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學習重點 成熟紅血球沒有粒線體，最主要的 ATP 來源是無氧的 Embden–Meyerhof pathway（糖解作用），把葡萄糖代謝為乳酸，每分子葡萄糖淨得 2 ATP。 紅血球內的 NADH 主要由 Embden–Meyerhof pathway 產生，用於還原高鐵血紅素（methemoglobin）；NADPH 則來自 hexose monophosphate shunt，兩者不可混淆。 丙酮酸激酶（pyruvate kinase, PK）缺乏症是 Embden–Meyerhof 途徑中最常見的酵素缺乏，造成紅血球 ATP 生成不足，引起慢性溶血性貧血。 PK 缺乏症為體染色體隱性遺傳（不是性聯遺傳），紅血球內 2,3-DPG 增加（不是減少）。 核心觀念 一、紅血球的能量來源：Embden–Meyerhof 途徑 成熟紅血球沒有細胞核與粒線體，無法進行 TCA 循環與氧化磷酸化，也不會把葡萄糖完全氧化成二氧化碳與水。紅血球的主要燃料是葡萄糖，不是乳糖、果糖或蔗糖。葡萄糖大部分（約九成）進入無氧糖解，也就是 Embden–Meyerhof pathway。 整體反應可記為：葡萄糖 → 2 丙酮酸 → 2 乳酸。過程中先消耗 2 ATP，之後生成 4 ATP，因此淨得 2 ATP；另外在甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）步驟把 NAD+ 還原為 NADH。 糖解產生的 ATP 用於： 維持鈉鉀幫浦、鈣幫浦等離子運輸，維持細胞內水分與體積。 維持紅血球膜與細胞骨架的完整性及變形能力。 因此 Embden–Meyerhof pathway 對紅血球存活、避免溶血非常重要；ATP 不足時紅血球變僵硬、易被脾臟破壞。 二、紅血球內各代謝途徑比較 代謝途徑主要產物主要功能 Embden–Meyerhof pathway（無氧糖解）ATP、NADH、乳酸紅血球 ATP 的主要來源；NADH 供高鐵血紅素還原 Hexose monophosphate shunt（磷酸五碳醣旁路）NADPH、五碳醣（pentose）NADPH 維持還原型穀胱甘肽（GSH），抵抗氧化傷害 Rapoport–Luebering shunt2,3-DPG降低血紅素對氧的親和力，促進組織釋氧；此支路會少產生 ATP Methemoglobin reductase pathway利用 NADH將高鐵血紅素（Fe³⁺）還原為正常血紅素（Fe²⁺） 判斷「葡萄糖代謝成什麼」時： 葡萄糖 → 乳酸：Embden–Meyerhof pathway（紅血球）。 葡萄糖 → 二氧化碳與水：需粒線體的有氧代謝（TCA 循環），成熟紅血球做不到。 葡萄糖 → 五碳醣：hexose monophosphate shunt。 肝醣 → 葡萄糖：肝醣分解，與紅血球糖解無關。 三、NADH 與 NADPH 的區別 Embden–Meyerhof pathway 產生的是 NADH，不產生 NADPH。NADH 有兩個去處：一是供 NADH-methemoglobin reductase（cytochrome b5 reductase）把高鐵血紅素還原，維持血紅素鐵於 Fe²⁺ 狀態；二是在乳酸脫氫酶反應中把丙酮酸還原成乳酸。 NADPH 來自 hexose monophosphate shunt（G6PD 是此途徑的第一個酵素），主要功能是經 glutathione reductase 維持還原型穀胱甘肽，保護血紅素與膜免於氧化。 四、丙酮酸激酶的功能 PK 催化糖解最後的產能步驟：磷酸烯醇丙酮酸（PEP）＋ ADP → 丙酮酸 ＋ ATP。PK 缺乏時，此步驟受阻，紅血球 ATP 生成減少。 