葡萄糖變肝醣與肝無干？！


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．圖：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，分出的肝醣裏，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.
		回到最上面
科學月刊全文資料庫最佳瀏覽解析度800*600，請使用IE4.0以上版本的瀏覽器科學月刊雜誌社．金台灣資訊事業有限公司．圖龍文化事業股份有限公司版權所有 Copyright 2000 Science Monthly and King-Taiwan Information Technology Inc. All Rights Reserved.


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．圖：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，分出的肝醣裏，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.
		回到最上面
科學月刊全文資料庫最佳瀏覽解析度800*600，請使用IE4.0以上版本的瀏覽器科學月刊雜誌社．金台灣資訊事業有限公司．圖龍文化事業股份有限公司版權所有 Copyright 2000 Science Monthly and King-Taiwan Information Technology Inc. All Rights Reserved.