Τι είναι ο κύκλος Cori;

Ο κύκλος Cori περιγράφει τις συνδεδεμένες μεταβολικές οδούς με τις οποίες οι μύες, ακόμη και απουσία οξυγόνου, παραμένουν ικανοί να λειτουργούν. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα της ικανότητας του ήπατος να μετατρέπει τα χημικά απόβλητα ενός μυός στην πηγή ενέργειας του. Ο κύκλος χαρτογραφήθηκε για πρώτη φορά το 1929 από τους παντρεμένους γιατρούς Carl και Gerty Cori, οι οποίοι έλαβαν το Νόμπελ Ιατρικής το 1946 για την ομώνυμη ανακάλυψή τους. Εξηγεί πώς η γλυκόζη μπορεί να καταναλωθεί από τους μύες, εκπλένοντας το γαλακτικό στη διαδικασία. Το ήπαρ χρησιμοποιεί στη συνέχεια αυτό το γαλακτικό για να δημιουργήσει γλυκόζη, όλα εξ ολοκλήρου μέσω ενζυματικών αντιδράσεων.

Οι μύες συνήθως συνδυάζουν γλυκόζη με οξυγόνο για να παράγουν ενέργεια. Εάν το οξυγόνο δεν είναι διαθέσιμο, η αναερόβια διάσπαση της γλυκόζης επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας ζύμωσης που ονομάζεται γλυκόλυση. Ένα από τα παραπροϊόντα του είναι το γαλακτικό, ένα διαλυτό οξύ γάλακτος που εκκρίνεται πίσω στην κυκλοφορία του αίματος. Μεταξύ των πολλών βιολογικών λειτουργιών του ήπατος είναι η γλυκονεογένεση, η διαδικασία με την οποία το σώμα διατηρεί το σωστό επίπεδο σακχάρου στο αίμα μέσω της σύνθεσης γλυκόζης από μη υδατάνθρακες. Κρίσιμο για την ολοκλήρωση αυτού του βρόχου είναι το καταλυτικό συνένζυμο τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP).

Με τη φυσιολογική παρουσία οξυγόνου, η γλυκόλυση στα μυϊκά κύτταρα παράγει δύο μονάδες ATP και δύο μονάδες πυροσταφυλικού, ένα απλό οξύ που έχει ενοχοποιηθεί ως ο πιθανός πρόδρομος της οργανικής ζωής. Οι δύο ενώσεις παρέχουν την ενέργεια που επιτρέπει σε ένα κύτταρο να διαιωνίζει την αναπνοή μέσω μιας σειράς χημικών αντιδράσεων που ονομάζεται κύκλος Krebs, που ονομάζεται επίσης κύκλος κιτρικού οξέος ή τρικαρβοξυλικού οξέος. Η οξείδωση βγάζει ένα άτομο άνθρακα και δύο άτομα υδρογόνου – νερό και διοξείδιο του άνθρακα – από την εξίσωση. Το Νόμπελ του 1953 απονεμήθηκε στον βιοχημικό που χαρτογράφησε και ονόμασε αυτή την κυκλική διαδικασία.

Ελλείψει οξυγόνου, τα οργανικά ένζυμα μπορούν να διασπάσουν τον υδατάνθρακα της γλυκόζης με ζύμωση. Τα φυτικά κύτταρα μετατρέπουν το πυροσταφυλικό σε αλκοόλη. ένα ένζυμο αφυδρογονάσης στα μυϊκά κύτταρα το μετατρέπει σε γαλακτικό και στο αμινοξύ αλανίνη. Το συκώτι φιλτράρει το γαλακτικό από το αίμα για να το μετατρέψει σε πυροσταφυλικό και στη συνέχεια σε γλυκόζη. Αν και λιγότερο αποτελεσματικά από τον κύκλο Cori, το συκώτι είναι επίσης ικανό να ανακυκλώσει την αλανίνη πίσω σε γλυκόζη, συν την απόβλητη ένωση ουρία, σε μια διαδικασία που ονομάζεται κύκλος αλανίνης. Σε κάθε περίπτωση γλυκονεογένεσης, το σάκχαρο επιστρέφει μέσω της κυκλοφορίας του αίματος για να τροφοδοτήσει τις υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις των μυϊκών κυττάρων.

Όπως συμβαίνει με τους περισσότερους φυσικούς κύκλους, ο κύκλος Cori δεν είναι ένας εντελώς κλειστός βρόχος. Για παράδειγμα, ενώ δύο μόρια ATP παράγονται με γλυκόλυση στους μύες, κοστίζει στο ήπαρ έξι μόρια ATP για να τροφοδοτήσει τον κύκλο μέσω γλυκονεογένεσης. Ομοίως, ο κύκλος Cori δεν έχει πού να ξεκινήσει χωρίς την αρχική εισαγωγή δύο μορίων οξυγόνου. Τελικά, οι μύες, για να μην αναφέρουμε το υπόλοιπο σώμα, χρειάζονται μια νέα νέα παροχή οξυγόνου και γλυκόζης.

Οι φυσιολογικές απαιτήσεις της έντονης άσκησης εμπλέκουν γρήγορα τον κύκλο Cori για να κάψει και να αναδημιουργήσει τη γλυκόζη αναερόβια. Όταν η ζήτηση για ενέργεια υπερβαίνει την ικανότητα του ήπατος να μετατρέπει το γαλακτικό σε γλυκόζη, μπορεί να εμφανιστεί μια κατάσταση που ονομάζεται γαλακτική οξέωση. Η περίσσεια γαλακτικού οξέος μειώνει το pH του αίματος σε επίπεδο που καταστρέφει τον ιστό και τα συμπτώματα της δυσφορίας θα περιλαμβάνουν βαθύ υπεραερισμό, έμετο και κοιλιακές κράμπες. Η γαλακτική οξέωση είναι η υποκείμενη αιτία της ακαμψίας. Καθώς το σώμα δεν αναπνέει πλέον, όλοι οι μύες του συνεχίζουν να καταναλώνουν γλυκόζη μέσω της αδιάλειπτης επανάληψης του κύκλου Cori.