[科普中國(guó)]-糖代謝

糖是一類化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮及其衍生物的有機(jī)化合物，糖代謝（carbohydrate metabolism）指葡萄糖(glucose，Glc)、糖原(glycogen，Gn)等在體內(nèi)的一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。在人體內(nèi)糖的主要形式是葡萄糖(glucose，Glc)及糖原(glycogen，Gn)。

葡萄糖是糖在血液中的運(yùn)輸形式，在機(jī)體糖代謝中占據(jù)主要地位；糖原是葡萄糖的多聚體,包括肝糖原、肌糖原和腎糖原等，是糖在體內(nèi)的儲(chǔ)存形式。葡萄糖與糖原都能在體內(nèi)氧化提供能量。食物中的糖是機(jī)體中糖的主要來源，被人體攝入經(jīng)消化成單糖吸收后，經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁鹘M織細(xì)胞進(jìn)行合成代謝和分解代謝。機(jī)體內(nèi)糖的代謝途徑主要有葡萄糖的無氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑、多元醇途徑、糖原合成與糖原分解、糖異生以及其他己糖代謝等。

簡(jiǎn)介糖代謝可分為分解代謝和合成代謝兩個(gè)方面,生物體內(nèi)的糖代謝基本過程相類似。糖的分解代謝是指糖類物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)的過程。糖在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列的分解反應(yīng)后,釋放出大量的能量,供機(jī)體生命活動(dòng)之用。同時(shí)在分解過程中形成的某些中間產(chǎn)物,又可作為合成脂類、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子物質(zhì)的原料(作為碳架)。糖的分解代謝可分為無氧代謝和有氧代謝。在無氧條件下,糖的分解通常不完全,此時(shí)釋放的能量較少,并產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物;在有氧條件下,糖可以被完全氧化,最終生成二氧化碳和水,并釋放出大量能量。糖的合成代謝是指生物體將某些小分子非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖或?qū)翁呛铣傻途厶羌岸嗵堑倪^程。這個(gè)過程需要供給能量。糖代謝還包括生物體對(duì)糖的吸收以及代謝產(chǎn)物的排泄,就微生物而言,這些過程是通過細(xì)胞膜來完成的。本章將著重討論糖的分解代謝1。

血糖血液中的葡萄糖，稱為血糖(blood glucose)體內(nèi)血糖濃度是反映機(jī)體內(nèi)糖代謝狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。正常情況下，血糖濃度是相對(duì)恒定的。正常人空腹血漿葡萄糖糖濃度為3.9～6.1mmol/L(葡萄糖氧化酶法）。空腹血漿葡萄糖濃度高于7．0 mmol/L稱為高血糖，低于3．9mmol/L稱為低血糖。要維持血糖濃度的相對(duì)恒定，必須保持血糖的來源和去路的動(dòng)態(tài)平衡。

血糖代謝血糖的來源：①食物中的糖是血糖的主要來源；②肝糖原分解是空腹時(shí)血糖的直接來源；③非糖物質(zhì)如甘油、乳酸及生糖氨基酸通過糖異生作用生成葡萄糖，在長(zhǎng)期饑餓時(shí)作為血糖的來源。

血糖的去路：①在各組織中氧化分解提供能量，這是血糖的主要去路；②在肝臟、肌肉等組織進(jìn)行糖原合成；③轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌羌捌溲苌?，如核糖、氨基糖和糖醛酸等；④轉(zhuǎn)變?yōu)榉翘俏镔|(zhì)，如脂肪、非必需氨基酸等；⑤血糖濃度過高時(shí)，由尿液排出。血糖濃度大于8．9～10.00mmol/（160-180mg/dl），超過腎小管重吸收能力，出現(xiàn)糖尿。將開始出現(xiàn)糖尿時(shí)的血糖濃度稱為腎糖閾。糖尿病在理想情況下出現(xiàn)，常見于糖尿病患者。

血糖調(diào)節(jié)正常人體血糖濃度維持在一個(gè)相對(duì)恒定的水平，這對(duì)保證人體各組織器官的利用非常重要，特別是腦組織，幾乎完全依靠葡萄糖供能進(jìn)行神經(jīng)活動(dòng)，血糖供應(yīng)不足會(huì)使神經(jīng)功能受損，因此血糖濃度維持在相對(duì)穩(wěn)定的正常水平是極為重要的。

正常人體內(nèi)存在著精細(xì)的調(diào)節(jié)血糖來源和去路動(dòng)態(tài)平衡的機(jī)制，保持血糖濃度的相對(duì)恒定是神經(jīng)系統(tǒng)、激素及組織器官共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。

神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)主要通過下丘腦和自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)相關(guān)激素的分泌。激素對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)，主要是通過胰島素、胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素、生長(zhǎng)激素及甲狀腺激素之間相互協(xié)同、相互拮抗以維持血糖濃度的恒定。激素對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)。

肝臟是調(diào)節(jié)血糖濃度的最主要器官。血糖濃度和各組織細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（glucose transporters）是器官水平調(diào)節(jié)的兩個(gè)主要影響因素，此時(shí)細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體家族有GLUT1-5，是雙向轉(zhuǎn)運(yùn)體。在正常血糖濃度情況下，各組織細(xì)胞通過細(xì)胞膜上GLUT1和 GLUT3攝取葡萄糖作為能量來源；當(dāng)血糖濃度過高是，肝細(xì)胞膜上的GLUT2起作用，快速攝取過多的葡萄糖進(jìn)入肝細(xì)胞，通過肝糖原合成來降低血糖濃度；血糖濃度過高會(huì)刺激胰島素分泌，導(dǎo)致肝臟及肌肉和脂肪組織細(xì)胞膜上GLUT4的量迅速增加，加快對(duì)血液中葡萄糖的吸收，合成肌糖原或轉(zhuǎn)變成脂肪儲(chǔ)存起來。當(dāng)血糖濃度偏低時(shí)，肝臟通過糖原分解及糖異生升高血糖濃度。

從體外實(shí)驗(yàn)了解機(jī)體對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)能力，可以通過葡萄糖耐量試驗(yàn)（glucose tolerance test，GTT）獲得糖耐量試驗(yàn)曲線加以理解。正常人由于存在精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，空腹時(shí)正常血糖濃度是3.8-6.1 mmol/L，在口服或靜脈注射葡萄糖2小時(shí)后血糖濃度