コリサイクル

コリ回路（乳酸回路とも呼ばれる）は、発見者であるカール・フェルディナンド・コリとゲルティ・コリにちなんで名付けられ、^{[1]筋肉内での嫌気性}解糖によって生成された乳酸が肝臓に運ばれ、グルコースに変換され、その後筋肉に戻って周期的に乳酸に代謝される代謝経路です。^[2]

筋肉の活動にはATP が必要であり、これは骨格筋でのグリコーゲンの分解によって供給される。グリコーゲンの分解はグリコーゲン分解と呼ばれ、グルコース 1-リン酸(G1P)の形でグルコースが放出される。G1P はホスホグルコムターゼによってG6Pに変換される。G6P はすぐに解糖系に送られ (または、G6P 濃度が高い場合はペントースリン酸経路に送られる)、筋肉細胞にエネルギー源として ATP が供給されるプロセスとなる。筋肉の活動中は、ATP の貯蔵を絶えず補充する必要がある。酸素の供給が十分であれば、このエネルギーは解糖系の産物の 1 つであるピルビン酸をクエン酸回路に送り込むことで得られ、クエン酸回路は最終的に酸素依存性酸化リン酸化によって ATP を生成する。

酸素供給が不十分な場合、典型的には激しい筋肉活動中、嫌気性代謝によってエネルギーを放出する必要があります。乳酸発酵は、乳酸脱水素酵素によってピルビン酸を乳酸に変換します。最も重要なのは、発酵によってNAD ^{+ が}再生され、その濃度が維持されるため、追加の解糖反応が起こり得ることです。発酵段階では、解糖によって生成されたNADH がNAD ^{+に酸化され、} NADHから 2 つの電子が移動してピルビン酸が乳酸に還元されます。(詳細については、 解糖と発酵に関する主要な記事を参照してください。)

嫌気性発酵によって生成された乳酸は、筋肉細胞内に蓄積される代わりに、肝臓に取り込まれます。これにより、コリ回路のもう半分が開始されます。肝臓では、糖新生が起こります。直感的に言えば、糖新生は、乳酸をまずピルビン酸に変換し、最後にグルコースに戻すことで、解糖と発酵の両方を逆転させます。その後、グルコースは血流を通じて筋肉に供給され、さらなる解糖反応に供給される準備が整います。筋肉の活動が停止した場合、グルコースはグリコーゲン生成を通じてグリコーゲンの供給を補充するために使用されます。^[3]

全体として、このサイクルの解糖ステップでは、糖新生ステップで消費される 6 つの ATP 分子を犠牲にして、2 つの ATP 分子が生成されます。サイクルの各反復は、4 つの ATP 分子の正味消費によって維持される必要があります。その結果、サイクルを無期限に維持することはできません。コリ サイクルでの ATP 分子の集中的な消費により、代謝の負担が筋肉から肝臓に移ります。

このサイクルの重要性は、筋肉内の無酸素状態における乳酸アシドーシスを防ぐことに基づいています。しかし、通常、これが起こる前に、乳酸は筋肉から肝臓へと移動します。^[3]

さらに、このサイクルは筋肉運動中のエネルギー源であるATPの生成に重要です。筋肉運動の終了により、コリ回路がより効率的に機能します。これにより酸素負債が返済され、電子伝達系とクエン酸回路の両方が最適な効率でエネルギーを生産できるようになります。^[3]

コリ回路は、食物よりも糖新生の基質としてはるかに重要な供給源である。^{[4] [5]}コリ回路乳酸の全体的なグルコース生成への寄与は、プラトーに達する前に断食期間とともに増加する。^[6]具体的には、人間のボランティアによる12、20、40時間の絶食後、糖新生はグルコース生成の41%、71%、92%を占めるが、コリ回路乳酸の糖新生への寄与はそれぞれ18%、35%、36%である。^{[6]残りのグルコース生成は、タンパク質分解、 [6]}筋グリコーゲン、^[6]および脂肪分解によるグリセロールから生じる。^[7]

メトホルミンという薬は、腎不全患者に乳酸アシドーシスを引き起こす可能性がある。これは、メトホルミンが肝臓のコリ回路の糖新生、特にミトコンドリア呼吸鎖複合体 1 を阻害するためである。 ^[8]乳酸と乳酸生成の基質であるピルビン酸およびアラニンの蓄積により、過剰な乳酸が生じる。^[9]通常、ミトコンドリア鎖複合体の阻害の結果として生じた過剰な酸は腎臓によって除去されるが、腎不全患者の場合、腎臓は過剰な酸を処理できない。乳酸がアシドーシスの原因物質であるという誤解がよく見られるが、乳酸は共役塩基であり、生理学的 pH ではほとんどイオン化されるため、酸生成の原因ではなく、関連する酸生成のマーカーとして機能する。^{[10] [11]}

• アラニンサイクル
• クエン酸回路