Chương 16 — Hoạt động cơ bắp¶
Chức năng của các cơ trong cơ thể con người là thực hiện công, được cấp năng lượng bởi năng lượng giải phóng từ sự oxy hóa thức ăn, đặc biệt là các carbohydrate và chất béo. Khi thực hiện công, một cơ co lại, giảm chiều dài và tăng chiều rộng theo cách giữ cho thể tích của nó không đổi. Sức khỏe tốt đòi hỏi hoạt động cơ bắp tốt. Hẳn không có gì ngạc nhiên đối với độc giả đã theo dõi đến đây khi biết rằng vitamin C có vai trò trong việc duy trì sự toàn vẹn và chức năng của mô cơ.
Mô cơ chứa từ 20 đến 30 phần trăm protein. Vật chất co rút là protein actomyosin, bản thân nó được cấu tạo từ hai protein dạng sợi, actin và myosin. Cơ chế phân tử của sự co cơ hiện đã được biết đến, phần lớn nhờ công trình của nhà sinh học người Anh H. E. Huxley. Một cơ bao gồm các phân tử myosin tập hợp thành những sợi nhỏ với phần đầu của các phân tử hướng về hai chiều ngược nhau. Các phân tử actin gắn vào một tấm bản, từ đó chúng vươn ra cả hai phía. Trong một cơ ở trạng thái duỗi, các đầu của sợi actin vừa vặn chạm tới các đầu của sợi myosin. Đầu của một phân tử myosin bị hút về phía các vùng bổ sung trên bề mặt của các phân tử actin bởi các lực liên nguyên tử đặc hiệu, và kết quả là các sợi myosin, trong quá trình co của cơ, trườn dọc theo các rãnh giữa các sợi actin, với các phân tử myosin lần lượt dịch chuyển từ phân tử actin này sang phân tử actin kế tiếp.
Trong quá trình co, cơ đã thực hiện công. Năng lượng phải được cung cấp để phá vỡ các liên kết giữa phần đầu của các phân tử myosin và các vùng bổ sung của các phân tử actin. Năng lượng này được cung cấp bởi sự oxy hóa thức ăn, đặc biệt là chất béo. Sự oxy hóa diễn ra bên trong các ty thể, là những cấu trúc nhỏ nằm trong tế bào cơ và tham gia vào quá trình chuyển hóa của chúng. Năng lượng của sự oxy hóa được dùng để tạo ra các phân tử giàu năng lượng adenosine triphosphate (ATP) từ adenosine diphosphate (ADP) và ion phosphate. Các phân tử ATP giàu năng lượng sau đó khuếch tán vào cơ đã co và dùng năng lượng của chúng để thay đổi cấu trúc của các vùng bổ sung của actin và myosin theo cách khiến chúng không còn hút nhau nữa, cho phép cơ giãn về trạng thái duỗi. Các vùng này sau đó trở lại cấu trúc hoạt động của chúng và cơ sẵn sàng co lại lần nữa, khi được lệnh bởi một xung thần kinh.
Một trong những chất tham gia vào hoạt động cơ bắp là carnitine. Nó là một trong nhiều chất phân tử chỉnh (orthomolecular) trong cơ thể con người — những chất bình thường có mặt và cần thiết cho sự sống. Các phân tử của nó nhỏ, chỉ chứa hai mươi lăm nguyên tử, công thức của nó là (CH₃)₃N⁺CH₂CH(OH)CH₂COO⁻. Nó được phát hiện vào năm 1905 bởi hai nhà khoa học người Nga, Gulewitsch và Krimberg, khi họ đang nghiên cứu cơ. Họ phát hiện chất này có mặt với hàm lượng khoảng 1 phần trăm trong dịch của thịt đỏ, với lượng nhỏ hơn trong dịch của thịt trắng, và đặt tên cho nó từ carnis, từ tiếng Latin chỉ “da thịt” hay “thịt”. Sau đó người ta phát hiện rằng carnitine cần thiết để vận chuyển các phân tử chất béo vào trong ty thể, nơi chúng bị oxy hóa để cung cấp năng lượng cho hoạt động cơ bắp. Một phân tử carnitine trong tế bào chất bên ngoài ty thể kết hợp với một phân tử chất béo và một phân tử coenzyme A để tạo thành một phức hợp có thể xuyên qua thành ty thể. Bên trong ty thể, phức hợp giải phóng carnitine, chất này có thể di chuyển ra ngoài để lặp lại nhiệm vụ làm con thoi mang thêm các phân tử nhiên liệu vào trong ty thể.
