Коротко и по сути — что происходит в клетках и как это меняет энергетический обмен при физических нагрузках:
- При наследственных нарушениях митохондрий чаще всего поражается дыхательная цепь (компоненты комплекс I–IV) или ATP‑синтаза, поэтому уменьшается поток электронов и создаваемый протонный градиент, ведущий к падению синтеза ATP:
$$\text{NADH}+H^{+}+\frac{1}{2}{O}_2\to {\text{NAD}}^{+}+H_{2}O$$ в норме этот процесс сопряжён с
$$\text{ADP}+P_i\stackrel{\text{ATP‑синтаза}}{}\text{ATP}.$$
- В результате при увеличении энергозатрат (упражнения) митохондрии не могут адекватно увеличить окислительное фосфорилирование — падает содержание ATP и накапливаются ADP/AMP, что снижает работоспособность мышечных клеток и нарушает работу кальциевого гомеостаза (снижена сократимость, быстрая утомляемость).
- Для компенсации клетки переходят на анаэробный путь — гликолиз с восстановлением пирувата в лактат:
$$\text{Glucose}\to 2\text{Pyruvate}+2\text{ATP}+2\text{NADH},$$ $$\text{Pyruvate}+\text{NADH}\to \text{Lactate}+{\text{NAD}}^{+}.$$ Анаэробный путь даёт лишь $2\text{ATP}$ на молекулу глюкозы вместо нормальных аэробных $\sim 30\text{–}34\text{ATP}$, поэтому быстро наступает энергетический дефицит и нарастает лактат — мышечная боль, судороги, снижение выносливости.
- Энергетический буфер фосфокреатина истощается быстрее:
$$\text{PCr}+\text{ADP}\to \text{ATP}+\text{Cr}.$$ В поражённых митохондриях восстановление PCr после нагрузки замедлено (это клинически измеряется ${}^{31}$P‑MRS).
- Дополнительные эффекты: повышенное образование реактивных форм кислорода из дефектной цепи, митохондриальная деполяризация и повреждение белков/мембран — усугубляют дисфункцию и вызывают длительную утомляемость/миопатии.
Итог: при физических нагрузках нарушенные митохондрии не могут обеспечить достаточный аэробный синтез ATP, поэтому клетки переключаются на менее эффективный анаэробный метаболизм (накопление лактата, быстрая деплетация PCr), что и даёт клинические симптомы — слабость, быстрая утомляемость, мышечные боли.