回補反應（Anaplerosis）與中間產物流出（Cataplerosis）的平衡是維持 TCA 循環穩態運轉的必要條件。TCA 中間產物的總池（pool）約 ~5 μmol/g tissue（肝臟），遠低於 TCA 通量，因此即使少量抽取也會顯著影響循環速率。
Pyruvate Carboxylase（PC）
PC 是 class II biotin-dependent carboxylase，homodimer/tetramer（物種依賴），每個亞基含四個域：biotin carboxylase（BC）、carboxyltransferase（CT）、biotin carboxyl carrier protein（BCCP）和 allosteric domain。反應分兩步：(1) BC 域催化 ATP-dependent carboxylation of biotin（HCO₃⁻ + ATP + biotin-enzyme → carboxybiotin-enzyme + ADP + Pi）；(2) CT 域將 CO₂ 從 carboxybiotin 轉移至 pyruvate → OAA。Acetyl-CoA 是必需的正向別構活化劑，結合 allosteric domain 穩定 active tetramer 構象（Jitrapakdee et al., 2008）。
PC 在肝臟和腎臟高表達（糖質新生組織），也在胰臟β細胞中關鍵：PC 催化的 anaplerosis 維持 TCA 循環中間產物出口至 cytoplasm，經 citrate/isocitrate → malonyl-CoA pathway 和 pyruvate cycling 產生的代謝偶聯信號（metabolic coupling factors）放大胰島素分泌（Jitrapakdee et al., Diabetologia 2010）。
Glutamine Anaplerosis 與癌症代謝
Glutamine 經 glutaminase（GLS1/2）水解為 glutamate，再經 glutamate dehydrogenase（GDH）或轉胺酶（如 GOT2）轉為 α-KG。在 MYC-driven tumors 中，MYC 轉錄上調 GLS1 表達和 glutamine transporters（SLC1A5），使 glutamine 成為碳源和氮源的主要來源（Wise et al., PNAS 2008）。在 hypoxia 或 ETC dysfunction 的腫瘤中，glutamine 經 reductive carboxylation（α-KG → isocitrate → citrate，由 IDH2 逆向催化）補充 citrate pool 以維持脂肪酸合成（Metallo et al., Nature 2012）。
¹³C 代謝通量分析中的 Anaplerosis
[U-¹³C]glucose 灌流後，若 TCA 中間產物的 isotopomer 分布偏離 PDH-only model（特別是 M+3 OAA 的出現），即表示 PC 通路的回補貢獻。PC flux / PDH flux 比值（稱為 anaplerotic index）在肝臟約 0.3-0.5，在腫瘤中可能更高。此方法是定量研究體內代謝分流的金標準（Burgess et al., J Biol Chem 2007）。