Ciclo de Cori

O ciclo de Cori (ou ciclo do ácido láctico) é un ciclo de reaccións metabólicas que ten lugar no músculo e fígado, por medio das cales o lactato producido a partir da glicosa por fermentación no músculo en condicións anaerobias durante o esforzo físico, é transformado no fígado de novo en glicosa durante o repouso.^[1] Foi descrito en 1927 por Gerty Theresa Cori e Carl Cori (gañadores do premio Nobel de Medicina e Fisioloxía de 1947).

Gerty Theresa Radnitz Cori e Carl Ferdinand Cori descubriron o ciclo de Cori.

As células musculares aliméntanse principalmente da glicosa que lles chega por vía sanguínea procedente do fígado ou está almacenada nas súas propias reservas de glicóxeno. Cando se produce un traballo muscular moi intenso e rápido a célula muscular consome a súa glicosa e inicia unha grande actividade glicoxenolítica (degradación de glicóxeno) en condicións anaerobias, xa que o sangue non pode subministrar o suficiente osíxeno. Nestas condicións a glicosa non pode ser "respirada" nas mitocondrias e sofre fermentación homoláctica no citosol orixinando grandes cantidades de lactato no músculo. O lactato difunde ao sangue e chega ao fígado, onde no repouso terá lugar a segunda parte do ciclo, na que por gliconeoxénese se produce glicosa a partir do lactato, e esta glicosa pode volver de novo ao músculo.

O ciclo integra a glicólise e a gliconeoxénese en dous órganos do corpo: músculo e fígado. A súa importancia débese a que impide a acidose láctica no músculo en condicións anaeróbicas, xa que antes de que ocorra o lactato é retirado do músculo e levado ao fígado.^[2]

O ciclo é tamén importante para a produción de enerxía no músculo en forma de ATP durante a actividade muscular (pero no fígado hai gasto de ATP). O ciclo de Cori funciona máis eficazmente cando a actividade muscular cesa (no repouso). Nese momento recupérase a débeda de osíxeno producida en anaerobiose.^[2]

Ciclo de Cori

Podemos esquematizar o ciclo de Cori así:

Músculo: Glicosa + 2 ADP → 2 Lactato + 2 H⁺ + 2 ATP + 2 H₂0

Fígado: 2 Lactato + 6 ATP + 4 H₂0 → Glicosa + 6 ADP

CONSUMO NETO DE ATP: 4 ATP

Esta reciclaxe do ácido láctico que realiza o ciclo de Cori é custosa enerxeticamente, xa que, debido o consumo de ATP na gliconeoxénese hepática, gástanse 4 ATP netos por cada volta do ciclo. Isto quere dicir que o ciclo non se podería manter permanentemente.

O ciclo de Cori e a actividade muscular

Comezo da actividade muscular

Durante as contraccións musculares o ATP almacenado nos músculos é rapidamente utilizado e debe xerarse máis ATP para fornecer as demandas enerxéticas do músculo. Ao comezar a actividade muscular, a medula adrenal libera adrenalina (epinefrina), hormona encargada de estimular a glicoxenólise no músculo. Como resultado, libérase glicosa 6-fosfato dentro da célula muscular. A glicosa entra directamente na glicólise, para dar lugar a piruvato, 2 ATP e NADH. Se os niveis de osíxeno son suficientes, o piruvato producido durante a glicólise entra nas mitocondrias, convértese en acetil-CoA e entra no ciclo de Krebs polo que se desenvolve normalmente a respiración celular aeróbica. Ao mesmo tempo, libérase a hormona glicagón no fígado, unha hormona que estimula a glicoxenólise e a gliconeoxénese hepáticas. A glicosa 6-fosfato producida no fígado entra na circulación sanguínea e diríxese aos músculos. Durante o exercicio, o músculo aumenta de sete a 40 veces a súa captación muscular de glicosa en comparación co estado de repouso. Isto supón un grande incremento nos requirimentos de glicosa e enerxía que esgota as reservas de glicóxeno muscular e hepático, a homeostase da glicosa mantense grazas ao aumento da actividade do ciclo de Cori e outros procesos fisiolóxicos.

En actividade muscular intensa e rápida

Esquema do ciclo de Cori co balance enerxético. No conxunto do cilco consómense 4 ATP netos.

