油脂和高級脂肪酸代謝概述歡迎大家學習油脂和高級脂肪酸代謝課程。脂類是生物體內重要的有機物質，在能量供應、細胞膜構成、信號傳導等方面發揮著不可替代的作用。本課程將系統講解脂類的基本概念、分類、生理功能以及代謝過程。我們將詳細介紹脂肪酸的氧化與合成、甘油三酯和磷脂的合成途徑、膽固醇代謝及其調節機制，以及脂質代謝紊亂相關疾病的生化基礎。同時，也會探討植物中脂肪酸代謝的特點及其研究進展。通過學習本課程，希望大家能夠掌握脂質代謝的基本原理和調控機制，為理解相關疾病的發生機制和防治策略奠定基礎。課程目標與內容知識目標掌握脂類的分類與結構，理解脂肪酸氧化和合成的生化過程，熟悉甘油三酯、磷脂和膽固醇的代謝途徑及其調控機制能力目標能夠運用脂質代謝知識解釋相關生理和病理現象，具備分析脂質代謝紊亂疾病的生化基礎的能力課程內容脂類的基本概念與分類，脂肪酸氧化與合成，復合脂質和膽固醇代謝，脂質代謝調控，脂質代謝紊亂相關疾病，植物脂肪酸代謝特點脂類的基本概念定義特點脂類是由碳、氫、氧組成的有機化合物，少數含有氮、磷等元素。其主要特點是不溶于水，可溶于有機溶劑如乙醚、氯仿和苯等。脂類分子通常含有脂肪酸或其衍生物，結構多樣，功能各異。這種疏水性質使它們在生物膜構建、能量存儲等方面發揮關鍵作用。分子特性脂類分子具有明顯的兩親性，即同時含有親水基團和疏水基團。這種特性使其能在水溶液中形成特定結構，如單分子層、膠束和脂質體等。脂類分子結構的多樣性賦予了它們豐富的生物學功能，從能量代謝到信號傳導，從維持細胞結構到參與免疫調節，在生命活動中扮演著不可或缺的角色。脂類的分類單純脂類由脂肪酸和醇組成的酯類甘油脂（甘油三酯）臘（高級脂肪酸和高級醇的酯）1復合脂類含有其他成分的脂類磷脂（含磷酸基團）糖脂（含糖基）脂蛋白（含蛋白質）2衍生脂類不含脂肪酸的疏水性物質類固醇（膽固醇等）萜類（維生素A、E、K等）前列腺素3單純脂類：甘油脂化學結構甘油脂是由一分子甘油與三分子脂肪酸形成的三酯。其中，甘油提供三個羥基，分別與脂肪酸的羧基形成酯鍵。這三個脂肪酸可以相同也可以不同，當三個脂肪酸不同時，形成混合酯。物理性質甘油三酯不溶于水，密度小于水，可溶于有機溶劑。飽和脂肪酸組成的甘油三酯在室溫下多為固態（脂肪），而不飽和脂肪酸組成的甘油三酯多為液態（油）。熔點受脂肪酸鏈長和不飽和度影響。生理功能甘油三酯是體內最主要的能量儲存形式，每克可提供約38kJ能量。脂肪組織中的甘油三酯儲存能量高效，無需大量水分子，節省空間。同時，皮下脂肪還具有保溫、緩沖保護內臟的作用。單純脂類：臘化學結構臘是由長鏈脂肪酸（通常為16-30個碳原子）與長鏈一元醇形成的酯類。與甘油三酯不同，臘通常只含有一個酯鍵，但碳鏈更長，結構更加疏水。分布來源臘類廣泛存在于動植物和微生物中。植物表面的角質層含有臘類，防止水分蒸發；昆蟲體表也有臘質保護層；海洋浮游生物和鯨魚體內也含有特殊臘類。人工合成臘被廣泛應用于工業和日常生活。生物學功能臘類具有顯著的防水性能，能形成保護性屏障。植物葉面臘防止水分流失和病原體入侵；動物皮膚和毛發表面臘維持水分平衡；蜂蠟構成蜂巢，提供結構支持和防潮功能。復合脂類：磷脂分子結構磷脂分子由甘油骨架、兩條脂肪酸鏈、一個磷酸基團和一個變基（如膽堿、乙醇胺等）組成。這種結構使磷脂具有兩親性，即同時具有親水性頭部和疏水性尾部。生物膜組成磷脂是細胞膜的主要成分，在水環境中自發形成雙分子層結構，疏水尾部相互靠攏，親水頭部朝向水相。這種結構是細胞維持內環境穩態的物質基礎，決定了膜的流動性和選擇性通透性。生理功能除構成生物膜外，磷脂還參與細胞信號傳導、凝血過程，提供肺泡表面活性物質，維持呼吸功能。某些磷脂降解產物如二酰甘油、肌醇三磷酸等是重要的第二信使，調控細胞功能。復合脂類：糖脂結構特點糖脂是含有一個或多個單糖基的脂類，由脂肪酸、長鏈堿基（鞘氨醇）和糖基組成分布特點主要分布于動物細胞膜，特別豐富于神經組織，如腦、脊髓和周圍神經的髓鞘中生理功能參與細胞識別、細胞黏附和細胞信號傳導，是細胞表面抗原的主要成分糖脂中的神經節苷脂在神經系統發育和功能維持中發揮關鍵作用。某些糖脂代謝異常可導致嚴重的神經系統疾病，如Tay-Sachs病和Gaucher病等溶酶體貯積癥。此外，糖脂還與腫瘤發生發展密切相關，可作為潛在的腫瘤標志物和治療靶點。衍生脂類：類固醇膽固醇生物膜的重要組分，其他類固醇的前體類固醇激素包括性激素、腎上腺皮質激素等膽汁酸促進脂類消化吸收的乳化劑維生素D調節鈣磷代謝的重要維生素類固醇是一類基本結構為環戊烷多氫菲的衍生物，包含四個相互連接的環狀結構。盡管結構相似，但不同類固醇的生理功能差異顯著。膽固醇是動物細胞膜的重要組分，維持膜的流動性和穩定性；各種類固醇激素調控代謝、生長發育和生殖等重要生理過程；膽汁酸通過乳化作用促進脂溶性物質的消化吸收；維生素D則是鈣磷代謝和骨骼健康的關鍵調節因子。脂肪的主要生理功能能量儲存與供應甘油三酯是高效的能量儲存形式，氧化分解可提供大量ATP膜結構組成磷脂和膽固醇構成生物膜，維持細胞完整性和功能隔熱與保護皮下脂肪提供熱量隔離，保護內臟免受機械損傷信號傳導某些脂質衍生物作為信號分子參與細胞間通訊脂肪還具有重要的內分泌功能，脂肪組織可分泌多種adipokines（如瘦素、脂聯素等），參與調節全身能量平衡和代謝功能。此外，脂溶性維生素（A、D、E、K）的吸收、運輸和貯存也依賴于脂類。在生物體中，脂肪酸還是合成多種重要生物活性物質的前體，如前列腺素、血栓素和白三烯等，這些物質參與調節血壓、血小板聚集和炎癥反應。