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Ciclo de Cori
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Ciclo de Cori
El ciclo de Cori es la circulación
cíclica de la glucosa y el lactato entre
el músculo y el hígado.
Las células musculares se alimentan
principalmente de glucosa de sus
reservas glucogénicas y sobre todo de
la que llega a través de la circulación
sanguínea procedente del hígado.
Durante el trabajo muscular, en
presencia de una gran actividad
glucogenolítica anaerobia, se producen
grandes cantidades de lactato, que
difunde a la sangre para ser llevado al
hígado. Ello es debido a que las células
musculares carecen de la enzima
glucosa-6-fosfatasa, por lo que la
Esquema del ciclo de Cori. Las flechas en rojo muestran el sentido de las reacciones
glucosa fosforilada no puede salir a la
metabólicas que tienen lugar en el ciclo en un estado de esfuerzo físico. Las verdes
circulación. El lactato en el hígado es
indican las reacciones que tienen lugar en reposo.
convertido nuevamente en glucosa por
gluconeogénesis, retornando a la
circulación para ser llevada de vuelta al músculo. Representa la integración entre la glucólisis y gluconeogénesis de
diferentes tejidos del cuerpo. Descrito en 1929 por Gerti y Carl Cori (ganadores del premio Nobel de Medicina y
Fisiología, 1947).
Ciclo de Cori
El Ciclo de Cori es el ciclo de reacciones metabólicas que envuelve dos rutas de transporte de productos entre los
músculos y el hígado. A lo largo del ciclo, el glucógeno muscular es desglosado en glucosa y ésta es transformada a
piruvato mediante la glucólisis. Este piruvato se transformará en lactato (o ácido láctico) por la vía del metabolismo
anaeróbico (por falta de oxigeno en la célula) gracias a la enzima lactato deshidrogenasa. El ácido láctico es
transportado hasta el hígado por vía sanguínea y allí es reconvertido a piruvato, y, después, a glucosa a través de la
vía anaplerótica. La glucosa puede volver al músculo para servir como fuente de energía inmediata o ser almacenado
en forma de glucógeno en el hígado. Este reciclaje del ácido láctico es la base del Ciclo de Cori. Teniendo en
cuenta que es un consumidor neto de energía; gasta 4 ATP más que los producidos en la glucólisis, no puede
mantenerse de forma indefinida.
Glucosa + 2ADP --> 2 Lactato + 2H+ + 2ATP + 2H20 (músculo)
2 Lactato + 6 ATP + 4 H20 --> Glucosa + 6ADP (hígado)
CONSUMO NETO DE ATP: 4 ATP
Ciclo de Cori
El Ciclo de Cori y la actividad muscular
Comienzo de Actividad Muscular
Durante las contracciones musculares, el ATP almacenado en los músculos es rápidamente utilizado y más ATP
debe ser generado para abastecer el músculo con energía. Al empezar la actividad muscular, la medula adrenal libera
epinefrina (1), hormona encargada de estimular la glucogenolisis (2) en el músculo. Como resultado, se libera
glucosa-6-fosfato dentro del músculo. La glucosa se incorpora directamente en la glicolisis (3), para dar lugar a
piruvato, 2ATP y NADH. Si los niveles de oxígeno son suficientes, el piruvato producido durante la glicólisis se
convierte en acetil-coA y entra en el ciclo de Krebs (4)y ocurre la respiración celular aeróbica. Al mismo tiempo,
se libera glucagón en el hígado, una hormona que estimula la glucogenólisis y la gluconeogénesis en el hígado. La
glucosa-6-fosfato producida en el hígado entra en el torrente sanguíneo y va hacia los músculos. Durante el
ejercicio, el músculo aumenta desde siete a 40 veces su captación muscular de glucosa en comparación con el estado
de reposo. Esto supone un gran incremento en los requisitos de glucosa y energía. Aún con el agotamiento de las
reservas de glucógeno muscular y hepático, la homeostasis de la glucosa se mantiene gracias al aumento de la
actividad del Ciclo de Cori y otros procesos fisiológicos.
