Il ciclo di Cori descrive le vie metaboliche collegate attraverso le quali i muscoli, anche in assenza di ossigeno, rimangono in grado di funzionare. Ciò si verifica a causa della capacità del fegato di convertire il prodotto chimico di scarto di un muscolo nella sua fonte di energia. Il ciclo fu mappato per la prima volta nel 1929 dai medici sposati Carl e Gerty Cori, che ricevettero il Premio Nobel per la Medicina nel 1946 per la loro scoperta omonima. Spiega come il glucosio può essere consumato dai muscoli, rilasciando lattato nel processo. Il fegato utilizza quindi questo lattato per creare glucosio, il tutto interamente attraverso reazioni enzimatiche.
I muscoli normalmente combinano il glucosio con l’ossigeno per generare energia. Se l’ossigeno non è disponibile, la scomposizione anaerobica del glucosio si ottiene attraverso un processo di fermentazione chiamato glicolisi. Uno dei suoi sottoprodotti è il lattato, un acido solubile del latte che viene escreto nel flusso sanguigno. Tra le tante funzioni biologiche del fegato c’è la gluconeogenesi, il processo mediante il quale l’organismo mantiene il giusto livello di zucchero nel sangue attraverso la sintesi del glucosio da componenti non carboidrati. Fondamentale per completare questo ciclo è il coenzima catalitico adenosina trifosfato (ATP).
In normale presenza di ossigeno, la glicolisi nelle cellule muscolari produce due unità di ATP e due unità di piruvato, un acido semplice che è stato implicato come possibile precursore della vita organica. I due composti forniscono l’energia che consente a una cellula di perpetuare la respirazione attraverso una serie di reazioni chimiche chiamate ciclo di Krebs, chiamato anche ciclo dell’acido citrico o dell’acido tricarbossilico. L’ossidazione estrae dall’equazione un atomo di carbonio e due atomi di idrogeno, acqua e anidride carbonica. Il Premio Nobel 1953 è stato assegnato al biochimico che ha mappato e chiamato questo processo ciclico.
In assenza di ossigeno, gli enzimi organici possono scomporre i carboidrati glucosio per fermentazione. Le cellule vegetali convertono il piruvato in alcol; un enzima deidrogenasi nelle cellule muscolari lo converte in lattato e nell’aminoacido alanina. Il fegato filtra il lattato dal sangue per decodificarlo in piruvato e quindi in glucosio. Sebbene meno efficiente del ciclo Cori, il fegato è anche in grado di riciclare l’alanina in glucosio, più il composto di scarto urea, in un processo chiamato ciclo dell’alanina. In entrambi i casi di gluconeogenesi, lo zucchero ritorna attraverso il flusso sanguigno per alimentare le elevate esigenze energetiche delle cellule muscolari.
Come con la maggior parte dei cicli naturali, il ciclo di Cori non è un ciclo completamente chiuso. Ad esempio, mentre due molecole di ATP sono prodotte dalla glicolisi nei muscoli, costa al fegato sei molecole di ATP per alimentare il ciclo mediante gluconeogenesi. Allo stesso modo, il ciclo di Cori non ha alcun punto di partenza senza l’inserimento iniziale di due molecole di ossigeno. Alla fine, i muscoli, per non parlare del resto del corpo, hanno bisogno di un nuovo apporto di ossigeno e glucosio.
Le esigenze fisiologiche di un esercizio vigoroso impegnano rapidamente il ciclo di Cori a bruciare e ricreare il glucosio in modo anaerobico. Quando la richiesta di energia supera la capacità del fegato di convertire il lattato in glucosio, può verificarsi una condizione chiamata acidosi lattica. L’eccesso di acido lattico abbassa il pH del sangue a un livello dannoso per i tessuti e i sintomi di disagio includeranno iperventilazione profonda, vomito e crampi addominali. L’acidosi lattica è la causa alla base del rigor mortis. Con il corpo che non respira più, tutti i suoi muscoli continuano a consumare glucosio attraverso la ripetizione ininterrotta del ciclo Cori.