脂肪酸的結構與分類分類依據類型特點代表性脂肪酸碳鏈長度短鏈脂肪酸2-4個碳原子乙酸、丁酸中鏈脂肪酸6-12個碳原子辛酸、癸酸長鏈脂肪酸14-24個碳原子棕櫚酸、硬脂酸飽和度飽和脂肪酸無雙鍵棕櫚酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)單不飽和脂肪酸含一個雙鍵油酸(C18:1)多不飽和脂肪酸含多個雙鍵亞油酸(C18:2)、亞麻酸(C18:3)飽和脂肪酸16棕櫚酸碳原子數最常見的飽和脂肪酸18硬脂酸碳原子數動物脂肪中大量存在60°C平均熔點隨碳鏈長度增加而升高37%膳食推薦限值總脂肪酸攝入量的比例飽和脂肪酸是碳鏈上不含雙鍵的脂肪酸，分子中所有碳原子間均為單鍵連接，每個碳原子都與最大數量的氫原子結合（即"飽和"）。這種結構使飽和脂肪酸分子能夠緊密堆積，在室溫下多呈固態。飽和脂肪酸廣泛存在于動物脂肪和某些植物油（如椰子油、棕櫚油）中。長期過量攝入與血清膽固醇水平升高、心血管疾病風險增加相關，但適量攝入對維持細胞膜結構和功能是必要的。不飽和脂肪酸單不飽和脂肪酸分子中含有一個碳-碳雙鍵，如油酸(C18:1)是橄欖油的主要成分，呈液態，熔點低于飽和脂肪酸。研究表明，適量攝入單不飽和脂肪酸有助于降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平，同時保持高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平，被認為是"健康脂肪"。多不飽和脂肪酸分子中含有兩個或多個碳-碳雙鍵，如亞油酸(C18:2)、亞麻酸(C18:3)、花生四烯酸(C20:4)等。多不飽和脂肪酸熔點更低，更易氧化。根據最后一個雙鍵的位置，可分為n-3（ω-3）和n-6（ω-6）系列。這兩類脂肪酸在體內不能相互轉化，且在生物活性和健康影響上存在差異。不飽和脂肪酸的雙鍵可呈順式或反式構型。自然界中大多數不飽和脂肪酸的雙鍵為順式構型，而反式脂肪酸主要來源于工業氫化植物油。研究表明，反式脂肪酸攝入與心血管疾病風險增加顯著相關，應盡量限制攝入。必需脂肪酸ω-6系列：亞油酸人體無法合成，必須從食物中獲取。主要存在于植物油（如葵花籽油、玉米油）中。是細胞膜磷脂的重要組成部分，也是前列腺素和白三烯等生物活性物質的前體。缺乏可導致生長發育遲緩、皮膚干燥、傷口愈合能力下降等癥狀。ω-3系列：α-亞麻酸同樣無法由人體合成。主要來源于亞麻籽油、核桃油和深海魚類。可在體內有限轉化為二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，這兩種物質對視網膜和大腦發育至關重要。研究表明，適量攝入ω-3脂肪酸有助于降低心血管疾病風險、改善認知功能。必需脂肪酸的平衡攝入對健康至關重要。現代飲食中ω-6/ω-3比例往往過高（約15:1），而理想比例應為4:1左右。過量的ω-6攝入可能促進炎癥反應，而適量增加ω-3攝入則有助于維持炎癥平衡，降低多種慢性疾病風險。脂類的消化過程口腔舌脂肪酶作用有限，主要進行機械性咀嚼，將食物中的脂肪分散成較小顆粒胃胃脂肪酶在酸性環境下作用于甘油三酯，優先水解短鏈和中鏈脂肪酸位置的酯鍵，產生部分二酰甘油和游離脂肪酸3小腸膽汁酸乳化脂肪，增加脂肪表面積；胰脂肪酶和胰脂肪酶輔助蛋白與脂肪-水界面結合，水解甘油三酯生成2-單酰甘油和游離脂肪酸小腸上皮細胞游離脂肪酸和單酰甘油被吸收，在內質網重新合成甘油三酯，與載脂蛋白組裝成乳糜微粒胰脂肪酶的作用分子結構胰脂肪酶是一種分子量約48kDa的糖蛋白，由單一多肽鏈組成。其活性位點被"蓋子"區域覆蓋，需要胰脂肪酶輔助蛋白(colipase)的協助才能充分發揮催化活性。胰脂肪酶具有位置特異性，優先水解甘油三酯1位和3位的酯鍵。催化機制在膽汁鹽存在下，胰脂肪酶輔助蛋白先與脂滴表面結合，隨后胰脂肪酶與輔助蛋白結合，導致"蓋子"區域構象改變，暴露出活性位點。催化作用產生2-單酰甘油和游離脂肪酸，這些產物與膽汁鹽形成混合膠束，便于吸收。臨床意義胰腺外分泌功能不全（如慢性胰腺炎、胰腺切除）可導致胰脂肪酶缺乏，引起脂肪消化不良和脂肪瀉。血清胰脂肪酶水平是診斷急性胰腺炎的重要指標。某些減肥藥（如奧利司他）通過抑制胰脂肪酶活性，減少膳食脂肪吸收。膽汁酸的作用乳化作用將大脂滴分散成微小脂滴，增加水脂界面面積促進酶活性穩定脂肪酶在水脂界面的結合，提高酶活性形成混合膠束與脂肪消化產物形成混合膠束，促進吸收腸肝循環在回腸末端被再吸收，返回肝臟重新利用膽汁酸是肝臟合成的膽固醇代謝產物，具有兩親性結構。原發性膽汁酸包括膽酸和鵝去氧膽酸，在肝臟合成后與甘氨酸或牛磺酸結合形成綴合膽汁酸，增強親水性。膽汁酸的腸肝循環每天可循環6-10次，效率高達95%。小腸對膽汁酸的再吸收通過鈉依賴性膽汁酸轉運蛋白(ASBT)介導。膽汁酸還是重要的信號分子，通過核受體FXR和膜受體TGR5調控脂質和糖代謝，能量平衡及炎癥反應。膽汁酸代謝異常與膽石癥、非酒精性脂肪肝等疾病密切相關。脂類的吸收混合膠束形成胰脂肪酶消化產物（主要是中長鏈脂肪酸、2-單酰甘油）與膽汁酸、卵磷脂等形成混合膠束，接近小腸絨毛刷狀緣跨膜轉運短鏈和中鏈脂肪酸（<12個碳原子）可直接通過被動擴散進入腸上皮細胞；長鏈脂肪酸主要通過脂肪酸轉運蛋白(FATP4)和脂肪酸轉運酶(CD36)介導的促進擴散進入細胞細胞內轉運進入細胞后，脂肪酸與脂肪酸結合蛋白(FABP)結合，轉運至內質網；短鏈和中鏈脂肪酸可直接進入門靜脈，長鏈脂肪酸則在內質網重新合成甘油三酯乳糜微粒形成新合成的甘油三酯與磷脂、膽固醇酯和載脂蛋白B-48一起組裝成乳糜微粒，通過高爾基體分泌至淋巴系統脂類的轉運：乳糜微粒結構特點乳糜微粒是直徑75-1200nm的脂蛋白顆粒，核心含有甘油三酯和少量膽固醇酯，表面包被一層由磷脂、游離膽固醇和載脂蛋白（主要是ApoB-48、ApoE和ApoC系列）組成的單分子層。其中，ApoB-48是乳糜微粒特有的結構蛋白，由小腸上皮細胞合成。轉運路徑小腸上皮細胞合成的乳糜微粒首先被分泌到腸淋巴管（乳糜管），通過胸導管進入左鎖骨下靜脈，最終進入血液循環。在血液中，乳糜微粒獲得更多的ApoC和ApoE，使其成為脂蛋白脂酶(LPL)的底物。