เมแทบอลิซึมของแลคเตตและวัฏจักรคอรี

เมแทบอลิซึมของแลคเตตและวัฏจักรคอรีอธิบายว่าร่างกายจัดการกับแลคเตตอย่างไร ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นเมื่อกลูโคสถูกสลายโดยมีออกซิเจนไม่เพียงพอ แลคเตตไม่ได้เป็นเพียงของเสีย แต่ถูกส่งผ่านระหว่างเนื้อเยื่อต่างๆ: กล้ามเนื้อปล่อยแลคเตต ตับสร้างกลูโคสขึ้นใหม่จากแลคเตต และเนื้อเยื่อหลายชนิดเผาผลาญแลคเตตโดยตรงเพื่อเป็นพลังงาน

Definition

วัฏจักรคอรีคือวงจรเมแทบอลิซึมที่แลคเตตที่ผลิตโดยไกลโคไลซิสในกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่นๆ ถูกลำเลียงในเลือดไปยังตับ เปลี่ยนกลับเป็นกลูโคสโดยกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่ (gluconeogenesis) และส่งกลับไปยังเนื้อเยื่อต่างๆ; เมแทบอลิซึมของแลคเตตโดยรวมหมายถึงการผลิต การขนส่งระหว่างอวัยวะและภายในเซลล์ และการออกซิเดชันของแลคเตต

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการผลิตแลคเตตในระหว่างไกลโคไลซิส วัฏจักรคอรีที่ตับเปลี่ยนแลคเตตที่มาจากกล้ามเนื้อกลับเป็นกลูโคส และแนวคิดการขนส่งแลคเตตที่กว้างขึ้น ซึ่งแลคเตตเคลื่อนที่ระหว่างและภายในเซลล์ในฐานะเชื้อเพลิงและสัญญาณ นี่คือข้อมูลอ้างอิงในสาขาชีวเคมีและสรีรวิทยาการออกกำลังกาย ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกเกี่ยวกับการวัดแลคเตตหรือการจัดการภาวะเลือดเป็นกรด

Core questions

• เนื้อเยื่อผลิตแลคเตตเมื่อใดและเพราะเหตุใด?
• วัฏจักรคอรีคืออะไร และอวัยวะใดบ้างที่เกี่ยวข้อง?
• แลคเตตเป็นของเสียหรือเชื้อเพลิงที่ใช้ได้?
• แลคเตตเคลื่อนที่ระหว่างและภายในเนื้อเยื่อได้อย่างไร?

Key concepts

• ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนและการผลิตแลคเตต
• แลคเตตดีไฮโดรจีเนส
• วัฏจักรคอรี (วงจรกลูโคส-แลคเตตระหว่างกล้ามเนื้อ-ตับ)
• การสร้างกลูโคสใหม่จากแลคเตต
• การขนส่งแลคเตตระหว่างเซลล์
• แลคเตตในฐานะเชื้อเพลิงหมุนเวียน
• การสร้าง NAD+ ใหม่

Key theories

ทฤษฎีการขนส่งแลคเตต

แลคเตตไม่ได้เป็นเพียงผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลโคไลซิสที่จำกัดออกซิเจน แต่เป็นเชื้อเพลิงเคลื่อนที่และโมเลกุลส่งสัญญาณที่มีการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องระหว่างเซลล์และเนื้อเยื่อที่ผลิตและบริโภค และแม้กระทั่งระหว่างส่วนประกอบภายในเซลล์