Se a actividade muscular continúa, a dispoñibilidade de osíxeno nas mitocondrias para funcionar como aceptor final de electróns na cadea respiratoria se converte nun factor limitante. O osíxeno que chega ao músculo é insuficiente para cubrir as necesidades, o que provoca un estancamento da respiración celular e empeza a acumularse piruvato e NADH, xa que o piruvato non pode ser "respirado" nas mitocondrias. Para que a glicólise poida continuar en situacións anaeróbicas, o piruvato entra na vía alternativa da fermentación láctica, na cal o encima citosólico lactato deshidroxenase (LDH) converte o piruvato en lactato. Este proceso é imprescindible, xa que reoxida o NADH para que poida volver a ser reducido na glicólise (sen NAD⁺ a glicólise deteríase). A glicólise e a fermentación homoláctica poden así proporcionar ATP para que o músculo siga funcionando, pero fano en pequenas cantidades. Coa fin de manter taxas adecuadas de ATP neste contexto de menos rendemento da produción de ATP, a glicólise e a fermentación láctica deben aumentar considerablemente, acelerando aínda máis a síntese de lactato. Porén, se non se recicla o lactato, rapidamente se acumularía este produto dentro do músculo e cando as cantidades de moléculas tampón que controlan o pH non sexan suficientes para compensar o incremento de ións hidróxeno (H⁺), produciríase acidose. Como os tecidos musculares producen máis lactato e piruvato do que poden catabolizar, o lactato entra no plasma e é transportado ata o fígado.

A segunda parte do ciclo ocorre no fígado, onde o lactato é convertido en piruvato e logo, por gliconeoxnese, transfórmase de novo en glicosa. Despois, a glicosa entra no plasma e é transportada aos músculos, cerrando así o ciclo. En esencia, a acidose é o prezo que se debe pagar para cubrirmos as necesidades enerxéticas durante a hipoxia celular.

Se segue habendo un alto requirimento enerxético no músculo, a glicosa procedente do fígado que chega ao músculo entra alí na glicólise outra vez. Porén, se a actividade muscular remata, a glicosa pode ser almacenada en forma de glicóxeno por glicóxenoxénese. En realidade a glicosa procedente do fígado non sempre debe regresar ao músculo, xa que, segundo as necesidades, pode ser transportada a outros órganos, como o cerebro.

En recuperación

Debido a que a gliconeoxénese consome 2 ATP, o ciclo de Cori opera máis eficientemente cando a actividade muscular cesou. Isto ocorre porque unha parada na actividade muscular permite que se repoña o déficit de osíxeno e que comece a funcionar de novo o ciclo de Krebs, a cadea de transporte de electróns e a fosforilación oxidativa, é dicir, o funcionamento normal da respiración celular. A enerxía resultante da oxidación do acetil-CoA é necesaria para que funcione a gliconeoxénese hepática e se transforme todo o lactato de novo en glicosa. Porén, non todo o lactato que entra no fígado se transforma en glicosa. Ao restablecérense os niveis de osíxeno, unha parte do lactato convértese en piruvato e acetil-CoA e entra no ciclo de Krebs, e o ATP resultante é utilizado na gliconeoxénese. Asemade, a gliconeoxénese non é o único destino metabólico do lactato liberado no sangue polos músculos. Ademais de ir ao fígado, o lactato pode transportarse ao corazón e riles. Alí utilízase para a respiración celular e produción de enerxía.

Importancia biolóxica

O ciclo de Cori é a fonte de obtención de lactato (por medio da glicólise e a fermentación láctica) e a transformación deste novamente en glicosa (por gliconeoxénese).

O ciclo de Cori ten grande importancia fisiolóxica, xa que xoga un papel importante na homeostase da glicosa, ten implicacións vitais no equilibrio ácido-base e representa unha maneira de redistribución do glicóxeno muscular. Nos primeiros minutos de exercicio intenso, a glicólise e a fermentación láctica constitúen unha maneira de adaptación celular, permiten que os músculos traballen anaerobicamente, e representa unha fonte de enerxía esencial ata que os niveis de osíxeno se repoñan e poida ter lugar a respiración aerobia. Segundo o tipo de exercicio, a reciclaxe de lactato e a glicosa procedente do fígado é enerxeticamente esencial, como por exemplo para os nadadores nunha proba de 400 m.

