醣類與脂肪的代謝,讀完生物化學的諸多章節,大家常會把生化反應集中在肝臟,飯後多餘的能量以肝醣及三酸甘油酯儲存起來。肝醣儲存於肝臟(25%)及肌肉(75%)。三酸甘油酯(Triglyceride, TG)儲存於脂肪組織(97%)、骨骼肌(2%)及肝臟(1%)。無論肝醣或三酸甘油酯,肝臟都不是最大的儲存地。
現代人飽餐一頓,小腸吸收Glucose與Chylomicron經Portal vein進入肝臟:
1. Glucose馬上經由Insulin的作用進入全身細胞提供能量,同時也轉變成肝醣儲存在肝臟及肌肉。飯後兩小時血糖應小於140 mg/dL,飯後八小時血糖應小於100 mg/dL。飯後八小時若沒再進食,肝醣會磷解(由Glycogen phosphorylase執行)成Glucose提供全身細胞所需。
2. Chylomicron進入肝臟後會轉變成VLDL。VLDL從肝臟釋出提供細胞所需的Fatty acid,但現代人的飲食,醣類及脂肪都過多,Fatty acid主要用處是提供細胞膜或胞器膜所需的大量Lipid,很少拿來氧化產生能量,換句話說,當Glucose供應充足時,Fatty acid不會氧化用來提供人體能量。那何時Glucose供應會不足?基本上有兩種情況,其一是飯後12小時後若沒再進食,肝臟儲存的肝醣消耗殆盡時;其二是激烈運動Glucose氧化來不及提供足夠能量時。
NEFA: non-esterified fatty acid, LPL: lipoprotein lipase, DNL: de nono lipogenesis (fatty acid synthesis from acetyl-CoA), Remnants: chylomicron remnants
https://www.semanticscholar.org/paper/Fatty-acid-metabolism-in-adipose-tissue%2C-muscle-and-Frayn-Arner/41c6a9608aa808c48d0e7e5ff67e14120877f4b8
飯後12小時後若沒再進食,肝臟儲存的肝醣消耗殆盡,此時肝臟會進行兩種生化反應:
1. 利用Cori cycle自肌肉細胞取得葡萄糖新生(Gluconeogenesis)的原料--Pyruvate。肌肉細胞的肝醣儲存量雖然是肝臟的三倍,但Glycogen ---> Glucose-1-phosphate ---> Glucose-6-phosphate (G6P),肌肉細胞沒有Glucose-6-phosphatase,因此G6P無法轉變成Glucose離開肌肉細胞,即肌肉細胞的肝糖無法立刻提供Glucose給其它需要Glucose的器官,要經過Cori cycle,由肝臟進行Gluconeogenesis產生Glucose。
2. Fatty acid oxidation ----> Ketogenesis,提供Ketone body給大腦,當Glucose供應不足時,Ketone body是Glucose的替代能源。紅血球沒有Mitochondria,因此不能氧化Ketone body,必須使用Glucose。
一日三餐富含醣類與脂肪(如當今台灣人的飲食),肝臟會以Glycolysis及Gluconeogenesis為主,Fatty acid oxidation 及de novo lipogenesis 都不多。吃下去的脂肪主要用於建構細胞的各種Membrane,剩下的儲存在Adipose tissue (97%) >>> Skeletal muscle (2%) > Liver (1%),這樣的脂肪儲存分布,肝臟不會有脂肪肝。
脂肪的另一來源是過多的醣類,即Glucose--->Acetyl-CoA--->Fatty acid synthesis (de nono lipogenesis, DNL),這項生化反應主要發生在Adipose tissue >> Liver,但Adipocyte沒有Glycerol kinase,因此Adipose tissue合成的Fatty acid會運送至Liver,在Liver合成Triglyceride (TG)後,再用VLDL-TG輸送出來,最後又回到Adipose tissue。另外,Glucose在Adipocyte中進行糖解,分裂成Glyceraldehyde-3-P 與 Dihydroxyacetone-P(DHAP)。DHAP + NADH 經由Glycerol-3-P dehydrogenase 催化成L-glycerol-3-P + NAD+,此反應可彌補Adipocyte缺乏的Glycerol kinase,當Glucose來源充足時,Adipocyte可經由此路逕取得L-glycerol-3-P,用以合成Triglyceride。
如上可知,一日三餐富含醣類與脂肪,需要很大的運動量才能促使Fatty acid oxidation,避免Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD)。台灣三十歲以上的成人做超音波檢查,九成以上有NAFLD。
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