Ciclo de Cori

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Ciclo de Cori
Esquema del ciclo de Cori. Las flechas en rojo muestran el sentido de las reacciones metabólicas que tienen lugar en el ciclo en un estado de esfuerzo físico. Las verdes indican las reacciones que tienen lugar en reposo.

El ciclo de Cori es la circulaci√≥n c√≠clica de la glucosa y el lactato entre el m√ļsculo y el h√≠gado.

Las c√©lulas musculares se alimentan principalmente de glucosa de sus reservas glucog√©nicas y sobre todo de la que llega a trav√©s de la circulaci√≥n sangu√≠nea procedente del h√≠gado. Durante el trabajo muscular, en presencia de una gran actividad glucogenol√≠tica anaerobia, se producen grandes cantidades de lactato, que difunde a la sangre para ser llevado al h√≠gado. Ello es debido a que las c√©lulas musculares carecen de la enzima glucosa-6-fosfatasa, por lo que la glucosa fosforilada no puede salir a la circulaci√≥n. El lactato en el h√≠gado es convertido nuevamente en glucosa por gluconeog√©nesis, retornando a la circulaci√≥n para ser llevada de vuelta al m√ļsculo. Representa la integraci√≥n entre la gluc√≥lisis y gluconeog√©nesis de diferentes tejidos del cuerpo. Descrito en 1929 por Gerti y Carl Cori (ganadores del premio Nobel de Medicina y Fisiolog√≠a, 1947).


Contenido

Ciclo de Cori

El Ciclo de Cori es el ciclo de reacciones metab√≥licas que envuelve dos rutas de transporte de productos entre los m√ļsculos y el h√≠gado. A lo largo del ciclo, el glic√≥geno muscular es desglosado en glucosa y √©sta es transformada a piruvato mediante la gluc√≥lisis. Este piruvato se transformar√° en lactato (o √°cido l√°ctico) por la v√≠a del metabolismo anaer√≥bico (por falta de oxigeno en la c√©lula) gracias a la enzima lactato deshidrogenasa. El √°cido l√°ctico es transportado hasta el h√≠gado por v√≠a sangu√≠nea y all√≠ es reconvertido a piruvato, y, despu√©s, a glucosa a trav√©s de la gluconeog√©nesis. La glucosa puede volver al m√ļsculo para servir como fuente de energ√≠a inmediata o ser almacenado en forma de gluc√≥geno en el h√≠gado. Este reciclaje del √°cido l√°ctico es la base del Ciclo de Cori. Teniendo en cuenta que es un consumidor neto de energ√≠a; gasta 4 ATP m√°s que los producidos en la gluc√≥lisis, no puede mantenerse de forma indefinida.

Glucosa + 2ADP --> 2 Lactato + 2H+ + 2ATP + 2H20 (m√ļsculo)
2 Lactato + 6 ATP + 4 H20 --> Glucosa + 6ADP (hígado)
CONSUMO NETO DE ATP: 4 ATP

El Ciclo de Cori y la actividad muscular

Comienzo de Actividad Muscular

Durante las contracciones musculares, el ATP almacenado en los m√ļsculos es r√°pidamente utilizado y m√°s ATP debe ser generado para abastecer el m√ļsculo con energ√≠a. Al empezar la actividad muscular, la medula adrenal libera epinefrina (1), hormona encargada de estimular la glucogenolisis (2) en el m√ļsculo. Como resultado, se libera glucosa-6-fosfato dentro del m√ļsculo. La glucosa se incorpora directamente en la glicolisis (3), para dar lugar a piruvato, 2ATP y NADH. Si los niveles de ox√≠geno son suficientes, el piruvato producido durante la glic√≥lisis se convierte en acetil-coA y entra en el ciclo de Krebs (4)y ocurre la respiraci√≥n celular aer√≥bica. Al mismo tiempo, se libera glucag√≥n en el h√≠gado, una hormona que estimula la glucogen√≥lisis y la gluconeog√©nesis en el h√≠gado. La glucosa-6-fosfato producida en el h√≠gado entra en el torrente sangu√≠neo y va hacia los m√ļsculos. Durante el ejercicio, el m√ļsculo aumenta desde siete a 40 veces su captaci√≥n muscular de glucosa en comparaci√≥n con el estado de reposo. Esto supone un gran incremento en los requisitos de glucosa y energ√≠a. A√ļn con el agotamiento de las reservas de gluc√≥geno muscular y hep√°tico, la homeostasis de la glucosa se mantiene gracias al aumento de la actividad del Ciclo de Cori y otros procesos fisiol√≥gicos.

