Lactate: influence of its transporter, sex, temperature and nutritional status
Authors:   , Benítez Muñoz José Antonio 
Published: February 2025

Lactate has three crucial functions: it is an energy substrate, the main gluconeogenic precursor, and it plays a signalling role in multiple processes. This makes measuring this metabolite extremely useful in both health and disease. However, to correctly interpret lactate, it is necessary to understand its transport in the body and the factors that influence it. Therefore, the aim of this thesis is to study the influence on lactate of its main transporters, sex, temperature and nutritional status.

First, a systematic literature review was conducted to understand the effect of exercise on the levels of the muscle proteins MCT1 and MCT4, which are the main lactate transporters (study I). Then, a project was carried out with participants having TT and AA genotypes of the T1470A SNP of the MCT1 gene. They performed an interval protocol while venous blood samples were taken to measure plasma and erythrocyte lactate concentrations (study II). In the same project, males and females performed an incremental protocol to determine power and heart rate at the first and second lactate thresholds, in both absolute and relative terms, to see if there were sex differences (study III). In another project, both males and females performed an incremental protocol in three different situations (control, heat, and glycogen depletion) to observe differences in carbohydrate and fat oxidation and lactate concentration between sexes (study IV). Additionally, this project compared the correlation between fat oxidation and lactate concentration in the three situations mentioned, and whether changes in both variables produced by these situations were proportional (study V). Finally, the same project determined heart rate, power, and perceived exertion at the first and second ventilatory thresholds to identify which variable remained most stable across the three situations (study VI).

The results of the systematic review in study I showed that MCT1 protein levels increased with both a single exercise session and a training program. MCT4 increased after a training program, although its responsiveness was less than that of MCT1. In study II, it was observed that lactate concentration in plasma and erythrocytes is very similar regardless of the T1470A SNP genotype. Study III found that females have lactate thresholds at a higher percentage of peak power and maximum heart rate than males. In study IV, it was reported that fat oxidation was higher in females than in males during an incremental protocol, regardless of the situation (control, heat, and glycogen depletion). Study V showed a close relationship between fat oxidation and lactate concentration in the three mentioned situations. However, the greatest change in lactate concentration was observed between the control and heat situations, while the greatest change in fat oxidation was observed between the control and glycogen depletion situations. Lastly, study VI revealed that heart rate and perceived exertion at ventilatory thresholds were very similar across situations, while power at the thresholds differed between situations.

In conclusion, exercise appears to be an effective strategy to increase MCT1 and MCT4 levels. The presence of the T1470A SNP does not seem to alter lactate transport between plasma and erythrocyte. Establishing intensity as a percentage of peak power or maximum heart rate may create a different metabolic situation between sexes. Females tend to obtain energy from fats rather than carbohydrates to develop the same absolute intensity as males. Lactate concentration does not appear to be the main regulator of fat oxidation, as changes between the two are not proportional. Finally, it is recommended to set intensity through heart rate or perceived exertion when thresholds are determined in a different situation from that in which the training is conducted.

RESUMEN

El lactato tiene tres funciones cruciales: es un sustrato energético, es el principal precursor gluconeogénico y desempeña una función señalizadora en múltiples procesos. Esto hace que medir este metabolito sea útil tanto en salud como en enfermedad. Sin embargo, para interpretar correctamente el lactato, es necesario conocer su transporte en el cuerpo y los factores que lo influyen. Por tanto, el objetivo de esta tesis es estudiar el transporte del lactato a través de sus principales transportadores y evaluar el efecto del sexo, la temperatura y el estado nutricional.

Primero, se realizó una revisión sistemática de la literatura para conocer el efecto del ejercicio en los niveles de proteínas de los transportadores de lactato MCT1 y MCT4 (estudio I). Luego, se llevó a cabo un proyecto con participantes con genotipos TT y AA del SNP T1470A del gen MCT1, quienes realizaron un protocolo interválico mientras se les extraían muestras de sangre para medir las concentraciones de lactato plasmáticas y eritrocitarias (estudio II). Además, hombres y mujeres realizaron un protocolo incremental para determinar la potencia y la frecuencia cardíaca en los umbrales de lactato, evaluando diferencias entre sexos (estudio III). En otro proyecto, hombres y mujeres llevaron a cabo un protocolo incremental en tres situaciones (control, calor y depleción de glucógeno) para observar diferencias en la oxidación de carbohidratos y grasas y en la concentración de lactato (estudio IV). Además, se comparó la correlación entre la oxidación de grasas y la concentración de lactato en estas situaciones y si los cambios en ambas variables eran proporcionales (estudio V). Finalmente, se evaluó la frecuencia cardíaca, la potencia y el esfuerzo percibido en los umbrales ventilatorios para determinar qué variable permanecía más estable entre las tres situaciones (estudio VI).

Los resultados del estudio I mostraron que los niveles de MCT1 aumentaban tanto con una sola sesión de ejercicio como con un programa de entrenamiento. El MCT4 aumentó tras un programa de entrenamiento, aunque su respuesta era menor que la del MCT1. En el estudio II, se observó que la concentración de lactato en plasma y eritrocitos es similar independientemente del genotipo del SNP T1470A. El estudio III reveló que las mujeres tienen los umbrales de lactato a un mayor porcentaje de la potencia pico y de la frecuencia cardíaca máxima que los hombres. En el estudio IV, se encontró que la oxidación de grasas es mayor en mujeres que en hombres durante un protocolo incremental, independientemente de la situación. El estudio V mostró una relación estrecha entre la oxidación de grasas y la concentración de lactato en las tres situaciones. Sin embargo, el mayor cambio en la concentración de lactato se observó entre la situación control y la de calor, mientras que el mayor cambio en la oxidación de grasas se observó entre la situación control y la de depleción de glucógeno. El estudio VI reveló que la frecuencia cardíaca y el esfuerzo percibido en los umbrales ventilatorios eran similares en todas las situaciones, mientras que la potencia en los umbrales variaba entre situaciones.

En conclusión, el ejercicio parece ser una estrategia eficaz para aumentar los niveles de MCT1 y MCT4. La presencia del SNP T1470A no altera el transporte de lactato entre plasma y eritrocito. Establecer la intensidad como un porcentaje de la potencia pico o la frecuencia cardíaca máxima puede crear una situación metabólica diferente entre sexos. Las mujeres tienden a obtener energía de las grasas en lugar de los carbohidratos para la misma intensidad absoluta que los hombres. La concentración de lactato no parece ser el principal regulador de la oxidación de grasas, ya que los cambios entre ambos no son proporcionales. Finalmente, se recomienda establecer la intensidad a través de la frecuencia cardíaca o el esfuerzo percibido cuando los umbrales se determinen en una situación diferente a la del entrenamiento.