Porén, como consecuencia, o fígado debe traballar para reconverter o lactato de novo en glicosa. Os seres humanos sintetizamos lactato nos músculos todos os días, e grazas á coordinación entre o fígado e o músculo por medio do ciclo de Cori, a produción de lactato neta é mínima, mantendo o balance ácido-base fisiolóxico e impedindo a acidose láctica.

A obtención de glicosa é primordial para o bo funcionamento do organismo, porque o cerebro depende desta molécula como combustible primario e é a fonte de enerxía dos eritrocitos. Ademais, esta glicosa debe obterse tanto en condicións aeróbicas coma anaeróbicas para conseguir un axeitado fornecemento de enerxía en situacións de exercicio muscular intenso.

Durante o período de recuperación despois dunha actividade física, demostrouse que o ciclo de Cori tamén é unha maneira de que se poidan redistribuír as reservas de glicóxeno. Como os músculos non teñen o encima que permitiría liberar glicosa no sangue, ao degradar o glicóxeno nos músculos en repouso, só poden pasar ao sangue piruvato ou lactato. Logo, o fígado, tras rexenerar o lactato a glicosa, distribúe a glicosa aos músculos previamente exercitados, para que estes repoñan as súas reservas de glicóxeno. Así, tamén se restablecen de forma homoxénea as reservas de glicóxeno de todos os músculos corporais.

O ciclo debe executarse de forma exacta. O seu alto ou baixo rendemento provocan diferentes irregularidades nas vías metabólicas que orixinan patoloxías, algunhas delas moi graves. Un mal funcionamento do ciclo de Cori que o ralentice supoñería unha acumulación excesiva de ácido láctico e acumulación de H⁺, polo que o pH do organismo diminuiría, producindo unha acidose metabólica. Polo contrario, un aumento da funcionalidade do ciclo supoñería un elevado gasto enerxético e padeceríase unha deficiencia enerxética.

Vantaxes e desvantaxes

As vantaxes son:

rexeneración do NAD⁺ na fermentación, que fai que poida continuar a glicólise;
produción do ATP in situ, para que a célula muscular poida obter enerxía rapidamente;
autonomía da fibra muscular aínda que haxa baixa concentración de osíxeno en sangue;

A desvantaxe que ten é que o ión lactato é un catabolito tóxico para a célula porque produce acidose láctica nos músculos e pode diminuír a eficiencia do sistema de tampóns no sangue e leva ao esgotamento físico, causado pola débeda de osíxeno. Ademais, é un ciclo que supón un gasto enerxético de 6 ATP no fígado, polo que é un ciclo que non pode continuar indefinidamente. Por cada volta do ciclo de Cori, consómense 4 ATPs netos (6 gastados na gliconeoxénese hepática e 2 producidos na glicólise).

Ciclo da alanina

Artigo principal: Ciclo da alanina.

Os ciclos de Cori e da alanina son moi parecidos, pero non deben confundirse. O ciclo da alanina dáse cando se produce moita alanina no músculo, como ocorre cando hai unha intensa transaminación entre o glutamato e o piruvato ou en condicións de inanición, mentres que o de Cori se dá cando o músculo queda en anaerobiose. Parécense en que ambos os ciclos envían esqueletos carbonados ao fígado para que entren na gliconeoxénese; o da alanina envía alanina, e o de Cori, lactato. No ciclo da alanina prodúcese ademais unha eliminación de nitróxeno no ciclo da urea hepático.

Notas

↑ Nelson, David L., & Cox, Michael M.(2005) Lehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition. New York: W.H. Freeman and Company, p. 543.
↑ ^2,0 ^2,1 "Cori Cycle Arquivado 23 de abril de 2008 en Wayback Machine.". Retrieved May 3, 2008, from Elmhurst, pp. 1–3.

Véxase tamén

Ligazóns externas

[1] Nelson, David L., & Cox, Michael M.(2005) Lehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition. New York: W.H. Freeman and Company, p. 543.

[Elmhurst-2] 2,0 ^2,1 "Cori Cycle Arquivado 23 de abril de 2008 en Wayback Machine.". Retrieved May 3, 2008, from Elmhurst, pp. 1–3.

[1]

[2]