En Actividad Muscular ardua y s√ļbita

Si la actividad muscular contin√ļa, la disponibilidad de ox√≠geno en los mitocondrias como aceptor final de los electrones en la cadena respiratoria se convierte en un factor limitante. Pronto se agotan las reservas de ox√≠geno, lo que provoca un estancamiento de la respiraci√≥n celular y se empieza a acumular piruvato y NADH. Para que la glicolisis pueda continuar en situaciones anaer√≥bicas, el piruvato entra en la v√≠a alternativa de fermentaci√≥n l√°ctica (5), donde el enzima citos√≥lico lactato deshidrogenasa (LDH) convierte el piruvato en lactato. Este proceso es imprescindible, ya que re oxida el NADH para que pueda volver a ser reducido en la glucolisis. A fin de mantener tasas adecuadas de ATP en este contexto con menos rendimiento de ATP, la gluc√≥lisis anaer√≥bica y fermentaci√≥n l√°ctica debe aumentar considerablemente, acelerando a√ļn m√°s la s√≠ntesis de lactato. Sin embargo, si no se recicla el lactato, r√°pidamente se acumular√≠a este producto dentro del m√ļsculo y cuando los tampones no sean suficientes para compensar el incremento de iones de hidr√≥geno, se producir√≠a una acidosis. Ya que los tejidos musculares producen m√°s lactato y piruvato de lo que pueden catabolizar, el lactato entra en el plasma y es transportado hasta el h√≠gado (6). La segunda parte del ciclo ocurre en el h√≠gado, donde el lactato es convertido en piruvato y luego, mediante la gluconeog√©nesis (7), a glucosa una vez m√°s. Despu√©s, la glucosa entra en el plasma y es transportada a los m√ļsculos, as√≠ terminando el ciclo. En esencia, la acidosis es el precio que se debe pagar para cubrir las necesidades energ√©ticas durante la hipoxia celular.

Si sigue habiendo un alto requerimiento energ√©tico, la glucosa procedente del h√≠gado entra en la glucolisis una vez m√°s en el m√ļsculo. Sin embargo, si la actividad muscular ha terminado, la glucosa puede ser almacenada en forma de gluc√≥geno por la glucog√©nesis (10). Cabe mencionar, que la glucosa del h√≠gado no siempre debe regresar al m√ļsculo; seg√ļn las necesidades corporales, la glucosa puede ser transportada a otros √≥rganos, como el cerebro.

Despu√©s de una actividad muscular en la que m√ļsculos han trabajado anaer√≥bicamente por cierto tiempo, el ritmo de paso del lactato del m√ļsculo al h√≠gado no es suficiente y se empieza a acumular lactato dentro del m√ļsculo. Esta acumulaci√≥n eventualmente produce dolor muscular y calambres, que obligan la discontinuaci√≥n de la actividad muscular. Sin embargo, muchas veces, la actividad muscular ha acabado antes que esto ocurra.

