Τι είναι ο κύκλος Cori;
Ο κύκλος Cori ή κύκλος γλυκόζης-γαλακτικού ανακαλύφθηκε από τον Carl Ferdinand Cori και την Gerty Theresa Radnitz, μια ομάδα συζύγων, στη δεκαετία του ’30 και του ’40 του περασμένου αιώνα. Ο κύκλος Cori δείχνει την ύπαρξη μεταβολικής συνεργασίας μεταξύ του σκελετικού μυός που εργάζεται υπό συνθήκες χαμηλού οξυγόνου και του ήπατος. Ο κύκλος αυτός μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:
- Μετατροπή της γλυκόζης σε γαλακτικό οξύ ή γαλακτικό, με αναερόβια γλυκόλυση σε κύτταρα σκελετικών μυών.
- Διάχυση του γαλακτικού οξέος από τα μυϊκά κύτταρα στην κυκλοφορία του αίματος, μέσω της οποίας μεταφέρεται στο ήπαρ.
- Μετατροπή του γαλακτικού σε γλυκόζη με ηπατική γλυκονεογένεση .
- Διάχυση της γλυκόζης από τα ηπατοκύτταρα στην κυκλοφορία του αίματος, με την οποία μεταφέρεται πίσω στα κύτταρα του σκελετικού μυός, κλείνοντας έτσι τον κύκλο.
Συνοψίζοντας, έχουμε μέρος του γαλακτικού που παράγεται σε σκελετικούς μύες να μετατρέπεται σε γλυκόζη στο ήπαρ και να μεταφέρεται πίσω στους σκελετικούς μύες κλείνοντας έτσι τον κύκλο.
Γλυκόζη → Γαλακτικό οξύ → Γλυκόζη
Η σημασία αυτού του κύκλου αποδεικνύεται από το γεγονός ότι μπορεί να αντιπροσωπεύει περίπου το 40% του κύκλου εργασιών της γλυκόζης στο πλάσμα.
Πού συμβαίνει ο κύκλος Cori;
Εκτός από τους σκελετικούς μύες, αυτή η μεταβολική συνεργασία διεξάγεται επίσης μεταξύ άλλων εξωηπατικών ιστών και συκωτιού. Πράγματι, όπως και ο κύκλος γλυκόζης-αλανίνης , ο κύκλος γλυκόζης-γαλακτικού οξέος είναι δραστικός μεταξύ του ήπατος και όλων εκείνων των ιστών που δεν οξειδώνουν πλήρως τη γλυκόζη σε CO2 και Η2O , οπότε η πυροσταφυλική ουσία για μετατροπή σε γαλακτικό ή σε αλανίνη θα έλλειπε (δείτε παρακάτω).
Εκτός από τα κύτταρα σκελετικών μυών, παραδείγματα κυττάρων που παράγουν συνεχώς γαλακτικό οξύ είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα ανοσοκύτταρα στους λεμφαδένες, τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα στον μυελό των οστών και τα επιθηλιακά κύτταρα στο δέρμα.
Παρατητηρήθηκε ότι οι σκελετικοί μύες παράγουν γαλακτικό ακόμα και σε ηρεμία, αν και με χαμηλό ρυθμό.
Από βιοχημική άποψη, ο κύκλος Cori συνδέει τη γλυκονεογένεση με την αναερόβια γλυκόλυση, χρησιμοποιώντας διαφορετικούς ιστούς για να διαμερισματοποιήσουν τις αντίθετες μεταβολικές οδούς. Στην πραγματικότητα, στο ίδιο κύτταρο, ανεξάρτητα από τον κυτταρικό τύπο, αυτές οι μεταβολικές οδοί δεν είναι πολύ δραστήριες ταυτόχρονα. Η γλυκόλυση είναι πιο δραστική όταν το κύτταρο απαιτεί ΑΤΡ. Αντίθετα, όταν η ζήτηση για ΑΤΡ είναι χαμηλή, η γλυκονεογένεση, στα κύτταρα εκείνα όπου εμφανίζεται, είναι πιο ενεργή. Αξίζει να σημειωθεί ότι, αν και παραδοσιακά οι μεταβολικές οδοί όπως η γλυκόλυση, ο κύκλος του κιτρικού οξέος ή η γλυκονεογένεση θεωρούνται ότι περιορίζονται σε μεμονωμένα κύτταρα, ο κύκλος Cori καθώς και ο κύκλος γλυκόζης-αλανίνης συμβαίνει μεταξύ διαφορετικών τύπων κυττάρων.
