生物化學與分子生物學/代謝調節的主要方式

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代謝的整合與調節- 代謝的整體性 - 代謝調節的主要方式 - 體內重要組織和器官的代謝特點
要保證機體的正常功能,就必須確保糖、脂質、蛋白質、水、無機鹽、維生素這些營養物質在體內的代謝,能夠根據機體的代謝狀態和執行功能的需要有條不紊地進行。這就需要對這些物質的代謝方向、速率和流量進行精細調節。正是有了這種精細的調節,使各種物質的代謝井然有序,相互協調進行,機體才能適應各種內外環境的變化,順利完成各種生命活動。這是生物體的基本特徵,是在生物進化過程中形成的一種適應能力。代謝調節的複雜程度隨進化程度增加而增高。單細胞生物主要通過細胞內代謝物濃度的變化,對酶的活性及含量進行調節,即所謂原始調節或細胞水平代謝調節。高等生物不僅細胞水平代謝調節更為精細複雜,還出現了內分泌細胞及內分泌器官,形成了通過激素髮揮代謝調節作用的激素水平代謝調節。高等動物的代謝調節還涉及複雜的神經系統,形成了在中樞神經系統控制下,多種激素相互協調,對機體代謝進行綜合調節的所謂整體水平代謝調節。上述三級代謝調節中,細胞水平代謝調節是基礎,激素及神經對代謝的調節 需通過細胞水平代謝調節實現。
這種調節一旦不足以協調各種物質的代謝之間的平衡、不能適應機體內外環境改變的需要,就會使細胞、機體的功能失常,導致人體疾病發生。

細胞內物質代謝主要通過對關鍵酶活性的調節來實現[編輯]

各種代謝酶在細胞內區隔分布是物質代謝及其調節的亞細胞結構基礎[編輯]

在同一時間,細胞內有多種物質的代謝發生。參與同一代謝途徑的酶,相對獨立地分布於細胞特定區域或亞細胞結構, 形成所謂區隔分布,有的甚至結合在一起,形成多酶複合體。酶的這種區隔分布,能避免不同代謝途徑之間彼此干擾,使同一代謝途徑中的系列酶促反應能夠更順利地連續進行,既提高了代謝途徑的進行速度,也有利於調控。

關鍵調節酶活性決定整個代謝途徑的速度和方向[編輯]

每條代謝途徑由一系列酶促反應組成,其反應速率和方向由其中一個或幾個具有調節作用的關鍵酶活性決定。這些關鍵酶的特點包括:

  • 常常催化一條代謝途徑的第一步反應或分支點上的反應,速度最慢,其活性能決定整個代謝途徑的總速度;
  • 常催化單向反應或非平衡反應,其活性能決定整個代謝途徑的方向;
  • 酶活性除受底物控制外,還受多種代謝物或效應劑調節。

改變關鍵酶活性是細 胞水平代謝調節的基本方式,也是激素水平代謝調節和整體代謝調節的重要環節。
代謝調節可按速度分為快速調節和遲緩調節。前者通過改變酶的分子結構改變酶活性,進而改變酶促反應速度,在數秒或數分鐘內發揮調節作用。快速調節又分為別構調節和化學修飾調節。遲緩調節通過改變酶蛋白分子的合成或降解速度改變細胞內酶的含量,進而改變酶促反應速度,一般需數小時甚至數天才能發揮調節作用。

別構調節通過別構效應改變關鍵酶活性[編輯]

  • 別構調節是生物界普遍存在的代謝調節方式 一些小分子化合物能與酶蛋白分子活性中心外的特定部位特異結合,改變酶蛋白分子構象、從而改變酶活性。別構調節在生物界普遍存在。
  • 別構效應劑通過改變酶分子構象改變酶活性 別構效應劑能與別構酶的調節位點或調節亞基非共價鍵結合,引起酶活性中心構象變化,改變酶活性,從而調節代謝。別構效應的機制有兩種。其一,酶的調節亞基含有一個「假底物"(pseudosubslrate)序列,當其結合催化亞基的活性位點時能阻止底物的結合,抑制酶活性;當效應劑分子結合調節亞基後,「假底物」序列構象變化,釋放催化亞基,使其發揮催化作用。cAMP 激活 cAMP 依賴的蛋白激酶通過這種機制實現。其二,別構效應劑與調節亞基結合,能引起酶分子三級和(或)四級結構在"T"構象(緊密態、無活性/低活性)與"R"構象(鬆弛態、有活性/高活性)之間互變,從而影響酶活性。氧對脫氧血紅蛋白構象變化的影響通過該機制實現。
  • 別構調節使一種物質的代謝與相應的代謝需求和相關物質的代謝協調 別構調節具有重要的生理意義。別構效應劑可能是酶的底物,也可能是酶促反應的終產物,或其他小分子代謝物。它們在細胞內濃度的改變能靈敏地反映相關代謝途徑的強度和相應的代謝需求,並使關鍵酶構象改變影響酶活性,從而調節相應代謝的強度、方向,以協調相關代謝、滿足相應代謝需求。

