饥饿-进食循环 Starve-feed cycle 徐立红 生物化学与遗传学系 2011-6-8

可变燃料输入 燃料储存 O2 ADP + Pi 变化的代谢需求 ATP CO2 + H2O + UREA 器 官 生理状态 …… 器 官 生理状态 …… O2 ADP + Pi 变化的代谢需求 ATP CO2 + H2O + UREA 并非所有的组织在任意时间内都在执行重要的代谢过程。

饥饿-进食循环 进食状态、禁食状态能量来源及组织代谢特征 进食良好和饥饿状态下肝代谢转换的机制 营养、激素和疾病状态中各组织间代谢关联

进食状态良好时饮食提供能量需求 禁食状态早期通过糖原降解、糖异生维持血糖水平 禁食状态后期主要由糖异生维持血糖水平 能量利用的器官选择性和类型选择性 激素水平协调重要组织间的代谢

合成代谢的信号胰岛素分泌 脂肪组织和肌肉组织有胰岛素依赖的转运系统有利于吸收 大多数氨基酸通过门脉系统被转运 各组织都可以利用葡萄糖 糖原脂肪被储存 进食良好状态时 饮食提供能量需要

分解代谢的信号胰高血糖素分泌 肝糖原降解、糖异生调节血糖 葡萄糖更多提供给红细胞、脑、肌肉。 禁食状态早期通过 糖原降解、糖异生维持血糖水平 早期没有脂肪动员 禁食状态早期通过 糖原降解、糖异生维持血糖水平

禁食状态后期主要 由糖异生维持血糖水平 脂肪动员 蛋白质降解 脂解作用增强，血液脂肪酸水平增高，许多组织优先利用脂肪酸而不是葡萄糖。蛋白质降解的氨基酸可生酮生糖。酮体生成增加可以抑制肌肉组织对蛋白质的水解及对支链氨基酸的氧化。

葡萄糖稳态包括5个阶段

进 食 进食已消耗 没有新食物摄入

饥饿-进食循环中血液激素水平在协调重要组织间的代谢，禁食也会使三碘甲状腺素形成减少以降低基础能量需求。

临床相关知识 饥饿/蛋白营养不良 涉及的是食物的质与量。

临床相关知识 Reye综合症(RS) 特征：大脑功能失调，浮肿，肝功能异常。病因不详，但至少明确肝线粒体受到损害，相关代谢受阻。该病治疗措施之一包括静脉补充葡萄糖。

饥饿-进食循环 进食状态、禁食状态能量来源及组织代谢特征 进食良好和饥饿状态下肝代谢转换的机制 营养、激素和疾病状态中各组织间代谢关联

底物的供给控制着许多代谢途径 变构效应对关键酶进行调控 共价修饰调控关键酶 关键酶数量变化提供长期的适应

进食良好时变构效应剂调控肝脏代谢酶

禁食阶段变构效应剂调控肝脏代谢酶

进食良好状态时酶共价修饰使糖原、脂肪酸合成与分解的关键酶分别被激活与抑制

禁食时共价修饰使合成代谢的酶抑制而分解代谢的酶激活

进食良好状态肝脏糖有氧氧化、磷酸戊糖途径、脂肪合成、胆固醇合成的酶被诱导

禁食时肝脏糖异生的酶、脂肪酸氧化的酶、生酮相关的酶、转氨酶被诱导

胰岛素抑制肝脏的糖异生、脂肪酸氧化基因的表达、诱导脂肪生成基因的表达

胰高血糖素诱导肝脏的糖异生酶的基因表达、抑制脂肪生成基因的表达

饥饿-进食循环 进食状态、禁食状态能量来源及组织代谢特征 进食良好和饥饿状态下肝代谢转换的机制 营养、激素和疾病状态中各组织间代谢关联

营养状况影响 激素水平影响 饮食类型影响 疾病状态影响 生理状态影响

关键词：过度饮食；胰岛素抵抗 肥胖症 长时间处于饱食状态，无法消耗完饱食阶段储存的脂肪。 胰岛素受体数目减少或亲和力下降或受体后反应异常。 机体脂肪细胞数量与胰岛素抵抗的程度成比例。 胰岛素作用 促进葡萄糖吸收 促进糖原合成、抑制糖原分解 加快糖有氧氧化 抑制糖异生 减缓脂肪动员速率

肥胖 临床相关知识 肥胖者摄入的热量超过了其消耗的热量。 由于某些未知原因，肥胖患者原来平衡能量消耗的对热量摄入的神经控制出现异常。 最常见的营养性问题，也是糖尿病、高血压、子宫内膜异位症、骨关节炎、肝硬化、胆结石和心血管疾病的危险因素。

关于瘦素（OB蛋白） 临床相关知识 146个氨基酸的分泌蛋白质，脂肪细胞产生。 小鼠相关基因突变将导致瘦素不能产生，注射瘦素能使缺陷小鼠能量消耗增加并减少进食量。 但是：肥胖者并非相关基因都突变，他们的瘦素水平并非都低有时甚至比较高，提示他们的神经系统对瘦素不敏感。

