NADHがミトコンドリアを通過するには？

こんにちは！
パーソナルトレーナーの井上です。

生理学の基本的な知識は、すべての運動指導者にとって必要な科目です。

少しでも参考になればと思いますので、是非ご覧ください。

ATPができるにはNADHが必要

糖質を分解する際に途中でNADHができます。

このNADHを、ミトコンドリア内に運ばれることになります。

糖質の分解でピルビン酸までの反応が進むと、２つのATPができると思います。この時に２つのNADHもできるのですが、

このNADHはミトコンドリアの電子伝達系の反応によってATPを生み出すのに必要になってきます。

しかし、ピルビン酸までの反応は細胞質で起こりますよね？

ということは、ピルビン酸までの反応により細胞質でできたNADHが、ミトコンドリアでATPとなるには、

ミトコンドリアに運ばれなければならないことになります。

しかし、NADHはミトコンドリア膜を通ることができないはずです。

そこで、こういった考え方があります。

【リンゴ酸アスパラギン酸シャトルや、グリセロリン酸シャトルといった機構によってNADHが運び込まれる】

しかし、リンゴ酸などは濃度が0.1mmol/kg程度。

一方、NADHは乳酸の生産量からわかるように、強度の高い運動時には約10mmol/kg。

つまり、強度の高い運動時には、乳酸やNADHの濃度とリンゴ酸などに大きな濃度差が生まれることになります。

このような濃度差がある場合には、リンゴ酸アスパラギン酸シャトル等で、NADHを取り込むのが難しいと思います。

細胞内乳酸シャトルの考えでは、その乳酸がミトコンドリアに入り、ミトコンドリア内でピルビン酸に戻るということ。

そうすると細胞質でピルビン酸から乳酸ができて、乳酸がミトコンドリアに入ってピルビン酸に戻れば、NADからNADHができる。

結果的に細胞質でできたNADHがミトコンドリアに入ったということになり、そのNADHからATPができる。

ただし、この仕組みが仮に働いているとなると、乳酸のミトコンドリアへの移動と利用時、細胞質のNADHがどんどん消費されることになります。

NADHは糖質の分解に必要なNADを供給するもの。

そうなると糖質の分解が抑制されてしまう方向になってしまいます。

乳酸が細胞質でできるのは、糖質の分解に必要なNADを供給するためであり、それにはNADHも必要。

そうすると細胞質にNADHがあることの方が、運動時に糖質を多く分解して利用するのは望ましいことも考えられます。