En Recuperación

Debido a que la gluconeog√©nesis consume 2 ATP, el ciclo de Cori opera m√°s eficientemente cuando la actividad muscular ha acabado. Esto ocurre, ya que un paro en la actividad muscular permite que se reponga el d√©ficit de ox√≠geno y que comience a funcionar una vez m√°s el ciclo de Krebs, cadena de electrones y fosforilaci√≥n oxidativa. La energ√≠a resultante de la oxidaci√≥n de acetil-coA es necesaria para que funcione la gluconeog√©nesis y se transforme todo el lactato en glucosa. No obstante, no todo el lactato que entra al h√≠gado se transforma en glucosa de nuevo. Al restablecerse los niveles de ox√≠geno, una parte se convierte en piruvato y acetil-coA y entra en el ciclo tricarbox√≠lico. Este ATP resultante es utilizado en la gluconeogenesis . Asimismo, la gluconeogenesis no es el √ļnico destino metab√≥lico de lactato liberado en el torrente sangu√≠neo por los m√ļsculos. Adem√°s de ir al h√≠gado, el lactato puede transportarse al coraz√≥n y los ri√Īones. All√≠ somete a la oxidaci√≥n de lactato a CO2 (respiraci√≥n celular aerobia) para donar energ√≠a al tejido.

Esquema representativo de la redistribución del glucógeno muscular.

Importancia Biológica

La importancia del Ciclo de Cori se basa en que es la fuente de obtención de lactato (mediante la glucólisis y la fermentación láctica) y la transformación de éste nuevamente a glucosa (reacción de gluconeogénesis).

El Ciclo de Cori tiene gran importancia fisiol√≥gica, ya que juega un papel importante en la homeostasis de la glucosa, tiene implicaciones vitales en el equilibrio √°cido-base y representa una manera de redistribuci√≥n de gluc√≥geno muscular. En los primeros minutos de ejercicio intenso, la gluc√≥lisis y fermentaci√≥n l√°ctica constituyen una manera de adaptaci√≥n celular, permite que los m√ļsculos trabajen anaer√≥bicamente y representa una fuente de energ√≠a esencial hasta que los niveles de ox√≠geno se repongan y pueda ocurrir la respiraci√≥n aerobia. Seg√ļn el tipo de ejercicio, el reciclaje de lactato y la glucosa procedente del h√≠gado es energ√©ticamente esencial, como por ejemplo para los nadadores en una competencia de 400 m.

Sin embargo, como consecuencia, el h√≠gado debe trabajar para reconvertir el lactato de regreso en glucosa. Se estima que en los seres humanos desde 1500 hasta 1900 mm de lactato se sintetizan todos los d√≠as. Sin embargo, gracias a la coordinaci√≥n entre el h√≠gado y m√ļsculo del Ciclo de Cori, la producci√≥n de lactato neta es m√≠nima, manteniendo el balance √°cido-base fisiol√≥gico y se previene la acidosis l√°ctica.

La obtención de glucosa es primordial para el buen funcionamiento del organismo, puesto que el cerebro depende de ésta como combustible primario y es la fuente de energía de los eritrocitos. Además, esta glucosa debe obtenerse tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas para conseguir una aportación energética en situaciones de ejercicio muscular intensas.

Durante el per√≠odo de recuperaci√≥n despu√©s de una actividad f√≠sica, se ha demostrado que el Ciclo de Cori tambi√©n es una manera en la que las reservas de gluc√≥geno se pueden redistribuir. Ya que los m√ļsculos no tienen el enzima para liberar glucosa en la sangre, al degradar el gluc√≥geno en m√ļsculos en reposo, pueden penetrar a la sangre solamente como piruvato o lactato. Luego, el h√≠gado, tras regenerar el lactato en glucosa, distribuye la glucosa en los m√ļsculos previamente ejercitados, para que repongan sus reservas de gluc√≥geno. As√≠ se repartimiento homog√©neo que restablece las reservas de gluc√≥geno por todos los m√ļsculos corporales.

El ciclo debe tener una ejecución exacta. Su alto o bajo rendimiento provocan diferentes irregularidades en las vías metabólicas que desembocan en patologías, algunas de ellas muy graves. Un mal funcionamiento del Ciclo de Cori que lo ralentice supondría una acumulación excesiva de ácido láctico y ante la presencia de iones hidruro libres el pH del organismo disminuiría, produciendo una acidosis metabólica. Por el contrario, un aumento de la funcionalidad del ciclo supondrá un elevado gasto energético y, por lo tanto, se padecerá una deficiencia energética.