En Actividad Muscular ardua y súbita
Si la actividad muscular continúa, la disponibilidad de oxígeno 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 oxígeno, lo
que provoca un estancamiento de la respiración celular y se empieza a acumular piruvato y NADH. Para que la
glicolisis pueda continuar en situaciones anaeróbicas, el piruvato entra en la vía alternativa de fermentación láctica
(5), donde el enzima citosólico 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 glucólisis anaeróbica y fermentación
láctica debe aumentar considerablemente, acelerando aún más la síntesis de lactato. Sin embargo, si no se recicla el
lactato, rápidamente se acumularía este producto dentro del músculo y cuando los tampones no sean suficientes para
compensar el incremento de iones de hidrógeno, se produciría una acidosis. Ya que los tejidos musculares producen
más lactato y piruvato de lo que pueden catabolizar, el lactato entra en el plasma y es transportado hasta el hígado
(6). La segunda parte del ciclo ocurre en el hígado, donde el lactato es convertido en piruvato y luego, mediante la
gluconeogénesis (7), a glucosa una vez más. Después, la glucosa entra en el plasma y es transportada a los músculos,
así terminando el ciclo. En esencia, la acidosis es el precio que se debe pagar para cubrir las necesidades energéticas
durante la hipoxia celular.
Si sigue habiendo un alto requerimiento energético, la glucosa procedente del hígado entra en la glucolisis una vez
más en el músculo. Sin embargo, si la actividad muscular ha terminado, la glucosa puede ser almacenada en forma
de glucógeno por la glucogénesis (10). Cabe mencionar, que la glucosa del hígado no siempre debe regresar al
músculo; según las necesidades corporales, la glucosa puede ser transportada a otros órganos, como el cerebro.
Después de una actividad muscular en la que músculos han trabajado anaeróbicamente por cierto tiempo, el ritmo de
paso del lactato del músculo al hígado no es suficiente y se empieza a acumular lactato dentro del músculo. Esta
acumulación eventualmente produce dolor muscular y calambres, que obligan la discontinuación de la actividad
muscular. Sin embargo, muchas veces, la actividad muscular ha acabado antes que esto ocurra.
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Ciclo de Cori
En Recuperación
Debido a que la gluconeogénesis consume 2 ATP, el ciclo de Cori opera más eficientemente cuando la actividad
muscular ha acabado. Esto ocurre, ya que un paro en la actividad muscular permite que se reponga el déficit de
oxígeno y que comience a funcionar una vez más el ciclo de Krebs, cadena de electrones y fosforilación oxidativa.
La energía resultante de la oxidación de acetil-coA es necesaria para que funcione la gluconeogénesis y se
transforme todo el lactato en glucosa. No obstante, no todo el lactato que entra al hígado se transforma en glucosa de
nuevo. Al restablecerse los niveles de oxígeno, una parte se convierte en piruvato y acetil-coA y entra en el ciclo
tricarboxílico. Este ATP resultante es utilizado en la gluconeogenesis . Asimismo, la gluconeogenesis no es el único
destino metabólico de lactato liberado en el torrente sanguíneo por los músculos. Además de ir al hígado, el lactato
puede transportarse al corazón y los riñones. Allí somete a la oxidación de lactato a CO2 (respiración celular
aerobia) para donar energía al tejido.
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
fisiológica, ya que juega un papel
importante en la homeostasis de la
glucosa, tiene implicaciones vitales en
el equilibrio ácido-base y representa
Esquema representativo de la redistribución del glucógeno muscular.
una manera de redistribución de
glucógeno muscular. En los primeros
minutos de ejercicio intenso, la glucólisis y fermentación láctica constituyen una manera de adaptación celular,
permite que los músculos trabajen anaeróbicamente y representa una fuente de energía esencial hasta que los niveles
de oxígeno se repongan y pueda ocurrir la respiración aerobia. Según el tipo de ejercicio, el reciclaje de lactato y la
glucosa procedente del hígado es energéticamente esencial, como por ejemplo para los nadadores en una
competencia de 400 m.
