Effects of lactate on force production by mouse EDL muscle: implications for the development of fatigue

Numerous studies suggest that the accumulation of lactate during exercise contributes to the fatigue process. This notion is based on close negative correlations between force and intracellular muscle lactate concentrations during fatigue and recovery. In this investigation, we attempted to determine if lactate directly affects muscle force output. This was accomplished by incubating mouse extensor digitorum longus muscles in extracellular concentrations of 10, 20, 30 and 50 mM L-(+)-lactate at 21 and 37°C and monitoring force output. At 21°C, 30 and 50 mM, extracellular lactate significantly reduced tetanic force (P_o, 250 ms, 100 Hz) to 95 and 93% of initial, respectively. In addition, the rate of force development (+dP/dt) was reduced to 93 and 89% of initial. At 37°C, the effects of extracellular lactate were augmented as P_o was reduced to 73 and 62% of initial and +dP/dt was reduced to 55 and 44% of initial at 30 and 50 mM, respectively. We next sought to determine if the reduction in P_o was due to altered sarcoplasmic reticulum (SR) function using a muscle homogenate fraction. The rate of AgNO₃-induced SR Ca²⁺ release was depressed by 31% in the presence of 25 mM lactate. These results suggest that elevated lactate depresses force production by whole muscle and may play some role in the fatigue process. In addition, it appears that lactate depresses force production, in part, by inhibiting Ca²⁺ release from the SR.Key words: fatigue, skeletal muscle, sarcoplasmic reticulum, calcium.

De nombreuses études suggèrent que l'accumulation de lactate durant l'exercice contribue au processus de fatigue. Cette notion est basée sur les étroites corrélations négatives entre la force et les concentrations intracellulaires de lactate musculaire durant la fatigue et la récupération. Cette étude a eu pour but de déterminer si le lactate affecte directement la production de la force musculaire. Pour ce faire, nous avons incubé les muscles extenseurs communs des orteils dans des concentrations intracellulaires de 10, 20, 30 et 50 mM de L-(+)-lactate, à 21 et 37°C, et enregistré la production de force. À 21°C, en concentrations de 30 et 50 mM, le lactate extracellulaire a significativement réduit la force tétanique (P_o, 250 ms, 100 Hz) à 95 et 93% de la force initiale respectivement. De plus, le taux de développement de la force (+dP/dt) a été réduit à 93% et 89% par rapport au taux initial. À 37°C, les effets du lactate extracellulaire ont augmenté quand P_o a été réduite à 73 et 62% de la force initiale et que +dP/dt a été réduit à 55 et 44% du taux initial, à 30 et 50 mM respectivement. Nous avons ensuite examiné si la réduction de P_o était due à une modification de la fonction du réticulum sarcoplasmique (RS) et ce, en utilisant une fraction d'homogénat musculaire. La libération de Ca²⁺ du RS induite par AgNO₃ a diminué de 31% en présence de 25 mM de lactate. Ces résultats suggèrent qu'une forte concentration de lactate diminue la production de force par le muscle entier et qu'elle pourrait jouer un rôle dans le processus de fatigue. De plus, il semble que le lactate diminue la production de force, en partie, en inhibant la libération de Ca²⁺ du RS.Mots clés : fatigue, muscle squelettique, réticulum sarcoplasmique, calcium.[Traduit par la Rédaction]