Τέλος, θα πρέπει να υπογραμμιστεί ότι ο κύκλος Cori περιλαμβάνει επίσης τον νεφρικό φλοιό, ιδιαίτερα τα εγγύς εσπειραμένα σωληνάρια, καθώς και το εντερικό επιθήλιο, περιοχές όπου επίσης εμφανίζεται η δράση του ενζύμου φωσφατάση της 6-φωσφορικής γλυκόζης. Το ένζυμο αυτό δίνει ελεύθερη γλυκόζη, που διαχέεται εύκολα έξω από τα κύτταρα στην κυκλοφορία του αίματος και, μεταφέρεται κυρίως στον εγκέφαλο και τους μυς ως άμεσα αξιοποιήσιμη πηγή ενέργειας.
Ο κύκλος Cori είναι ένας μάταιος κύκλος;
Η συνεχής διάσπαση και επανασύνθεση της γλυκόζης, χαρακτηριστικό του κύκλου Cori, μπορεί να φαίνεται σαν σπατάλη ενέργειας. Πράγματι, αυτός ο κύκλος επιτρέπει την αποτελεσματική λειτουργία πολλών εξωηπατικών κυττάρων εις βάρος του ήπατος και εν μέρει του νεφρικού φλοιού. Μερικά παραδείγματα..
-Τα Ερυθρά αιμοσφαίρια
Αυτά τα κύτταρα, που στερούνται πυρήνα, ριβοσώματα και μιτοχόνδρια, είναι μικρότερα από τα περισσότερα άλλα κύτταρα. Το μικρό τους μέγεθος τους επιτρέπει να περάσουν από μικροσκοπικά τριχοειδή αγγεία. Ωστόσο, η έλλειψη μιτοχονδρίων τα καθιστά πλήρως εξαρτημένα από την αναερόβια γλυκόλυση για την παραγωγή ΑΤΡ. Στη συνέχεια, το γαλακτικό απομακρύνεται εν μέρει από το ήπαρ και τον νεφρικό φλοιό.
– Οι Σκελετικοί μύες
Τα κύτταρα των μυών, και ιδιαίτερα οι ίνες ταχείας σύσπασης που ενεργοποιούνται κάτω από χαμηλές συνθήκες οξυγόνου, όπως κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης, παράγουν πολύ γαλακτικό. Σε τέτοιες συνθήκες, η αναερόβια γλυκόλυση οδηγεί στην παραγωγή 2 ATP ανά μόριο γλυκόζης, σε 3 εάν η γλυκόζη προέρχεται από μυϊκό γλυκογόνο, επομένως πολύ χαμηλότερη από 29-30 ΑΤΡ που παράγονται από την πλήρη οξείδωση του μονοσακχαρίτη. Ωστόσο, ο ρυθμός παραγωγής ATP από αναερόβια γλυκόλυση είναι μεγαλύτερος από αυτόν που προκύπτει από την πλήρη οξείδωση της γλυκόζης. Ως εκ τούτου, για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του αναπνευστικού μυός, η αναερόβια γλυκόλυση είναι ένα αποτελεσματικό μέσο παραγωγής ΑΤΡ. Αλλά αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε ενδοκυτταρική συσσώρευση γαλακτικού και επακόλουθη μείωση του ενδοκυτταρικού PH (γαλακτική οξέωση). Προφανώς, αυτή η συσσώρευση δεν συμβαίνει, εξαιτίας του κύκλου Cori, όπου το ήπαρ πληρώνει το κόστος της διάθεσης μεγάλου μέρους του γαλακτικού μυός, επιτρέποντας έτσι στον μυ να χρησιμοποιήσει το ΑΤΡ για συστολή.
