草酰乙酸分子结构（图片来源：网络）

草酰乙酸（Oxaloacetic acid, OAA）是三羧酸循环中在苹果酸脱氢酶的催化下由苹果酸生成的，它与乙酰辅酶A缩合生成柠檬酸，开始新的循环，是生物代谢网络中的核心分子之一，其作用贯穿于能量代谢、物质转化及细胞信号调控等多个层面。作为三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle, TCA循环）的关键中间体，草酰乙酸不仅是能量代谢的枢纽，还在糖异生、氨基酸合成及代谢调控中发挥重要作用。

1. 三羧酸循环的启动与调控

三羧酸循环是需氧生物能量代谢的核心途径，而草酰乙酸是循环的起始物质。其通过与乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）缩合生成柠檬酸，启动循环反应。这一反应由柠檬酸合酶催化，是循环的关键限速步骤。若草酰乙酸浓度不足，乙酰辅酶A无法进入循环，导致脂代谢中间体堆积（如酮体生成），甚至引发代谢紊乱。此外，草酰乙酸的浓度直接影响循环速率。

2. 糖异生与跨膜转运

在糖异生中，草酰乙酸是丙酮酸转化为葡萄糖的关键中间体。线粒体内的草酰乙酸需通过“苹果酸-天冬氨酸穿梭”转运至胞浆，这两种穿梭机制都涉及到特定的酶促反应，使得草酰乙酸能够跨越线粒体膜，参与到胞液中的糖异生过程。草酰乙酸终转化为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），完成糖的合成的过程这一过程不仅维持血糖稳定，还与糖尿病等代谢疾病密切相关。

3. 氨基酸与脂代谢的枢纽

草酰乙酸通过转氨基作用生成天冬氨酸，后者是合成嘧啶核苷酸和尿素循环的重要原料。同时，草酰乙酸通过柠檬酸-丙酮酸循环参与乙酰辅酶A的胞浆转运，促进脂肪酸合成。

1. 代谢疾病与治疗靶点

草酰乙酸代谢异常与糖尿病、肥胖及癌症密切相关。例如：

糖尿病：糖异生过度活跃导致的高血糖与草酰乙酸水平调控失衡有关，靶向丙酮酸羧化酶可能成为治疗策略。

癌症：肿瘤细胞依赖“瓦氏效应”（Warburg effect）快速增殖，但其线粒体代谢仍需草酰乙酸维持。抑制丙酮酸羧化酶可切断肿瘤细胞的代谢回补途径。

2. 衰老与神经退行性疾病

线粒体功能衰退导致的TCA循环障碍是衰老的重要标志。补充草酰乙酸前体（如苹果酸）可改善老年动物的能量代谢，并在阿尔茨海默病模型中显示出神经保护作用。