无氧呼吸
作者: 医知苑
最后更新时间: 2024-01-10
作者: 医知苑
最后更新时间: 2024-01-10
无氧呼吸是在没有足够氧气输送到组织的情况下合成 ATP 的过程。有时，身体无法为肌肉提供产生能量所需的氧气，例如在剧烈运动期间。如果没有无氧呼吸过程，在这些高需求时期就不会向肌肉提供能量。
本文将探讨无氧呼吸的过程及其临床意义。
无氧呼吸过程
如果没有氧气，电子传输链 （ETC）就无法继续，因为没有末端电子受体。因此，无法产生通常数量的 ATP 分子。ETC 的停止会导致此步骤之前的反应活性降低，例如TCA 循环和糖酵解。无氧途径利用丙酮酸，糖酵解的最终产物。
如果没有功能性的 ETC，就会出现过量的NADH和丙酮酸。随后丙酮酸被 NADH 还原为乳酸（乳酸），产生 NAD +。该反应由乳酸脱氢酶催化。通过回收 NAD + ，随着 NAD +的供应得到补充，糖酵解过程能够继续进行。糖酵解产生 2 个净 ATP 分子，可用作能量。
图 1 – 无氧呼吸过程图
虽然这 2 个 ATP 分子比有氧呼吸产生的要少得多，但如果没有无氧呼吸，就没有其他产生 ATP 的方法。无氧糖酵解比有氧糖酵解发生得更快，因为分解的每个葡萄糖分子产生的能量较少（2ATP 与 32ATP），因此必须以更快的速度分解更多的葡萄糖才能满足能量需求。
在细胞的氧气需求增加超过供应的情况下（即 缺血），糖酵解将很快发生，产生乳酸。这可能在生理上发生，例如在剧烈运动期间的肌肉中，也可能在病理上发生，例如在缺血性心脏病中或当恶性肿瘤生长超过其血液供应时。
去除乳酸
无氧呼吸产生的乳酸必须从血液中去除，因为它是酸性的。有两种主要方法可以做到这一点：
- 乳酸被输送到代谢活跃的细胞，例如心脏和大脑中的细胞。在这里它被转化回丙酮酸，然后在TCA 循环中被利用。
- 乳酸被运输到肝脏并转化为丙酮酸。然后丙酮酸用于糖异生过程中以产生更多的葡萄糖
临床相关性 - 乳酸性酸中毒
乳酸产生过多会导致乳酸性酸中毒，这是代谢性酸中毒的一种亚型。由于体内乳酸水平升高，血液的 pH 值变得更加酸性。乳酸性酸中毒的原因有很多，但总的来说，它是由身体无法进行有氧呼吸引起的。一些原因包括：
- 糖尿病_
- 酶缺乏——例如丙酮酸脱氢酶缺乏
- 药物 – 例如二甲双胍和异烟肼
- 出血
- 败血症
- 线粒体疾病
代谢性酸中毒的典型症状包括恶心、呕吐、肌肉无力和呼吸急促。治疗很困难，因为几乎没有证据支持使用碳酸氢钠溶液（平衡 pH 值）或直接去除乳酸（通过血液滤过）。因此，治疗是支持性的，并且取决于病因；如果药物是原因，则可能需要停药，并且某些线粒体疾病可能需要调整饮食。