Ciclo de Cori: qué es, etapas, importancia
¿Qué es el ciclo de Cori?
El ciclo de Cori, también conocido como el ciclo del ácido láctico, es un circuito metabólico de producción y consumo de glucosa entre el hígado y los músculos de nuestro cuerpo.
Esta ruta metabólica implica la producción de lactato en las células musculares, su transporte hacia el hígado, su conversión en glucosa por gluconeogénesis y su regreso al músculo para ser convertido de nuevo en lactato, asegurando el funcionamiento de los músculos en períodos de gran actividad.
El ciclo de Cori fue bautizado así en honor al médico Carl Ferdinand Cori y a la bioquímica Gerty Cori -matrimonio que compartió el premio Nobel de Medicina en 1947- quienes realizaron los primeros estudios para determinar su función en las décadas de 1930 y 1940.
El ciclo de Cori implica el consumo de glucosa en el músculo en condiciones anaeróbicas, con lo que se produce lactato a partir del piruvato y el NADH sintetizados durante la glucólisis. El lactato es dirigido hacia el hígado y es convertido nuevamente en glucosa (invirtiendo energía), para alimentar nuevamente el tejido muscular y mantener la síntesis glucolítica de ATP durante momentos de actividad intensa.
El ciclo de Cori relaciona distintas rutas metabólicas como la glucólisis, la glucogenólisis, la gluconeogénesis y la fermentación láctica, y ha sido especialmente descrito en el contexto del metabolismo animal y humano, donde hay una extensa regulación endocrina (hormonal).
Es una ruta que busca mantener la actividad muscular durante trabajo intenso gracias a la producción de energía (ATP) a partir del consumo de glucosa en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno), pero a expensas de un gasto considerable de energía a nivel hepático.
Por lo tanto, es una vía fisiológica de homeóstasis de glucosa que nuestro cuerpo utiliza para sobrellevar y adaptarse a ciertas condiciones durante cortos periodos de tiempo.
Fases del ciclo de Cori
El ciclo de Cori es un circuito metabólico que representa una intersección entre varias rutas metabólicas muy relacionadas: la glucólisis, la fermentación láctica, la glucogenólisis y la gluconeogénesis. Funciona especialmente cuando realizamos actividades físicas intensas, tal y como cuando hacemos carreras de corta distancia o sprints.
El mismo puede analizarse en dos fases, una que tiene lugar en el músculo esquelético y otra que se lleva a cabo en el hígado, con la mediación del sistema circulatorio para el transporte de metabolitos de un lado hacia el otro.
Muchos autores consideran que, puesto que en este ciclo se consume más energía de la que se produce, simplemente consiste en un “traslado” de la carga metabólica de un tejido a otro: se produce ATP en el músculo y se consume en el hígado.
Por esta razón el ciclo de Cori no puede ser mantenido indefinidamente, sino que funciona en el abastecimiento momentáneo de las demandas energéticas de los músculos durante actividades intensas. Aunque está activo también durante las primeras fases de la recuperación después del ejercicio.
Fase 1: Músculo esquelético
En presencia de oxígeno suficiente, la contracción y actividad muscular es mantenida por la energía (ATP) producida por la vía glucolítica y la respiración celular (ciclo de Krebs y cadena transportadora de electrones).
El mantenimiento de esta actividad es sostenido por la glucosa derivada de la glucogenólisis hepática o muscular o de la gluconeogénesis, ambas rutas activadas hormonalmente.
La actividad física intensa en nuestros músculos aumenta considerablemente las demandas de ATP y, por lo tanto, de glucosa para su producción. Tarde o temprano esto se traduce también en un déficit de producción de ATP por la vía normal de respiración celular, por lo que se activan las rutas alternas.
En dicho contexto, decimos que el trabajo muscular pasa a ser anaeróbico y sostenido mediante la producción celular de ATP por medio de la glucólisis anaeróbica, es decir, del consumo de glucosa en ausencia de oxígeno, con lo que entra en el juego la fase muscular del ciclo de Cori.
Esta fase del ciclo que ocurre en el músculo se resume en:
- La glucosa derivada del glucógeno o de la vía gluconeogénica es oxidada por glicólisis anaeróbica hasta piruvato, ATP y NADH.
