupos tan relevantes como el de Margaria (1993) o Sahlin (1976) y ha sido interpretada como una relación causa-efecto.

Como bien exponen Morell y colaboradores (2007) en aquella época había un conocimiento insuficiente de las reacciones ácido-base y, por otro lado, tampoco existía suficiente conocimiento de la respiración mitocondrial y, por lo tanto, se desconocía en gran parte el papel de la mitocondria en la alteración del balance protón-celular. Además, las investigaciones del pasado que son usadas para mantener el concepto de acidosis láctica, estarían basadas en correlaciones, que pueden llegar a mantener una evidencia indirecta, pero nada más, ya que los resultados de una correlación no implican causa-efecto(Morrell et al, 2007; Ribas, 2010).

De esta forma, históricamente, el lactato ha sido asociado a situaciones en las que se consideraba la existencia de una “falta” de oxígeno. De hecho su relación con situaciones hipóxicas llevó al constructo de que era la hipoxia la causante de los aumentos de lactatemia (sólo en condiciones extremas la aparición de lactato se debe a esta causa) (Ribas, 2010). No se ha demostrado mediante medición de la presión de oxígeno sanguíneo, tanto arterial como venoso, una falta de oxígeno que sustente un aumento de la lactatemia (en situación de esfuerzo intenso, en condiciones normobaricas y en ausencia de patología) que comprometan los sistemas de aporte de oxígeno; del mismo modo, no se ha demostrado, realmente, que se de una baja presión de oxígeno intra-miocitaria en esfuerzos intensos (Gonzáles & Ribas, 2002). No obstante, si se ha demostrado que la máxima caída de la presión parcial de oxigeno en actividad muscular extenuante pueden llegar a 10 mmHg, nueve veces más que la cantidad de oxigeno necesaria para que la mitocondria funcione (Gonzalez & Ribas ,2002)

A pesar de las controversias respecto a su relación con la hipoxia, poco a poco se ha ido incorporando información atribuyendo funciones valiosas a la aparición de altas concentraciones de lactato en el espacio extracelular (Ribas, 2010) que podrían animar a los especialistas en ejercicio a considerar el “papel” del lactato en la cuestión bioenergética cambiándolo del “enemigo” al “colaborador necesario” a quien conocer y comprender. Entre las diferentes funciones resalta el papel del lactato no como producto terminal, sino como producto intermediario potencialmente oxidable. Así el shuttle o lanzadera de lactato presupone que éste es removido a tejidos anatómicamente e histológicamente iguales (entre las fibras musculares blancas glucolíticas y las rojas oxidativas durante el ejercicio físico o entre el musculo esquelético sometido a un esfuerzo físico y el músculo cardiaco) o diferentes a distancia (hígado), brindando una fuente significativa de sustrato oxidable y significativamente oxidable, en condiciones como por ejemplo las de ejercicio físico (Brooks, 2002, 2007; Hashimoto et al.,2006; Gladden., 2004).

Algunos investigadores han postulado (Robergs et al., 2004) que la creencia de que la producción de lactato liberaba un protón y causaba acidosis era un constructo (interpretación de un hecho no probado que erróneamente lleva a que sea aceptado como un hecho). De hecho la fuente principal de protones es la hidrólisis de ATP acoplada a la glucólisis, proponiéndose (Taffaletti, 1991) que la producción de lactato, en realidad, consume protones y que de cualquier modo el aumento en la producción de lactato está separado de la liberación de protones y de la acidosis. Diferentes autores (Brooks, 2000; Robergs.,2004; Gladden,2004, 2008; Cairs,2006) señalan que aunque, la acumulación de lactato sanguíneo o muscular es un buen indicador del incremento de la liberación de protones y el potencial de disminución del pH celular y sanguíneo, tales reacciones no deberían ser interpretadas como causa y efecto (Mogollon F & Petro J.L.,2013).

No menos relevante y clarificador resulta el razonamiento simple y muchas veces olvidado de lo que determinamos en laboratorio a través de los diferentes dispositivos de análisis de lactato. Así, los diferentes biosensores del mercado para el análisis de lactato están basados en la inmovilización de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) o lactato oxidasa (LOX), catalizando la reacción del lactato a piruvato y peróxido de hidrógeno de acuerdo a las reacciones (Romero et al.,2008):

l-lactate + LODox → pyruvate + LODred (1)

LODred + O2 → LODox + H2O2 (2)

H2O2 → O2 + 2e− (3)

Como se puede observar los biosensores del mercado analizan lactato y no acido láctico en la derterminación.

Entendiendo la formación de lactato

Una cuestión elemental que debe ser comprendida dentro de la bioquímica de nuestro organismo es que todas las reacciones químicas son posibles en la medida que el ambiente en el cual se desarrollan reúna las condiciones homeostáticas para que las mismas se produzcan.

