Chuyển hóa Lactate và Pyruvate

Pyruvate là sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân, và lactate được hình thành từ pyruvate khi tế bào tái tạo coenzyme cần thiết để quá trình đường phân tiếp tục. Cả hai chất này nằm ở ngã ba đường phân giải glucose, và nồng độ cũng như tỷ lệ của chúng trong máu cho biết sự cân bằng giữa chuyển hóa hiếu khí và kỵ khí.

Definition

Lactate và pyruvate là các chất chuyển hóa ba carbon liên kết với nhau trong quá trình đường phân, được chuyển đổi qua lại bởi lactate dehydrogenase với cặp NAD+/NADH; nồng độ và tỷ lệ của chúng trong máu phản ánh tốc độ đường phân và trạng thái oxy hóa khử trong bào tương.

Scope

Mục này đề cập đến sự chuyển đổi sinh hóa giữa pyruvate và lactate, ý nghĩa của tỷ lệ lactate trên pyruvate đối với trạng thái oxy hóa khử của tế bào, cách lactate di chuyển giữa các mô, và các yêu cầu tiền phân tích đối với việc đo lường nó. Đây là một chủ đề hóa sinh tham chiếu và không cung cấp ngưỡng chẩn đoán hoặc hướng dẫn điều trị cho bất kỳ cá nhân nào.

Core questions

• Pyruvate và lactate được chuyển đổi qua lại như thế nào, và coenzyme nào liên kết chúng?
• Tỷ lệ lactate trên pyruvate tiết lộ điều gì về trạng thái oxy hóa khử của tế bào?
• Tại sao lactate không chỉ là một sản phẩm chất thải mà còn là một nhiên liệu có thể vận chuyển?

Key concepts

• Đường phân và sản phẩm cuối cùng là pyruvate
• Phản ứng của lactate dehydrogenase
• Cặp oxy hóa khử NAD+/NADH
• Tỷ lệ lactate trên pyruvate
• Chu trình Cori
• Con thoi lactate
• Chuyển hóa hiếu khí so với kỵ khí

Mechanisms

Quá trình đường phân chuyển đổi glucose thành pyruvate, tạo ra NADH; để duy trì quá trình đường phân, lactate dehydrogenase khử pyruvate thành lactate đồng thời tái oxy hóa NADH thành NAD+. Phản ứng này gần như ở trạng thái cân bằng, do đó tỷ lệ lactate trên pyruvate phản ánh tỷ lệ NADH/NAD+ trong bào tương và tăng lên khi việc cung cấp oxy hoặc quá trình oxy hóa ty thể bị hạn chế. Lactate không phải là một sản phẩm cuối cùng: thông qua chu trình Cori, gan chuyển đổi nó trở lại thành glucose, và con thoi lactate vận chuyển nó giữa và trong các mô như một nhiên liệu có thể oxy hóa và phân tử tín hiệu, định nghĩa lại lactate như một chất trung gian chuyển hóa trung tâm hơn là chỉ là chất thải (Berg et al., 2015; Brooks, 2018).

Clinical relevance

Lactate trong máu là một dấu hiệu của sự cân bằng giữa quá trình oxy hóa glucose và đường phân kỵ khí, và là một chất phân tích tham chiếu trong hóa sinh chuyển hóa. Mục này giải thích ý nghĩa sinh hóa của lactate và pyruvate; nó không cung cấp các điểm cắt chẩn đoán hoặc hướng dẫn quản lý, những điều này thuộc về thực hành lâm sàng và các hướng dẫn hiện hành.

History

Cori đã mô tả chu trình trong đó lactate từ cơ được đưa trở lại gan và tái tạo thành glucose, tích hợp lactate vào quá trình chuyển hóa carbohydrate toàn cơ thể. Quan điểm lâu đời về lactate như một sản phẩm chất thải của nợ oxy đã được sửa đổi bởi thuyết con thoi lactate, thuyết này định nghĩa lại lactate như một nhiên liệu và tín hiệu chung, có thể vận chuyển (Brooks, 2018).

Debates

Lactate là sản phẩm chất thải hay là nhiên liệu và tín hiệu chính?

Quan điểm cổ điển coi lactate là sản phẩm phụ không có giá trị của quá trình đường phân kỵ khí, nhưng thuyết con thoi lactate cho rằng nó được sản xuất và tiêu thụ liên tục như một chất nền oxy hóa và phân tử tín hiệu giữa các mô; sự diễn giải lại này đã định hình lại sinh lý học vận động và chuyển hóa.

Key figures

• Carl Cori
• Gerty Cori
• George A. Brooks
• Otto Meyerhof

Seminal works

• brooks-2018
• kraut-madias-2014

Frequently asked questions

Tại sao cơ thể chuyển đổi pyruvate thành lactate?

Việc khử pyruvate thành lactate tái tạo NAD+ mà quá trình đường phân cần, cho phép quá trình phân giải glucose và sản xuất ATP tiếp tục khi quá trình oxy hóa ty thể không thể theo kịp.

Lactate có phải chỉ là một sản phẩm chất thải không?

Không. Thông qua chu trình Cori và con thoi lactate, lactate được vận chuyển giữa các mô và được sử dụng như một nhiên liệu và phân tử tín hiệu, vì vậy nó được xem tốt hơn là một chất trung gian chuyển hóa trung tâm.