磷酸戊糖途径
磷酸戊糖途径（Pentose Phosphate Pathway, PPP），又称己糖单磷酸支路 (HMP Shunt)，是细胞质中葡萄糖氧化分解的一条重要旁路。与糖酵解不同，PPP 的主要目的不是产生能量 (ATP)，而是产生细胞代谢所需的两大关键物质：NADPH（还原力）和5-磷酸核糖（生物合成原料）。NADPH 对于维持细胞内的氧化还原稳态（特别是再生谷胱甘肽以抵抗活性氧）和合成脂肪酸至关重要；而 5-磷酸核糖则是合成 DNA、RNA 和各种辅酶（如 ATP, CoA）的必需前体。在快速增殖的肿瘤细胞中，PPP 通常被显著上调以满足生物合成需求。最常见的相关遗传病是G6PD缺乏症（蚕豆病）。
生化机制：氧化与重组的两部曲
PPP 分为两个阶段：不可逆的氧化阶段（产 NADPH）和可逆的非氧化阶段（产核糖及糖的互变）。
1. 氧化阶段 (Oxidative Phase) —— 产力
这是该途径的关键限速步骤。
反应： 葡萄糖-6-磷酸 (G6P) 在 G6PD 酶的催化下脱氢，经过 6-磷酸葡萄糖酸，最终生成 5-磷酸核酮糖。
产出： 每消耗 1 分子 G6P，生成 2 分子 NADPH 和 1 分子 CO₂。NADPH 的水平负反馈调节 G6PD 的活性。
[Image of Oxidative Phase of PPP]
2. 非氧化阶段 (Non-oxidative Phase) —— 转化
这是一系列可逆的“糖分子重排”反应，主要由 转酮醇酶 (Transketolase) 和 转醛醇酶 (Transaldolase) 催化。
功能：
1) 将 5-磷酸核酮糖转化为 5-磷酸核糖，用于合成 DNA/RNA。
2) 将多余的戊糖“回收”为 6-磷酸果糖 和 3-磷酸甘油醛，重新进入糖酵解途径。这使得 PPP 与糖酵解紧密耦联。
注：转酮醇酶需要 维生素B1 (TPP) 作为辅酶。
生理与病理意义
| 关键功能/疾病 | 机制详解 | 临床关联 |
|---|---|---|
| 抗氧化防御 (Antioxidant Defense) |
NADPH 是维持 谷胱甘肽 (GSH) 为还原态的必需电子供体。还原型 GSH 能中和 活性氧 (ROS)。 | 对红细胞尤为关键，因为它们没有线粒体，完全依赖 PPP 提供 NADPH 来防止氧化溶血。 |
| G6PD 缺乏症 (蚕豆病) |
X 连锁遗传病。G6PD 突变导致 NADPH 生成不足，红细胞无法抵抗氧化应激（如进食蚕豆、服用伯氨喹）。 | 急性溶血性贫血、黄疸。患者通常对疟疾具有杂合子优势。 |
| 生物合成 (Biosynthesis) |
提供 NADPH 用于脂肪酸和胆固醇合成；提供核糖用于核苷酸合成。 | 在肝脏、脂肪组织、哺乳期乳腺和肾上腺皮质中极度活跃。 |
| 肿瘤代谢 (Cancer Metabolism) |
癌细胞上调 PPP (特别是 G6PD 和转酮醇酶)，以平衡高 ROS 水平并支持快速分裂所需的 DNA 复制。 | Warburg效应的一个主要目的就是分流葡萄糖进入 PPP。p53 突变通常会解除对 G6PD 的抑制。 |
| 硫胺素缺乏 (Vit B1 缺乏) |
转酮醇酶活性依赖 TPP (Vit B1)。缺乏导致该酶失效，影响脑细胞能量代谢。 | Wernicke-Korsakoff综合征 (常见于酗酒者)，表现为精神错乱、共济失调。 |
学术参考文献与权威点评
[1] Stincone A, et al. (2015). The return of metabolism: biochemistry and physiology of the pentose phosphate pathway. Biological Reviews. 2015;90(3):927-963.
[学术点评]：全面综述。详细阐述了 PPP 在不同组织中的生理功能调节，以及其在癌症和神经退行性疾病中的代谢重塑角色。
[2] Cappellini MD, Fiorelli G. (2008). Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. The Lancet. 2008;371(9606):64-74.
[学术点评]：临床经典。权威总结了 G6PD 缺乏症的遗传学基础、病理生理机制（NADPH 耗竭与溶血）及临床管理指南。
[3] Jiang P, et al. (2011). p53 regulates biosynthesis through direct inactivation of glucose-6-phosphate dehydrogenase. Nature Cell Biology. 2011;13(3):310-316.
[学术点评]：肿瘤关联。发现抑癌基因 p53 能直接抑制 G6PD 活性，阻止葡萄糖流向 PPP。这解释了 p53 突变如何促进癌细胞的生物合成和生长。