來自食物的多糖（polysaccharide）通過腸道粘膜上皮細胞消化降解而產(chǎn)生單體的葡萄糖及半乳糖，到達腸道微絨毛的葡萄糖和半乳糖通過ATP-依賴的主動轉(zhuǎn)運逆濃度梯度才能被吸收。進入血液的葡萄糖是不能自由進入生物膜的。這一過程與腎小管上皮葡萄糖與半乳糖的重吸收是一樣的，都依賴一種跨膜的鈉離子電化學(xué)梯度的驅(qū)動。而控制這個跨膜的鈉離子梯度轉(zhuǎn)運的膜蛋白就是鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運蛋白，一個由12個跨膜區(qū)域形成的同源四聚體膜小孔。而促進被吸收進入血液的葡萄糖向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運的閥門開關(guān)又叫做葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（Gluts）(8,9)。這些葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白與上面說的鈉-葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運蛋白是相似的，是由12個跨膜區(qū)域形成的同源五聚體而不是四聚體膜小孔。

 

　　與心肌主要依賴脂肪酸提供能量來源不同，腦、肝與骨骼肌都主要依賴葡萄糖提供能量。而葡萄糖代謝中的關(guān)鍵限速步驟還是控制在攝取葡萄糖進入骨骼肌細胞和肝、腦組織細胞內(nèi)的Gluts蛋白上。盡管有40-60%的氨基酸序列的同源性，然而在不同組織器官表達的Gluts蛋白卻不相同。在紅細胞膜表面主要表達Glut1，但Glut1也廣泛分布在機體不同組織細胞膜上，包括骨骼肌，血管內(nèi)皮細胞等。內(nèi)皮細胞上高表達Glut1，還可以與腦細胞膜特異表達的Glut3一起參與維持大腦葡萄糖的內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。不過，在大腦，Glut3與葡萄糖的親和力要高于Glut1。Glut2主要表達在肝，小腸，腎臟及胰腺β細胞表面，也參與對葡萄糖吸收入血液的調(diào)節(jié)。Glut4主要表達在胰島素敏感的組織細胞表面，如骨骼肌及脂肪細胞，從數(shù)量上來說，Glut4負責了機體大多部分葡萄糖向細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運工作。胰島素和運動都可以促進骨骼肌和脂肪細胞內(nèi)的Glut4向細胞膜上轉(zhuǎn)位，從而使葡萄糖的攝取比靜止狀態(tài)增加大約20倍。運動和胰島素是通過活化Akt進而促進Glut4的活化（磷酸化）與膜轉(zhuǎn)位的，因此Akt通過對Glut4表達和膜轉(zhuǎn)位的直接調(diào)控而成為胰島素依賴性葡萄糖攝取入骨骼肌及脂肪細胞的關(guān)鍵分子(3,8,9)。其重要性還得到了來自Akt2和Akt下游效應(yīng)分子RSK（S6kinase）基因敲除小鼠表型的驗證，二者均表現(xiàn)為低胰島素性糖耐受，RSK敲除小鼠還表現(xiàn)出胰島細胞的萎縮（有關(guān)Akt信號道路對葡萄糖代謝調(diào)控的具體分子機制詳見第4部分）。除了上面提到的四個主要Gluts外，還有在回腸主要表達的Glut5,Glut6是個假基因（pseudogene），Glut7則活躍在肝臟微粒體中。

 

　　在生理情況下，活化的Akt可以通過加速葡萄糖快速攝取和分解代謝與線粒體的氧化磷酸化而迅速增加細胞能量ATP產(chǎn)生(3,8,9)。Akt對線粒體氧化磷酸化的調(diào)控主要是通過加速線粒體己糖激酶HK(mitochondriahexokinase，mtHK,包括HKI和HKII)與線粒體壓力依賴性陰離子通道蛋白（VDAC）的結(jié)合而增強糖酵解與線粒體的氧化磷酸化的偶聯(lián)。通過促進mtHK與線粒體的結(jié)合，Akt還促進了細胞的存活。關(guān)于Akt對葡萄糖酵解糖流量或潮量（glycolyticflux）的代謝調(diào)控可能有多種機制參與(3,8,9)。首先，Akt可以通過增加Glut1,2,4等的表達，和通過調(diào)節(jié)Gluts向細胞膜的轉(zhuǎn)位而促進葡萄糖的攝取。其次，增加的氧化磷酸化與糖酵解可能在動力學(xué)上偏向支持糖酵解糖流量的增加。第三，高度活化的Akt可以激活下游的mTORC1進而促進HIF-1a在常氧狀態(tài)下的累積（不被VHL降解）而增加Glut1,HK(mtHK),和乳酸脫氫酶（LDH）的富集。葡萄糖轉(zhuǎn)運攝取的增加伴隨氧化磷酸化的增加，導(dǎo)致G-6-P(Glucose-6-phosphate)在糖酵解和磷酸戊糖通路（PPP，pentosephosphatepathway）供應(yīng)和被利用的增加，Akt通過對GSK3b磷酸化滅活而阻斷糖原的合成和貯積。第四，Akt磷酸化并激活PFK2(phosphofructokinase-2),導(dǎo)致PKF2產(chǎn)物果糖2,6二磷酸（fructose2,6-bisphosphate）誘導(dǎo)的PKF1活化。來自線粒體三羧酸（tricarboxylicacid，TCA）循環(huán)產(chǎn)生的枸櫞酸被轉(zhuǎn)移到胞漿中，在ATP-枸櫞酸降解酶（ATP-citratelyase，ACS）作用下被用作產(chǎn)生乙酰輔酶A（CoA）的原料。而ACS也是直接受Akt磷酸化和活化的調(diào)控。因此，通過增加枸櫞酸的利用，Akt還可以幫助增加TCA循環(huán)通量。最后，活化的Akt增加細胞ATP水平可以幫助維持低水平的AMPK(AMP--activatedproteinkinase)的活性，這又是完全活化Akt下游mTORC1所必需的（圖2）(3,4)。

 

 

　　葡萄糖可以支撐許多和細胞生長與增殖相關(guān)的代謝活動。生物合成所需三大類別的大分子—脂肪酸，氨基酸和核苷酸都需要依賴來自葡萄糖代謝產(chǎn)生的能量ATP和代謝中間產(chǎn)物，如枸櫞酸和丙酮酸。糖酵解作為葡萄糖代謝的主要方式可以產(chǎn)生丙酮酸和乳酸。一部分丙酮酸進入線粒體被轉(zhuǎn)化為乙酰CoA和通過在TCA循環(huán)中被氧化。用于脂肪酸合成的糖代謝中間產(chǎn)物枸櫞酸便來自TCA循環(huán)。通過對TCA循環(huán)中的其它中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)氨基作用，而產(chǎn)生了氨基酸，如谷氨酸和天冬氨酸。蛋白合成與核糖體的生物合成都需要氨基酸，核糖體正是由蛋白和核酸構(gòu)成。核苷酸的生物合成需要許多代謝中間產(chǎn)物的參與，其中，甲基團來自于對葉酸的代謝。葡萄糖通過磷酸戊糖途徑（PPP）而產(chǎn)生還原型NADPH和5-磷酸作為合成核苷酸的原料，或者進入酵解，酵解產(chǎn)生的ATP和NADH及其他中間產(chǎn)物將作為合成膜磷脂的底物。終產(chǎn)物丙酮酸則可轉(zhuǎn)化為乳酸并產(chǎn)生NAD+；或進一步在線粒體被氧化；還可轉(zhuǎn)氨為丙氨酸.