LPL水解乳糜微粒中的甘油三酯，釋放脂肪酸供組織利用。代謝命運隨著核心甘油三酯的水解，乳糜微粒體積縮小，部分表面成分轉移至HDL，形成乳糜微粒殘粒。殘粒主要通過肝臟LDL受體和LDL受體相關蛋白(LRP)識別ApoE而被攝取和清除。乳糜微粒代謝異常與動脈粥樣硬化、高甘油三酯血癥等疾病相關。脂類的轉運：極低密度脂蛋白合成與分泌極低密度脂蛋白(VLDL)主要由肝臟合成和分泌，是內源性甘油三酯的主要運輸載體。其合成過程始于肝細胞內質網，ApoB-100是其結構骨架，通過微粒體甘油三酯轉運蛋白(MTP)的作用，將甘油三酯、磷脂和膽固醇逐步添加到ApoB-100上，最終形成成熟的VLDL顆粒。結構特點VLDL是直徑30-80nm的球形顆粒，密度為0.95-1.006g/ml。其核心富含甘油三酯(約55%)和少量膽固醇酯(約15%)，表面由磷脂單層、游離膽固醇和載脂蛋白組成。主要載脂蛋白包括ApoB-100、ApoE和ApoC系列，其中ApoB-100是每個VLDL顆粒不可缺少的組分。代謝轉化在血液循環中，VLDL獲得來自HDL的ApoC-II和ApoE。ApoC-II激活脂蛋白脂酶(LPL)，水解VLDL核心甘油三酯，釋放脂肪酸供肌肉和脂肪組織利用。隨著甘油三酯的減少，VLDL變小并逐漸轉化為中密度脂蛋白(IDL)，部分IDL被肝臟攝取，其余進一步轉化為低密度脂蛋白(LDL)。血漿脂蛋白的分類與功能脂蛋白類型密度(g/ml)粒徑(nm)主要載脂蛋白脂質組成主要功能乳糜微粒(CM)<0.9575-1200ApoB-48,ApoE,ApoC富含TG(85-92%)轉運外源性TG極低密度脂蛋白(VLDL)0.95-1.00630-80ApoB-100,ApoE,ApoC富含TG(55-65%)轉運內源性TG中密度脂蛋白(IDL)1.006-1.01925-35ApoB-100,ApoETG與CE比例接近VLDL代謝中間產物低密度脂蛋白(LDL)1.019-1.06318-25主要為ApoB-100富含CE(40-50%)向組織轉運膽固醇高密度脂蛋白(HDL)1.063-1.215-12ApoA-I,ApoA-II富含PL(25-30%)膽固醇逆向轉運TG=甘油三酯；CE=膽固醇酯；PL=磷脂脂肪酸的活化反應機制脂肪酸活化是指脂肪酸與輔酶A(CoA)形成硫酯鍵，轉變為脂酰CoA的過程。此反應由脂酰CoA合成酶(ACS)催化，需要ATP提供能量。ATP首先與脂肪酸反應形成脂酰-AMP中間體，釋放焦磷酸(PPi)；隨后CoA-SH進攻脂酰-AMP，形成脂酰CoA，同時釋放AMP。酶的特點脂酰CoA合成酶是一類同工酶家族，根據底物特異性可分為短鏈(ACSS)、中鏈(ACSM)和長鏈(ACSL)三類。每種同工酶在不同組織中的表達模式各異，反映了組織對不同鏈長脂肪酸的代謝需求。長鏈脂酰CoA合成酶主要分布在線粒體外膜、內質網和過氧化物酶體膜上。代謝意義脂肪酸活化是脂肪酸進一步代謝的必要前提，活化后的脂酰CoA可參與多種代謝途徑，包括：①通過β-氧化分解產生能量；②合成甘油三酯和磷脂等復合脂質；③蛋白質脂酰化修飾；④參與細胞信號傳導。活化過程消耗兩個高能磷酸鍵，確保了反應不可逆性。脂肪酸進入線粒體的過程跨膜障礙長鏈脂酰CoA（>12個碳原子）由于分子量大且帶有負電荷，不能直接穿過線粒體內膜。短鏈和中鏈脂酰CoA可以直接擴散進入線粒體基質，而長鏈脂肪酸需要特殊的轉運系統——肉毒堿穿梭系統協助跨膜轉運。轉酰基反應肉毒堿棕櫚酰轉移酶I(CPTI)是關鍵酶，位于線粒體外膜上。它催化長鏈脂酰CoA與肉毒堿反應，生成脂酰肉毒堿和游離CoA。脂酰肉毒堿通過肉毒堿-酰基肉毒堿轉位酶(CACT)穿過線粒體內膜進入基質。CPTI受到代謝中間產物丙二酰CoA的抑制，是β-氧化的限速酶。脂酰CoA再生在線粒體基質中，肉毒堿棕櫚酰轉移酶II(CPTII)將脂酰基從肉毒堿轉移回CoA，再生長鏈脂酰CoA，同時釋放游離肉毒堿。游離肉毒堿通過肉毒堿轉位酶返回細胞質，完成穿梭循環。這一系統確保了長鏈脂肪酸能夠有效進入線粒體進行β-氧化。肉毒堿穿梭系統肉毒堿穿梭系統是長鏈脂肪酸進入線粒體進行β-氧化的必要途徑。肉毒堿（β-羥基-γ-三甲基氨基丁酸）是一種含季銨基的小分子，可從食物中獲取，也可由人體從賴氨酸和蛋氨酸合成。CPTI是整個系統的關鍵調控點，受到多種因素影響：丙二酰CoA是其生理抑制劑，其濃度反映糖代謝狀態；禁食狀態下CPTI活性增加，促進脂肪酸氧化；高脂飲食可誘導CPTI表達增加。肉毒堿缺乏癥（原發性或繼發性）可導致長鏈脂肪酸氧化障礙，引起低血糖、心肌病變等臨床表現。肉毒堿補充劑常用于治療原發性肉毒堿缺乏癥和多種繼發性脂肪酸氧化障礙。β-氧化概述脂肪酸活化脂肪酸與CoA結合形成脂酰CoA進入線粒體通過肉毒堿穿梭系統進入β-氧化循環每輪循環脫去兩個碳原子3能量產生乙酰CoA進入TCA循環徹底氧化β-氧化是脂肪酸主要的分解代謝途徑，主要發生在線粒體基質中。該過程通過一系列循環反應，每輪循環從脂酰CoA的β碳位置（即碳鏈中距羧基第三個碳原子）開始氧化，最終脫去兩個碳原子形成乙酰CoA和縮短兩個碳原子的脂酰CoA。后者繼續進入下一輪β-氧化循環，直至完全分解。β-氧化是高度有序的四步反應，分別為脫氫、水合、再脫氫和硫解，每一步都由特定酶催化。完全氧化一分子棕櫚酸（C16:0）需要7輪β-氧化循環，產生8分子乙酰CoA，后者進入三羧酸循環進一步氧化，最終生成二氧化碳和水，同時釋放大量能量。β-氧化的四個步驟脫氫反應脂酰CoA脫氫酶催化，在α和β碳之間引入雙鍵，生成反式-2-烯酰CoA；同時FAD還原為FADH?水合反應烯酰CoA水合酶催化，在雙鍵上加水，生成L-3-羥基脂酰CoA再脫氫反應3-羥基脂酰CoA脫氫酶催化，將羥基氧化為酮基，生成3-酮脂酰CoA；同時NAD?還原為NADH+H?