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肝在糖代谢中的作用

时间:2022-04-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:饥饿时依赖于肝糖原的分解和糖的异生作用。在注入生长素数小时后,使脂肪组织氧化葡萄糖、丙酮酸和果糖的能力降低,并促进肝脏释放葡萄糖,促进蛋白质的合成,从而使血糖升高。饥饿48h肝内的糖原全部耗尽,72h血浆胰高血糖素达高峰,胰岛素进行性降低,肌肉产生丙氨酸及其他氨基酸增加,糖原异生作用增强,糖异生便成为肝供应血糖的主要途径,继续维持血糖的恒定。肝小叶的不同区域糖代谢酶的分布不尽相同。

糖类是人体主要的供能物质,人体所需能量的50%~70%来自于糖。糖也是人体的重要成分之一,如糖类与脂类结合形成糖脂,糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,黏多糖与蛋白质结合形成黏蛋白,分别是神经组织和细胞膜、抗体、酶类和激素、结缔组织的基质。肝的糖代谢不仅为自身的生理活动提供能量,还为其他器官的能量需要提供葡萄糖。机体每日消耗葡萄糖160g,在饥饿时,这些葡萄糖都由肝脏供应。所以肝脏必须把葡萄糖维持在恒定的水平,以满足机体的需要。肝脏维持糖类代谢平衡的主要途径有:糖原储存、糖原异生生成葡萄糖、糖原分解为葡萄糖、糖类转化为脂类。

1.血糖的来源

(1)食物中的糖类:食物中的糖类是血糖的主要来源。饥饿时依赖于肝糖原的分解和糖的异生作用。食物中淀粉是含量最多的糖类,多由25%直链淀粉和75%支链淀粉所组成,涎液和胰液中的α-淀粉酶可将淀粉水解麦芽糖和麦芽三糖(约占65%),以及含分支的异麦芽糖和由4~9个葡萄糖残基组成的α-临界糊精(约占35%)。

(2)糖的异生作用:将生糖氨基酸乳酸、甘油、丙酮等非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。体内进行糖异生补充血糖的主要器官是肝,一般情况下,肾脏糖异生能力只有肝的1/10,但在饥饿或酸中毒时亦为糖异生的重要器官。

糖异生不仅能生成葡萄糖,维持血糖恒定,而且也能清除血中的乳酸,防止乳酸中毒。

(3)糖原分解:糖原是体内糖的储存形式,糖原分解习惯上是指糖原分解为葡萄糖。营养正常的人,肝内糖原含量最大可达150~200g(65g/kg肝组织)。糖原是许多葡萄糖组成的大分子多糖,由于糖原分解需要有葡萄糖-6-磷酸酶的水解,而后者只存在于肝、肾之中,所以只有肝肾可以补充血糖;肌肉中缺乏,故肌糖原不能分解成葡萄糖,只能进行糖酵解或有氧氧化。

2.血糖的去路 血糖有如下4个去路,分别为:在组织中氧化分解以供应组织所需的能量,每摩尔葡萄糖彻底氧化为H2O、和CO2时可生成38molATP,个别情况下经无氧酵解供应能量;在肝、肌肉和肾等处合成糖原储存;转变成核酸、半乳糖、氨基葡萄糖等糖类;转变为脂肪储存于体内。

3.激素对糖的调节作用

(1)胰岛素:胰岛素是由51个氨基酸所组成的蛋白质,由胰腺的B细胞分泌,每日分泌约2mg,经肝门静脉到达肝脏,有40%~50%在肝内分解。胰岛素是体内惟一的降低血糖的激素。

(2)胰高血糖素:胰高血糖素由胰岛A细胞合成,每日分泌量约1mg,分泌量与血中葡萄糖浓度成反比,半衰期短,主要在肝脏和肾脏分解,是体内主要升高血糖的激素。

(3)糖皮质激素:糖皮质激素能够引起血糖升高、肝糖原增加,其机制可能为:糖皮质激素促进肌肉等肝外蛋白的分解,抑制周围组织中蛋白的合成,使分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生;有对抗胰岛素的作用,减少葡萄糖的利用;抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖,使血糖升高。

(4)儿茶酚胺:儿茶酚胺是肾上腺髓质分泌的激素,包括肾上腺素、去甲肾上腺素多巴胺。肾上腺素能够有效地升高血糖。肾上腺主要在应激状态下发挥调节作用,对进食情况引起的血糖波动没有生理意义。