Tο χρέος οξυγόνου
- Και το χρέος οξυγόνου , το οποίο συμβαίνει πάντα μετά από μια επίπονη άσκηση, οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην αυξημένη ζήτηση οξυγόνου των ηπατοκυττάρων, όπου η οξείδωση των λιπαρών οξέων , το κύριο καύσιμο τους, παρέχει το ΑΤΡ που απαιτείται για τη γλυκονεογένεση από το γαλακτικό.
Σε τραύματα
- Κατά τη διάρκεια του τραύματος, της σηψαιμίας, των εγκαυμάτων ή μετά από μείζονα χειρουργική επέμβαση, παρατηρείται έντονος πολλαπλασιασμός των κυττάρων, που οδηγεί σε αυξημένες ενεργειακές απαιτήσεις -δηλαδή έντονη γλυκόλυση- και τελικά σε έναν υποξικό ιστό. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε μεγαλύτερη παραγωγή γαλακτικού οξέος, αύξηση της ροής μέσω του κύκλου Cori και αύξηση της κατανάλωσης ΑΤΡ στο ήπαρ, η οποία, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, υποστηρίζεται από αύξηση της οξείδωσης λιπαρών οξέων. Ως εκ τούτου, στο σχέδιο διατροφής που παρέχεται σε αυτούς τους ασθενείς πρέπει να ληφθεί υπόψην αυτή η αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας.
- Μια παρόμοια κατάσταση φαίνεται να συμβαίνει επίσης σε ασθενείς με καρκίνο με προοδευτική απώλεια βάρους.
- Ο κύκλος Cori είναι επίσης σημαντικός κατά τη διάρκεια της νηστείας και της πείνας .
Το ενεργειακό κόστος του κύκλου Cori
Ο κύκλος Cori έχει ως αποτέλεσμα καθαρή κατανάλωση 4 ATP .
Το γλυκονεογονικό σκέλος του κύκλου καταναλώνει 2 GTP και 4 ATP ανά μόριο γλυκόζης που συντίθεται, δηλαδή 6 ΑΤΡ. Οι αντιδράσεις που καταναλώνουν ΑΤΡ καταλύονται από:
- πυροσταφυλική καρβοξυλάση : ένα ΑΤΡ.
- φωσφοενελοπυρουβική καρβοξυκινάση : μία GTP
- 3-φωσφορική αφυδρογονάση γλυκεραλδεΰδης : ένα ΑΤΡ.
Δεδομένου ότι δύο μόρια γαλακτικού οξέος απαιτούνται για τη σύνθεση ενός μορίου γλυκόζης, το καθαρό κόστος είναι 2 x 3 = 6 δεσμοί υψηλής ενέργειας ανά μόριο γλυκόζης.
Αντίθετα, το γλυκολυτικό σκέλος του κύκλου παράγει μόνο 2 ATP ανά μόριο γλυκόζης. Συνεπώς, απαιτείται περισσότερη ενέργεια για την παραγωγή γλυκόζης από γαλακτικό από εκείνη που λαμβάνεται από αναερόβια γλυκόλυση σε εξωηπατικούς ιστούς. Αυτό εξηγεί γιατί ο κύκλος Cori δεν μπορεί να διατηρηθεί απεριόριστα!
Βιβλιογραφία
- Σύγχρονη διατροφή & Διαιτολόγια
- Εγκυκλοπαιδικό λεξικό τροφίμων και ποτών
- Διατροφική νοημοσύνη
- Βιταμίνες ιχνοστοιχεία συμπληρώματα Διατροφής Α&Β τόμος