代謝終產物堆積表明其代謝過強,超過了需求,常可使其代謝途徑的關鍵酶受到別構抑制,即反饋抑制(feedback inhibition), 從而降低整個代謝途徑的強度,避免產生超過需要的產物。如長鏈脂醯輔酶A可反饋抑制乙醯輔酶A羧化酶,使代謝物的生成不致過多。別構調節可使機體根據需求生產能量,避免生產過多造成浪費。如 ATP 可別構抑制磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶及檸檬酸合酶,從而抑制糖酵解、有氧氧化及三羧酸循環,使 ATP 的生成不致過多,以免造成浪費。
一些代謝中間產物可別構調節相關的多條代謝途徑的關鍵酶,使這些代謝途徑之間能協調進行。如在能量供應充足時,葡糖-6-磷酸抑制肝糖原磷酸化酶,阻斷糖原分解以抑制糖酵解及有氧氧化,避免 ATP 產生過多;同時葡糖-6-磷酸激活糖原合酶,使過剩的磷酸葡萄糖合成糖原儲存。再如,三羧酸循環活躍時,異檸檬酸增多,ATP/ADP 比例增加,ATP 可別構抑制異檸檬酸脫氫酶、異檸檬酸別構激 活乙醯輔酶A羧化酶,從而抑制三羧酸循環,增強脂肪酸合成。

化學修飾調節通過酶促共價修飾調節酶活性[編輯]

  • 酶促共價修飾有多種形式 酶蛋白肽鏈上某些胺基酸殘基側鏈可在另一酶的催化下發生可逆的共價修飾,從而改變酶活性。酶的化學修飾主要有磷酸化與去磷酸化、乙醯化與去乙醯化、甲基化與去甲基化、腺苷化與去腺苷化及—SH與—S—S—互變等,其中磷酸化與去磷酸化最多見。酶蛋白分子中絲氨酸、蘇氨酸及酪氨酸的經基是磷酸化修飾的位點,在蛋白激酶(protein kinase)催化下,由ATP提供磷酸基及能量完成磷酸化;去磷酸化是磷酸酶(phosphatase)催化的水解反應。酶的磷酸化與去磷酸化反應是不可逆的,分別由蛋白激酶及磷酸酶催化。
  • 酶的化學修飾調節具有級聯放大效應 化學修飾調節具有如下特點
    • 絕大多數受化學修飾 調節的關鍵酶都具無活性(或低活性)和有活性(或高活性)兩種形式,它們可分別在兩種不同酶的催化下發生共價修飾,互相轉變。催化互變的酶在體內受上游調節因素如激素控制。
    • 酶的化學修飾是另一酶催化的酶促反應,一分子催化酶可催化多個底物酶分子發生共價修飾,特異性強,有放大效應。
    • 磷酸化與去磷酸化是最常見的酶促化學修飾反應。酶的1分子亞基發生磷酸化常需要消耗l分子ATP,與合成酶蛋白所消耗的ATP要少得多,且作用迅速,又有放大效應,是調節酶活性經濟有效的方式。
    • 催化共價修飾的酶自身也常受別構調節、化學修飾調節,並與激素調節偶聯,形成由信號分子(激素等)、信號轉導分子和效應分子(受化學修飾調節的關鍵酶)組成的級聯反應,使細胞內酶活性調節更精細協調。通過級聯酶促反應,形成級聯放大效應,只需少量激素釋放即可產生迅速而強大的生理效應,滿足機體的需要。

通過改變細胞內酶含量調節酶活性[編輯]

除改變酶分子結構外,改變酶含量也能改變酶活性,是重要的代謝調節方式。酶含量調節通過改變其合成或(和)降解速率實現,消耗ATP較多,所需時間較長,通常要數小時甚至數日,屬遲緩調節。

