Метаболизм лактата и цикл Кори

Метаболизм лактата и цикл Кори описывают, как организм обрабатывает лактат — продукт, образующийся при расщеплении глюкозы в условиях недостатка кислорода. Лактат далеко не является отходом; он перемещается между тканями: мышцы выделяют его, печень синтезирует из него глюкозу, а многие ткани напрямую используют его для получения энергии.

Definition

Цикл Кори — это метаболический цикл, в котором лактат, образующийся в результате гликолиза в мышцах и других тканях, переносится кровью в печень, преобразуется обратно в глюкозу посредством глюконеогенеза и возвращается в ткани; метаболизм лактата в более широком смысле относится к его производству, межорганному и внутриклеточному перемещению и окислению.

Scope

Эта тема охватывает производство лактата во время гликолиза, цикл Кори, в котором печень преобразует лактат, полученный из мышц, обратно в глюкозу, а также более широкую концепцию лактатного челнока, в которой лактат перемещается между клетками и внутри них как топливо и сигнал. Это справочный материал по биохимии и физиологии физических нагрузок, а не клиническое руководство по измерению лактата или лечению ацидоза.

Core questions

• Когда и почему ткани производят лактат?
• Что такое цикл Кори и какие органы в нем участвуют?
• Является ли лактат отходом или пригодным для использования топливом?
• Как лактат перемещается между тканями и внутри них?

Key concepts

• Анаэробный гликолиз и производство лактата
• Лактатдегидрогеназа
• Цикл Кори (петля глюкоза-лактат между мышцами и печенью)
• Глюконеогенез из лактата
• Межклеточный лактатный челнок
• Лактат как циркулирующее топливо
• Регенерация НАД+

Key theories

Теория лактатного челнока

Лактат — это не просто конечный продукт гликолиза, ограниченного кислородом, а подвижное топливо и сигнальная молекула, которая постоянно обменивается между продуцирующими и потребляющими клетками и тканями, и даже между компартментами внутри клетки.

Mechanisms

Когда гликолиз опережает окислительный метаболизм, пируват восстанавливается до лактата лактатдегидрогеназой, регенерируя НАД+, который необходим для гликолиза, и позволяя продолжать производство АТФ без кислорода. Затем лактат покидает клетку и поступает в кровь. В цикле Кори печень поглощает этот лактат и использует глюконеогенез для преобразования его обратно в глюкозу, которая возвращается в ткани; это переносит часть метаболической нагрузки на печень ценой АТФ. Помимо этого классического цикла, концепция лактатного челнока утверждает, что лактат постоянно обменивается между тканями, например, от быстрых к медленным мышечным волокнам или к сердцу и мозгу, где он окисляется как предпочтительное топливо. Недавние исследования с использованием изотопной метки показывают, что лактат является основным циркулирующим источником энергии во многих условиях.

Clinical relevance

Метаболизм лактата имеет центральное значение для понимания физиологии физических нагрузок и для интерпретации уровня лактата в крови в клинических контекстах, таких как шок и гипоперфузия тканей. Эта статья объясняет основную биохимию в качестве справочного материала; она не содержит инструкций по измерению лактата или лечению ацидоза у пациентов.

History

Карл и Герти Кори в первой половине XX века описали циркуляцию углерода между мышечным лактатом и печеночной глюкозой, которая теперь носит их имя, работа, отмеченная Нобелевской премией. Давнее представление о лактате как о тупиковом продукте обмена веществ было пересмотрено Джорджем Бруксом и другими, чья теория лактатного челнока переосмыслила его как центральное, подвижное топливо; современные исследования с использованием изотопной метки подтвердили, что лактат является основным циркулирующим источником энергии.

Debates

Является ли лактат в первую очередь отходом или центральным топливом?

Традиционное учение рассматривало лактат как побочный продукт кислородного долга, но теория челнока и исследования с использованием трассеров утверждают, что это постоянно обмениваемое, предпочтительное топливо для нескольких тканей; переосмысление изменило то, как лактат преподается и интерпретируется.

Key figures

• Carl Cori
• Gerty Cori
• George Brooks
• Joshua Rabinowitz

Seminal works

• brooks-2018
• rabinowitz-2020

Frequently asked questions

Что такое цикл Кори?

Это цикл, в котором лактат, образующийся в результате гликолиза в мышцах, поступает в печень, преобразуется обратно в глюкозу посредством глюконеогенеза и возвращается в ткани, позволяя мышцам продолжать производить энергию, в то время как печень несет затраты на регенерацию глюкозы.

Является ли лактат просто отходом?

Нет. Хотя он образуется, когда гликолиз превышает окислительную способность, лактат перемещается между тканями и окисляется как топливо сердцем, мозгом и другими мышцами, и теперь рассматривается как основной циркулирующий источник энергии, а не просто отход.