葡萄糖是幾乎所有生物的能量代謝底物,也是能量代謝的基礎。本文試圖闡釋糖代謝的特點及它與健康的關係。

葡萄糖在細胞內的代謝有兩步。第一步發生線上粒體外,葡萄糖經過一系列被稱為糖酵解的步驟,被轉化為丙酮酸鹽(pyruvate)。這個步驟產生2個ATP的淨能量。之後丙酮酸進入線粒體經反應變成乙醯輔酶A參與三羧酸迴圈,其產物最終經過電子傳遞鏈,驅動質子泵,產生大約30個ATP的淨能量。這是基本的糖代謝方式,原理已經非常清楚。

糖代謝的第一步,即糖酵解不需要氧氣參與。而第二步則需要氧氣。這就是無氧代謝和有氧代謝的區別。簡單地說,無氧代謝每次產生的ATP少得多,但其代謝速度比有氧快得多。這就意味著,葡萄糖可以作為一種應急燃料使用。當人經過劇烈運動或長距離衝剌之後往往會覺得肌肉痠痛,這是因為由於氧氣不足肌肉組織進入了無氧代謝,其代謝產物乳酸的積累導致肌肉的痠痛感。

在人體中一些細胞(如紅血球和某些中樞神經細胞)由於缺乏線粒體,只能利用葡萄糖進行糖酵解獲取ATP能量。因此它們的唯一的能量底物就只能是葡萄糖。

由於葡萄糖對於人體能量代謝的不可或缺,人體有各種機制來保證葡萄糖的供應,使得即使在沒有外源性葡萄糖的環境下,人體也有足夠的葡萄糖以供使用。肝臟是人體主要的生糖器官。葡萄糖在人體內的儲存形式是糖元,又稱動物澱粉。這些動物澱粉與植物澱粉類似,簡單地水解作用就可以快速釋放。但是糖元儲備非常有限。人體只有兩種組織儲備糖元: 肌肉組織和肝臟組織。肌肉組織裡的葡萄糖只能供應肌肉細胞自身,因為肌肉細胞缺乏把葡萄糖轉運出來的蛋白,故此雖然肌肉組織能儲存較多的糖元,卻對其它細胞的糖代謝沒什麼幫助。肝臟組織只能存大約200克左右的糖元,這些糖元假使供應全身,也只夠全天代謝的三分之一。除了現成的葡萄糖儲備,肝臟存在著強大的糖異生功能,即從其它的能量底物如乳酸,草醯乙酸,氨基酸和甘油分子轉化為葡萄糖的能力。肝臟的生糖作用主要受兩種激素的調節: 胰島素抑制肝的生糖作用,胰高血糖素則激勵其作用。還有其它一些激素可以激勵肝臟的生糖作用,如腎上腺素,去甲腎上腺素,生長激素等。這些激勵生糖作用的激素有個統一的名稱,叫(逆)反調節激素。

糖代謝是如此地基礎和重要,以至於某些人產生了一種錯覺,認為人體應該優先使用糖代謝。糖代謝在生理中的區域性優先地位並不能保證其在全身代謝中的優先地位。全身代謝是否應該使用糖代謝是由糖代謝的生理意義和生物的生存策略決定的。人類和其它靈長類動物有一個巨大的區別,就是肌肉/脂肪的比例不同。一隻普通的猩猩,其脂肪含量就遠小於最精英的人類健美運動員。而一個體重60公斤脂肪含量10%的人類男性,算是相當瘦了,其脂肪儲備的能量也足夠他至少撐三個星期。人類在能量儲備上以脂肪為主的生理特點暗示了,人類已經進化出了一套適應脂肪代謝的能量代謝系統,這也暗示著人類進化史上一直是在發展脂肪代謝的。另外為了發展脂肪代謝,人類在進化上選擇了弱化肌肉能力的方面,這與人類大腦容量的擴張不謀而合。是的,糖代謝是生物能量代謝的基礎,可它並非完美。脂肪代謝能提供更高密度的能量儲備,並在同等ATP產量的情況下較糖代謝顯著減少氧化壓力。這些代謝特點暗示著,人在應付緊張和壓力的時候應偏重於糖代謝,而休息放鬆的時候應偏重於脂肪代謝。這些原則反過來看也成立: 當人以糖代謝為主要的能量代謝時,容易緊張難以放鬆; 而當人處於以脂肪代謝為主的能量代謝方式時,比較容易放鬆。糖代謝是人體在壓力下的能量代謝方式,它的主要作用是短期內幫助主體渡過難關,不管這是逃命還是與病原體鬥爭(發燒)。它的代價也是顯而易見的。它會抑制身體其它方面的生理功能。

所以任何時候,全身範圍的糖代謝都應視為能量代謝的一種權宜之計。它應該是間歇進行,而不應長期維持。人應該經常維持脂肪代謝為主的能量代謝方式。

但是現代社會生活快節奏的生活壓力,無處不在的碳水化合物加工食品,錯誤的認知和膳食指南(高碳低脂低鹽飲食),無不在能量天平上重重地給糖代謝加碼,使得能量代謝嚴重向糖代謝傾斜。而糖代謝過多,其實是一種生理壓力。長期壓力下,健康受損,各種慢性病就冒出來了。