代谢整合描述了身体如何协调不同器官的代谢活动以维持能量稳态。肝脏、肌肉、脂肪组织和大脑各自具有特殊的代谢作用，这些作用通过激素和底物信号进行协调。

肝脏作为代谢中心

肝脏在新陈代谢中占据中心位置，从门脉循环接收营养并将燃料分配到其他组织。饭后，肝脏吸收葡萄糖并将其储存为糖原。过量的葡萄糖通过从头脂肪生成转化为脂肪酸，并以极低密度脂蛋白甘油三酯的形式输出。禁食期间，肝脏使用乳酸、氨基酸和甘油作为前体，通过糖原分解和糖异生(/guides/gluconeogenesis.html)释放葡萄糖。肝脏还处理脂肪酸氧化产生的酮体，然后输出到肝外组织。

脂肪组织

白色脂肪组织以三酰甘油的形式储存多余的能量，并在禁食期间释放脂肪酸。在进食状态下，胰岛素促进葡萄糖摄取和脂肪生成，同时抑制脂肪分解。在禁食状态下，低胰岛素和升高的儿茶酚胺会激活激素敏感性脂肪酶和脂肪甘油三酯脂肪酶，将游离脂肪酸和甘油释放到循环中。肌肉和其他组织通过脂肪酸氧化使用游离脂肪酸，而甘油是肝脏的糖异生底物。棕色脂肪组织通过解偶联蛋白 1 专门用于产热，该蛋白 1 消散质子梯度以产生热量。

骨骼肌

骨骼肌占能量消耗的很大一部分。休息时，肌肉主要使用脂肪酸。在运动过程中，肌肉利用其储存的糖原并从血液中吸收葡萄糖。在剧烈运动期间，无氧[糖酵解](/guides/grinding.html) 会产生乳酸，乳酸被释放到循环系统中并被肝脏吸收用于糖异生。肌肉还含有大量蛋白质，可以在长时间禁食期间动员起来，释放氨基酸以进行糖异生。

大脑

正常情况下，大脑有一定的葡萄糖需求，每天消耗约120克葡萄糖。它不能使用脂肪酸，因为它们不能有效地穿过血脑屏障。在长时间禁食期间，大脑会适应使用酮体，酮体可以在饥饿几周后提供高达 70% 的能量需求。大脑的糖原储备可以忽略不计，并且依赖于循环中葡萄糖的持续供应。

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饭后，血糖升高，胰岛素分泌。在肝脏中，葡萄糖被葡萄糖激酶磷酸化，葡萄糖激酶具有高Km且不受葡萄糖-6-磷酸的抑制，允许在高血糖时持续摄取葡萄糖。葡萄糖以糖原的形式储存或转化为脂肪酸。在肌肉和脂肪组织中，胰岛素通过 GLUT4 易位刺激葡萄糖摄取。氨基酸用于蛋白质合成，过量的氨基酸在肝脏中脱氨，碳骨架用于产生能量或葡萄糖。

禁食状态

在短期禁食期间，糖原分解维持血糖。 12至24小时后，糖原储存耗尽，糖异生成为主要的葡萄糖来源。胰高血糖素刺激这些过程并促进脂肪分解。禁食 2 至 3 天后，酮体成为重要的燃料，进入柠檬酸循环 和[氧化磷酸化](/guides/氧化-磷酸化.html)。长时间禁食后，蛋白质分解代谢减少，以保持肌肉质量，酮体提供大脑的大部分能量，减少氨基酸糖异生的需要。

练习

运动对代谢整合提出了独特的要求。在适度的运动过程中，肌肉使用葡萄糖和脂肪酸的混合物。随着强度的增加，碳水化合物的利用占主导地位。活跃肌肉产生的乳酸被释放到循环中并被肝脏吸收用于糖异生。在恢复过程中，肌糖原通过膳食碳水化合物或通过科里循环从乳酸中补充。定期锻炼可以提高代谢灵活性、在燃料来源之间切换的能力，并增强胰岛素敏感性。