肝脏中的碳水化合物代谢

肝脏是人体第二大器官（仅次于皮肤），具有与新陈代谢和解毒相关的多种重要功能。有关肝脏解剖学的信息可以在这里找到。

本文将探讨肝脏对碳水化合物（特别是糖原）的代谢作用。

糖原代谢 

肝脏通过糖原生成过程将多余的葡萄糖转化为糖原，在维持稳定的血糖水平方面发挥着核心作用。随后，当身体需要葡萄糖时，糖原可以通过称为糖原分解的过程转化回葡萄糖。

我们现在将更详细地考虑这些过程。

糖原生成

小肠吸收的单糖负荷中 80%由葡萄糖组成，然后通过门静脉输送到肝细胞。果糖和半乳糖也被吸收，绝大多数在肝脏中立即转化为葡萄糖。

一旦葡萄糖在肝细胞中分离出来，就会发生以下一系列反应来合成糖原：

• 葡萄糖通过葡萄糖激酶转化为 葡萄糖-6-磷酸
• 6-磷酸葡萄糖  通过磷酸葡萄糖变位酶转化为1-磷酸葡萄糖
• 然后 Glucose-1-P通过尿苷基转移酶转化为 UDP-Glucose
• 最后，在 分支酶的帮助下，UDP-葡萄糖通过糖原合酶添加到 肝细胞内的长糖原链上

由TeachMeSeries 有限公司(2024)

图 1 – 糖原生成示意图

糖原分解

通过糖原分解，葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸从其储存在糖原中产生。它发生在肝脏的细胞质内，也发生在骨骼肌的细胞质内。重要的是要认识到反应顺序与糖原生成不同，而不仅仅是相反的过程。

• 首先，葡萄糖分子被糖原磷酸化酶（在脱支酶的辅助下）磷酸化，将其从糖原链上除去，产生葡萄糖-1-磷酸
• 1-磷酸葡萄糖通过磷酸葡萄糖变位酶转化为6-磷酸葡萄糖
• Glucose-6-P通过6-Glucose-6-Phase转化为葡萄糖

6-磷酸葡萄糖此时也可以进入糖酵解途径，最终形成丙酮酸。

释放的葡萄糖现在已准备好运输到其他组织，在那里它将进行糖酵解以产生丙酮酸，然后在进入 TCA 循环之前转化为乙酰辅酶 A。

值得注意的是，骨骼肌和肝脏之间的糖原代谢略有不同。在骨骼肌中，在糖原生成的第一步中，葡萄糖激酶取代己糖激酶占主导地位。

糖生成和糖原分解的调节

为了避免血糖水平过高或不足，糖原生成过程需要仔细调节。这主要是通过变构和激素调节来实现的。

变构调节

糖原生成的关键调节酶是糖原合酶。高水平的葡萄糖-6-磷酸可上调其活性。

在糖原分解中，关键的调节酶是糖原磷酸化酶。它受到高水平 ATP、葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖的变构抑制。

荷尔蒙调节

胰高血糖素、肾上腺素和胰岛素通过第二信使发挥作用，控制糖原代谢的速率和方向。

胰高血糖素和肾上腺素导致腺苷酸环化酶上调，从而将 ATP 转化为 cAMP。然后，cAMP 激活 cAMP 依赖性蛋白激酶，从而磷酸化糖原合成酶和糖原磷酸化酶。

然后磷酸化导致糖原合成酶失活和糖原磷酸化酶激活。从逻辑上讲，这是有道理的，胰高血糖素和肾上腺素是作为对压力的交感神经反应的一部分而释放的，因此，此时身体将需要更多的葡萄糖。因此，我们需要更少的糖原（合酶失活）和更多的游离葡萄糖（磷酸化酶激活）