Ventajas y desventajas

Las ventajas son:

  • regeneraci√≥n del NAD+ que hace continuar la gluc√≥lisis;
  • producci√≥n del ATP in situ, para que la c√©lula muscular pueda obtener energ√≠a r√°pidamente;
  • autonom√≠a de la fibra muscular aunque haya baja concentraci√≥n de ox√≠geno en la sangre;

La desventaja que tiene es que el ion lactato es un catabolito t√≥xico para la c√©lula porque produce acidosis l√°ctica en los m√ļsculos y puede disminuir la eficiencia del sistema de buffer en la sangre y conduce al fatigamiento f√≠sico, causado por la deuda de ox√≠geno. Adem√°s de ser un ciclo que cuesta 6 ATP en el h√≠gado, por lo que es un ciclo que no puede continuar indefinidamente. Por cada vuelta de ciclo de cori, se pierden 4 ATPs.


Enfermedades Relacionadas

C√°ncer Caquexia

El c√°ncer caquexia describe un s√≠ndrome basado en una p√©rdida progresiva de tejido adiposo y masa muscular, presencia de astenia, anemia y una persistente erosi√≥n de las c√©lulas del organismo como respuesta a un crecimiento anormal. Es la manifestaci√≥n m√°s com√ļn que aparece en estados de m√°ximo desarrollo de c√°nceres malignos, puesto que el grado de caquexia est√° correlacionado con el tiempo de vida del paciente.

No se ha descubierto cual es la patofisiología ni mecanismo exacto de funcionamiento del cáncer caquexia, pero se sabe de anomalías importantes en el metabolismo de los carbohidratos, lípidos y proteínas que conllevan a un aumento de la deficiencia de energía del organismo. Los pacientes padecen cambios en el metabolismo de los nutrientes que producen una insuficiencia energética a pesar de un adecuado soporte nutricional; afecta a la síntesis y desglose de las proteínas, se presenta una intolerancia a la glucosa y resistencia a la insulina con un aumento de la actividad del Ciclo de Cori.

La principal causa de la pérdida de peso es la gluconeogénesis hepática masiva a causa de la producción de ácido láctico, puesto que se induce una degradación anaeróbica del tumor y a una mayor generación de glucosa a partir de esta vía metabólica. Para su tratamiento, están siendo utilizados nuevos métodos descubiertos en estudios experimentales recientes. Por ejemplo, si el suministro de oxígeno molecular en el tumor es mayor, el tumor inducido por la producción de ácido láctico disminuye y, por lo tanto, también la pérdida de peso.


Diabetes Mellitus

La diabetes, dada su frecuencia, es una de las enfermedades metabólicas más importantes. Afecta los procesos bioquímicos de carbohidratos, lípidos y proteínas de todas las células del cuerpo. Se caracteriza por: poliuria (excreción excesiva de orina), polidipsia (sed excesiva) y polifagia (hambre excesiva).

La característica más importante de la diabetes mellitus es la falta de insulina. La insulina, interacciona en la membrana celular para conseguir la entrada de glucosa al interior de la célula. Además, directa o indirectamente, la insulina aumenta la tasa de glucólisis, glucogénesis, lipogénesis y la síntesis de proteínas y disminuye la tasa de glucogenólisis y gluconeogénesis en el hígado. En el momento en que falta insulina, tienen lugar los procesos opuestos. Así, cuando el organismo mantiene una falta de insulina constante, la cantidad de glucosa que debe realizar el Ciclo de Cori es mayor (la tasa de la glucólisis aumenta) y, en cambio, la cantidad de ácido láctico transformado otra vez en glucosa es notablemente menor (la tasa de la gluconeogénesis disminuye). El Ciclo de Cori no se realiza con normalidad dada la acumulación de lactato en el hígado.

