Siklus Cori

Siklus Cori, yang disebut berdasarkan penemunya, Carl Cori dan Gerty Cori, adalah siklus energi yang dibentuk antara lintasan yang menghasilkan tiga senyawa yaitu asam laktat, asam piruvat dan alanina, dengan lintasan glukoneogenesis.^[1] Siklus Cori yang pertama ditemukan terjadi antara jaringan otot dan hati yang membentuk siklus. Asam laktat yang disintesis oleh sel otot di lintasan glikolisis akan diserap oleh hati dan diubah menjadi glukosa. Sekresi glukosa oleh hati pada lintasan glukoneogenesis kemudian diserap oleh sel otot untuk diubah kembali menjadi asam laktat.

Dalam tiap sel, kedua lintasan, glukoneogenesis dan glikolisis berada dalam koordinasi sedemikian rupa sehingga salah satu lintasan akan relatif tidak aktif pada saat lintasan yang lain menjadi sangat aktif.^[2] Jika kedua lintasan melakukan aktivitas tinggi pada saat yang bersamaan, hasil akhir akan berupa hidrolisis terhadap 2 ATP dan 2 GTP untuk tiap siklus reaksi. Namun sejumlah enzim dengan kadar dan aktivitas yang berbeda dari tiap lintasan dikendalikan agar hal tersebut tidak terjadi. Lagipula, laju lintasan glikolisis juga ditentukan oleh kadar gula darah, sedangkan laju lintasan glukoneogenesis ditentukan oleh asam laktat dan beberapa senyawa prekursor glukosa. Sehingga lintasan glikolisis dalam satu sel akan berpasangan dengan lintasan glukoneogenesis dalam sel lain melalui mediasi plasma darah dan membentuk satu siklus yang disebut siklus Cori. Siklus Cori biasa terjadi antara sel otot lurik dan organ hati, oleh karena otot lurik, pada saat berkontraksi, akan mendifusikan asam laktat dan asam piruvat keluar menjadi sirkulasi darah. Asam laktat lebih banyak disekresi oleh karena rasio NADH:NAD⁺ saat kontraksi otot akan mengubah sebagian asam piruvat menjadi asam laktat. Asam laktat akan terdifusi masuk ke dalam hati oleh karena rasio NADH:NAD⁺ yang rendah, untuk dioksidasi menjadi asam piruvat dan kemudian dikonversi menjadi glukosa.

Asam laktat

Umumnya, asam laktat diproduksi oleh otot lurik dan eritrosit sebagai sumber energi bagi organ lain. Pada saat otot lurik melakukan kontraksi seperti saat berolahraga, laju lintasan glikolisis yang memproduksi asam piruvat akan bereaksi lebih cepat daripada laju siklus asam sitrat yang mengoksidasi asam tersebut. Dalam kondisi ini, terjadi peningkatan kadar NADH oleh karena perbedaan kecepatan dua lintasan tersebut. Oleh karena kelangsungan lintasan glikolisis bergantung pada tersedianya molekul NAD⁺ untuk mengoksidasi gliseraldehida 3-fosfat, akumulasi asam piruvat dan NADH akan dikatalisis oleh enzim dehidrogenase laktat dalam reaksi redoks yang mengoksidasi NADH menjadi NAD⁺ dan mereduksi asam piruvat menjadi asam laktat. Keberadaan enzim LD akan menjaga kelangsungan proses glikolisis pada otot lurik, dan terutama pada eritrosit oleh karena eritrosit tidak memiliki mitokondria sehingga tidak dapat mengoksidasi glukosa dengan sempurna.

Peningkatan kadar asam laktat dalam darah dan/atau urin dapat merupakan indikasi terjadinya penyimpangan metabolisme energi.^[3] Rasio asam laktat:asam piruvat di dalam darah berbanding lurus terhadap rasio NADH:NAD⁺ di dalam sitoplasma, akan mulai meningkat pada saat terjadi penyimpangan metabolisme.