硫解反應β-酮硫解酶催化，利用HSCoA切斷碳-碳鍵，生成乙酰CoA和縮短兩個碳原子的脂酰CoAβ-氧化能量產生計算代謝過程化學反應ATP產量脂肪酸活化棕櫚酸+CoA+ATP→棕櫚酰CoA+AMP+PPi-2ATPβ-氧化循環(7輪)7FADH?→7×1.5ATP10.5ATP7NADH→7×2.5ATP17.5ATP乙酰CoA氧化(8個)8乙酰CoA→8×10ATP80ATP總計棕櫚酸+23O?+129ADP+129Pi→16CO?+129ATP+146H?O106ATP棕櫚酸(C16:0)完全氧化的凈ATP產量為106個，這一數值遠高于相同重量葡萄糖氧化的ATP產量(約36-38個)。脂肪酸氧化的高能效是由于脂肪酸碳原子的還原程度高于糖類。實際上，每克脂肪氧化可提供約38kJ能量，而每克糖氧化僅提供約17kJ能量，這也解釋了為什么脂肪是體內最理想的能量儲存形式。不飽和脂肪酸的β-氧化順式雙鍵的障礙天然不飽和脂肪酸通常含有順式雙鍵，而標準β-氧化途徑中形成的是反式雙鍵。當β-氧化進行到雙鍵位置時，需要額外的輔助酶系進行調整。根據雙鍵位置的不同，可能需要不同的輔助酶。Δ3,Δ2-烯酰CoA異構酶當順式雙鍵位于奇數位碳原子上（如Δ3位）時，β-氧化進行到該位置會形成順式-Δ3-烯酰CoA。這種結構不能被常規烯酰CoA水合酶識別，需要Δ3,Δ2-烯酰CoA異構酶將順式-Δ3-烯酰CoA轉變為反式-Δ2-烯酰CoA，后者可繼續進行正常β-氧化。2,4-二烯酰CoA還原酶當順式雙鍵位于偶數位碳原子上（如Δ?位）時，β-氧化進行到該位置會形成具有共軛雙鍵的2,4-二烯酰CoA。此時需要NADPH依賴的2,4-二烯酰CoA還原酶將其還原為反式-Δ2-烯酰CoA，再繼續進行正常β-氧化。典型的多不飽和脂肪酸如亞油酸(C18:2Δ?,12)和亞麻酸(C18:3Δ?,12,1?)在β-氧化過程中需要綜合使用這些輔助酶，確保所有雙鍵都能被正確處理。這些酶的缺陷可導致某些不飽和脂肪酸代謝障礙，影響能量產生。奇數碳脂肪酸的β-氧化丙酰CoA的生成奇數碳脂肪酸（如C15:0、C17:0）經過多輪β-氧化后，最終會產生一分子丙酰CoA（而非乙酰CoA）。例如，C17:0脂肪酸經過7輪β-氧化后，產生7個乙酰CoA和1個丙酰CoA。丙酰CoA不能直接進入三羧酸循環，需要通過特殊途徑轉化為可利用的中間代謝物。此外，某些氨基酸（如纈氨酸、異亮氨酸等）的分解也會產生丙酰CoA，因此丙酰CoA代謝途徑對多種營養物質的利用都很重要。丙酰CoA的代謝途徑丙酰CoA首先在丙酰CoA羧化酶作用下，將一分子CO?固定到丙酰CoA上，形成D-甲基丙二酰CoA。這一酶需要生物素作為輔酶，催化ATP依賴的羧化反應。隨后，D-甲基丙二酰CoA在甲基丙二酰CoA表異構酶作用下，異構為L-甲基丙二酰CoA，進而異構為琥珀酰CoA。琥珀酰CoA是三羧酸循環的中間產物，可直接進入循環參與代謝，最終完全氧化為CO?和H?O，釋放能量，或用于合成葡萄糖。這一途徑將丙酰CoA轉化為糖異生前體，使奇數碳脂肪酸既可以產生能量，也可以提供葡萄糖合成的碳骨架。α-氧化和ω-氧化α-氧化α-氧化是從脂肪酸α碳（即羧基相鄰的碳原子）開始的氧化過程，主要用于代謝含支鏈的脂肪酸，如植物性食物中的植酸（C28H54O8）。這些脂肪酸由于空間位阻無法通過正常β-氧化途徑代謝。α-氧化在過氧化物酶體中進行，不需要CoA活化，直接將α碳羥基化，然后脫羧，生成比原來少一個碳原子的脂肪酸。最著名的疾病是Refsum病，由于植酸α-羥化酶缺陷導致植酸在體內積累，引起神經系統癥狀。ω-氧化ω-氧化從脂肪酸末端甲基（ω碳）開始氧化，是β-氧化的輔助途徑，在內質網P450酶系統催化下進行。這一過程首先將甲基羥基化為羥基，然后進一步氧化為羧基，生成二羧酸。二羧酸可在兩端同時進行β-氧化，效率更高。ω-氧化在正常生理條件下只占脂肪酸氧化的很小比例，但在某些病理條件下（如酒精性肝病、糖尿病酮癥）或β-氧化受阻時（如肉毒堿缺乏），ω-氧化會顯著增加，成為重要的替代途徑。酮體的生成產生部位酮體（包括乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮）主要在肝臟線粒體中合成。肝臟是唯一能大量產生酮體的組織，因為其他組織缺乏必要的酶系。在禁食、高脂低碳水化合物飲食或糖尿病等狀態下，酮體生成顯著增加。乙酰CoA積累當脂肪酸β-氧化速率增加時，大量乙酰CoA產生。同時，由于草酰乙酸供應不足或已被用于糖異生，乙酰CoA無法完全進入三羧酸循環。過量的乙酰CoA轉而通過酮體生成途徑代謝，這也是機體在糖源缺乏時調整代謝的重要機制。合成步驟酮體合成始于兩分子乙酰CoA在β-酮硫解酶作用下縮合形成乙酰乙酰CoA。隨后，第三分子乙酰CoA與乙酰乙酰CoA在HMG-CoA合成酶作用下形成β-羥基-β-甲基戊二酰CoA(HMG-CoA)。最后，HMG-CoA裂解酶催化HMG-CoA分解為乙酰乙酸和乙酰CoA。酮體轉化生成的乙酰乙酸在β-羥丁酸脫氫酶作用下可被還原為β-羥丁酸，這是一個可逆反應，NADH/NAD?比值決定兩種物質的相對濃度。少部分乙酰乙酸會自發脫羧形成丙酮，后者通過肺部呼出，是酮癥患者口氣特殊氣味的來源。酮體的利用腦部利用在長期禁食狀態下，腦組織可適應使用酮體作為替代能源，減少對葡萄糖的依賴。酮體能夠通過血腦屏障，被神經元攝取并氧化產生能量。這種代謝適應對維持腦功能至關重要，因為腦組織不能直接氧化脂肪酸。研究表明，酮體代謝還可能提供神經保護作用，這也是生酮飲食在某些神經系統疾病中應用的理論基礎。心肌利用心肌組織具有高度的代謝靈活性，能夠根據底物可用性調整能量來源。在禁食或糖尿病狀態下，心肌對酮體的攝取和利用顯著增加，可替代部分葡萄糖和脂肪酸作為能源。心肌細胞含有豐富的線粒體和酮體代謝酶，使其能高效氧化酮體。研究表明，適度的酮體水平可能對心肌功能有益，而過高水平則可能抑制心肌收縮力。