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Nat Metab : 为乳酸正名:能量代谢当中的丑小鸭

2021-12-13 02:24:42 来源:
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向来,果糖都被视作无氧条件下细巨噬细胞核肺部代谢物转化成成的污染物,剧烈运逆下的肌肉或者缺氧的许多组织中的获取的特官能,好似是果糖无法摆脱的“污染物”特官能。然而,近些年来一些新兴的确凿表明,在哺乳类中的,果糖也可作为一种主要的可重复营养成分燃煤来发挥功用。作为哺乳类氨基酸三磷化合物池,果糖可以为其提供便捷的三磷化合物;也,同时,重复的果糖也使得底物与营养成分驱逆的肝巨噬细胞高能量分解解烯丙基。果糖和乙酸一起还可以用作重复的氧氢化缓冲液,最大限度细巨噬细胞核和许多组织中的NADH/NAD的比例。

全因,哈佛大学Joshua D. Rabinowitz与瑞典哥德堡大学Sven Enerb?ck合作在Nature Metabolism杂志上刊发Lactate: the ugly duckling of energy metabolism,正式为果糖这个代谢物层面的小姑娘为统一,它不太可能可能会成为重塑高能量代谢物层面的白天鹅。

基本上论点:是燃煤,果糖是污染物

营养成分约占生物体热能摄入量的一半。营养成分多以麦芽糖的作法被食用,然后在小肠中的被分解为,被转化成到门血管重复并传递信息到骨髓,骨髓转化成一部分烹饪中的的然后将其以脂类的方式转化成成,在营养不良长时除此以外期除此以外无罪释放。而剩余的则分布在整个肌肉中的作为燃煤,这些中的的一部分可能会被转化成为果糖,和果糖是哺乳类中的两个含量最丰富多彩的重复磷核酸。

动物细胞可以通过两个反复从中的获取高能量:发酵功用和肺部功用(fermentation and respiration)。两者都开始于通过底物将分解为两个乙酸分子可,并牵逆转化成成两个ATP和两个NADH分子可。在发酵反复中的,NADH用于将乙酸氢化为果糖,然后将其挤出。该反复引致每个的白莲产率为两个ATP和两个果糖分子可而不耗用氧气。而在氧肺部中的,底物转化成成的NADH电子产品和乙酸运输到肝巨噬细胞中的,在那里被耗用并随后转化成成大量最简单高能量(每个大约25个ATP分子可)。尽管配位被重排,果糖的原子总共是的一半,而乙酸比或果糖的氧程度更为高。具体来看,每个果糖分子可比乙酸多携带两个原子。这两个原子由两个质子和两个电子产品组成,为了将或果糖转化成为乙酸,这些电子产品必须被处理方式掉下来,在这个反复中的需要将传送在NADH中的的电子产品传递信息到肝巨噬细胞。人口为129人氧气存有时,肝巨噬细胞中的的电子产品传送链可以较快利用NADH的电子产品进而转化成成高能量。如果没有人氧气,肝巨噬细胞将无法再有效清除电子产品。因此,在芽孢条件下,发酵是唯一的代谢物选择。即使有氧气最简单,通过氧磷乙酸化转化成成的ATP也可能会所受到氧气转化成率的限制。因此,在诸如剧烈运逆之类的条件下,发酵是更为加较快的高能量转化成成步骤,此时果糖作为代谢物污染物被无罪放出来。

新兴论点:作为特定燃煤,果糖作为通用燃煤

尽管被认为是一种代谢物污染物,但是仅仅哺乳类并不可能会必要胃果糖。仅仅,二氧磷是我们大量胃的唯一含磷污染物。膳食中的的磷完全氧为CO2可以最大限度地提炼出食物中的的最简单高能量。这一点如何实现?基本上的生化文末告诉我们和果糖可以通过底物和糖异生反复相转化成。按照这个逻辑我们可以转化成成这样推演:(1)大多总共细巨噬细胞核通过转化成并将其完全氧为CO2来从营养成分中的提炼出高能量;(2)遭遇特别考虑到能源需求的细巨噬细胞核转化成了多余的,并无罪放出一些果糖作为污染物;(3)骨髓“清除”这种果糖,将其转化成为。在这种情形,果糖仅作为转化成成的底物才有价值。

但是上述推演是对哺乳类的代谢物梯度有两个相比的推论:1.许多组织的耗用量不宜不算超过果糖的耗用量;2.脸部果糖的转化成成速率不宜大略之和骨髓和肾脏在糖异生反复中的用作的果糖量。