节食 关键词：负能量平衡；摄食类别 ？ 低酮生糖饮食减肥——高蛋白、适量脂肪、极低糖。 酮体生成多但并不会酮症酸中毒 。

关键词：胰岛素缺失；总处于饥饿状态； I型糖尿病 严重的代谢紊乱；酮症酸中毒 胰岛素作用 促进葡萄糖吸收 促进糖原合成、抑制糖原分解 加快糖有氧氧化 抑制糖异生 减缓脂肪动员速率 胰岛素缺乏，肝脏总是进行糖异生作用和生酮作用；由于胰岛素依赖受体障碍，脂肪组织、肌肉组织葡萄糖转运障碍，脂肪酸吸收障碍；脂肪水解增加；VLDL和乳糜微粒不能被脂蛋白脂肪酶水解。 血糖持续高水平，酮体高水平。

II型糖尿病 关键词：β细胞缺陷；胰岛素抵抗； 葡萄糖转运体异常；极少酮酸中毒症 胰岛素产生，但其量不足以控制肝脏葡萄糖产生量及肌肉组织对葡萄糖的吸收因而导致高血糖症，与葡萄糖转运相关的Glu4减少。胰岛素的量可以阻止脂肪酸的大量降解因此极少出现酮酸中毒症。

高血糖症和蛋白质糖基化 临床相关知识 高葡萄糖水平有利于蛋白质发生糖基化反应。 糖尿病并发症如视网膜病变、白内障、冠状动脉性心脏病等发生的分子基础之一。 血红蛋白A1C是反应机体前几周平均血糖水平高低的一个良好指标。未加控制的糖尿病患者的血红蛋白A1C升高，而严格控制血糖水平的患者的血红蛋白A1C较低。糖化血红蛋白比血糖更客观。

酒精 关键词：乙醇脱氢酶；乙醛脱氢酶；乙醛/乙酸逃逸； 高NADH；低血糖；脂肪肝;蛋白复合物;

肝病 关键词：肝昏迷；神经学异常； 肌肉消耗；低血糖 晚期肝病伴有严重的代谢紊乱，尤其是氨基酸代谢。肝脏是胰岛素样生长因子的主要来源，其合成缺陷会导致机体无法对生长激素反应，会有胰岛素抵抗和糖尿病。

酸中毒 关键词：肝、肾共同承担酸碱平衡的调节。 酮症酸中毒：某些代谢过程失控导致机体产生过多的酸。

应激与损伤 关键词：分解代谢增加； 蛋白质合成减少分解增加 消化道补充营养物比静脉补充更能 减少或逆转分解代谢 临床相关知识

孕期 关键词：饥饿—饱食循环被打乱 胎儿主要利用葡萄糖产能，也可以利用氨基酸/乳酸/脂肪酸/酮体，胎盘糖酵解产生的乳酸部分供给胎儿其余则进入母体肝脏进入乳酸-葡萄糖循环。母体LDL胆固醇是胎盘类固醇激素的重要前体。 胎儿对葡萄糖和氨基酸的消耗可足以引起母体发生低血糖症。

哺乳期 关键词：乳糖；脂肪；蛋白质 进食的质与量的保证

癌症 关键词：独立于饥饿-进食循环之外 更倾向选择葡萄糖供能而很少利用脂肪酸或酮体；对激素变化缺少反应；可以与肝脏建立葡萄糖-乳酸循环，但仍然大量消耗葡萄糖。 低氧诱导因子是一个功能强大 转录因子，可以激活编码葡萄糖转运体和糖酵解酶的基因，肿瘤细胞特定癌基因的活化会组成性激活低氧诱导因子，使大多数细胞具有罕见的通过糖酵解获得ATP的能力。

癌症恶变质 临床相关知识 无法解释的体重减轻可能是恶性疾病的先兆。 多是由于骨骼肌和脂肪组织减少，而内脏蛋白减少并不明显。 肿瘤合成和分泌的生物活性蛋白改变能量代谢包括蛋白水解、脂解等，如一些细胞因子。 蛋白水解诱导因子PIF和酯类活动因子LMF是鉴别出的两种肿瘤产物，分别刺激骨骼蛋白分解代谢和脂肪组织的消耗。

临床相关知识 Dietary fructose might promote the development of nonalcoholic fatty liver disease, which in and of itself, can result in hepatic insulin resistance, a key feature of type 2 diabetes mellitus.

进食良好状态，下列代谢途径不活跃，除了： a. 糖有氧氧化 b. 糖异生 c. 丙氨酸-葡萄糖循环 d. 乳酸循环 Q

Q 库欣综合症患者面部和躯干脂肪沉积、四肢脂肪消耗、葡萄糖耐受不良，这些表现是由于患者： a. 糖皮质激素分泌增加 b. 糖皮质激素分泌减少 c. 肾上腺素分泌增加 d. 肾上腺素分泌增加 Q

Q Reye综合症患者会出现的生化改变不包括 a. 血氨水平升高 b. 脂肪酸利用降低 c. 糖酵解受阻 d. 糖异生异常

Q II型糖尿病 a. 不会发生高三酰甘油血症 b. 未治疗情况下总会发生酮症酸中毒 c. 胰腺β细胞不能再产生胰岛素 d. 可能会伴随着血液高胰岛素水平

参考书 生物化学——基础理论与临床 TM德夫林等编著 王红阳等译 科学出版社，2008

谢谢！