脂类代谢：现代营养学成果

3.2.3.1　脂肪的代谢

1.脂肪的分解代谢　人体内的脂肪处于不断自我更新的转变中。脂肪组织和肝脏内的脂肪又有较高的更新率，其次为黏膜和肌组织，皮肤和神经组织中的脂肪更新率低。脂肪在体内氧化分解为机体提供生命活动所需的能量，脂肪分解代谢的过程包括下列步骤。

（1）脂肪动员：贮存于脂肪组织中的脂肪被一系列脂肪酶水解为甘油和游离脂肪酸（free fatty acid，FFA），并释放入血供全身各组织利用的过程。

（2）脂肪酸的氧化分解：脂解作用产生的脂肪酸从脂肪组织运送到需要能量的组织或细胞进行氧化分解。首先，被吸收进入细胞的脂肪酸由脂肪酰辅酶A合成酶催化，由ATP提供能量，活化形成脂酰CoA（acyl-CoA）；然后，在脂肪酸β-氧化多酶复合体催化下进行分解。从脂酰基β-碳原子开始，经过脱氢、加水、再脱氢及硫解等连续反应，脂酰基断裂产生1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA，如此反复进行，直到脂酰CoA全部变成乙酰CoA。乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化为水及CO2，同时产生能量；也可以进一步转变为其他代谢产物。哺乳动物体内的脂肪酸除β-氧化途径外还有ω-氧化和α-氧化方式。

（3）酮体的生成和利用：酮体（acetone bodies）是乙酰乙酸（acetoacetic acid）、β-羟丁酸（βhydroxybutyric acid）及丙酮（acetone）的总称。正常情况下，肝内生成的酮体能被肝外组织及时氧化作为能源物质而被利用。但在饥饿、低糖饮食或糖尿病时，糖的利用不足，脂肪动员加强，肝脏酮体生成过多，超过肝外组织的利用能力时，可引起血中酮体升高，造成酮血症（letonemia）。血中酮体经肾小球的滤过量超过肾小球的重吸收能力时，尿中出现酮体，称为酮尿症（ketonuria）。由于乙酰乙酸和β-羟丁酸是酸性物质，当其在血中浓度过高时，可导致酮症酸中毒。

（4）甘油的氧化分解：脂肪动员的另一产物甘油，在甘油磷酸激酶的催化下，与ATP作用生成α-磷酸甘油，再在α-磷酸甘油脱氢酶催化下生成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮可循碳水化合物分解代谢途径继续氧化分解，释放能量。在肝细胞中也可经糖异生途径转变为葡萄糖或糖原。

2.脂肪的合成代谢　脂肪是机体贮存能量的主要形式。人体内许多组织都能合成脂肪，以肝脏合成能力最强。脂肪组织除可利用糖合成脂肪外，更重要的是将从食物中摄取的外源性脂肪和肝脏合成的脂肪贮存起来，以供机体进食、饥饿时需要。

（1）脂肪酸的合成：机体内脂肪酸除来自膳食，主要是从乙酰CoA合成，但这并不是β-氧化的逆反应。凡能在代谢中产生乙酰CoA的物质均是合成脂肪酸的原料。肝、肾、肺、脑、乳腺以及脂肪组织的胞液内均含有从乙酰CoA合成脂肪酸的酶体系，统称为脂肪酸合成酶。

进食后，过多的糖类进入肝脏，超过了合成糖原储存的能力，可有相当量的糖经代谢后迅速合成脂肪酸，乃至脂肪；饱和脂肪酸的合成是以乙酰CoA作为主要原料，在胞液中经酶催化合成；不饱和脂肪酸的合成是经人体肝及脂肪组织的细胞内含有混合功能氧化酶（mixedfunction oxygenase）的作用，使饱和脂肪酸去饱和成为不饱和脂肪酸。

（2）3-磷酸甘油的生成：一是从糖代谢生成。糖分解代谢生成的磷酸二羟丙酮，在胞液中3-磷酸甘油脱氢酶催化下，还原为3-磷酸甘油；二是细胞内甘油再利用。在肝、肾、哺乳期乳腺及小肠黏膜中含甘油激酶，在该酶催化下，可将甘油活化形成3-磷酸甘油。