Efek Warburg

Saat terjadi kontraksi otot berlebih, laju lintasan glikolisis yang memproduksi asam piruvat akan meningkat hingga ke suatu titik menyebabkan lintasan glikolisis lain yang mengubah glukosa menjadi asam laktat dan menghasilkan molekul ATP yang lebih banyak daripada produksi fosforilasi oksidatif oleh mitokondria.^[4] Lintasan glikolisis yang kedua membutuhkan oksigen dan disebut efek Warburg. Umumnya, rasio produksi asam laktat per konsumsi glukosa diregulasi oleh IL-3, namun konsumsi oksigen oleh glikolisis akan berkurang seiring dengan meningkatnya IL-3.

Glutamina

Glutamina adalah asam amino terbanyak yang ditemukan pada plasma darah dan berperan dalam sintesis protein, penyediaan atom nitrogen dalam sintesis asam amino non-esensial seperti purina, pirimidina dan heksoamina, dan merupakan sumber utama dari asam glutamat yang diperlukan dalam sintesis anti-oksidan GSH.^[4]

Reaksi oksidasi yang terjadi pada glutamina disebut glutaminolisis, akan menghasilkan asam laktat, dan NADPH yang diperlukan bagi reaksi reduksi asam lemak dan sintesis nukleotida.

Glutamina juga dapat dikonversi menjadi asam α-ketoglutarat dan masuk ke dalam siklus asam sitrat di dalam mitokondria untuk menghasilkan asam oksaloasetat. Proses ini disebut anaplerosis.

Rujukan

^ (Inggris) "Mathematical models of energy homeostasis". Warwick Systems Biology Centre, University of Warwick; Ratchada Pattaranit dan Hugo Antonius van den Berg. Diakses tanggal 2011-09-10.
^ (Inggris) Jeremy M Berg, John L Tymoczko, dan Lubert Stryer (2002). Biochemistry. Johns Hopkins University School of Medicine, Carleton College, Stanford University (edisi ke-5). W. H. Freeman. hlm. Section 16.4 Gluconeogenesis and Glycolysis Are Reciprocally Regulated. ISBN 0-7167-3051-0. Diakses tanggal 2011-09-09.
^ (Inggris) "Inborn Errors of Energy Metabolism Associated with Myopathies". Department of Paediatric Kidney-, Liver- and Metabolic Diseases, Hannover Medical School, Screening Laboratory Hannover; Anibh M. Das, Ulrike Steuerwald, dan Sabine Illsinger. Diakses tanggal 2011-09-10.
^ ^a ^b (Inggris) "Is cancer a disease of abnormal cellular metabolism?". Department of Pediatrics, McDermott Center for Human Growth and Development, University of Texas – Southwestern Medical Center; Ralph J. DeBerardinis, MD, PhD. Diakses tanggal 2011-09-10.

[1] (Inggris) "Mathematical models of energy homeostasis". Warwick Systems Biology Centre, University of Warwick; Ratchada Pattaranit dan Hugo Antonius van den Berg. Diakses tanggal 2011-09-10.

[2] (Inggris) Jeremy M Berg, John L Tymoczko, dan Lubert Stryer (2002). Biochemistry. Johns Hopkins University School of Medicine, Carleton College, Stanford University (edisi ke-5). W. H. Freeman. hlm. Section 16.4 Gluconeogenesis and Glycolysis Are Reciprocally Regulated. ISBN 0-7167-3051-0. Diakses tanggal 2011-09-09.

[3] (Inggris) "Inborn Errors of Energy Metabolism Associated with Myopathies". Department of Paediatric Kidney-, Liver- and Metabolic Diseases, Hannover Medical School, Screening Laboratory Hannover; Anibh M. Das, Ulrike Steuerwald, dan Sabine Illsinger. Diakses tanggal 2011-09-10.

[PMC2782690-4] (Inggris) "Is cancer a disease of abnormal cellular metabolism?". Department of Pediatrics, McDermott Center for Human Growth and Development, University of Texas – Southwestern Medical Center; Ralph J. DeBerardinis, MD, PhD. Diakses tanggal 2011-09-10.

[1]

[2]

[3]

[4]