  • 誘導或阻遏酶蛋白編碼基因表達調節酶含量 酶的底物、產物、激素或藥物可誘導或阻遏酶蛋白編碼基因的表達。誘導劑或阻遏劑在酶蛋白生物合成的轉錄或翻譯過程中發揮作用,影響轉錄較常見。體內也有一些酶,其濃度在任何時間、任何條件下基本不變,幾乎恆定。這類酶稱為組成(型)酶(constitutive enzyme), 如甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, GAPDH), 常作為基因表達變化研究的內參照(internal control)。

酶的誘導劑經常是底物或類似物,如蛋白質攝入增多時,胺基酸分解代謝加強,鳥苷酸循環底物增加,可誘導參與鳥苷酸循環的酶合成增加。鼠飼料中蛋白質含量從8%增加至70%, 鼠肝精氨酸酶活性可增加2~3倍。酶的阻遏劑經常是代謝產物,如HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的關鍵酶,在肝內的合成可被膽固醇阻遏。但腸黏膜細胞中膽固醇的合成不受膽固醇的影響,攝取高膽固醇膳食,血膽固醇仍有升高的危險。很多藥物和毒物可促進肝細胞微粒體單加氧酶(或混合功能氧化酶)或其他一些藥物代謝酶的誘導合成,雖然能使一些毒物解毒,但也能使藥物失活,產生耐藥。
酶的誘導和阻遏普遍存在於生物界,但高等動物和人體內,由於蛋白質合成變化與激素調節、細胞信號傳遞偶聯在一起,形成複雜的基因表達調控網絡,單純的代謝物水平誘導或阻遏不如微生物體內重要。

  • 改變酶蛋白降解速度調節酶含量 改變酶蛋白分子的降解速度是調節酶含量的重要途徑。細胞內酶蛋白的降解與許多非酶蛋白質的降解一樣,有兩條途徑。溶酶體(lysosome)蛋白水解酶可非特異降解酶蛋白質,酶蛋白質的特異性降解通過ATP依賴的泛素-蛋白酶體(proteasomes)途徑完成。凡能改變或影響這兩種蛋白質降解機制的因素均可主動調節酶蛋白的降解速度,進而調節酶含量。

激素通過特異性受體調節靶細胞的代謝[編輯]

激素能與特定組織或細胞(即靶組織或靶細胞)的受體(receptor)特異結合,通過一系列細胞信號轉導反應,引起代謝改變,發揮代謝調節作用。由於受體存在的細胞部位和特性不同,激素信號的轉導途徑和生物學效應也有所不同。

  • 膜受體激素通過跨膜信號轉導調節代謝 膜受體是存在於細胞膜上的跨膜蛋白質,與膜受體特異結合發揮作用的激素包括胰島素、生長激素、促性腺激素、促甲狀腺激素、甲狀旁腺素、生長因子等蛋白質、肽類激素,及腎上腺素等兒茶酚胺類激素。這些激素親水,不能透過脂雙層構成的細胞膜,而是作為第一信使分子與相應的靶細胞膜受體結合後,通過跨膜傳遞將所攜帶的信息傳遞到細胞內,由第二信使將信號逐級放大,產生代謝調節效應。
  • 胞內受體激素通過激素-胞內受體複合物改變基因表達、調節代謝 胞內受體激素包括類固醇激素、甲狀腺素、1,25(OH)2- 維生素D3及視黃酸等,為疏水激素,可透過脂雙層的細胞質膜進入細胞,與相應的胞內受體結合。大多數胞內受體位於細胞核內,與相應激素特異結合形成激素受體複合物後,作用於DNA的特定序列即激素反應元件 (hormone response element, HRE) , 改變相應基因的轉錄,促進(或阻遏)蛋白質或酶的合成,調節細胞內酶含量,從而調節細胞代謝。存在於細胞質的胞內受體與激素結合後,形成的激素受體複合物進入核內,同樣作用於激素反應元件,通過改變相應基因的表達發揮代謝調節作用。

機體通過神經系統及神經-體液途徑協調整體的代謝[編輯]