肌肉利用骨骼肌是體內最大的酮體消耗組織，尤其在禁食或運動狀態下。與心肌和腦不同，骨骼肌對底物的選擇更受激素和運動狀態影響。持續性低強度運動可增加肌肉對酮體的利用，而高強度運動則主要依賴糖原分解。長期生酮飲食可使骨骼肌適應性增加酮體代謝酶表達，提高利用效率。脂肪酸合成概述前體來源乙酰CoA和丙二酰CoA是主要底物合成部位主要在細胞質基質中進行關鍵酶系乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶3主要產物棕櫚酸(C16:0)，進一步延長或不飽和脂肪酸合成與氧化是兩個獨立的過程，分別在細胞的不同區室進行，并由不同的酶系催化。合成途徑不是氧化途徑的簡單逆轉，而是通過完全不同的化學反應實現。盡管兩者都以兩個碳原子為單位增減碳鏈，但合成過程中脂酰基的載體是酰基載體蛋白(ACP)而非CoA，反應機制也有本質區別。脂肪酸合成在能量充足、糖類充足的狀態下進行，將過剩能量以脂肪形式儲存。其主要原料乙酰CoA來源于葡萄糖氧化、氨基酸分解等；NADPH則主要來自戊糖磷酸途徑和蘋果酸酶反應，提供還原力。合成過程受多種激素的精密調控，與機體能量狀態緊密關聯。乙酰CoA羧化酶酶的結構乙酰CoA羧化酶(ACC)是一種多功能酶，真核生物中ACC1為細胞質型，ACC2為線粒體型。酶分子包含三個功能域：生物素羧化酶載體蛋白(BCCP)域、生物素羧化酶(BC)域和羧基轉移酶(CT)域。生物素作為輔基共價連接在BCCP域上，負責攜帶活化的CO?基團。催化反應ACC催化的反應分兩步進行：首先，在ATP的驅動下，生物素羧化酶將HCO??固定到生物素上，形成1'-N-羧基生物素；其次，羧基轉移酶催化羧基從生物素轉移到乙酰CoA的甲基上，形成丙二酰CoA。這一反應是脂肪酸合成的第一步，也是限速步驟，決定了整個合成途徑的速率。調節機制ACC受到多層次調控：短期調節主要通過可逆磷酸化實現，AMP激活蛋白激酶(AMPK)磷酸化并抑制ACC活性；細胞內檸檬酸水平升高可促進ACC聚合為活性多聚體；胰島素通過促進ACC去磷酸化而激活，而胰高血糖素則抑制ACC活性。長期調節則通過轉錄水平控制，胰島素和高碳水化合物飲食促進ACC基因表達。脂肪酸合成酶復合物脂肪酸合成酶(FAS)是一個多功能酶復合物，哺乳動物中為同源二聚體，分子量約540kDa。每個亞基包含七個催化域和一個酰基載體蛋白(ACP)域。七個催化域分別是：β-酮酰基合成酶(KS)、丙二酰/乙酰基轉移酶(MAT)、β-酮基還原酶(KR)、脫水酶(DH)、烯酰基還原酶(ER)、硫酯酶(TE)和ACP。ACP含有4'-磷酸泛酰半胱氨酸側鏈，末端磷酸泛酰胺基硫基可與脂酰基形成硫酯鍵，作為生長脂酰鏈的載體。FAS的各催化域相對固定，而ACP域柔性好，可將生長中的脂酰鏈在各催化位點之間傳遞，實現高效合成。這種"裝配線"式結構使得脂肪酸合成能夠高效有序地進行。脂肪酸合成的四個步驟縮合反應乙酰/丙二酰CoA首先與丙二酰/乙酰基轉移酶(MAT)結合，轉移至ACP。然后，β-酮酰基合成酶(KS)催化丙二酰-ACP與乙酰基（第一輪）或已有的脂酰基團縮合，形成β-酮酰基-ACP，同時釋放CO?。還原反應β-酮基還原酶(KR)利用NADPH將β-酮基還原為β-羥基，生成β-羥酰基-ACP。這一步消耗一個NADPH分子，引入一個羥基。脫水反應脫水酶(DH)催化β-羥酰基-ACP脫水，在α和β碳之間形成反式雙鍵，生成α,β-不飽和酰基(或稱烯酰基)-ACP。再還原反應烯酰基還原酶(ER)催化雙鍵還原，消耗第二個NADPH分子，生成飽和的脂酰基-ACP。至此，完成一個合成周期，脂酰鏈長度增加兩個碳原子。脂肪酸鏈的延長細胞質合成限制脂肪酸合成酶復合物通常合成棕櫚酸(C16:0)后終止反應，硫酯酶催化脂酰基從ACP轉移至輔酶A或水，釋放游離棕櫚酸或棕櫚酰CoA。要合成更長鏈的脂肪酸，需要特殊的延長酶系統。延長酶系統脂肪酸鏈的延長主要發生在內質網膜上，由一系列獨立酶催化。這些酶包括β-酮酰CoA合成酶、β-酮基還原酶、β-羥酰脫水酶和烯酰CoA還原酶。與細胞質脂肪酸合成不同，延長反應使用脂酰CoA作為底物和丙二酰CoA作為延長單元，反應機制與脂肪酸合成類似，也分為縮合、還原、脫水和再還原四個步驟。生理意義長鏈脂肪酸（>C18）在神經系統中尤為重要，是鞘脂和腦脂的組成部分。極長鏈脂肪酸（>C22）在神經髓鞘中含量豐富，對維持神經系統正常功能至關重要。X連鎖腎上腺腦白質營養不良癥(X-ALD)是一種嚴重的神經系統疾病，由極長鏈脂肪酰CoA合成酶基因(ELOVL1)突變引起，導致極長鏈脂肪酸在體內積累，損害髓鞘結構。不飽和脂肪酸的合成去飽和反應哺乳動物細胞可以在特定位置引入雙鍵，主要通過脂肪酰CoA去飽和酶催化。這些酶是內質網膜上的復合酶系，包含細胞色素b?、NADH-細胞色素b?還原酶和末端去飽和酶。反應需要NADPH提供還原力，分子氧作為氧化劑，通過氧化去除兩個氫原子引入雙鍵。哺乳動物體內存在Δ9、Δ6和Δ5去飽和酶，其中Δ9去飽和酶催化硬脂酰CoA(C18:0)轉變為油酰CoA(C18:1Δ?)，是最主要的去飽和反應。然而，哺乳動物缺乏Δ12和Δ15去飽和酶，無法在碳鏈ω-6和ω-3位置引入雙鍵，因此必需脂肪酸如亞油酸和α-亞麻酸必須從食物中獲取。多不飽和脂肪酸合成從必需脂肪酸出發，通過交替的延長和去飽和反應可合成更長鏈、更高度不飽和的脂肪酸。例如，亞油酸(C18:2ω-6)可轉化為γ-亞麻酸(C18:3ω-6)、二十碳四烯酸(C20:4ω-6，花生四烯酸)等。同樣，α-亞麻酸(C18:3ω-3)可轉化為EPA(C20:5ω-3)和DHA(C22:6ω-3)。這些轉化反應的效率較低，尤其在高脂飲食條件下，ω-6和ω-3系列脂肪酸會相互競爭同一酶系，因此適量直接攝入長鏈多不飽和脂肪酸（如深海魚油中的EPA和DHA）對健康有益。