Normalmente, más del 80% de la energía producida por el cuerpo es derivada de la combustión de carbohidratos. Si el metabolismo de los carbohidratos está muy limitado, las células comienzan a oxidar las reservas de grasa para obtener energía. Además, las proteínas se degradan a los aminoácidos que a su vez se convierten en glucosa. Si se produce un metabolismo de las grasas excesivo en relación con el metabolismo inadecuado de los carbohidratos, hay cantidades insuficientes de ácido oxalacético el cual reacciona con acetil-CoA en el espiral de los ácidos grasos. Un exceso de acetil CoA conduce a una acumulación de cuerpos cetónicos que lleva a la cetosis. Como los cuerpos cetónicos son ácidos, esto lleva a una condición conocida como acidosis. Una acidosis metabólica severa, si no es contrarrestada, puede resultar en coma y la muerte.


Enfermedad de Cori-Forbes

La enfermedad de Cori-Forbes es una patología que aparece como resultado de la acumulación de glucógeno en los tejidos y esto conduce a un defecto en su metabolismo. Las consecuencia es una disminución en la concentración de la glucosa sanguínea que, se ve compensada con la utilización de las proteínas musculares y del tejido adiposo a través de la gluconeogénesis.


Otras enfermedades relacionadas

Las enfermedades de almacenamiento de glucógeno (EAG) son un grupo de trastornos genéticos hereditarios, cuya causa es un defecto de una enzima genética (heredada de ambos padres). La base de esto conjunto de patologías se basa en que el glucógeno se forma o se libera del cuerpo de forma incorrecta. Como consecuencia, las cantidades anormales de glucógeno aumentan y, por lo tanto, estos trastornos afectan al funcionamiento del hígado o del tejido muscular.

Los tipos principales de EAG:

  • Tipo I, enfermedad de Von Gierke: defecto en glucos-6-fosfatasa.
  • Tipo II, enfermedad de Pompe, carencia de maltasa √°cida.
  • Tipo III, enfermedad de Cori, carencia de la enzima desramificante.
  • Tipo IV, enfermedad de Andersen, carencia de la enzima ramificante.
  • Tipo V, enfermedad de McArdle, carencia de fosforilasa de gluc√≥geno en los m√ļsculos.
  • Tipo VI, enfermedad de Hers, carencia de fosforilasa hep√°tica.
  • Tipo VII, enfermedad de Tarui, carencia de fosfofructocinasa muscular.
  • Tipo IX, carencia de quinasa fosforilasa de gluc√≥geno hep√°tica.

Referencias

  1. en diagnosticomedico.es Ciclo de Cori
  2. Current perspectives of catabolic mediators of cancer cachexia
  3. Cancer cachexia: metabolic alterations and clinical manifestations
  4. The biochemical basis of metabolism in cancer cachexia
  5. Mechanisms of cancer cachexia
  6. Cancer cachexia
  7. Cancer cachexia demonstrates the energetic impact of gluconeogenesis in human metabolism
  8. Cori Cycle
  9. Diabetes - Errors of Metabolism
  10. Enfermedades de almacenamiento de glucógeno
  11. Anatomy and Physiology: Animation: Energy Sources for Prolonged Exercise
  12. The Cori Cycle
  13. Exercise and the Glycogen-Lactic Acid System

Wikimedia foundation. 2010.

Mira otros diccionarios:

  • Bioqu√≠mica ‚ÄĒ Representaci√≥n esquem√°tica de la mol√©cula de ADN, la mol√©cula portadora de la informaci√≥n gen√©tica. La Bioqu√≠mica es una ciencia que estudia la composici√≥n qu√≠mica de los seres vivos, especialmente las prote√≠nas, carbohidratos, l√≠pidos y √°cidos… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • √Ācido l√°ctico ‚ÄĒ Nombre (IUPAC) sistem√°t ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Alanina ‚ÄĒ Alanina ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol


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