В течение относительно короткого высокоинтенсивного (> 50 до 60% V02max) мышечного усилия в мышечных волокнах накапливается молочная кислота как результат анаэробного расщепления гликогена. Постепенное образование молочной кислоты давно признается возможной причиной, вызывающей мышечное утомление. Однако при рК 3,86 молочная кислота диссоциирует при внутриклеточном pH на лактат и Н+. Как считают, уменьшение силы мышц происходит из-за негативного влияния на образование связей между белками повышенной концентрации Н+. Таким образом, способность мышцы нейтрализовать избыток Н+ важна для выполнения высокоинтенсивной силовой тренировки. Лэмб (Lamb) и соавт. [19] исследовали эффект pH на активацию- сокращение-связывание (АСС) в волоконном препарате из скелетной мышцы жабы. Деполя- ризационные индуцированные ответы были изучены при различных значениях pH (7,1; 7,6; 8,0;6,6 и 6,1). При всех значениях pH первая деполяризация вызывала значительный ответ. Последующие деполяризации становятся прогрессивно убывающими за исключением pH 7,1 (подобные ответы наблюдаются между повторяющимися деполяризациями). Авторы сделали вывод, что при низком значении pH Са2+-АТФаза действовала слабо, и этим можно объяснить следующий, последовательно меньший ответ, индуцирующий деполяризацию при кислом значении pH. При щелочном pH СР теряет гораздо больше Са2+, чем при pH 7,1, показывая, что выход Са2+ из СР обусловлен pH-зависимостью Са2+-активируемого открывания рианодиновых рецепторов (РиР).
В качестве защитного механизма против изменений внутриклеточного pH в клетках имеются протонные буферные системы. Внутриклеточная небикарбонатная буферная способность мышцы является преобладающей и осуществляется с участием имидазольной группы (рис. 1), которая имеется в гистидиновых остатках белков, в свободном гистидине и в гистидин-содержащих дипептидах, таких как карнозин и ансерин.
Имидазольные группы являются сильными протонными буферными составляющими, так как они имеют значения рК, близкие к внутриклеточному pH; таким образом, один из двух атомов азота имидазольного кольца может быть про- тонирован в физиологической области pH. Регуляторный процесс, который поддерживает внутриклеточный pH близким к рК-значениям ими- дазольных групп, называется альфастатной регуляцией. Его роль — поддержание концентрации альфа-имидазола [в других работах отношения непротонированный имидазолДнепрото- нированный имидазол + протонированный ими- дазол)] относительно постоянной.
В 1953 г. Северин (Severin) и соавт. впервые описали функцию карнозина как рН-буфера в мышце. Используя изолированную мышцу лягушки, они продемонстрировали, что в присутствии карнозина мышца может аккумулировать большие количества лактата, но в отсутствие карнозина лактат становится причиной значительного закисления ткани [26]. Однако протонная буферная способность карнозина и ансерина заметно различаются у разных видов животных и типов мышц (в зависимости от способности к анаэробной нагрузке). В мышце человека исследователи нашли незначительные количества карнозина, в то время как ансерин не определяется.