Varios aspectos son relevantes a considerar en el ambiente celular. Entre ellos uno es la presencia de sustancias capaces de donar o aceptar protones (H+). La concentración de estos protones garantiza la normalidad de las reacciones en la medida que ella se mantienen en una concentración determinada. En esto punto, dicho valor se expresa bajo el concepto de pH. La concentración de protones, y de pH por extensión, es esencial por cuanto su concentración influye en las reacciones enzimáticas, bioquímicas y moleculares. La carga de H+ en el citosol repercuten tanto en la estructura como en la función celular, por lo que, deben de existir mecanismos fisiológicos que mantengan un equilibrio entre la aparición de H+ y su eliminación (o amortiguación) persiguiendo con ello el mantenimiento del pH (o concentración de protones) dentro de los límites fisiológicos.

Los mecanismos que se activan (químico, respiratorio y renal), actúan en diferentes tiempos con el fin de asegurar la homeostasis denominada acido-base, de importancia vital en nuestra fisiología.

Otro concepto importante es el de equilibrio químico, entendiendo este como el punto donde la velocidad de la reacción de reactivo a productos es igual que la velocidad de la reacción de productos a reactivos es la misma. La constante de equilibro (K) es la expresión, en términos de cantidad, de la relación entre las concentraciones de los reactivos y los productos en equilibrio y se define por un cociente. La constante de equilibrio nos pone en evidencia si esta favorecida la formación de reactivos o de productos en una reacción. Por ejemplo, si una reacción tiene una K muy grande, ella expresa que está muy favorecida la concentración de productos relativamente a la de reactivos.

Por último, y no menos importante es el concepto de ácidos y bases fuertes o débiles. Todo ácido, al reaccionar con una base se convierte en su conjugada en virtud de la transferencia de un protón (H+) del ácido a la base. En tanto que la base, al ganar un protón, se convierte en su ácido conjugado. Esta reacción representa un equilibrio químico que se puede desplazar a derecha o izquierda y en donde la misma tendrá la dirección en la que el ácido y la base más fuerte reaccionen para dar las correspondientes base y ácido más débiles. La fuerza de un ácido está relacionada con la tendencia de la molécula a liberar un protón en un solución, aún cuando la solución sea ya ácido (pH <7). Así, los ácidos fuertes van a liberar un protón hasta que un pH relativamente bajo sea alcanzado, tiempo en el cual hay un equilibro dinámico entre los protones que dejan y los que se vuelven a unir al grupo funcional ácido de la molécula. El pH al cual el ácido tiene su mejor potencial para liberar protones y alcanzar el equilibrio dinámico es lo que se conoce como pK (constante de disociación). El pK es el pH al cuál el 50% de las moléculas acidas se encuentran desprotonadas y la otra mitad protonadas. Esto es igualmente valido para las bases. La fuerza por tanto de una base, vendrá definida por el grado de aceptación de protones.

Los ácidos y las bases se caracterizan por las denominadas Ka y Kb, denominadas constante de equilibrio (K), las que según refieran a ácidos o bases se denominarán constantes de disociación Ka y Kb respectivamente. Estas permiten comparar la fuerza relativo de los ácidos y las bases. Así, cuanto más pequeño sea el valor de Ka de Kb, más débil será el ácido o la base correspondiente. Por el contrario, a mayor Ka o Kb, más fuerte será el ácido (y más débil su base conjugada).

Teniendo en cuenta el logaritmo negativo de la constante disociación acida (pKa) del ácido láctico (pKa = 3,86) y en relación al pH celular (7,35) se puede constatar que no podemos encontrar ácido láctico como tal sino como lactato, de acuerdo a la ecuación de Henderson-Hassenbach (Mogollon F.& Petro J.L.,2013). La aplicación de dicha ecuación nos muestra claramente como a pH fisiológico la especie hallada es el lactato y no el ácido láctico (Gladden, 2008; Hashimoto et al., 2008; Mendoza,2009; Ferrer 2012). Dicho de otra forma, a pH 3.86, la mitad de las moléculas estarían como ácido láctico y la otra mitad como lactato. Si el pH se disminuye, aumenta la proporción ácido láctico vs. lactato, pudiendo alcanzarse un valor de pH en el que el 100% de las moléculas sean de ácido láctico. Por el contrario, con un pH superior a 3.86, disminuye dicha proporción, llegando a estar virtualmente solo la forma de lactato al pH fisiológico.

Por tanto todo parece apuntar a que el lactato, es la base conjugada del ácido láctico, por lo que no son lo mismo y, por ende, su uso indistinto es inexacto.

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