高等動物包括人的各組織器官高度分化,具有各自的功能和代謝特點。維持機體的正常功能、適應機體各種內外環境的改變,不僅需要在各組織器官的細胞內各種物質代謝彼此協調,在細胞水平上保持代謝平衡,還必須協調各組織器官之間的各種物質代謝。這就需要在神經系統主導下,調節激素釋放,並通過激素整合不同組織器官的各種代謝,實現整體調節,以適應飽食、空腹、飢餓、營養過剩、應激等狀態,維待整體代謝平衡。

飽食狀態下機體三大物質代謝與膳食組成有關[編輯]

通常情況下,人體攝入的膳食為混合膳食,經消化吸收後的主要營養物質以葡萄糖、胺基酸和CM形式進入血液,體內胰島素水平中度升高。飽食狀態下機體主要分解葡萄糖,為機體各組織器官供能。未被分解的葡萄糖,部分在胰島素作用下,在肝合成肝糖原、在骨骼肌合成肌糖原貯存;部分在肝內轉換為丙酮酸、乙醯輔酶A, 合成甘油三酯,以VLDL形式輸送至脂肪等組織。吸收的葡萄糖超過機體糖原貯存能力時,主要在肝大量轉化成甘油三酯,由VLDL運輸至脂肪組織貯存。吸收的甘油三酯部分經肝轉換成內源性甘油三酯,大部分輸送到脂肪組織、骨骼肌等轉換、儲存或利用。
人體攝入高糖膳食後,特別是總熱量的攝入又較高時,體內胰島素水平明顯升高,胰高血糖素降低。在胰島素作用下,小腸吸收的葡萄糖部分在骨骼肌合成肌糖原、在肝合成肝糖原和甘油三酯,後者輸送至脂肪等組織儲存;大部分葡萄糖直接被輸送到脂肪組織、骨骼肌、腦等組織轉換成甘油三酯等非糖物質儲存或利用。
進食高蛋白膳食後,體內胰島素水平中度升高,胰高血糖素水平升高。在兩者協同作用下,肝糖原分解補充血糖、供應腦組織等。由小腸吸收的胺基酸主要在肝通過丙酮酸異生為葡萄糖,供應腦組織及其他肝外組織;部分胺基酸轉化為乙醯輔酶A, 合成甘油三酯,供應脂肪組織等肝外組織;還有部分胺基酸直接輸送到骨骼肌。
進食高脂膳食後,體內胰島素水平降低,胰高血糖素水平升高。在胰高血糖素作用下,肝糖原分解補充血糖、供給腦組織等。肌組織胺基酸分解,轉化為丙酮酸,輸送至肝異生為葡萄糖,供應血糖及肝外組織。由小腸吸收的甘油三酯主要輸送到脂肪、肌組織等。脂肪組織在接受吸收的甘油三酯同時,也部分分解脂肪成脂肪酸,輸送到其他組織。肝氧化脂肪酸,產生酮體,供應腦等肝外組織。

空腹機體代謝以糖原分解、糖異生和中度脂肪動員為特徵[編輯]

空腹通常指餐後12小時以後。此時體內胰島素水平降低,胰高血糖素升高。事實上,在胰高血糖素作用下,餐後6~8小時肝糖原即開始分解補充血糖,主要供給腦,兼顧其他組織需要。餐後12~18小時,儘管肝糖原分解仍可持續進行,但由於肝糖原即將耗盡,能用於分解的糖原已經很少,所以肝糖原分解水平較低,主要靠糖異生補充血糖。同時,脂肪動員中度增加,釋放脂肪酸供應肝、肌等組織利用。肝氧化脂肪酸,產生酮體,主要供應肌組織。骨骼肌在接受脂肪組織輸出的脂肪酸同時,部分胺基酸分解,補充肝糖異生的原料。

飢餓時機體主要氧化分解脂肪供能[編輯]

