Chuyển hóa Lactate và Chu trình Cori

Chuyển hóa lactate và chu trình Cori mô tả cách cơ thể xử lý lactate, sản phẩm được tạo ra khi glucose bị phân hủy mà không đủ oxy. Xa rời quan niệm là một chất thải, lactate được vận chuyển giữa các mô: cơ giải phóng nó, gan tái tạo glucose từ nó, và nhiều mô đốt cháy nó trực tiếp để lấy năng lượng.

Definition

Chu trình Cori là vòng chuyển hóa trong đó lactate được tạo ra bởi quá trình đường phân trong cơ và các mô khác được vận chuyển trong máu đến gan, được chuyển đổi trở lại thành glucose bằng quá trình tân tạo đường, và được đưa trở lại các mô; chuyển hóa lactate rộng hơn đề cập đến quá trình sản xuất, vận chuyển giữa các cơ quan và trong tế bào, và quá trình oxy hóa lactate.

Scope

Chủ đề này bao gồm quá trình sản xuất lactate trong quá trình đường phân, chu trình Cori trong đó gan chuyển đổi lactate có nguồn gốc từ cơ trở lại thành glucose, và khái niệm vận chuyển lactate rộng hơn trong đó lactate di chuyển giữa và trong các tế bào như một nhiên liệu và tín hiệu. Đây là một tài liệu tham khảo trong hóa sinh và sinh lý học thể dục, không phải hướng dẫn lâm sàng về đo lường lactate hoặc quản lý nhiễm toan.

Core questions

• Khi nào và tại sao các mô sản xuất lactate?
• Chu trình Cori là gì và những cơ quan nào tham gia vào nó?
• Lactate là chất thải hay nhiên liệu có thể sử dụng được?
• Lactate di chuyển giữa và trong các mô như thế nào?

Key concepts

• Đường phân kỵ khí và sản xuất lactate
• Lactate dehydrogenase
• Chu trình Cori (vòng lặp glucose-lactate cơ-gan)
• Tân tạo đường từ lactate
• Vận chuyển lactate giữa các tế bào
• Lactate như một nhiên liệu lưu thông
• Tái tạo NAD+

Key theories

Lý thuyết vận chuyển lactate

Lactate không chỉ là sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân giới hạn oxy mà còn là một nhiên liệu di động và phân tử tín hiệu được trao đổi liên tục giữa các tế bào và mô sản xuất và tiêu thụ, và thậm chí giữa các ngăn trong một tế bào.

Mechanisms

Khi quá trình đường phân vượt quá quá trình chuyển hóa oxy hóa, pyruvate được khử thành lactate bởi lactate dehydrogenase, tái tạo NAD+ mà quá trình đường phân yêu cầu và cho phép sản xuất ATP tiếp tục mà không cần oxy. Lactate sau đó rời khỏi tế bào và đi vào máu. Trong chu trình Cori, gan hấp thụ lactate này và sử dụng quá trình tân tạo đường để chuyển đổi nó trở lại thành glucose, sau đó quay trở lại các mô; điều này chuyển một phần gánh nặng trao đổi chất sang gan với chi phí ATP. Ngoài vòng lặp cổ điển này, khái niệm vận chuyển lactate cho rằng lactate liên tục được trao đổi giữa các mô, chẳng hạn như từ sợi cơ co nhanh sang sợi cơ co chậm hoặc đến tim và não, nơi nó được oxy hóa như một nhiên liệu ưu tiên. Các nghiên cứu theo dõi đồng vị gần đây cho thấy lactate là một nguồn năng lượng lưu thông chính trong nhiều điều kiện.

Clinical relevance

Chuyển hóa lactate là trung tâm để hiểu sinh lý học thể dục và để giải thích lactate trong máu trong các bối cảnh lâm sàng như sốc và giảm tưới máu mô. Mục này giải thích hóa sinh cơ bản như nội dung tham khảo; nó không cung cấp hướng dẫn đo lường lactate hoặc quản lý nhiễm toan ở bệnh nhân.

History

Carl và Gerty Cori đã mô tả, trong nửa đầu thế kỷ XX, chu trình carbon giữa lactate cơ và glucose gan mà nay mang tên họ, công trình được công nhận bằng giải Nobel. Quan điểm lâu đời về lactate như một sản phẩm thải không có giá trị đã được George Brooks và những người khác sửa đổi, với lý thuyết vận chuyển lactate của họ đã định hình lại nó như một nhiên liệu trung tâm, di động; các nghiên cứu theo dõi đồng vị hiện đại đã xác nhận rằng lactate là một nguồn năng lượng lưu thông chính.

Debates

Lactate chủ yếu là chất thải hay nhiên liệu trung tâm?

Giáo trình truyền thống coi lactate là sản phẩm phụ của nợ oxy, nhưng lý thuyết vận chuyển và các nghiên cứu theo dõi cho rằng nó là một nhiên liệu được trao đổi liên tục, ưu tiên cho một số mô; việc định hình lại này đã thay đổi cách lactate được giảng dạy và giải thích.

Key figures

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

Seminal works

• brooks-2018
• rabinowitz-2020

Frequently asked questions

Chu trình Cori là gì?

Đó là vòng lặp trong đó lactate được tạo ra bởi quá trình đường phân trong cơ đi đến gan, được chuyển đổi trở lại thành glucose bằng quá trình tân tạo đường, và được đưa trở lại các mô, cho phép cơ tiếp tục sản xuất năng lượng trong khi gan chịu chi phí tái tạo glucose.

Lactate có phải chỉ là chất thải không?

Không. Mặc dù nó hình thành khi quá trình đường phân vượt quá khả năng oxy hóa, lactate được vận chuyển giữa các mô và được oxy hóa làm nhiên liệu bởi tim, não và các cơ khác, và hiện được coi là một nguồn năng lượng lưu thông chính chứ không chỉ là chất thải.