長鏈多不飽和脂肪酸是磷脂的重要組分，也是合成二十烷類（如前列腺素、白三烯等）的前體。甘油三酯的合成1甘油磷酸來源甘油三酯合成的骨架是甘油-3-磷酸，可通過兩種途徑獲得：①糖酵解中間產物二羥丙酮磷酸在甘油-3-磷酸脫氫酶作用下還原；②甘油在甘油激酶作用下磷酸化。前者是肝臟和脂肪組織的主要途徑，后者在飲食脂肪吸收過程中的腸細胞中較為重要。2酰基轉移反應脂酰基轉移酶將脂酰CoA的酰基轉移至甘油-3-磷酸的1位和2位，形成磷脂酸。該反應在內質網上進行，具有位置選擇性：飽和脂肪酸傾向于酯化1位，不飽和脂肪酸傾向于酯化2位。這種分布模式對甘油三酯的物理性質和生理功能有重要影響。3磷酸酯酶作用磷脂酸是關鍵中間體，可通過兩種途徑代謝：一是被磷脂酸磷酸酯酶水解，去除磷酸基團，形成1,2-二酰基甘油；二是作為磷脂合成的前體。1,2-二酰基甘油是甘油三酯和磷脂合成的共同中間體，其代謝方向受到精密調控。4第三酰基轉移最后，二酰基甘油酰基轉移酶將第三個脂酰基轉移到二酰基甘油的3位，形成甘油三酯。這一步是甘油三酯合成的專一步驟，也是關鍵的調控點。該酶受多種因素調節，包括底物濃度、激素水平和轉錄因子活性等。磷脂的合成123CDP-二酰基甘油途徑磷脂酸在CTP的作用下活化，形成CDP-二酰基甘油，后者與肌醇、甘油或絲氨酸反應，分別合成磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)和磷脂酰絲氨酸(PS)CDP-膽堿途徑膽堿首先被激酶磷酸化，再與CTP反應形成CDP-膽堿；CDP-膽堿與二酰基甘油反應，合成磷脂酰膽堿(PC，即卵磷脂)CDP-乙醇胺途徑類似CDP-膽堿途徑，乙醇胺經過磷酸化和活化后，與二酰基甘油反應生成磷脂酰乙醇胺(PE)磷脂基團交換已有磷脂之間的頭基交換，如PS可由PC或PE通過堿基交換反應合成，PE可由PS脫羧形成膽固醇的合成途徑乙酰CoA濃縮合成始于乙酰CoA，兩分子乙酰CoA縮合形成乙酰乙酰CoA，后者與第三分子乙酰CoA在HMG-CoA合成酶作用下形成HMG-CoA。這一部分反應在細胞質中進行，與酮體合成途徑前三步相同。甲羥戊酸生成HMG-CoA在HMG-CoA還原酶作用下還原為甲羥戊酸。這一反應是整個合成途徑的限速步驟，也是調控膽固醇合成的主要控制點。他汀類降脂藥通過競爭性抑制該酶發揮降膽固醇作用。異戊二烯活化甲羥戊酸依次經磷酸化、脫羧等反應轉化為活化的異戊二烯單位：異戊烯基-PP和二甲基烯丙基-PP。這些C5單位是膽固醇和其他類異戊二烯化合物合成的基本構建單元。鯊烯到膽固醇六個異戊二烯單位縮合形成鯊烯(C30)，后者經環化形成羊毛甾醇，再經一系列約19步氧化、脫甲基和雙鍵移位反應最終生成膽固醇(C27)。這一系列反應復雜，需多種酶參與，在內質網上進行。膽固醇合成的調節HMG-CoA還原酶調控作為膽固醇合成的限速酶，HMG-CoA還原酶受到多層次精密調控。短期調節通過可逆磷酸化實現：AMP激活蛋白激酶(AMPK)磷酸化并抑制該酶，而胰島素誘導去磷酸化激活；膽固醇及其氧化產物通過反饋抑制直接降低酶活性。長期調節則通過影響酶的合成和降解：高膽固醇水平促進酶的泛素化和蛋白酶體降解，同時抑制酶的基因轉錄。SREBP轉錄調控類固醇調節元件結合蛋白(SREBP)是調控膽固醇合成關鍵基因表達的轉錄因子。低膽固醇狀態下，內質網上的SREBP經過蛋白酶水解，釋放活性片段進入細胞核，激活包括HMG-CoA還原酶和LDL受體在內的多個基因。高膽固醇狀態下，膽固醇與SCAP蛋白結合，阻止SREBP活化，形成負反饋調節環路。激素和藥物調控胰島素和甲狀腺激素促進膽固醇合成，而胰高血糖素則抑制合成。他汀類藥物是臨床上常用的降膽固醇藥物，通過競爭性抑制HMG-CoA還原酶，降低內源性膽固醇合成。由于膽固醇合成減少，肝細胞表面LDL受體表達上調，增加血液中LDL的清除，進一步降低血漿膽固醇水平。膽固醇的轉運正向轉運肝臟合成的膽固醇通過VLDL/LDL向外周組織輸送組織利用外周細胞通過LDL受體介導的內吞攝取膽固醇膽固醇外流過量膽固醇通過ABCA1/G1轉運蛋白轉移至HDL3逆向轉運HDL將膽固醇運回肝臟進行代謝或排泄膽固醇逆向轉運是機體清除外周組織過量膽固醇的重要途徑，對維持膽固醇平衡和防止動脈粥樣硬化至關重要。初生HDL是由肝臟和小腸合成的脂質含量較少的小顆粒，主要含有載脂蛋白A-I和磷脂。當初生HDL與外周細胞接觸時，細胞膜上的ABCA1轉運蛋白將膽固醇轉移至HDL，膽固醇在HDL上被卵磷脂膽固醇酰基轉移酶(LCAT)酯化，形成膽固醇酯。隨著膽固醇酯積累，HDL逐漸成熟增大。成熟的HDL可通過兩種途徑將膽固醇轉移至肝臟：直接途徑是HDL通過肝臟SR-BI受體選擇性攝取膽固醇；間接途徑是通過膽固醇酯轉移蛋白(CETP)將HDL中的膽固醇酯轉移至VLDL/LDL，再通過LDL受體被肝臟攝取。這些途徑共同確保了膽固醇從外周組織向肝臟的有效轉運。膽固醇的代謝產物膽固醇是多種重要生理活性物質的前體。肝臟中，膽固醇通過膽固醇7α-羥化酶催化的反應開始轉化為膽汁酸，包括初級膽汁酸（膽酸和鵝去氧膽酸）及其腸道細菌代謝產生的次級膽汁酸。膽汁酸作為兩親性分子促進脂類消化吸收，同時也是重要的信號分子，通過核受體FXR和膜受體TGR5調控多種代謝過程。在腎上腺、性腺和胎盤等內分泌組織中，膽固醇是皮質激素（如皮質醇）、礦物質皮質激素（如醛固酮）和性激素（如睪酮、雌二醇）的合成前體。這些激素調控多種生理過程，包括代謝、電解質平衡、生殖和發育等。此外，皮膚中的7-脫氫膽固醇在紫外線照射下可轉化為維生素D前體，進而在肝臟和腎臟中轉化為活性形式1,25-二羥基維生素D3，參與鈣磷代謝調節。脂肪組織中的脂質代謝甘油三酯合成脂肪組織是體內最大的能量儲存器官，能高效將過剩能量以甘油三酯形式儲存。在進食后，高胰島素水平促進葡萄糖轉運體GLUT4轉位至細胞膜，增加葡萄糖攝取。