Цикл Кори

Что это такое

Цикл Кори состоит из превращения лактата, вырабатываемого в мышцах (во время их сокращения), в глюкозу в печени. Его важность заключается в предотвращении накопления молочной кислоты, которая может привести к лактоацидозу из-за снижения pH крови.

Избыток данной кислоты, вырабатываемой в мышцах, обусловлен быстрым их сокращением в условиях низкой концентрации кислорода, например, во время интенсивного и напряженного бега. К примеру, для получения оптимальной энергии в виде АТФ из глюкозы необходимо полностью метаболизировать ее посредством гликолиза, цикла Кребса и цепи переноса электронов, а также необходим молекулярный О2, который будет функционировать как конечный акцептор электронов. 

Однако во время упражнений высокой интенсивности кислород быстро заканчивается, и мышечная ткань выполняет анаэробный гликолиз, чтобы произвести хотя бы небольшое количество АТФ. В результате этой экстренной деятельности в качестве отходов образуется молочная кислота, которую необходимо удалить из клетки, поскольку она способна диссоциировать на лактат и протон, что снижает pH. В противном случае существует риск закисления крови, вызывающий лактоацидоз.

Чтобы избежать этого, печень собирает молочную кислоту, превращает ее в пируват и использует для синтеза глюкозы. Таким образом можно избежать лактоацидоза, сохраняя при этом постоянную подачу простых сахаров в мозг и мышцы.

В цикле Кори участвуют по крайней мере два метаболических пути: гликолиз и глюконеогенез. Но давайте вспомним, что клетка находится в более сложном балансе, который также включает гликогенолиз для получения глюкозы, необходимой для интенсивных физических упражнений, и гликогеногенез. 

Во-первых, мышцы быстро потребляют свободную глюкозу в цитоплазме и полностью сжигают ее до CO2 и воды (посредством гликолиза, цикла Кребса и цепи переноса электронов) с соответствующим потреблением кислорода. Впоследствии он гидролизует гликоген, чтобы получить больше энергии при большем потреблении О2. 

Семинары по антивозрастной медицине

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Узнать подробнее

Этапы 

Организм использует цикл Кори, жизненно важный метаболический процесс, который происходит в печени и мышцах, для переработки молочной кислоты и поддержания стабильного уровня глюкозы в крови во время интенсивной физической активности. 

Рассмотрим основные его этапы и механизм снабжения мышц энергией.

1. Анаэробный гликолиз.

   Цикл Кори начинается с анаэробного гликолиза, который происходит в миоцитах при нехватке кислорода. Глюкоза расщепляется до пирувата, который впоследствии в ходе этого процесса распада преобразуется в молочную кислоту. Этот процесс производит энергию в форме АТФ, которую клетки мышц используют для сокращения.

2. Транспорт молочной кислоты.

   Эта органическая кислота образуется в клетках мышц, а затем доставляется в печень через кровообращение. Клетки печени способны превращать ее в глюкозу, которую мышечная ткань может использовать в качестве “топлива”.

3. Глюконеогенез.

   Молочная кислота превращается в глюкозу посредством глюконеогенеза. Этот процесс включает производство простых сахаров из неуглеводных источников, таких как липиды и аминокислоты. Он требует активации нескольких ферментов, таких как лактатдегидрогеназа и глюкозо-6-фосфатаза.

4. Транспорт глюкозы.

   После образования в печени она снова поступает в кровообращение и попадает в мышечные клетки. Для обеспечения сокращения мышц и продолжения тренировок  глюкоза может использоваться в качестве источника энергии.

5. Аэробное дыхание. 

   Глюкоза расщепляется в миоцитах посредством аэробного дыхания, которое обеспечивает энергию в форме АТФ. Этот процесс требует использования кислорода и приводит к образованию углекислого газа как побочного продукта, который впоследствии возвращается в легкие для выведения.

   То есть, некоторая часть молочной кислоты, вырабатываемой в скелетных мышцах, превращается в глюкозу в печени и в конечном итоге возвращается в мышечную ткань, завершая таким образом цепь преобразований.

Важность цикла Кори подтверждается тем фактом, что он может составлять примерно 40% нормального обмена глюкозы в плазме.

Где происходит цикл Кори?

В данном цикле могут участвовать ткани, которые не полностью окисляют глюкозу до CO2 и H2O. Примерами клеток, которые непрерывно продуцируют молочную кислоту, являются эритроциты, пролиферирующие клетки костного мозга, иммунные клетки лимфатических узлов и эпителиальные клетки кожи.

Обратим внимание, что скелетные мышцы производят молочную кислоту даже в состоянии покоя, хотя и с низкой скоростью.

Значимость

Мышцы обычно объединяют глюкозу с О2 для выработки энергии. Если кислород недоступен, анаэробное ее расщепление достигается с помощью ферментации (гликолиза). Одним из его побочных продуктов является лактат, растворимая молочная кислота, которая выводится в кровоток. Среди многих биологических функций печени выделяется глюконеогенез, посредством которого организм поддерживает правильный уровень сахара в крови за счет синтеза глюкозы из неуглеводных компонентов. Основой для завершения этого цикла является каталитический кофермент аденозинтрифосфат (АТФ).