(5)生长素(GH):生长素由腺垂体分泌,由191个氨基酸组成,每日分泌0.7~3mg,对糖代谢有胰岛素样和抗胰岛素两种相反的作用。静注生长素后增加细胞膜的通透性,从而使脂肪组织和肌肉组织摄取葡萄糖增多,促进糖的氧化和转变为脂肪酸,故可使血糖迅速降低;但12h后此作用即消失。在注入生长素数小时后,使脂肪组织氧化葡萄糖、丙酮酸和果糖的能力降低,并促进肝脏释放葡萄糖,促进蛋白质的合成,从而使血糖升高。

4.肝脏对葡萄糖的摄取和释放 当糖类从肠道吸收后门静脉血中葡萄糖的浓度即增加,高于肝静脉,葡萄糖可自由通过肝细胞膜,从而使肝细胞内的葡萄糖浓度增加,激活葡萄糖激酶,将葡萄糖转变为葡萄糖6-磷酸,磷酸葡萄糖不能自由通过肝细胞膜。而肝内的葡萄糖6-磷酸酶可将6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖后释放出来。所以肝脏摄取葡萄糖取决于葡萄激酶和6-磷酸酶的相对活性,只有当葡萄糖磷酸化的速度超过6-磷酸葡萄糖水解速度时,肝脏才能净摄取葡萄糖。肝脏对葡萄糖的摄取和释放取决于门静脉血葡萄糖的浓度、葡萄糖激酶和葡萄糖6-磷酸酶的活性、糖原分解或糖原合成率、糖原的异生和糖酵解率,此外胰岛素和胰高血糖素也参与葡萄糖的摄取和释放。

5.血糖水平的调节 血糖即指血中的葡萄糖,在正常情况下相对恒定,维持在3.89~6.11mmol/L。这是葡萄糖进出人血液平衡的结果。当人进食后,肝很少将所摄取葡萄糖氧化为CO2和H2O。糖类从肠道进入血液,血中葡萄糖浓度升高,刺激胰岛素的分泌,肝内葡萄糖激酶活性加强,肝脏摄取葡萄糖,糖原合成增强,大量的葡萄糖被合成糖原储存起来,每千克肝脏最多可储存65g糖原,使血糖下降;在一夜饥饿后,胰岛素降至基础水平,脂肪组织、肝脏、肌肉等依赖胰岛素的组织停止对葡萄糖的摄入,而脑、血细胞及肾髓质等不依赖胰岛素的组织继续摄取葡萄糖,每分钟150~200mg,肝糖原分解释放出葡萄糖,此时血糖靠肝脏释放葡萄糖来维持。肝脏还进行糖原的异生,空腹24~48h后,糖异生可达最大速度,其主要原料氨基酸来自肌肉蛋白质的分解。饥饿48h肝内的糖原全部耗尽,72h血浆胰高血糖素达高峰,胰岛素进行性降低,肌肉产生丙氨酸及其他氨基酸增加,糖原异生作用增强,糖异生便成为肝供应血糖的主要途径,继续维持血糖的恒定。此时,肝还将脂肪动员所放出的脂肪酸氧化成酮体,供大脑利用以节省葡萄糖。

饭后血糖可短暂升高,但极少超过8.96~10.1mmol/L;当血糖浓度低于8.96mmol/L,滤入原尿的葡萄糖几乎可被肾小管细胞全部重吸收入血;若血糖浓度超过10.1mmol/L,肾小管细胞不能将糖全部重吸收,尿中就有糖出现。8.96~10.1mmol/L就是肾糖阈,糖尿病患者的肾糖阈比正常人稍高。

肝小叶的不同区域糖代谢酶的分布不尽相同。Ⅲ带葡萄糖激酶和丙酮激酶活性比Ⅰ带高2~3倍,是糖酵解的主要区域;Ⅰ带磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖1,6-双磷酸激酶和葡萄糖6-磷酸酶的活性显著高于Ⅲ带,是糖异生的主要区域。虽然肝小叶各区域糖原的分布比较均衡,但Ⅰ带更新更快些。

肝通过糖原的合成与分解、糖的异生作用来维持血糖浓度的稳定,保障全身各组织尤其是大脑和红细胞的能量供应。

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