葡萄糖進入糖酵解途徑，生成甘油-3-磷酸作為甘油三酯合成的骨架。同時，脂蛋白脂酶(LPL)水解乳糜微粒和VLDL中的甘油三酯，釋放脂肪酸供脂肪細胞吸收。脂肪細胞表達多種脂肪酸轉運蛋白(如CD36)，有效攝取脂肪酸并活化為脂酰CoA。脂酰CoA與甘油-3-磷酸結合，經過一系列酶促反應最終形成甘油三酯，儲存在脂肪細胞的脂滴中。這一過程受到多種因素調控，包括底物濃度、激素水平和轉錄因子活性等。脂解作用在禁食或能量需求增加的狀態下（如運動、寒冷暴露），脂肪組織啟動脂解過程，分解儲存的甘油三酯釋放脂肪酸和甘油供能量代謝。脂解主要由三種脂肪酶序貫催化：脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)特異性水解甘油三酯，產生二酰基甘油；激素敏感脂肪酶(HSL)主要水解二酰基甘油；單酰基甘油脂肪酶(MGL)水解單酰基甘油。脂解受到嚴格的激素調控：兒茶酚胺和胰高血糖素通過cAMP-PKA途徑激活HSL，促進脂解；胰島素則抑制脂解。在肥胖和胰島素抵抗狀態下，脂肪組織脂解調控失衡，導致血清游離脂肪酸水平升高，加劇胰島素抵抗和脂毒性，形成惡性循環。肝臟中的脂質代謝脂質攝取肝臟攝取脂肪酸、脂蛋白殘粒和膽固醇1脂質合成從糖類和氨基酸合成脂肪酸和膽固醇2脂蛋白組裝將甘油三酯和膽固醇包裝為VLDL輸出脂肪酸氧化通過β-氧化和酮體合成產生能量4肝臟是脂質代謝的中心器官，承擔著多種關鍵功能。首先，肝臟能高效攝取血液中的脂肪酸（經白蛋白轉運）和脂蛋白殘粒，同時也是體內膽固醇合成和脂肪酸從頭合成的主要場所。其次，肝臟通過合成和分泌VLDL，將內源性合成或膳食來源的甘油三酯和膽固醇運輸到外周組織，這在空腹狀態下尤為重要。此外，肝臟是膽固醇代謝的關鍵器官，通過轉化膽固醇為膽汁酸，促進膽固醇排泄；也是糖脂代謝整合的中心，在禁食狀態下通過脂肪酸β-氧化提供能量，并合成酮體供應腦組織能量需求。肝臟脂質代謝紊亂與多種疾病相關，如非酒精性脂肪肝、高脂血癥和動脈粥樣硬化等。脂質代謝的激素調節激素脂肪合成脂肪分解脂肪酸氧化膽固醇合成胰島素↑↑↑↓↓↓↓↑胰高血糖素↓↓↑↑↑↑↓腎上腺素↓↓↑↑↑↑-糖皮質激素↑(肝)/↓(脂)↑↑↑甲狀腺激素↓↑↑↑↑生長激素↓↑↑↓↑表示促進；↓表示抑制；-表示無明顯影響胰島素對脂質代謝的影響促進脂肪合成胰島素通過多重機制促進脂肪合成。首先，它增強葡萄糖攝取和糖酵解，提供丙酮酸進入線粒體產生乙酰CoA；同時激活ATP檸檬酸裂解酶，增加細胞質乙酰CoA供應。胰島素還直接激活乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶，促進脂肪酸合成。在轉錄水平，胰島素通過激活轉錄因子SREBP-1c上調脂肪合成相關基因表達。抑制脂肪分解胰島素是脂肪組織脂解的強效抑制劑。機制上，胰島素活化胰島素受體底物(IRS)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路，最終抑制PKA活性，減少激素敏感脂肪酶(HSL)的磷酸化和活化。此外，胰島素還促進脂滴表面蛋白perilipin的表達，形成屏障阻止脂肪酶接觸脂滴內甘油三酯。抑制脂肪酸氧化胰島素通過抑制脂肪分解減少脂肪酸供應，同時促進丙二酰CoA產生，后者抑制肉毒堿棕櫚酰轉移酶I(CPTI)，阻礙長鏈脂肪酸進入線粒體進行β-氧化。胰島素還增強乙酰CoA羧化酶活性，將更多乙酰CoA引導至脂肪酸合成而非氧化途徑。糖皮質激素對脂質代謝的影響脂肪組織中的作用糖皮質激素如皮質醇在脂肪組織中促進脂解，增加血液中游離脂肪酸水平。這一作用與胰島素相反，尤其在應激狀態下顯著。機制上，糖皮質激素通過上調脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)和激素敏感脂肪酶(HSL)的表達和活性，增強脂肪分解。同時，糖皮質激素還促進脂肪細胞對游離脂肪酸的重攝取，導致脂肪在特定部位（如軀干和頸部）重新分布，形成向心性肥胖。肝臟中的作用在肝臟中，糖皮質激素促進糖異生和脂肪酸從頭合成，增加甘油三酯合成和VLDL分泌。這些作用部分源于糖皮質激素上調轉錄因子PPAR-γ和PGC-1α的表達，后者激活脂質合成相關基因。長期高糖皮質激素水平（如庫欣綜合征）可導致肝臟脂肪變性和胰島素抵抗。此外，糖皮質激素還增強膽固醇合成和膽汁酸形成，影響膽固醇代謝。肌肉中的作用糖皮質激素在骨骼肌中促進蛋白質分解并抑制葡萄糖攝取，間接增加脂肪酸氧化。長期高水平糖皮質激素導致肌肉萎縮和胰島素抵抗，加劇脂質代謝紊亂。在肌肉中，糖皮質激素抑制磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路，干擾胰島素信號傳導，導致GLUT4轉位減少，葡萄糖利用下降，進而增加脂肪酸作為能量來源的比例。腎上腺素對脂質代謝的影響β-腎上腺素受體激活腎上腺素（或去甲腎上腺素）結合脂肪細胞表面的β-腎上腺素受體，這是一種G蛋白偶聯受體。受體激活后，刺激鳥嘌呤核苷酸結合蛋白(G蛋白)的α亞基從G蛋白復合物解離，進而激活腺苷酸環化酶，催化ATP轉化為cAMP。cAMP水平升高是脂解過程的關鍵起始信號。cAMP-PKA通路激活cAMP結合蛋白激酶A(PKA)的調節亞基，導致調節亞基與催化亞基分離，釋放具有活性的催化亞基。活化的PKA通過磷酸化多個底物蛋白介導脂解反應。主要靶蛋白包括脂滴表面的perilipin和細胞質中的激素敏感脂肪酶(HSL)。PKA磷酸化perilipin后，perilipin構象改變，允許脂肪酶接觸脂滴中的甘油三酯。脂肪酶活化與脂解PKA直接磷酸化并激活HSL，使其從細胞質轉位到脂滴表面。同時，脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)活性也受到調控蛋白CGI-58的正調節。