糖异生

糖异生是指从非碳水化合物前体（如乳酸、甘油和某些氨基酸）合成葡萄糖的过程。它使身体在膳食碳水化合物稀缺、禁食、长时间运动或饥饿期间能够持续产生葡萄糖，从而为葡萄糖依赖性组织提供能量。糖异生主要由肝脏进行，其次是肾脏，它在很大程度上逆转了糖酵解过程，但通过独特的酶绕过了该途径中不可逆的步骤。

Definition

糖异生是一种代谢途径，它利用丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖-1,6-二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶等酶，绕过糖酵解的不可逆反应，从非碳水化合物前体合成葡萄糖。

Scope

本主题涵盖葡萄糖合成的底物、酶促步骤和调节，执行该过程的组织，以及其与糖酵解的相互关系。它主要探讨葡萄糖产生的生物化学和生理学，而非改变葡萄糖产生的疾病的临床管理。

Core questions

• 哪些前体参与葡萄糖合成，它们来自何处？
• 该途径如何绕过糖酵解的不可逆步骤？
• 糖异生如何与糖酵解相互调节？
• 哪些组织产生葡萄糖，在什么条件下产生？

Key concepts

• 非碳水化合物前体（乳酸、甘油、生糖氨基酸）
• 丙酮酸羧化酶
• 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 (PEPCK)
• 果糖-1,6-二磷酸酶
• 葡萄糖-6-磷酸酶
• 科里循环
• 与糖酵解的相互调节

Mechanisms

糖异生将乳酸、甘油和生糖氨基酸等前体转化为葡萄糖，其过程逆向遵循糖酵解的碳骨架，但用独立的反应取代了糖酵解的三个不可逆步骤。丙酮酸通过丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶转化为磷酸烯醇式丙酮酸；果糖-1,6-二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶催化随后的两个旁路。该途径与糖酵解通过共享的变构信号和酶量的激素控制（特别是PEPCK的转录调节）进行相互调节，因此肝脏在禁食时合成葡萄糖，在进食时抑制葡萄糖合成。科里循环连接肌肉和肝脏，将糖酵解产生的乳酸回收为葡萄糖。

Clinical relevance

糖异生对于维持禁食期间的血糖至关重要，并且是2型糖尿病中肝脏葡萄糖过度输出的主要原因。了解其调节机制有助于阐明肝脏如何根据全身需求调节葡萄糖产生。本条目旨在提供教育信息，不提供诊断或治疗指导。

History

卡尔和格蒂·科里描述了肌肉和肝脏之间乳酸的循环，从而命名了科里循环，并确立了糖异生作为糖酵解的对应过程。随后的研究确定了四种旁路酶，以及后来磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的激素和转录控制，这成为了糖异生酶受调表达的模型。

Key figures

• Carl Cori
• Gerty Cori
• Richard Hanson
• Robert Nordlie

Seminal works

• hanson-1997
• nordlie-1999

Frequently asked questions

为什么身体不能简单地逆向运行糖酵解来制造葡萄糖？

糖酵解的三个步骤本质上是不可逆的，因此糖异生使用四种不同的酶来绕过它们；该途径的其余部分确实是逆向运行的，但这些旁路使得葡萄糖的净合成成为可能。

糖异生在哪里发生？

主要在肝脏中进行，肝脏将葡萄糖释放到血液中；其次在肾脏中进行，尤其是在长时间禁食期间。