五、丙酮酸激酶缺乏症 流行病學：Embden–Meyerhof 途徑中最常見的酵素缺乏症（若論所有紅血球酵素缺乏，最常見的是 G6PD 缺乏，但 G6PD 屬於 HMP shunt，不屬於糖解途徑）。 遺傳：體染色體隱性遺傳。（G6PD 缺乏才是 X 染色體性聯隱性遺傳。） 致病機轉：ATP 不足 → 離子幫浦失能、鉀離子與水分流失 → 紅血球脫水、僵硬、變形能力下降 → 主要在脾臟被破壞（血管外溶血）。 臨床表現：先天性、非球形細胞性的慢性溶血性貧血，可見網狀紅血球增加、黃疸、脾腫大；不是巨芽球性或小球性貧血，也不像 G6PD 缺乏那樣以氧化壓力誘發的急性溶血為特徵。 2,3-DPG 增加：PK 阻斷使上游中間產物堆積，更多流入 Rapoport–Luebering shunt，2,3-DPG 上升，氧解離曲線右移，組織較易獲得氧，故患者對貧血的耐受度較好。 血液抹片：缺乏特異性變化，可見棘狀紅血球（echinocyte），脾臟切除後較明顯；大量 bite cells、blister cells、Heinz bodies 是氧化性溶血（如 G6PD 缺乏）的特徵，不是 PK 缺乏的典型表現。 六、易混淆的酵素缺乏比較 項目PK 缺乏Hexokinase 缺乏G6PD 缺乏 所屬途徑Embden–Meyerhof（糖解末端）Embden–Meyerhof（糖解入口）Hexose monophosphate shunt 主要缺陷ATP 不足ATP 不足（罕見）NADPH、GSH 不足 遺傳體染色體隱性體染色體隱性X 染色體性聯隱性 2,3-DPG增加減少（上游受阻）無特徵性變化 溶血型態慢性溶血慢性溶血氧化誘發的急性溶血為主 抹片非特異，可見棘狀紅血球非特異Heinz body、bite cell、blister cell 常考陷阱 「PK 缺乏時 2,3-DPG 大量減少」：錯。下游阻斷、上游堆積，2,3-DPG 是增加的。 「PK 缺乏屬 X 染色體隱性／性聯遺傳」：錯。為體染色體隱性；性聯遺傳的是 G6PD 缺乏。 「PK 缺乏與 NADPH 供應異常有關」：錯。NADPH 問題屬於 HMP shunt（G6PD 缺乏）；PK 缺乏的核心是 ATP 減少。 「PK 缺乏抹片可見大量 bite cells 及 blister cells」：錯。這是氧化性溶血的表現。 「Embden–Meyerhof pathway 會產生 NADPH，供高鐵血紅素還原」：錯。糖解產生的是 NADH，高鐵血紅素主要由 NADH-methemoglobin reductase 還原；NADPH 來自 HMP shunt。看到「糖解」與「NADPH」放在一起就要警覺。 「紅血球 NADH 主要來自 HMP shunt、Rapoport–Luebering shunt 或 glutathione 還原途徑」：錯。NADH 主要來自 Embden–Meyerhof pathway。 「紅血球 ATP 主要來自 HMP shunt、Rapoport–Luebering shunt 或 TCA 循環」：錯。HMP shunt 產 NADPH，Rapoport–Luebering shunt 產 2,3-DPG（反而少產 ATP），紅血球無粒線體不能走 TCA。 「Embden–Meyerhof pathway 把葡萄糖代謝為 CO₂ 與水、五碳醣，或把肝醣分解為葡萄糖」：錯。正確是葡萄糖 → 乳酸。 「紅血球能量主要來自乳糖、果糖、蔗糖」：錯。主要燃料是葡萄糖。 「糖解最常見的酵素缺乏是 G6PD 或 glutathione reductase 缺乏」：錯。這兩者不在糖解途徑；糖解途徑最常見的是 PK 缺乏，hexokinase 缺乏較罕見。 「PK 缺乏造成急性溶血、巨芽球性或小球性貧血」：錯。是慢性溶血性貧血。 記憶口訣 「糖解無氧產乳酸，淨賺兩個 ATP；糖解出 NADH，旁路才給 NADPH。」 「PK 缺、ATP 少，DPG 反而高；體隱遺傳慢溶血，咬痕水泡找 G6PD。」