Sin embargo, como consecuencia, el hígado 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 días. Sin embargo, gracias a la
coordinación entre el hígado y músculo del Ciclo de Cori, la producción de lactato neta es mínima, manteniendo el
balance ácido-base fisiológico y se previene la acidosis láctica.
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 período de recuperación después de una actividad física, se ha demostrado que el Ciclo de Cori también
es una manera en la que las reservas de glucógeno se pueden redistribuir. Ya que los músculos no tienen el enzima
para liberar glucosa en la sangre, al degradar el glucógeno en músculos en reposo, pueden penetrar a la sangre
solamente como piruvato o lactato. Luego, el hígado, tras regenerar el lactato en glucosa, distribuye la glucosa en los
músculos previamente ejercitados, para que repongan sus reservas de glucógeno. Así se repartimiento homogéneo
que restablece las reservas de glucógeno por todos los músculos corporales.
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Ciclo de Cori
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:
• regeneración del NAD+ que hace continuar la glucólisis;
• producción del ATP in situ, para que la célula muscular pueda obtener energía rápidamente;
• autonomía de la fibra muscular aunque haya baja concentración de oxígeno en la sangre;
La desventaja que tiene es que el ion lactato es un catabolito tóxico para la célula porque produce acidosis láctica en
los músculos y puede disminuir la eficiencia del sistema de buffer en la sangre y conduce al fatigamiento físico,
causado por la deuda de oxígeno. Además de ser un ciclo que cuesta 6 ATP en el hígado, por lo que es un ciclo que
no puede continuar indefinidamente. Por cada vuelta de ciclo de cori, se pierden 4 ATPs.
Enfermedades Relacionadas
Cáncer Caquexia
El cáncer caquexia describe un síndrome basado en una pérdida progresiva de tejido adiposo y masa muscular,
presencia de astenia, anemia y una persistente erosión de las células del organismo como respuesta a un crecimiento
anormal. Es la manifestación más común que aparece en estados de máximo desarrollo de cánceres malignos, puesto
que el grado de caquexia está 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
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Ciclo de Cori
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:
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Tipo I, enfermedad de Von Gierke: defecto en glucos-6-fosfatasa.
Tipo II, enfermedad de Pompe, carencia de maltasa ácida.
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 glucógeno en los músculos.
Tipo VI, enfermedad de Hers, carencia de fosforilasa hepática.
Tipo VII, enfermedad de Tarui, carencia de fosfofructocinasa muscular.
Tipo IX, carencia de quinasa fosforilasa de glucógeno hepática.
Referencias
1.
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en diagnosticomedico.es Ciclo de Cori [1]
perspectives of catabolic mediators of cancer cachexia [2]
cachexia: metabolic alterations and clinical manifestations [3]
biochemical basis of metabolism in cancer cachexia [4]
of cancer cachexia [5]
cachexia [6]
cachexia demonstrates the energetic impact of gluconeogenesis in human metabolism [7]
Cori Cycle [8]
Diabetes - Errors of Metabolism [9]
10. Enfermedades de almacenamiento de glucógeno [10]
11. Anatomy and Physiology: Animation: Energy Sources for Prolonged Exercise [11]
12. Cori Cycle [12]
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Ciclo de Cori
13. Exercise and the Glycogen-Lactic Acid System [13]
Referencias
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Fuentes y contribuyentes del artículo
Fuentes y contribuyentes del artículo
Ciclo de Cori Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=56974484 Contribuyentes: Ahambhavami, BQmUB2010023, Dangelin5, Gafotas, Hoenheim, Jorge c2010, MarcoAurelio,
Sirupitica, Xvazquez, 12 ediciones anónimas
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