葡萄糖以外的兩個常見飲食單醣:半乳糖(galactose) 來自乳糖、果糖(fructose) 來自蔗糖與水果。兩者的代謝缺陷都是國考經典題與新生兒篩檢項目。
半乳糖:Leloir 路徑(galactose → glucose-1-P)
哺乳動物把半乳糖納入主流代謝的辦法叫 Leloir 路徑,三個酵素三步走:
步驟 反應 酵素 缺陷疾病
1 Galactose + ATP → Galactose-1-P + ADP Galactokinase(GALK) Galactokinase 缺乏型 galactosemia(較輕,主要白內障)
2 Gal-1-P + UDP-Glc → UDP-Gal + Glc-1-P GALT(galactose-1-P uridyl transferase) 典型 galactosemia(GALT 缺乏),最常見、最嚴重
3 UDP-Gal ⇌ UDP-Glc GALE(UDP-galactose 4-epimerase) GALE 缺乏(罕見)
最後 Glc-1-P → Glc-6-P → 進糖解或糖質新生;UDP-Gal 在 GALE 平衡下可被回收為 UDP-Glc。
關鍵記點:UDP-Gal 也是合成乳糖(哺乳期乳腺)和 cerebroside、糖蛋白半乳糖殘基的供應者,所以即使飲食零半乳糖,身體仍可由 UDP-Glc 經 GALE 反方向自製 UDP-Gal。
典型 galactosemia(GALT 缺乏)
遺傳:體染色體隱性,新生兒篩檢必檢項目(台灣自 2006 年起列入)。
病生機轉:Gal-1-P 在 GALT 缺陷下大量累積 → 在肝、腦、腎管細胞毒性;同時 galactose 經 aldose reductase 還原為 galactitol(半乳糖醇)累積在水晶體 → 滲透壓性白內障。
臨床表現:餵奶後嗜睡、嘔吐、黃疸、肝腫大、白內障、智能發展遲緩、敗血症(特別是 E. coli 敗血症傾向)。
治療:終生避開乳糖/半乳糖(無乳糖配方奶)。早期治療可避免肝、腦、發育問題;白內障在嚴格飲食下可能消退。
GALK 缺乏型:症狀單純,只有白內障(galactitol 累積在水晶體),不影響肝腎腦,因為 Gal-1-P 沒累積。
果糖:肝代謝主軸
果糖在肝細胞被快速代謝,繞過 PFK-1 限速點,所以大量攝取(如高果糖糖漿)容易引起脂肪肝:
Fructose + ATP → Fructose-1-P(Fructokinase)
Fructose-1-P → DHAP + glyceraldehyde(Aldolase B,肝專屬)
Glyceraldehyde 經 triose kinase 磷酸化 → GAP(接入糖解或糖質新生)
遺傳缺陷:
缺陷酵素 疾病 嚴重度 機轉
Fructokinase Essential fructosuria 良性 果糖隨尿液排出,無症狀
Aldolase B Hereditary fructose intolerance(HFI) 嚴重 F1P 累積 → 抑制肝醣分解與糖質新生 → 餵食水果/蔗糖後低血糖、嘔吐、肝損傷;治療:終生避果糖/蔗糖/sorbitol
記憶法:「酵素越下游、缺陷越嚴重」,fructokinase 缺陷只是糖排掉沒事,aldolase B 缺陷會累積有毒的 F1P 引發低血糖和肝衰。
Polyol 路徑與糖尿病併發症
醛糖還原酶(aldose reductase)+ NADPH 把葡萄糖還原成 sorbitol,再由 sorbitol dehydrogenase + NAD⁺ 氧化成果糖(這就是精液中果糖的來源)。糖尿病高血糖時 sorbitol 在水晶體、神經、腎小球累積(細胞缺乏 sorbitol dehydrogenase),造成白內障、周邊神經病變、腎病變,是糖尿病微血管併發症的一個機轉。