乳酸新观点—能量的运载体

上海源耀 2018-05-15 13:29:53

三大营养物质代谢通路

 在人和动物体内,葡萄糖是作为营养分子进行器官之间能量转换主要载体,基本的形式如肝脏将自身糖原分解成葡萄糖,维持血糖水平;大脑组织本身缺少足够糖原,一般只能从血液中获取葡萄糖。当然,蛋白质作为能量物质的时候会变成氨基酸。在脂肪为主要营养来源的情况下,肝脏可以启动酮体代谢模式,把脂肪代谢为小分子酮体给大脑提供能量分子。

图1   哺乳动物三大营养物质代谢图

总所周知,有氧条件下,作为主要能源物质的葡萄糖可以完全分解成二氧化碳和水;氧不足时,葡萄糖不完全分解,生成乳酸,所以在剧烈运动后,组织和血液中乳酸水平会暂时增加。

乳酸新观点

最近,《Nature》上一篇文章Glucose feeds the TCA cycle via circulating lactate为我们提供了新的知识——乳酸并不只是缺氧情况下的暂时代谢产物,而是经过血液循环转换能量的基本成员;也就是说过去认为的葡萄糖、氨基酸和酮体这些分子的功能,乳酸同样可以承担,而且这种功能可能非常大。因此,我们必须要重新审视乳酸的生理功能。

图2   乳酸供给TCA循环机制

 文章以小鼠为实验模型,系统检测了小鼠血液循环中乳酸进出的数量,结果发现乳酸是作为三羧酸循环基础能量的主要来源。静脉注射C-13标记的营养物质发现,从能量提供量的角度看,循环中乳酸运输的能量是葡萄糖的1.1倍;在小鼠禁食情况下,这一比例增加到2.5倍。也就是说,乳酸是比葡萄糖更主要的血液营养能量运载体。乳酸主要来自葡萄糖代谢,也有其他来源,包括由外源乳酸直接提供,如口服、注射。

图3  同位素示踪剂流通量测定


图4  C-13葡萄糖和C-13乳酸的中央碳元素代谢物同位素标记

能量高、化学结构简单的化合物,在血液中运输时,就有可能被作为能量转换载体使用。而乳酸从某种意义上说应该有超过葡萄糖的优势,至少不需要激酶激活,能更直接进入三羧酸循环。

结束语

 哺乳动物的糖代谢通路(糖酵解途径和三羧酸循环)基本上完全相同,鉴于乳酸生理功能的重大发现,将其作为基本营养成分在畜禽养殖中定会有更广泛的应用。

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