Mechanisms

เมื่อไกลโคไลซิสเร็วกว่าเมแทบอลิซึมแบบใช้ออกซิเจน ไพรูเวตจะถูกรีดิวซ์เป็นแลคเตตโดยเอนไซม์แลคเตตดีไฮโดรจีเนส (lactate dehydrogenase) ซึ่งสร้าง NAD+ ที่ไกลโคไลซิสต้องการขึ้นใหม่ และช่วยให้การผลิต ATP ดำเนินต่อไปได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน จากนั้นแลคเตตจะออกจากเซลล์และเข้าสู่กระแสเลือด ในวัฏจักรคอรี ตับจะรับแลคเตตนี้และใช้กระบวนการสร้างกลูโคสใหม่เพื่อเปลี่ยนกลับเป็นกลูโคส ซึ่งจะกลับไปยังเนื้อเยื่อต่างๆ; กระบวนการนี้เป็นการถ่ายโอนภาระเมแทบอลิซึมบางส่วนไปยังตับโดยมีค่าใช้จ่ายเป็น ATP นอกเหนือจากวงจรคลาสสิกนี้ แนวคิดการขนส่งแลคเตตระบุว่าแลคเตตมีการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องระหว่างเนื้อเยื่อต่างๆ เช่น จากเส้นใยกล้ามเนื้อแบบหดตัวเร็วไปยังเส้นใยกล้ามเนื้อแบบหดตัวช้า หรือไปยังหัวใจและสมอง ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์เป็นเชื้อเพลิงที่ต้องการ งานวิจัยล่าสุดโดยใช้การติดตามไอโซโทปแสดงให้เห็นว่าแลคเตตเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญภายใต้สภาวะหลายอย่าง

Clinical relevance

เมแทบอลิซึมของแลคเตตมีความสำคัญต่อความเข้าใจสรีรวิทยาการออกกำลังกายและการตีความระดับแลคเตตในเลือดในบริบททางคลินิก เช่น ภาวะช็อกและการขาดเลือดในเนื้อเยื่อ ข้อมูลนี้อธิบายชีวเคมีพื้นฐานเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง; ไม่ได้ให้คำแนะนำสำหรับการวัดแลคเตตหรือการจัดการภาวะเลือดเป็นกรดในผู้ป่วย

History

คาร์ลและเกอร์ตี คอรี ได้อธิบายการหมุนเวียนของคาร์บอนระหว่างแลคเตตในกล้ามเนื้อและกลูโคสในตับในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ยี่สิบ ซึ่งปัจจุบันใช้ชื่อของพวกเขา และงานนี้ได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบล มุมมองที่ยาวนานว่าแลคเตตเป็นของเสียที่ไร้ประโยชน์ได้ถูกปรับปรุงโดยจอร์จ บรูกส์ และคนอื่นๆ ซึ่งทฤษฎีการขนส่งแลคเตตของเขาได้เปลี่ยนบทบาทของมันให้เป็นเชื้อเพลิงเคลื่อนที่ที่สำคัญ; การศึกษาการติดตามไอโซโทปสมัยใหม่ได้ยืนยันว่าแลคเตตเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญ

Debates

แลคเตตเป็นของเสียหลักหรือเชื้อเพลิงหลัก?

การสอนแบบดั้งเดิมมองว่าแลคเตตเป็นผลพลอยได้จากภาวะขาดออกซิเจน แต่ทฤษฎีการขนส่งและการศึกษาด้วยสารติดตามระบุว่ามันเป็นเชื้อเพลิงที่ถูกแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องและเป็นที่ต้องการสำหรับเนื้อเยื่อหลายชนิด; การปรับเปลี่ยนมุมมองนี้ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการสอนและการตีความแลคเตต

Key figures

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

Seminal works

• brooks-2018
• rabinowitz-2020

Frequently asked questions

วัฏจักรคอรีคืออะไร?

เป็นวงจรที่แลคเตตที่สร้างขึ้นโดยไกลโคไลซิสในกล้ามเนื้อเดินทางไปยังตับ ถูกเปลี่ยนกลับเป็นกลูโคสโดยกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่ และถูกส่งกลับไปยังเนื้อเยื่อ ทำให้กล้ามเนื้อสามารถผลิตพลังงานต่อไปได้ในขณะที่ตับรับภาระในการสร้างกลูโคสขึ้นใหม่

แลคเตตเป็นเพียงของเสียหรือไม่?

ไม่ใช่ แม้ว่าจะเกิดขึ้นเมื่อไกลโคไลซิสเกินขีดความสามารถในการใช้ออกซิเจน แต่แลคเตตจะถูกส่งผ่านระหว่างเนื้อเยื่อและถูกออกซิไดซ์เป็นเชื้อเพลิงโดยหัวใจ สมอง และกล้ามเนื้ออื่นๆ และปัจจุบันถือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญมากกว่าที่จะเป็นเพียงของเสีย