Tốc độ mà chất béo được cung cấp làm nhiên liệu cho cơ được quyết định bởi lượng carnitine trong cơ. Điều này khiến carnitine trở thành một chất quan trọng.
Chúng ta thu được một ít carnitine từ nhiều loại thức ăn khác nhau, đặc biệt là thịt đỏ. Điều này có thể giải thích vì sao thịt đỏ có tiếng là làm tăng sức mạnh cơ bắp và vì sao chiết xuất thịt bò, làm từ các thành phần hòa tan của thịt bò, suốt một thế kỷ đã là một thức uống phổ biến (trà thịt bò).
Chúng ta cũng có khả năng tổng hợp carnitine từ lysine, một trong những axit amin có mặt trong các chuỗi polypeptide của nhiều protein trong cơ thể và mà chúng ta thu được với lượng dồi dào nhờ tiêu hóa protein trong thức ăn. Các nghiên cứu trên động vật đã cho thấy phần lớn carnitine được động vật tổng hợp từ lysine, chỉ khoảng một phần năm đến từ thức ăn (Cederblad và Linstedt, 1976; Leibovitz, 1984). Các nghiên cứu tương tự chưa được tiến hành trên con người, nhưng có khả năng nhiều người sẽ đạt được sức mạnh cơ bắp lớn hơn nhờ tăng nồng độ carnitine của họ.
Một đột biến gen dẫn đến mất khả năng chuyển lysine thành carnitine đã được Engel và Angelini báo cáo (1973). Các bệnh nhân vô cùng mệt mỏi và có tình trạng yếu cơ khác thường. Đối với một số bệnh nhân, bệnh được kiểm soát bằng lượng nạp cao, vài gam mỗi ngày, của L-carnitine (về các tài liệu tham khảo, xem Leibovitz, 1984).
Trong cuốn sách năm 1984 về carnitine của mình, Brian Leibovitz bàn về kết quả của các nghiên cứu của chính ông và của những nhà nghiên cứu khác về giá trị của carnitine bổ sung trong việc cải thiện sức mạnh, sức khỏe và thành tích thể thao, cũng như trong việc làm giảm béo phì. Lượng nạp carnitine trong khẩu phần mà ông khuyến nghị là 500 miligam (mg) mỗi ngày. Ông cũng chỉ ra rằng có một số bằng chứng cho thấy dạng đối ảnh, D-carnitine, vốn không tồn tại trong tự nhiên, đã được quan sát thấy có một số phản ứng độc hại. Chỉ dạng L mới có hiệu quả trong việc tăng sức mạnh cơ bắp. Do đó, chỉ một nửa của một liều hỗn hợp D,L mới có tác dụng, còn nửa kia thì có thể có hại. Tôi đã tìm thấy trong số tháng 12 năm 1984 của tạp chí Prevention (Phòng ngừa) ba quảng cáo cho D,L-carnitine và không có quảng cáo nào cho L-carnitine, nhưng Leibovitz liệt kê sáu công ty bán đồng phân L tinh khiết.