  • 短期飢餓後糖氧化供能減少而脂肪動員加強 短期飢餓通常指1~3天未進食。由於進食18小時後肝糖原基本耗盡,短期飢餓使血糖趨於降低,血中甘油和游離脂肪酸明顯增加,胺基酸增加;胰島素分泌極少,胰高血糖素分泌增加。機體的代謝呈現如下特點。
    • 機體從葡萄糖氧化供能為主轉變為脂肪氧化供能為主:除腦組織細胞和紅細胞仍主要利用糖異生產生的葡萄糖,其他大多組織細胞減少對葡萄糖的攝取利用,對脂肪動員釋放的脂肪酸及脂肪酸分解的中間代謝物——酮體攝取利用增加,脂肪酸和酮體成為機體的基本能源。
    • 脂肪動員加強且肝酮體生成增多:糖原耗盡後,脂肪是最早被動員的能量儲存物質,被水解動員,釋放脂肪酸。脂肪酸可在肝內氧化,其中脂肪動員釋放的脂肪酸約25%在肝氧化生成酮體。短期飢餓時,脂肪酸和酮體成為心肌、骨骼肌和腎皮質的重要供能物質,部分酮體可被大腦利用。
    • 肝糖異生作用明顯增強:飢餓使體內糖異生作用增加,以飢餓16~36小時增加最多,糖異生生成的葡萄糖約為150g/d, 主要來自胺基酸,部分來自乳酸及甘油。肝是飢餓初期糖異生的主要場所,小部分在腎皮質。
    • 骨骼肌蛋白質分解加強:蛋白質分解增強略遲於脂肪動員加強。蛋白質分解加強,釋放入血的胺基酸增加。骨骼肌蛋白質分解的胺基酸大部分轉變為丙氨酸和穀氨醯胺釋放入血。
  • 長期飢餓可造成器官損害甚至危及生命 長期飢餓指未進食3天以上,通常在飢餓4~7天後,機體就發生與短期飢餓不同的改變。
    • 脂肪動員進一步加強 :釋放的脂肪酸在肝內氧化生成大量酮體。腦利用酮體增加,超過葡萄糖,占總耗氧量的60%。脂肪酸成為肌組織的主要能源,以保證酮體優先供應腦。
    • 蛋白質分解減少:機體儲存的蛋白質大量被消耗,繼續分解就只能分解結構蛋白質,這將危及生命。所以機體蛋白質分解下降,釋出胺基酸減少,負氮平衡有所改善。
    • 糖異生明顯減少:與短期飢餓相比,機體糖異生作用明顯減少。乳酸和甘油成為肝糖異生的主要原料。飢餓晚期腎糖異生作用明顯增強,每天生成約40g葡萄糖,占飢餓晚期糖異生總量一半,幾乎與肝相等。

按理論計算,正常人脂肪儲備可維持飢餓長達3個月的基本能量需要。但由於長期飢餓使脂肪動員加強,大量產生酮體,可導致酸中毒。加之蛋白質的分解,缺乏維生素、微量元素和蛋白質的補充等,長期飢餓可造成器官損害甚至危及生命。

應激使機體分解代謝加強[編輯]

應激(stress)是機體或細胞為應對內、外環境刺激作出一系列非特異性反應。這些刺激包括中毒、感染、發熱、創傷、疼痛、大劑量運動或恐懼等。應激反應可以是「一過性」的,也可以是持續性的。應激狀態下,交感神經興奮,腎上腺髓質、皮質激素分泌增多,血漿胰高血糖素、生長激素水平增加,而胰島素分泌減少,引起一系列代謝改變。

  • 應激使血糖升高 應激狀態下腎上腺素、胰高血糖素分泌增加,激活糖原磷酸化酶,促進肝糖原分解。同時,腎上腺皮質激素、胰高血糖素又可使糖異生加強;腎上腺皮質激素、生長激素使外周組織對糖的利用降低。這些激素的分泌改變均可使血糖升高,對保證大腦、紅細胞的供能有重要意義。
  • 應激使脂肪動員增強 血漿游離脂肪酸升高,成為心肌、骨骼肌及腎臟等組織主要能量來源。
  • 應激使蛋白質分解加強 骨骼肌釋出丙氨酸等增加,胺基酸分解增強,尿素生成及尿氮排出增加,機體呈負氮平衡。

總之,應激時糖、脂質、蛋白質/胺基酸分解代謝增強,合成代謝受到抑制,血中分解代謝中間產物,如葡萄糖、胺基酸、脂肪酸、甘油、乳酸、尿素等含量增加。

肥胖是多因素引起代謝失衡的結果[編輯]

