stringtranslate.com

цикл Кори

цикл Кори

Цикл Кори (также известный как цикл молочной кислоты ), названный в честь его первооткрывателей Карла Фердинанда Кори и Герти Кори [1] , представляет собой метаболический путь, в котором лактат , вырабатываемый в результате анаэробного гликолиза в мышцах, транспортируется в печень и превращается в глюкозу, которая затем возвращается в мышцы и циклически метаболизируется обратно в лактат. [2]

Процесс

Карл Кори и Герти Кори совместно получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1947 года за открытие процесса каталитического превращения гликогена, частью которого является цикл Кори.

Мышечная активность требует АТФ , который обеспечивается распадом гликогена в скелетных мышцах . Распад гликогена, известный как гликогенолиз , высвобождает глюкозу в форме глюкозо-1-фосфата (G1P). G1P преобразуется в G6P с помощью фосфоглюкомутазы . G6P легко поступает в гликолиз (или может перейти в пентозофосфатный путь, если концентрация G6P высока) — процесс, который обеспечивает АТФ мышечным клеткам в качестве источника энергии. Во время мышечной активности запас АТФ необходимо постоянно пополнять. Когда запас кислорода достаточен , эта энергия поступает из подачи пирувата , одного из продуктов гликолиза, в цикл лимонной кислоты , который в конечном итоге генерирует АТФ посредством кислородзависимого окислительного фосфорилирования .

Когда подача кислорода недостаточна, как правило, во время интенсивной мышечной активности, энергия должна высвобождаться посредством анаэробного метаболизма . Брожение молочной кислоты преобразует пируват в лактат с помощью лактатдегидрогеназы . Самое главное, что брожение восстанавливает NAD + , поддерживая его концентрацию, чтобы могли происходить дополнительные реакции гликолиза. Этап брожения окисляет NADH, полученный в результате гликолиза, обратно в NAD + , перенося два электрона от NADH для восстановления пирувата в лактат. ( Подробности см. в основных статьях о гликолизе и брожении .)

Вместо того, чтобы накапливаться внутри мышечных клеток, лактат, вырабатываемый в результате анаэробной ферментации, поглощается печенью . Это инициирует вторую половину цикла Кори. В печени происходит глюконеогенез . С интуитивной точки зрения, глюконеогенез обращает вспять как гликолиз, так и ферментацию, превращая лактат сначала в пируват, а затем обратно в глюкозу. Затем глюкоза поступает в мышцы через кровоток ; она готова к подаче в дальнейшие реакции гликолиза. Если мышечная активность прекратилась, глюкоза используется для пополнения запасов гликогена через гликогенез . [3]

В целом, этапы гликолиза цикла производят 2 молекулы АТФ за счет 6 молекул АТФ, потребляемых на этапах глюконеогенеза. Каждая итерация цикла должна поддерживаться чистым потреблением 4 молекул АТФ. В результате цикл не может поддерживаться бесконечно. Интенсивное потребление молекул АТФ в цикле Кори переносит метаболическую нагрузку с мышц на печень.

Значение

Важность цикла основана на предотвращении лактатацидоза во время анаэробных условий в мышцах. Однако, как правило, прежде чем это произойдет, молочная кислота выводится из мышц в печень. [3]

Кроме того, этот цикл важен для производства АТФ, источника энергии, во время мышечной нагрузки. Окончание мышечной нагрузки позволяет циклу Кори функционировать более эффективно. Это погашает кислородный долг, так что и цепь переноса электронов, и цикл лимонной кислоты могут производить энергию с оптимальной эффективностью. [3]

Цикл Кори является гораздо более важным источником субстрата для глюконеогенеза , чем пища. [4] [5] Вклад лактата цикла Кори в общую выработку глюкозы увеличивается с продолжительностью голодания до выхода на плато. [6] В частности, после 12, 20 и 40 часов голодания у добровольцев глюконеогенез составляет 41%, 71% и 92% выработки глюкозы, но вклад лактата цикла Кори в глюконеогенез составляет 18%, 35% и 36% соответственно. [6] Оставшаяся выработка глюкозы происходит за счет распада белка, [6] мышечного гликогена, [6] и глицерина из липолиза . [7]

Препарат метформин может вызывать лактатацидоз у пациентов с почечной недостаточностью , поскольку метформин ингибирует печеночный глюконеогенез цикла Кори, в частности комплекс митохондриальной дыхательной цепи 1. [8] Накопление лактата и его субстратов для выработки лактата, пирувата и аланина, приводит к избытку лактата. [9] Обычно избыток кислоты, который является результатом ингибирования комплекса митохондриальной цепи, выводится почками, но у пациентов с почечной недостаточностью почки не могут справиться с избытком кислоты. Распространенное заблуждение утверждает, что лактат является агентом, ответственным за ацидоз, но лактат является сопряженным основанием , будучи в основном ионизированным при физиологическом pH, и служит маркером связанной выработки кислоты, а не ее причиной. [10] [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Карл и Герти Кори и метаболизм углеводов". Национальный исторический химический памятник . Американское химическое общество. 2004. Получено 12 мая 2020 г.
  2. ^ Нельсон DL, Кокс MM (2005). Lehninger Principles of Biochemistry (Четвертое издание). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 543. ISBN 978-0-7167-4339-2.
  3. ^ abc " Ophardt CE (2003). "Cori Cycle". Virtual Chem Book . Elmhurst College. стр. 1–3. Архивировано из оригинала 23 апреля 2008 г. Получено 3 мая 2008 г.
  4. ^ Gerich JE, Meyer C, Woerle HJ, Stumvoll M (февраль 2001 г.). «Почечный глюконеогенез: его значение в гомеостазе глюкозы у человека». Diabetes Care . 24 (2): 382–91. doi : 10.2337/diacare.24.2.382 . PMID  11213896.
  5. ^ Nuttall FQ, Ngo A, Gannon MC (сентябрь 2008 г.). «Регуляция выработки глюкозы в печени и роль глюконеогенеза у людей: постоянна ли скорость глюконеогенеза?». Diabetes/Metabolism Research and Reviews . 24 (6): 438–58. doi :10.1002/dmrr.863. PMID  18561209. S2CID  24330397.
  6. ^ abcd Katz J, Tayek JA (сентябрь 1998 г.). "Глюконеогенез и цикл Кори у людей, голодавших 12, 20 и 40 часов". Американский журнал физиологии . 275 (3): E537-42. doi :10.1152/ajpendo.1998.275.3.E537. PMID  9725823.
  7. ^ Cahill GF (2006). «Топливный метаболизм при голодании». Annual Review of Nutrition . 26 : 1–22. doi :10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258. PMID  16848698.
  8. ^ Vecchio S, Giampreti A, Petrolini VM, Lonati D, Protti A, Papa P и др. (февраль 2014 г.). «Накопление метформина: лактоацидоз и высокие плазменные уровни метформина в ретроспективной серии случаев 66 пациентов, получающих хроническую терапию». Клиническая токсикология . 52 (2): 129–35. doi :10.3109/15563650.2013.860985. PMID  24283301. S2CID  23259898.
  9. ^ Sirtori CR, Pasik C (1994). «Повторная оценка бигуанида, метформина: механизм действия и переносимость». Pharmacological Research . 30 (3): 187–228. doi :10.1016/1043-6618(94)80104-5. PMID  7862618.
  10. ^ «Миф о лактатацидозе».
  11. ^ «Токсичность метформина».

Дальнейшее чтение