1988年05月221期上一篇下一篇

#發行日期:1988、05

#期號:0221

#專欄:

#標題:葡萄糖變肝醣與肝無干?!

#作者:袁尚賢 改寫

:肝中進食時,葡萄糖之代謝。

 

 

 

 

 

葡萄糖變肝醣與肝無干?!


人體的能量來源,主要由碳水化合物所供應。碳水化合物如澱粉、糖分等吃到肚子裡,消化後變成單分子的葡萄糖。血液的流程,把糖分由小腸先送到肝裡,肝內貯存葡萄糖的辦法是把它串連成高分子的肝醣。肚子餓的時候,血中糖量降低,肝就把肝醣分解成葡萄糖,分送到身上各處。肌肉細胞的能源也是葡萄糖,把六個碳的糖分子從中切開變成三個碳的乳酸。於是順理成章地以為:碳水化合物吃到身體內,當然先在肝中直接轉變成肝醣。一般生化、生理書上都這麼講。然而近年來經同位素的實驗結果,發現「想當然爾」地以為葡萄糖直接在肝中變成肝醣的過程,其實不對!

話說在1877年,柏納(Bernard)剛發現肝醣,他知道吃下蔗糖之後,肝醣的量就增加,可是他認為蔗糖只是個「營養激素」,而不直接變成肝醣!百年以來,這方面的研究已是車載斗量,然而其中仍有許多迷惘的細節。

1938年,索斯金(Soskin)等在麻醉的狗身上,通管子到肝裡的動、靜脈及腔靜脈裡,發現狗在飢餓時,肝能分泌葡萄糖。靜脈注入葡萄糖之後,即被肝吸收。他們沒有直接測肝醣的量,只猜想它變成了肝醣。1960年代馬迪森(Madison)等用相似的方法測知,葡萄糖加得越多,吸收情形更高,且測知它的確變成了肝醣。

早在1920年代,卞亭(Banting)等已知胰島素能促進肝醣之生成。馬迪森進一步發現,血糖的增加,並不造成肝醣的增加,加入胰島素之後,它的吸收率才上升。

1929年,柯瑞(Cori)夫婦提出哺乳類中,葡萄糖的新陳代謝如下:

肝內肝醣→血中葡萄糖→肌肉肝醣→血中乳酸→肝內肝醣。不久他們又發現,動物注射腎上腺素後,肌肉中所貯存的肝醣都跑到肝裡,於是猜想它先生成乳酸,再轉移到肝裡變成肝醣,這才知道,肝醣可由乳酸等小分子來合成。後來他們再測知下式的變化:

葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖-1-磷酸→肝醣。

1957年李洛爾(Leloir)在阿根廷所作的研究,進一步得知肝醣生成在葡萄糖-1-磷酸之後,還得變成葡萄糖-尿核(uridine)-雙磷酸(RNA中成分的單元多結上葡萄糖-1-磷酸)最後才形成肝醣。

1941年郝斯丁茲(Hastings)等,加1-11C-乳酸於飢餓的大鼠,則肝醣生成率增加,但卻只有所加放射性的2%而已。並且發現13%的亞碳酸中之放射性變成了肝醣。可見這些化合物在身上跟其他能生成肝醣的化合物產生反應平衡,混合之後稀釋了它的放射性。

不久,巴克斯特(Boxter)及史特藤(Stetten)發現重水D2O中的重氫,在餓時變成肝醣之量比飽時高。可見肝醣是由小分子的乳酸及丙酮酸等,能在D2O中產生重氫交換的化合物生成的。

可是1952年,庫克(Cook)及羅伯(Lorber)利用1-14C-葡萄糖加入飢餓中的大鼠,分出的肝醣堙A葡萄糖中的第一個碳含有原放射性的80∼90%之多,於是以為葡萄糖是在肝裡直接變成了肝醣。再經多人證實,此即成為生理學上之典範理論:餓了以後進食,血液中葡萄糖、胰島素量增加,肝臟即能把葡萄糖直接轉變成肝醣而貯存起來。

好景不常,1970年代,赫姆斯(Hems)等用流通中(perfused)肝臟,薛格林(Seglen)利用分離的肝細胞作實驗,發現用正常濃度(5∼10mM)的葡萄糖,肝醣的生成率極小,要提升到30mM以上才能生成。可是如果溶液中另外加入乳酸或甘油等生糖前驅物(gluconeogenesis,又譯糖質新生),肝醣才會生成。同時得知,脂肪之生成也不利用葡萄糖,卻要用乳酸作原料,而且胰島素不能促進肝醣或脂肪之生成。

Moriwaki、藍道(Landau)及貝克(Baker)等用1-14C-葡萄糖於鼠中,發現肝醣內14C之絕對含量(specific activity)遠低於所加的14C量。接著Shikima、Ui及紐嘉德(Newgard)等用NaH14CO3及無放射性的葡萄糖,發現肝醣之生成率甚高,其中放射性亦高。這可解釋為在生糖反應中,14CO2加進其中的草基醋酸(oxalacetate)裡,最後變成肝醣。

蘇旦(Sugden)及紐嘉德等更用3-mercaptopicolinic acid(3MP)來阻礙生糖反應,在同樣葡萄糖濃度下,有3MP的干擾,肝醣即不易生成,亦證明肝醣不直接由葡萄糖而來。

舒爾曼(Schulman)等還用1-13C-葡萄糖,加於餓了的大鼠中,分離肝醣之後,水解成葡萄糖,其中只有27%的13C是由葡萄糖直接變來的,其他則由乳酸、丙胺酸及甘油所生成。同樣的用3H及14C標定的葡萄糖或3H2O水來實驗,也測知葡萄糖不直接變成肝醣。

同理,拉吉克(Radziuk)等在人體中用同位素標定的葡萄糖,一樣證實:肝醣的形成,只有25%直接由葡萄糖而來,其他源自生糖反應中的小分子化合物。

總而言之,近來實驗表示,吃下去的葡萄糖只有一小部分可以直接變成肝醣。大部分的肝醣還是由乳酸為原料經生糖反應過程而製成。有一部分肝醣也可以由果糖、甘油及胺基酸生成(見圖)。

肝臟所以不把葡萄糖直接變成肝醣,可能是肝細胞中把葡萄糖磷酸化的能力不夠。血糖在那裡變成乳酸的呢?最可能的當屬肌肉,可惜沒有很好的證據。葡萄糖為什麼不在肝裡直接變成肝醣呢?大概是飢餓後之身體,肌肉更需要葡萄糖作能源,肝不應該先把它攔下來作肝醣。此說亦有待證明。

(取材自J.D. McGarry, M. Kuwajima, C. B. Newgard, D. W. Foster, Annual Review of Nutrition, 7:51∼73, 1987.)

袁尚賢任職於美國Tracer Technologies Inc.

 

 

 
   

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