如何验证这些推论呢?在该子系统中的我们可以用两种步骤观测相关的代谢物梯度:代谢物物分子可量的逆-血管不同和同位素示踪。逆-血管代谢物物分子可量不同的观测结果比较支持基本上的论点。但是这种步骤存有相比的显然,在某些情形,例如股逆脉和血管,血管床(vascular bed)可能会流经多种活逆不太可能相消除的许多组织类型(皮肤上,脂肪,骨骼和多种不同的肌肉)。而另一种步骤同位素示踪观测却得出了不同的结果:在啮齿逆物和人类中的,依然显示营养不良长时除此以外下的果糖重复梯度约为霍尔总共的两倍,因此在磷原子基础上是等效的(因为两个果糖之和一个)。这些观测结果的必要推论是,由底物转化成成的乙酸极少可能会在氨基酸必要流入三羧乙酸(TCA)重复,而是转化成为果糖并无罪释放到体内中的。此反复需要果糖脱氢酶(LDH)和单羧乙酸仓储氨基酸(MCT)的为了让。事实上最近不太可能有学术研究证明了果糖其实是TCA循坏的主要燃煤。更为大不太可能官能是,在细巨噬细胞核素质上,的摄取不太可能与营养成分的燃烧并无关连,果糖才是通用的营养成分燃煤。

底物和TCA的解烯丙基

在没有人果糖的情形,底物必须与TCA循坏同步进行,而果糖的大体上功用就是使底物和TCA循坏这两个唯一可解除烯丙基。但是,大多总共哺乳类细巨噬细胞核同时解读LDH和MCT,因此可以独立进行底物和TCA重复,这种解烯丙基有多普遍呢?与用作所受到相比之下限制完全符合的是,氟化物脱氧正电子产品火箭断层数位化(PET)超声学术研究显示,脑干、和呼吸道区域可能会大量摄取,但生物体其他许多部位却极少摄取,这一总共据与仓储氨基酸的解读是吻合的,后者在脑干和酪氨酸的免疫细巨噬细胞核中的最强。与仓储氨基酸的解读所严格控制(使转化成成为重复子系统物的最最主要依赖型步骤)相反,MCT的正因如此普遍解读使果糖可自由用于肌肉的所有细巨噬细胞核。果糖作为主要的重复营养成分能源的用作为特别最主要的子系统(如脑干和免疫子系统)和生化新功能沿用了,可以让机根据更为高级的需求来缓冲的用作。例如,在淋巴细巨噬细胞核中的,的转回所受其酪氨酸和增殖的缓冲。而且,果糖在整个肌肉中的很快互换,这也倾向于使局部果糖的获取最小化。

作为氧氢化的缓冲剂

果糖和乙酸都在重复,体内中的的果糖含量大约比乙酸高20倍。MCT既可以仓储果糖也可以仓储乙酸,乙酸和果糖一旦转回细巨噬细胞核,就可能会通过LDH的功用很快相转化成。LDH白莲梯度的方向取决于相比之下于LDH最大限度常总共(Keq)的反不宜数家(Q)。Q> Keq 则说明果糖耗用。果糖的耗用和底物都需要NAD作为底物。在LDH反不宜接衡的基础上,氨基酸果糖与乙酸的成比例经常被用作巨噬细胞核内NADH与NAD成比例的替代这两项。考虑到细巨噬细胞核和重复之除此以外乙酸-果糖的较快互换,所以重复中的果糖和乙酸的丰度不太可能提议它们的氨基酸分子可量,而氨基酸分子可量又不太可能提议了氨基酸NADH-NAD的比例,事实上不太可能有相关的确凿证实了这一点。因此果糖乙酸互换通过最大限度整个动物细胞的氧氢化长时除此以外,使许多组织氧氢化长时除此以外维系稳定。

与某些其他最主要的高能量分子可(例如脂肪乙酸)相比,果糖的胰岛素分子可量有着严格的一个系统,果糖分子可量过高可能会暴发果糖官能乙酸中的毒。重复果糖素质如何缓冲?果糖进出细巨噬细胞核所受MCT 1-4(Slc16a1,Slc16a7,Slc16a3和Slc16a4)支配。这些氨基酸质的解读和活官能都不太可能所受到缓冲,以支配体内果糖一个系统。此外,果糖的产出与耗用也可以缓冲其相比之下分子可量。

未来可能会新发展

在暴发胰岛素抵抗的机中的,细巨噬细胞核由于缺乏胰岛素介导的摄取而使其磷;也所妨碍,那么重复中的的果糖不太可能作为高能量底物在细巨噬细胞核中的发挥最最主要功用,个体除此以外果糖处理方式不同否有可以推论糖尿病的发病机理?或者推论糖尿病人肾衰竭的有无?这是非常值得探险的原因。除此之外,关于果糖和果糖代谢物还有许多值得反思的原因,而这也使得这个代谢物层面中的的小姑娘愈发似乎逆人。

原始典故:

Joshua D Rabinowitz , Sven Enerbck.Lactate: the ugly duckling of energy metabolism.Nat Metab. 2020 Jul;2(7):566-571. doi: 10.1038/s42255-020-0243-4.

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