Lượng nạp tối ưu vitamin C cùng các vitamin và khoáng chất khác có thể làm tăng lượng L-carnitine được tổng hợp từ lysine đến mức xóa bỏ nhu cầu bổ sung carnitine. Sự chuyển hóa lysine thành carnitine diễn ra qua năm phản ứng sinh hóa liên tiếp, mỗi phản ứng được xúc tác bởi một enzyme đặc hiệu. Phản ứng thứ hai và thứ năm trong số này liên quan đến quá trình hydroxyl hóa, mà vitamin C là cần thiết cho nó. Do đó, lượng carnitine được tạo ra trong cơ thể con người phụ thuộc vào lượng nạp vitamin C. Điều này giải thích sự thật rằng những thủy thủ đang phát bệnh scorbut biểu hiện sự uể oải và yếu cơ như những dấu hiệu đầu tiên của căn bệnh, và vì sao những bệnh nhân ung thư suy nhược của Ewan Cameron tại Bệnh viện Vale of Leven đã nói “Nhưng thưa bác sĩ, giờ tôi cảm thấy khỏe quá” chỉ vài ngày sau khi họ bắt đầu nạp 10 gam vitamin C mỗi ngày.
Các chất dinh dưỡng khác tham gia vào sự chuyển hóa lysine thành carnitine là axit amin methionine, vitamin B₆ và sắt.
Có các sợi cơ ở khắp nơi trong cơ thể. Bạch cầu bơi nhờ sự co của các tơ actin-myosin của chúng. Tim đập nhờ sự co cơ. Vai trò của vitamin C trong việc đem lại lợi ích cho tim là chủ đề của chương kế tiếp.
Phần lớn chứng đau lưng, đau vùng thắt lưng, là do yếu cơ và do sự thoái hóa của các chất collagen trong các khớp. Gần như mỗi người đều thỉnh thoảng bị đau lưng, đôi khi do tải trọng quá nặng đặt lên các cơ lưng, và khoảng 50 phần trăm người trên sáu mươi tuổi bị chứng đau lưng mạn tính. Phẫu thuật là cần thiết trong trường hợp đĩa đệm gian đốt sống bị vỡ hoặc một số tình trạng khác.
Phần thảo luận ở trên về vitamin C trong mối liên hệ với cả collagen và cơ gợi ý rằng lượng nạp cao vitamin này có thể thường đem lại sự kiểm soát đáng kể đối với các vấn đề về lưng. Năm 1964, Bác sĩ James Greenwood, Jr., giáo sư lâm sàng về phẫu thuật thần kinh tại Trường Y khoa Đại học Baylor, đã báo cáo các quan sát của ông về tác dụng của việc tăng lượng nạp axit ascorbic trong việc gìn giữ sự toàn vẹn của các đĩa đệm gian đốt sống và phòng ngừa chứng đau lưng. Ông khuyến nghị sử dụng 500 mg mỗi ngày với mức tăng lên 1000 mg mỗi ngày nếu có bất kỳ sự khó chịu nào hoặc nếu dự tính sẽ lao động hay vận động gắng sức. Ông cho biết bằng chứng từ phần lớn bệnh nhân chỉ ra rằng tình trạng đau nhức cơ trải qua khi vận động đã được giảm đi đáng kể nhờ những liều axit ascorbic này, nhưng nó lại tăng lên khi không dùng vitamin. Từ quan sát hơn năm trăm ca, ông kết luận rằng “có thể khẳng định với độ tin cậy hợp lý rằng một tỷ lệ đáng kể bệnh nhân có tổn thương đĩa đệm giai đoạn sớm đã có thể tránh được phẫu thuật nhờ sử dụng các liều lớn vitamin C. Nhiều bệnh nhân trong số này, sau vài tháng hoặc vài năm, đã ngừng dùng vitamin C và triệu chứng xuất hiện trở lại. Khi họ được cho dùng lại vitamin thì các triệu chứng biến mất. Một số, dĩ nhiên, cuối cùng vẫn phải phẫu thuật” (Greenwood, 1964). Greenwood đã cho tôi biết, khi ông đến thăm tôi tại nhà tôi ở California, rằng ông vẫn tiếp tục thấy vitamin C hữu ích trong việc kiểm soát các vấn đề về vùng thắt lưng. Những lượng nạp lớn hơn 500 hay 1000 mg mỗi ngày mà ban đầu ông khuyến nghị thậm chí còn có giá trị lớn hơn nữa.