- El piruvato es transformado en lactato por la enzima lactato deshidrogenasa, utilizando al mismo tiempo una molécula de NADH por cada molécula de piruvato, convirtiéndola en NAD+ (que permite que siga funcionando la vía glucolítica).
- El lactato se acumula en el músculo y esta acumulación se traduce luego en su transporte por el torrente sanguíneo hacia el hígado.
A este nivel cada célula produce 2 moléculas de piruvato, 2 de ATP y 2 de NADH por cada molécula de glucosa que consume. Sin embargo, las 2 moléculas de NADH son empleadas durante la conversión de las 2 moléculas de piruvato en 2 moléculas de lactato.
Fase 2: Tejido hepático
El hígado es el principal sitio de síntesis de glucógeno para el almacenamiento de glucosa y, además, es el sitio donde tiene lugar la gluconeogénesis (síntesis de glucosa) para mantener las demandas de glucosa de tejidos como el muscular, el sanguíneo y el cerebral en determinadas circunstancias.
Durante esta fase del ciclo de Cori, el lactato que llega al hígado es utilizado para producir nuevas moléculas de glucosa a través de la gluconeogénesis:0
- La enzima lactato deshidrogenasa, en el citosol de las células hepáticas, convierte el lactato derivado del músculo en piruvato, que se considera el primer sustrato gluconeogénico.
- El piruvato ingresa a la mitocondria y es empleado como sustrato de la enzima piruvato carboxilasa, que lo convierte en oxalacetato.
- El oxalacetato es reducido a malato por una enzima mitocondrial conocida como NAD malato deshidrogenasa.
- El malato abandona la mitocondria y es oxidado nuevamente a oxalacetato por una isoforma citosólica de la enzima NAD malato deshidrogenasa.
- En el citosol de las células hepáticas, el oxalacetato es descarboxilado para producir fosfoenolpiruvato (PEP) por la enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK).
- El fosfoenolpiruvato es procesado por la vía reversa de la ruta glucolítica hasta fructosa 1,6-bifosfato (F1,6BP).
- La fructosa 1,3-bifosfato es convertida en fructosa 6-fosfato por una enzima fructosa bifosfatasa.
- Ulteriormente, una enzima glucosa 6-fosfatasa convierte la glucosa 6-fosfato (G6P) producida por las reacciones siguientes en glucosa libre, que es transportada hacia el torrente sanguíneo y de vuelta al músculo.
El ciclo vuelve a comenzar con el consumo muscular de glucosa en anaerobiosis y la producción y acumulación de lactato, que es transportado nuevamente hacia el hígado por el torrente sanguíneo.
Gasto de energía en la gluconeogénesis hepática
Las reacciones de la vía gluconeogénica implican un gasto energético para la producción de glucosa: concretamente, se invierten 6 moléculas de ATP y equivalentes como el GTP por cada molécula de glucosa que se produce.
Así, en vez de mantener el gasto energético a nivel muscular, este es transportado hacia el hígado, donde se invierte para mantener la actividad muscular gracias al consumo de glucosa en condiciones de carencia de oxígeno.
La cantidad de energía neta que se invierte, entonces, descontando las dos moléculas de ATP producidas por glucólisis por cada molécula de glucosa que se consume, es equivalente a 4 moléculas de ATP por cada molécula de lactato que es devuelta como glucosa desde el hígado hasta el músculo.
Importancia del ciclo de Cori
La función primordial del ciclo de Cori tiene que ver con su participación en el mantenimiento de la homeóstasis de la glucosa corporal.
En determinadas circunstancias, como cuando corremos carreras cortas de gran velocidad, por ejemplo, este ciclo es fundamental para que los músculos puedan trabajar, aún en condiciones de déficit de oxígeno.
No obstante, si bien este ciclo contribuye sobremanera a la regeneración del NAD + consumido durante la glucólisis y a la producción de ATP a nivel muscular y en anaerobiosis, la acumulación del lactato puede ser perjudicial si ocurre como consecuencia de un funcionamiento defectuoso del ciclo.
Del correcto funcionamiento del ciclo de Cori depende, además, la recuperación después de los períodos de actividad intensa y la disminución de las probabilidades de fatiga y acidosis metabólicas que pueden ser consecuencia de la acumulación de lactato.