3.脂肪的合成　一是单酰甘油途径；二是二酰甘油途径（磷脂酸途径）。单酰甘油途径的特点是以单酰甘油为起始物，在脂酰转移酶催化下，加上2分子脂酰基，生成三酰甘油；二酰甘油途径的特点是利用糖代谢生成的3-磷酸甘油，在脂酰转移酶的催化下，加上2分子脂酰基生成磷脂酸。后者在磷脂酸磷酸酶作用下，水解脱去磷酸生成1，2-二酰甘油，再在脂酰转移酶催化下，加上一分子脂酰基生成三酰甘油。

3.2.3.2　磷脂的代谢

1.甘油磷脂的代谢

（1）甘油磷脂的合成：一是二酰甘油途径，二是胞苷二磷酸（CDP）二酰甘油途径。二酰甘油途径的特点是参与合成的胆碱及乙醇胺需先活化为CDP-胆碱及CDP-乙醇胺，再转移到二酰甘油分子上；CDP二酰甘油途径的特点是磷脂酸先于胞苷三磷酸（CTP）在磷脂酰胞苷转移酶的催化下，生成CDP二酰甘油，后者再分别与肌醇、丝氨酸及磷脂酰甘油反应，在合酶催化下，生成相应的磷脂。

（2）甘油磷脂的分解：在多种磷脂酶作用下，水解其各自的组成成分。水解产物有：甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱、乙醇胺等。

2.鞘磷脂的代谢　人体内含量最多的鞘磷脂是神经鞘磷脂（sphingomyelin），由神经酰胺和磷酸组成。

（1）鞘磷脂的合成：全身组织细胞内质网中含有合成鞘氨醇的酶，故各组织均能合成神经鞘磷脂，以脑组织最为活跃；软脂酰CoA和丝氨酸在鞘氨醇合成酶系的催化下先合成鞘氨醇，鞘氨醇再在脂酰基转移酶的催化下，生成神经酰胺，再由CDP-胆碱供给磷酸胆碱，即生成神经鞘磷脂。

（2）鞘磷脂的分解：水解鞘磷脂的酶是鞘磷脂酶，它催化鞘磷脂的磷酸酶键水解产物为磷酸胆碱和神经酰胺。鞘磷脂酶存在于脑、肝、肾等细胞溶酶体中，如先天缺乏此酶，鞘磷脂不能降解而在细胞内堆积，可引起肝、脾肿大及痴呆症状。

3.糖脂的代谢　合成脑苷脂的糖基由二磷酸尿苷（UDP）-半乳糖或UDP-葡萄糖提供，由糖基转移酶催化糖基转移到神经酰胺分子上形成半乳糖脑苷脂。

神经节苷脂结构异常复杂，是由糖残基依次加到神经酰胺上逐步合成的，UDP-葡萄糖、UDP-半乳糖、UDPN-乙酰半乳糖胺是这些糖残基的活化供体。唾液酸的供体是CMP-唾液酸。(www.xing528.com)

全身各种组织细胞的溶酶体中含有丰富的降解鞘糖脂的水解酶类，包括α-及β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、唾液酸酶等。鞘糖脂是通过顺序除去糖基而降解。各种糖基水解酶的特异性很强，任何一种水解酶的缺乏都会影响鞘糖脂的正常降解，引起相应的鞘糖脂在细胞内堆积，导致神经功能障碍或其他严重的临床后果。

3.2.3.3　胆固醇的代谢

1.胆固醇的合成过程　胆固醇合成是一个非常复杂的过程，经过许多步骤，且涉及多种酶类，而有些过程至今还未完全阐明。归纳起来胆固醇的生物合成途径可分为3个阶段进行。

（1）第一阶段：乙酰CoA转变为含6个碳原子的硫脂中间产物—3羟基-甲基戊二酰辅酶A（3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA，HMG-CoA）。肝细胞内的乙酰CoA主要是糖、脂肪酸或氨基酸（如丙氨酸）等分解过程中在线粒体内生成的，与脂肪酸合成相似，也必须通过柠檬酸—丙酮酸循环，以柠檬酸等形式转运到线粒体外，再释出乙酰CoA。

（2）第二阶段：HMG-CoA转变为鲨烯（含30个碳原子的非环化烃链）。这一阶段的重要中间产物是5个碳原子的异戊二烯单位。在反应途径中，异戊二烯以两种焦磷酸化的异构体出现，即△3-异戊烯基焦磷酸和3，3-二甲基丙烯基焦磷酸。

（3）第三阶段：鲨烯的环化及转变为27个碳原子的固醇，即为胆固醇。从鲨烯到胆固醇的一系列反应是在内质网中进行的，这一阶段中有几种中间产物，都是一种胞质蛋白，即固醇载体蛋白，并以物理方式结合。

