來(lái)自食物的多糖（polysaccharide）通過(guò)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(guò)ATP-依賴(lài)的主動(dòng)轉運逆濃度梯度才能被吸收。進(jìn)入血液的葡萄糖是不能自由進(jìn)入生物膜的。這一過(guò)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(lài)一種跨膜的鈉離子電化學(xué)梯度的驅動(dòng)。而控制這個(gè)跨膜的鈉離子梯度轉運的膜蛋白就是鈉-葡萄糖共轉運蛋白，一個(gè)由12個(gè)跨膜區域形成的同源四聚體膜小孔。而促進(jìn)被吸收進(jìn)入血液的葡萄糖向細胞內轉運的閥門(mén)開(kāi)關(guān)又叫做葡萄糖轉運蛋白（Gluts）(8,9)。這些葡萄糖轉運蛋白與上面說(shuō)的鈉-葡萄糖跨膜轉運蛋白是相似的，是由12個(gè)跨膜區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(lài)脂肪酸提供能量來(lái)源不同，腦、肝與骨骼肌都主要依賴(lài)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(jìn)入骨骼肌細胞和肝、腦組織細胞內的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，血管內皮細胞等。內皮細胞上高表達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穩態(tài)調節。不過(guò)，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節。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，從數量上來(lái)說(shuō)，Glut4負責了機體大多部分葡萄糖向細胞內的轉運工作。胰島素和運動(dòng)都可以促進(jìn)骨骼肌和脂肪細胞內的Glut4向細胞膜上轉位，從而使葡萄糖的攝取比靜止狀態(tài)增加大約20倍。運動(dòng)和胰島素是通過(guò)活化Akt進(jìn)而促進(jìn)Glut4的活化（磷酸化）與膜轉位的，因此Akt通過(guò)對Glut4表達和膜轉位的直接調控而成為胰島素依賴(lài)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(lái)自Akt2和Akt下游效應分子RSK（S6kinase）基因敲除小鼠表型的驗證，二者均表現為低胰島素性糖耐受，RSK敲除小鼠還表現出胰島細胞的萎縮（有關(guān)Akt信號道路對葡萄糖代謝調控的具體分子機制詳見(jiàn)第4部分）。除了上面提到的四個(gè)主要Gluts外，還有在回腸主要表達的Glut5,Glut6是個(gè)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(guò)加速葡萄糖快速攝取和分解代謝與線(xiàn)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(xiàn)粒體氧化磷酸化的調控主要是通過(guò)加速線(xiàn)粒體己糖激酶HK(mitochondriahexokinase，mtHK,包括HKI和HKII)與線(xiàn)粒體壓力依賴(lài)性陰離子通道蛋白（VDAC）的結合而增強糖酵解與線(xiàn)粒體的氧化磷酸化的偶聯(lián)。通過(guò)促進(jìn)mtHK與線(xiàn)粒體的結合，Akt還促進(jìn)了細胞的存活。關(guān)于A(yíng)kt對葡萄糖酵解糖流量或潮量（glycolyticflux）的代謝調控可能有多種機制參與(3,8,9)。首先，Akt可以通過(guò)增加Glut1,2,4等的表達，和通過(guò)調節Gluts向細胞膜的轉位而促進(jìn)葡萄糖的攝取。其次，增加的氧化磷酸化與糖酵解可能在動(dòng)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(jìn)而促進(jìn)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。葡萄糖轉運攝取的增加伴隨氧化磷酸化的增加，導致G-6-P(Glucose-6-phosphate)在糖酵解和磷酸戊糖通路（PPP，pentosephosphatepathway）供應和被利用的增加，Akt通過(guò)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),導致PKF2產(chǎn)物果糖2,6二磷酸（fructose2,6-bisphosphate）誘導的PKF1活化。來(lái)自線(xiàn)粒體三羧酸（tricarboxylicacid，TCA）循環(huán)產(chǎn)生的枸櫞酸被轉移到胞漿中，在A(yíng)TP-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磷酸化和活化的調控。因此，通過(guò)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(cháng)與增殖相關(guān)的代謝活動(dòng)。生物合成所需三大類(lèi)別的大分子—脂肪酸，氨基酸和核苷酸都需要依賴(lài)來(lái)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(jìn)入線(xiàn)粒體被轉化為乙酰CoA和通過(guò)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(lái)自TCA循環(huán)。通過(guò)對TCA循環(huán)中的其它中間產(chǎn)物的轉氨基作用，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(lái)自于對葉酸的代謝。葡萄糖通過(guò)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(jìn)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)物丙酮酸則可轉化為乳酸并產(chǎn)生NAD+；或進(jìn)一步在線(xiàn)粒體被氧化；還可轉氨為丙氨酸.