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発見者のカール・フェルディナント・コリとゲルティ・コリにちなんで名付けられたコリ回路（乳酸回路とも呼ばれる） [ 1 ]は、筋肉の嫌気性解糖によって生成された乳酸が肝臓に運ばれてグルコースに変換され、その後筋肉に戻って乳酸に循環的に代謝される代謝経路である。 [ 2 ]
筋肉の活動にはATPが必要であり、ATPは骨格筋内のグリコーゲンの分解によって供給されます。グリコーゲン分解はグリコーゲン分解として知られ、グルコース1-リン酸（G1P）の形でグルコースが放出されます。G1PはホスホグルコムターゼによってG6Pに変換されます。G6Pは解糖系に容易に供給され（G6P濃度が高い場合はペントースリン酸経路にも供給されます）、この過程は筋肉細胞にエネルギー源としてATPを供給します。筋肉の活動中は、ATPの貯蔵量を常に補充する必要があります。酸素の供給が十分な場合、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供給することによって得られ、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を生成します。
酸素供給が不十分な場合、特に激しい筋肉運動時には、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、さらなる解糖反応が起これることです。発酵段階では、解糖によって生成されたNADHが酸化されてNAD +に戻り、 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のではなく、肝臓に取り込まれます。これにより、コリ回路のもう一方の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、まず乳酸をピルビン酸に変換し、最終的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。グルコースはその後、血流を介して筋肉に供給され、さらなる解糖反応に利用されます。筋肉の活動が停止している場合は、グルコースはグリコーゲン合成によっ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段階では2分子のATPが生成されますが、その代償として糖新生段階で6分子のATPが消費されます。サイクルの各反復は、正味4分子のATP消費によって維持されなければなりません。そのため、このサイクルは無限に維持することはできません。コリ回路におけるATP分子の集中的な消費は、代謝負荷を筋肉から肝臓へと移行させます。
このサイクルの重要性は、筋肉内の嫌気性条件下での乳酸アシドーシスを防ぐことに基づいている。しかし、通常、これが起こる前に、乳酸は筋肉から肝臓に移動される。[ 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の生成において重要です。筋肉運動の終了により、コリサイクルがより効果的に機能できるようになります。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成できるようになります。[ 3 ]
コリサイクルは、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 ]コリサイクル乳酸の全体的なグルコース産生への寄与は、プラトーに達する前に絶食期間とともに増加する。[ 6 ]具体的には、ヒトボランティアによる12時間、20時間、40時間の絶食後、糖新生はグルコース産生の41%、71%、92%を占めるが、糖新生に対するコリサイクル乳酸の寄与はそれぞれ18%、35%、36%である。[ 6 ]残りのグルコース産生は、タンパク質分解[ 6 ]、筋肉グリコーゲン[ 6 ]、および脂肪分解によるグリセロール[ 7 ]から得られる。
メトホルミンは、特にミトコンドリア呼吸鎖複合体1のコリ回路の肝臓糖新生を阻害するため、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ります。 [ 8 ]乳酸とその乳酸産生の基質であるピルビン酸とアラニンの蓄積により、過剰な乳酸が生じます。[ 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る過剰な酸は腎臓によって除去されますが、腎不全患者では腎臓が過剰な酸を処理できません。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ありますが、乳酸は共役塩基であり、生理的pHではほとんどがイオン化しており、原因ではなく関連する酸産生のマーカーとして機能します。[ 10 ] [ 11 ]