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為什麼我們的身體在燃料選擇上如此挑剔？Randle循環的奧秘揭曉！
在了解我們的身體如何有效利用能量之前，我們必須探索一個重要的生理過程——Randle循環，又被稱為「葡萄糖脂肪酸循環」。這一循環不僅涉及我們如何選擇可用的燃料來源，還與糖尿病和胰島素抵抗等健康問題密切相關。
Randle循環是一個生化機制，涉及葡萄糖和脂肪酸之間的競爭性抑制。在正常的肌肉和脂肪組織中，它控制著燃料的選擇，並根據底物供應和需求進行調整。
在正常情況下，身體的能量代謝受到荷爾蒙的粗略控制，但Randle循環增添了一層由營養介導的精細調控。這一過程反映了我們的細胞如何靈活應對營養的變化，並在肌肉和脂肪組織之間進行協調。
空腹狀態下的燃料適應
在禁食狀態下，身體會啟動脂肪分解，提供脂肪酸作為首選燃料。在肝臟中，脂肪酸的β-氧化滿足了當地的能量需求，並且可能導致酮體的產生。這些酮體隨後可被其他組織使用，以應對能量需求。
在此過程中，葡萄糖氧化受到抑制，從而保留了丙酮酸和乳酸，這些都是進行糖異生的前驅物。
進食狀況下的能量重排
在進食後，特別是高脂肪膳食或運動期間，Randle循環同樣發揮作用。當脂肪酸或酮體濃度升高時，未氧化的葡萄糖則被重定向至糖原，這解釋了在運動後肌肉糖原的快速再合成以及在饑餓或糖尿病狀況下肌肉中糖原含量的增加。
脂肪酸氧化對葡萄糖代謝的抑制
脂肪酸氧化會短期內抑制多個糖解過程，這一抑制的程度沿著糖解途徑逐漸增加，最嚴重的情況發生在丙酮酸脫氫酶水平。而這一系列的反應最初由脂肪酸氧化引發，使得線粒體中[乙酰輔酶A]/[輔酶A]和[NADH]/[NAD+]的比率增高，進而抑制丙酮酸脫氫酶的活性。
研究表明，這些變化導致了細胞質中檸檬酸的積累，進一步抑制了6-磷酸果糖-1-激酶（PFK-1）的活性。
心血管壓力的影響
在心血管壓力下，身體對葡萄糖代謝的脂肪酸抑制會被覆蓋。此時底物供應減少而需求增加，促使AMP活化的蛋白激酶（AMPK）激活，這保護心臟免受缺血應激的影響。
Malonyl-CoA的角色
Malonyl-CoA是葡萄糖利用的信號，並控制長鏈脂肪酸在線粒體中的投入口和氧化。循環中的葡萄糖促使其吸收並利用，葡萄糖的氧化生成檸檬酸，這可能再轉化為malonyl-CoA，最終導致對脂肪酸氧化的抑制。
細胞質事件與脂肪酸氧化
malonyl-CoA濃度的改變受乙酰輻酸羧化酶（ACC）和malonyl-CoA脫羧化酶（MCD）之間的平衡影響。當ACC活性被AMPK磷酸化並抑制時，malonyl-CoA的濃度降低，進而刺激脂肪酸氧化和肝臟中的酮生成。
線粒體決定燃料選擇
脂肪酸的優先氧化源於脂肪酸氧化引起的丙酮酸脫氫酶活性抑制，這說明線粒體代謝可能主導燃料的選擇。過度的脂肪酸氧化不僅影響能量的有效利用，還可能導致活性氧（ROS）的增加，這是細胞代謝的重要標誌。
脂肪酸對胰島素的影響
脂肪酸可能直接作用於胰腺β細胞，以調節葡萄糖刺激的胰島素分泌。依賴於脂肪酸濃度的變化，初期會增強葡萄糖的影響，然而在長期接觸高濃度的脂肪酸後，卻會轉為抑制。
因此，有研究提出「脂肪酸綜合症」這一術語，用以描述與高濃度脂肪酸相關的生化綜合症以及其對碳水化合物代謝異常的影響，特別貼合於饑餓、糖尿病及庫欣綜合症。
Randle循環揭示了我們身體在不同狀態下如何精細調節能量代謝，這不僅影響了我們的運動表現，還可能改變我們的健康狀況。面對日益嚴重的代謝問題，我們是否應更深入地理解這一循環對於我們健康的重要性呢？
