1. 細胞代謝途徑

1.1 脂質代謝（Lipids Metabolism）

脂質代謝是指在生物體內，脂類（lipids）如脂肪酸、甘油、膽固醇等有機分子的合成、分解和轉化過程。脂質在生物體中不僅是能量的重要來源，還構成細胞膜結構、調節細胞信號傳導，以及維護生理平衡的關鍵組成部分。脂質代謝包括脂肪酸合成、脂質降解、膽固醇合成等多個步驟。正常的脂質代謝對維持身體健康至關重要，但不平衡的脂質代謝可能導致高膽固醇、高血脂等健康問題，增加心血管疾病的風險。

1.2 糖酵解（Glycolysis）

糖酵解是指葡萄糖在細胞內被分解為丙酮酸和ATP的代謝途徑。在糖酵解中，一個六碳葡萄糖經過一系列酶催化作用，被分解成兩個三碳丙酮酸，同時生成兩個ATP分子（細胞內能量的主要儲存分子）和兩個NADH分子（帶有能量的輔酶分子）。在無氧條件下，丙酮酸可以被還原為乳酸，維持NAD+的再生，從而維持糖酵解的進行。

糖酵解異常可能導致多種疾病，這些異常通常涉及到糖酵解途徑中的酶的缺陷或突變。如葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase）或磷酸果糖激酶（phosphofructokinase）的缺陷，從而影響能量產生，導致低血糖和其他疾病癥狀。此外，在某些腫瘤細胞中，由于快速增殖所需的能量，糖酵解途徑可能被過度激活，導致大量葡萄糖通過糖酵解產生乳酸，這被稱為“好氧糖酵解（aerobic glycolysis）”或“沃爾堡效應（Warburg effect），這種現象在乳腺癌，結腸癌、胃癌、前列腺癌、肺癌、卵巢癌等許多癌癥中被觀察到。

1.3 蛋白質代謝

蛋白質代謝是指負責蛋白質和氨基酸合成（合成代謝）以及通過分解代謝分解蛋白質的一系列生化過程。作為生命體內最基本的分子機器，蛋白質參與了細胞結構的建設、酶的催化、信號傳導、免疫反應等多種生物活動。蛋白質的合成代謝是指由氨基酸形成蛋白質的過程，主要包括氨基酸合成、轉錄、翻譯、翻譯后修飾和蛋白質折疊等五個步驟；蛋白質的分解代謝則是指通過酶（蛋白酶、外肽酶、內肽酶）或者環境變化分解為氨基酸或小肽鏈的過程。蛋白質代謝的平衡對于維持細胞和生物體的正常功能至關重要，異常的蛋白質代謝可能導致多種疾病，包括肝臟疾病、腎病、神經系統疾病、肌肉疾病和一些惡性腫瘤等。

1.4 核苷酸代謝

核苷酸代謝包括核苷酸的合成和降解過程，其中核苷酸的合成途徑有從頭合成（de novo pathway）與補救途徑（salvage pathway）兩種。

1.4.1 嘌呤核苷酸的代謝

● 合成代謝

① 從頭合成：嘌呤核苷酸的從頭合成途徑始于合成次黃嘌呤酸（IMP），IMP隨后可被轉化為腺苷酸酰胺酸（AMP）和鳥苷酸酰胺酸（GMP）。合成IMP的過程通常包括10步，其中首先生成咪唑環，然后形成次黃嘌呤，該合成過程的起點是磷酸核糖焦磷酸（PRPP），它由5-磷酸核糖和ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶的催化下生成。

② 補救合成途徑：嘌呤核苷酸的補救途徑主要涉及3個酶，腺苷激酶（ADK）、腺嘌呤磷酸核糖轉移酶（APRT）和次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶（HGPRT）。

● 分解代謝

終產物是尿酸，體內尿酸過多引起痛風。

1.4.2 嘧啶核苷酸的代謝

● 合成代謝

① 從頭合成：嘧啶核苷酸的從頭合成是先合成嘧啶環，再與PRPP結合生成單磷酸尿苷（UMP）。

② 補救合成途徑：利用體內游離的嘧啶堿基或嘧啶核苷為原料，經過嘧啶磷酸核糖轉移酶或嘧啶核苷激酶等簡單反應合成嘧啶核苷酸的過程。

● 分解代謝

單磷酸胞苷 (CMP) 和UMP在此途徑中會先被轉化為尿嘧啶，最終轉化為β-丙胺酸。而去氧單磷酸胸苷 (dTMP) 在此途徑中則會先被轉化為胸腺嘧啶，最終轉化為β-氨基異丁酸鹽。

2. 細胞代謝中的信號通路

細胞代謝中的信號通路是一系列生化反應和分子相互作用的網絡，調控細胞內能量生產、物質轉運、生長和細胞命運決定等重要生物學過程。以下是細胞代謝中常見的幾個主要信號通路：

● AMPK（AMP-activated Protein Kinase）通路

AMPK是一種細胞內能量感應的蛋白激酶，它能夠感知細胞內的能量狀態。當細胞內ATP水平降低，AMPK被激活，從而調節多種細胞代謝途徑，包括促進葡萄糖攝取和氧化、抑制蛋白質合成、促進自噬等，以維持細胞內的能量平衡。

● mTOR（Mammalian Target of Rapamycin）通路

mTOR通路是一個關鍵的細胞增殖和代謝調節通路。mTOR在感知細胞內外環境信號的同時，調控蛋白質合成、細胞生長、自噬和代謝適應等生物學過程。這個通路在細胞生長、癌癥、免疫和代謝疾病等方面發揮重要作用。

● Insulin 通路

胰島素通路是由胰島素調控的信號傳導通路。胰島素通過細胞表面的受體激活內部信號通路，促使葡萄糖的攝取、蛋白質合成和脂肪酸合成，以維持細胞內糖代謝和能量平衡。

● PPAR（Peroxisome Proliferator-Activated Receptors）通路

PPAR是一類核受體，在脂質代謝和能量平衡中扮演關鍵角色。當活化時，PPAR可以調節脂肪酸氧化、糖代謝和胰島素敏感性等過程。

● NRF2（Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2）通路

NRF2是一種轉錄因子，主要參與細胞的抗氧化應激反應。在細胞受到氧化應激或其他應激因子時，NRF2蛋白被釋放并遷移到細胞核，促使抗氧化酶和解毒酶的表達，從而減輕氧化應激損傷。抗氧化酶能夠清除細胞內的自由基和氧化應激物質，維護細胞內的氧化還原平衡。這種平衡對于細胞代謝過程，尤其是線粒體呼吸鏈中的能量產生過程至關重要。

這些信號通路之間相互交織，共同調控細胞內的代謝過程。它們的正常調節對維持細胞內穩態、適應環境變化以及預防代謝性疾病等方面至關重要。

3. 研究細胞代謝的意義

藥物靶點的確認在安全有效療法的發現和開發過程中扮演著關鍵角色。在過去，細胞代謝常被認為僅為生物體提供“管家”功能，但如今已被證明在許多細胞功能中具有重要貢獻。另一方面，功能失調的代謝也與多種不同疾病密切相關。因此，研究調節細胞代謝的基因、蛋白質和信號通路，或許將成為開發新的代謝疾病治療藥物的有望途徑。

4. CUSABIO的細胞代謝類ELISA試劑盒列表