综合上述3个阶段，简单示意如图1-3-6。

图1-3-6　胆固醇合成示意图

2.胆固醇合成的调节　HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶，各种因素可通过对该酶活性的影响来调节胆固醇的合成速率。

（1）食物胆固醇：食物胆固醇可反馈地阻遏HMG-CoA还原酶的合成，从而使胆固醇合成下降；反之，降低食物胆固醇的量，则可解除胆固醇对此酶合成的阻遏作用，使合成增加，但食物胆固醇不能阻遏小肠黏膜细胞合成胆固醇。此外，胆固醇的一些衍生物还能直接抑制HMG-CoA还原酶活性。

（2）饥饿与饱食：饥饿与禁食可使HMG-CoA还原酶合成减少、酶活性降低，也引起乙酰CoA、ATP、NADPH+H+的不足，故可抑制胆固醇的合成。相反，摄入高糖、高饱和脂肪等饮食后，HMGCoA还原酶活性增加，胆固醇合成也增加。

（3）激素的调节：胰岛素和胰高血糖素可通过酶化学修饰的方式调节HMG-CoA还原酶的活性。HMG-CoA还原酶有磷酸化和去磷酸化两种形式，前者无活性，后者有活性。胰高血糖素通过第二信使cAMP激活蛋白激酶，加速HMG-CoA还原酶磷酸化而失活，从而抑制此酶，减少胆固醇合成；胰岛素则促进该酶的脱磷酸作用，使酶活性增加。胰岛素还能诱导HMG-CoA还原酶的合成，因而胰岛素能促进胆固醇的合成。甲状腺素亦可促进该酶的合成，使胆固醇合成增多，但同时又促进胆固醇转变为胆汁酸，增加胆固醇的转化，后者作用强于前者，故当甲状腺功能亢进时，病人血清胆固醇含量反而下降。

3.胆固醇在体内的转变与排泄　胆固醇在人体内不能彻底分解为CO2和H2O，而只能经氧化、还原转变为其他含环戊烷多氢菲母核的化合物，参与体内代谢调节，有近一半的胆固醇不经变化，直接排出体外。

（1）胆固醇转变为胆汁酸：胆固醇在体内转化为胆汁酸是胆固醇的主要去路。正常人每天合成的胆固醇总量中约有40%在肝内转变为胆汁酸，随胆汁排入肠道。胆汁酸盐排入肠道后，在小肠（主要是回肠）通过主动吸收经门静脉回到肝脏，大部分是未经细菌作用的结合型胆汁酸；经肠道细菌作用产生的游离性次级胆汁酸，一部分在大肠通过被动吸收后也通过门静脉回肝。肝脏将重吸收的游离性次级胆汁酸重新转变为结合型胆汁酸，加上重吸收的结合型胆汁酸及新合成的初级胆汁酸一起又分泌入胆囊，再排入肠道，每天如此反复循环地进行6～12次。这一过程称为胆汁酸的肠肝循环。

（2）胆固醇转变为类固醇激素：胆固醇是肾上腺皮质激素、雌激素、孕激素、雄激素等类固醇激素的前体。肾上腺皮质以胆固醇为原料，在一系列酶的催化下，合成醛固酮及皮质醇和少量皮质酮。醛固酮主要调节水、盐代谢，皮质醇和皮质酮在调节碳水化合物、脂肪及蛋白质代谢中发挥作用。

睾丸在特异酶催化下，以胆固醇为原料合成睾酮。在卵巢中，可合成雌二醇及孕酮，这些性激素有维持副性器官分化、发育及副性特征的作用，对全身代谢也有影响。

（3）胆固醇转变为维生素D3：维生素D3可由食物供给，也可在体内合成。皮肤中的胆固醇经酶促氧化生成7-脱氢胆固醇，在紫外线照射下，形成维生素D3。维生素D3经肝细胞微粒体25-羟化酶催化生成25-羟维生素D，，后者经血浆转运至肾，再经1位羟化形成具有生理活性的1.25-二羟维生素D3［1，25-（OH）2-D3］，具有调节钙、磷代谢的作用。

（4）胆固醇的排泄：在体内，大部分胆固醇在肝内转变为胆汁酸，以胆汁酸盐的形式随胆汁排出，这是胆固醇排泄的主要途径。未被吸收的胆固醇可以原型或经肠道细菌还原为粪固醇后随粪便排出。