При нормальном присутствии кислорода гликолиз в мышечных клетках производит по две единицы АТФ и пирувата, простой кислоты, которая считается возможным предшественником органической жизни. Эти два соединения обеспечивают энергию, которая позволяет клетке поддерживать дыхание посредством серии химических реакций, называемых циклом Кребса (лимонной кислоты). Окисление исключает из уравнения один атом углерода и два атома водорода, воду и углекислый газ. 

Если кислород отсутствует, органические ферменты могут расщеплять углеводы глюкозы путем ферментации. Растительные клетки превращают пируват в спирт; фермент дегидрогеназа в мышечной ткани преобразует его в лактат и аминокислоту аланин. Печень фильтрует лактат из крови, перекодируя его в пируват, а затем в глюкозу. В обоих случаях глюконеогенеза сахар возвращается через кровоток, чтобы удовлетворить высокие энергетические потребности миоцитов.

Как и большинство органических циклов, Кори не является полностью замкнутым. Например, хотя две молекулы АТФ производятся в результате гликолиза в мышцах, печени требуется шесть молекул АТФ для поддержания циклических процессов с помощью глюконеогенеза. Точно так же цикл Кори не имеет отправной точки без первоначального внедрения двух молекул кислорода. 

Физиологические потребности для выполнения энергичных упражнений быстро включают цикл Кори для анаэробного сжигания и восстановления глюкозы. Когда энергетические потребности превышают способность печени преобразовывать лактат в простые сахара, может возникнуть состояние, называемое лактоацидозом. Избыток молочной кислоты снижает pH крови до уровня, повреждающего ткани, а симптомы дискомфорта включают глубокую гипервентиляцию, рвоту и спазмы в животе.

Регуляция 

Цикл Кори – это система метаболических процессов, которая контролируется рядом элементов, обеспечивающих постоянное наличие в организме человека достаточного количества глюкозы для получения энергии. 

Ниже приведены некоторые важные факторы регуляции:

• Интенсивность физических упражнений. Скорость выработки молочной кислоты и потребность в энергии могут зависеть от характера физической нагрузки, что может стимулировать цикл Кори для поддержания стабильного уровня глюкозы в крови.

• Гормональный контроль. Гормоны, такие как инсулин, глюкагон и адреналин, могут воздействовать на цикл Кори, влияя на всасывание и высвобождение глюкозы в печени и мышцах. 

• Доступность кислорода. Последовательность процессов Кори запускается из-за нехватки кислорода в мышечных клетках, что вызывает анаэробный метаболизм и образование молочной кислоты. Когда кислорода достаточно, начинается аэробный метаболизм, производящий больше АТФ и снижающий потребность в цикле Кори.

• Статус питания. Поставка питательных веществ, таких как углеводы и липиды, в цикле также может влиять на скорость синтеза и использования глюкозы. Диета с низким содержанием углеводов или высоким содержанием жиров может нарушить цикл Кори, тогда как диета с большой долей углеводов может его улучшить.

Нарушения цикла Кори

С данным метаболическим путем связаны различные нарушения, в том числе:

• Болезнь Кори. Также известная как болезнь накопления гликогена типа III, является редким наследственным заболеванием, которое подавляет способность организма расщеплять гликоген до глюкозы. Это вызывает накопление гликогена, что приводит к таким симптомам, как мышечная слабость, отек печени и гипогликемию.

• Болезнь Мак-Ардля. Представляет собой редкое генетическое заболевание с нарушением метаболизма мышечного гликогена, что  вызвано отсутствием фермента миофосфорилазы. Это влияет на способность метаболического цикла Кори превращать гликоген в энергию. Симптомы включают мышечный дискомфорт, судороги и усталость во время активности.

• Лактоацидоз. Это заболевание, которое связано с высокой концентрацией молочной кислоты в организме. Это может быть результатом ряда причин, включая снижение транспорта кислорода, митохондриальную неисправность или нарушения цикла Кори. Среди симптомов – утомляемость, мышечная слабость, тошнота и учащенное дыхание.

• Гипогликемия, вызванная физической нагрузкой. Это состояние, при котором уровень сахара в крови резко падает после физической активности. Считается, что это результат сочетания более высокой абсорбции глюкозы в мышцах и снижения ее синтеза в печени.

Соответствующие нарушения часто лечат, контролируя симптомы и избегая провоцирующих факторов, которые их усугубляют. В некоторых случаях может быть показано заместительное ферментное лечение или трансплантация печени. Людям, в семейном анамнезе которых наблюдались эти состояния, рекомендуется проконсультироваться с генетиком.

Онлайн обучение
Anti-Age медицине

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

Узнать подробнее

Краткие выводы

Цикл Кори — это естественный метаболический путь, который помогает организму непрерывно обеспечивать мышцы энергией. Во время этого процесса лактат удаляется и перерабатывается в виде глюкозы.

Список использованной литературы

1. American Chemical Society National Historic Chemical Landmarks. Carl and Gerty Cori and Carbohydrate Metabolism. 

2. Bender D.A. Introduction to nutrition and metabolism. 3rd Edition. Taylor & Francis, 2004

3. Iqbal S.A., Mido Y. Biochemistry. Discovery Publishing House, 2005

4. Nelson D.L., M. M. Cox M.M. Lehninger. Principles of biochemistry. 6th Edition. W.H. Freeman and Company, 2012

5. Newsholme E.A., Leech T.R. Functional biochemistry in health and disease. John Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

6. Rosenthal M.D., Glew R.H. Medical biochemistry – Human metabolism in health and disease. John Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2009