  • 肥胖是多種重大慢性疾病的危險因素 肥胖人群動脈粥樣硬化、冠心病、卒中、糖尿病、高血壓等疾病的風險顯著高於正常人群,是這些疾病的主要危險因素之一。不僅如此,肥胖還與痴呆、脂肪肝病、呼吸道疾病和某些腫瘤的發生相關。代謝症候群(metabolic syndrome) 是指一組以肥胖、高血糖(糖調節受損或糖尿病、高血壓以及血脂異常[高 TG (甘油三酯)血症和(或)低 HDL-C (高密度脂蛋白膽固醇)血症]集結髮病的臨床症候群,特點是機體代謝上相互關聯的危險因素在同一個體的組合。其表現為體脂(尤其是腹部脂肪)過剩、高血壓、胰島素耐受、血漿膽固醇水平升高以及血漿脂蛋白異常等。這些危險因素的聚集,會大幅度增加心臟病、卒中和糖尿病等的發病風險。
  • 較長時間的能量攝入大於消耗導致肥胖 過剩能量以脂肪形式儲存是肥胖的基本原因,它源於神經內分泌改變引起的異常攝食行為和運動減少,涉及遺傳、環境、膳食、運動等多種因素及複雜的分子機制。正常情況下,當能量攝入大於消耗、機體將過剩的能量以脂肪形式儲存於脂肪細胞過多時,脂肪組織就會產生反饋信號作用於攝食中樞,調節攝食行為和能量代謝,不會產生持續性的能量攝入大於消耗。 一旦這個神經內分泌機制失調,就會引起攝食行為、物質和能量代謝障礙,導致肥胖。
    • 抑制食慾的激素功能障礙引起肥胖:食慾受一些激素調節。脂肪組織體積增加刺激瘦蛋白(leptin) 分泌,通過血液循環輸送至下丘腦弓狀核,與瘦蛋白受體結合,抑制食慾和脂肪合成,同時刺激脂肪酸氧化,增加耗能,減少儲脂。瘦蛋白還能增加線粒體解偶聯蛋白表達,使氧化與磷酸化解偶聯,增加產熱。此外,瘦蛋白還有間接降低基礎代謝率,影響性器官發育及生殖等作用。膽艇收縮素(cholecystokinin, CCK) 是小腸上段細胞在進食時分泌的肽類激素,可引起飽脹感,從而抑制食慾。能抑制食慾的激素還有a-促黑(細胞激)素(a-melanocyte-stimulating hormone, a-MSH) 等。抑制食慾激素的功能障礙都可能引起肥胖。
    • 刺激食慾的激素功能異常增強引起肥胖:胃黏膜細胞分泌的生長激素釋放肽,通過血液循環運送至腦垂體,與其受體結合,促進生長激素的分泌。在食慾調節方面,它能作用於下丘腦神經元,增強食慾。能增強食慾的激素還有神經膚Y(neuropeptide Y, NPY)。增強食慾激素功能異常增強,導致肥胖。
    • 肥胖病人脂連蛋白缺陷:脂連蛋白(adiponectin)由脂肪細胞合成,是224 個胺基酸殘基組成的多肽。它通過增加靶細胞內 AMP,激活 AMP 激活的蛋白激酶,引起下游效應蛋白質磷酸化,可促進骨骼肌對脂肪酸的攝取和氧化,抑制肝內脂肪酸合成和糖異生,促進肝、骨骼肌對葡萄糖的攝取和酵解。肥胖病人脂連蛋白表達缺陷,血中水平顯著降低。
    • 胰島素抵抗導致肥胖:肥胖與高胰島素血症,即胰島素抵抗(insulin resisitance) 密切相關。正常情況下,胰島素可通過下丘腦受體,抑制神經肽Y釋放、刺激促黑(細胞激)素產生,從而抑制食慾、減少能量攝入,增加產熱、加大能量消耗;並通過一定信號途徑促進骨骼肌、肝和脂肪組織分解代謝。瘦蛋白、脂連蛋白可增加胰島素的敏感性。所以,瘦蛋白、脂連蛋白等與胰島素敏感性有關因子的功能異常,都可引起胰島素抵抗,導致肥胖。

總之,肥胖源於代謝失衡,它一旦形成,又反過來加重代謝紊亂,導致脂蛋白異常血症、冠心病、卒中等嚴重後果。如在肥胖形成期,靶細胞對胰島素敏感,血糖降低,耐糖能力正常。在肥胖穩定期則表現出高胰島素血症,組織對胰島素抵抗,耐糖能力降低,血糖正常或升高。越肥胖或胰島素抵抗,血糖濃度越高,糖代謝的紊亂程度越重。同時還引起脂代謝異常,表現為血漿總膽固醇及低密度脂蛋白-膽固醇 (low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C) 升高、高密度脂蛋白膽固醇 (high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C) 降低、甘油三酯升高等。