ATGL優先水解甘油三酯生成二酰基甘油，HSL主要水解二酰基甘油生成單酰基甘油，最后由單酰基甘油脂肪酶(MGL)完成最后一步水解，釋放游離脂肪酸和甘油。脂質代謝紊亂：高脂血癥分類與特征高脂血癥是指血漿中一種或多種脂質（如總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇）水平超過正常范圍的代謝紊亂。根據Fredrickson分類法，高脂血癥分為六型(I,IIa,IIb,III,IV,V)，不同類型表現出不同的脂蛋白譜異常。其中，IIa型（純高膽固醇血癥）和IIb型（混合型高脂血癥）最為常見，與心血管疾病風險密切相關。病因與機制高脂血癥可分為原發性和繼發性。原發性高脂血癥主要由遺傳因素導致，如家族性高膽固醇血癥(FH)由LDL受體基因突變引起，導致LDL清除減少；家族性高甘油三酯血癥可能與脂蛋白脂酶(LPL)基因或載脂蛋白C-II基因缺陷相關。繼發性高脂血癥則繼發于其他疾病，如糖尿病、甲狀腺功能減退、腎病綜合征、膽汁淤積、酗酒等，或由某些藥物（如β受體阻滯劑、利尿劑、皮質類固醇等）引起。治療策略高脂血癥的治療包括生活方式干預和藥物治療。生活方式干預包括限制總熱量和飽和脂肪酸攝入、增加體力活動、戒煙限酒等。藥物治療方面，他汀類藥物通過抑制HMG-CoA還原酶降低膽固醇合成，是一線降脂藥物；依折麥布抑制小腸膽固醇吸收；膽酸螯合劑減少膽汁酸重吸收；貝特類藥物激活PPARα受體，主要降低甘油三酯；PCSK9抑制劑是新型降脂藥，通過防止LDL受體降解顯著降低LDL-C水平。脂質代謝紊亂：動脈粥樣硬化1內皮功能障礙高LDL、高血壓、高血糖、吸煙等損傷內皮，增加通透性，允許LDL進入內膜下沉積2脂質氧化修飾內膜下LDL被氧化為ox-LDL，觸發炎癥反應，吸引單核細胞浸潤并分化為巨噬細胞泡沫細胞形成巨噬細胞通過清道夫受體攝取ox-LDL，轉化為泡沫細胞，形成脂紋斑塊進展與破裂平滑肌細胞增殖、纖維帽形成、壞死核心擴大，斑塊不穩定可導致破裂和血栓動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病，脂質代謝紊亂在其發病機制中起核心作用。高LDL膽固醇水平是主要危險因素，而HDL具有保護作用，通過促進膽固醇逆向轉運、抗氧化和抗炎作用減輕動脈粥樣硬化進展。近年研究表明，除脂質水平外，脂蛋白亞型、顆粒大小、氧化修飾狀態等因素也影響動脈粥樣硬化的發生發展。脂質代謝紊亂：脂肪肝肝臟脂肪變性肝細胞內甘油三酯積累超過肝重的5%，可由多種因素導致：①脂肪酸攝取增加（游離脂肪酸水平升高）；②脂肪酸從頭合成增強（高碳水化合物飲食、胰島素抵抗）；③脂肪酸β-氧化減少；④VLDL分泌障礙脂肪性肝炎脂質積累引起的"第一次打擊"基礎上，"第二次打擊"（如氧化應激、內毒素血癥、炎癥因子、脂毒性）導致肝細胞損傷、壞死和炎癥反應。脂肪酸β-氧化增強產生活性氧(ROS)，引起線粒體損傷和細胞死亡肝纖維化和肝硬化持續的肝細胞損傷激活肝星狀細胞，轉化為肌成纖維細胞樣表型，分泌細胞外基質如膠原蛋白，導致肝纖維化。纖維化進一步發展可形成肝硬化，增加肝功能衰竭和肝細胞癌的風險非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是全球最常見的慢性肝病，與代謝綜合征、肥胖和2型糖尿病密切相關。胰島素抵抗是NAFLD發病的核心機制，導致脂肪組織脂解增強、肝臟脂肪酸攝取增加，同時促進肝臟脂肪酸從頭合成和抑制脂肪酸氧化，最終導致肝臟脂質積累。目前NAFLD尚無特異性藥物治療，生活方式干預（減重、運動）是基礎治療措施。植物中的脂肪酸合成質體中的脂肪酸合成植物脂肪酸合成主要在葉綠體等質體中進行，而非細胞質。質體內含有完整的脂肪酸合成系統，包括乙酰CoA羧化酶(ACCase)和脂肪酸合成酶(FAS)。與動物不同，植物ACCase是多亞基復合物，由四種不同蛋白質組成；而FAS則是分離的單功能酶（II型FAS），而非動物的多功能融合蛋白（I型FAS）。植物脂肪酸合成所需乙酰CoA主要來源于丙酮酸脫氫酶復合物，而還原力NADPH則由光合作用明反應產生。主要產物為棕櫚酸(C16:0)和硬脂酸(C18:0)。質體內的硬脂酰ACP去飽和酶催化硬脂酸生成油酸，這是植物特有的酶。內質網中的修飾質體合成的脂肪酸以游離酸形式輸出到細胞質，在內質網上進一步延長和去飽和。植物含有豐富的不飽和脂肪酸，如油酸(C18:1)、亞油酸(C18:2)和α-亞麻酸(C18:3)，這與植物特有的去飽和酶系統相關。植物可以在Δ12和Δ15位引入雙鍵，合成亞油酸和α-亞麻酸，而哺乳動物不能。某些植物能合成特殊脂肪酸，如蓖麻中含有大量羥基脂肪酸（蓖麻酸），月見草油中富含γ-亞麻酸，這些特殊脂肪酸具有重要的工業和藥用價值。植物油脂含量和組成存在顯著種間差異，反映了進化過程中對不同環境的適應。煙草中的脂肪酸代謝煙草葉片脂質組成煙草葉片含有豐富的脂質，約占干重的5-8%。主要脂類包括膜脂（磷脂和糖脂）、儲存脂（甘油三酯）和表面蠟質。葉片膜脂中富含多不飽和脂肪酸，特別是亞油酸(C18:2)和α-亞麻酸(C18:3)，對維持膜流動性和光合作用效率至關重要。煙草表面蠟質主要由長鏈脂肪酸、醇類和烷烴組成，形成保護層防止水分蒸發和病原體入侵。花部與種子脂肪酸特點煙草花和種子的脂肪酸組成與葉片存在差異。花部富含揮發性脂肪酸酯類，參與花香形成，吸引傳粉昆蟲。種子中含有約35%的油脂，主要為甘油三酯，富含亞油酸(約75%)，是種子萌發的能量來源。種子發育過程中，脂肪酸合成系統高度活躍，將光合產物轉化為儲存脂質。與其他種子植物相比，煙草種子油中α-亞麻酸含量較低，這可能與其特定的生態適應性相關。脅迫響應中的脂質變化煙草面臨環境脅迫（如干旱、低溫、病原體侵染）時，脂肪酸代