臨床生物化學(xué)/血糖濃度的調(diào)節(jié)

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臨床生物化學(xué)

糖代謝紊亂
- 糖代謝紊亂概述
  - 糖的重要生理作用
  - 血糖及其來源與去路
  - 血糖濃度的調(diào)節(jié)

血液濃度能維持相對(duì)恒定是由于機(jī)體內(nèi)存在一整套高效率的調(diào)節(jié)機(jī)制，精細(xì)地控制著血糖的來源與去路，使之達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)作用主要通過以下丘腦和自主神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)所控制激素的分泌，后者再通過影響血糖來源與去路關(guān)鍵酶的活性來實(shí)現(xiàn)。神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)最終通過細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)來達(dá)到目的。

下丘腦一方面通過內(nèi)臟神經(jīng)作用于腎上腺髓質(zhì)，刺激腎上腺素的分泌；另一方面也作用于胰島α-細(xì)胞，使其分泌胰高血糖素；同時(shí)還可以直接作用于肝。三方面共同作用的結(jié)果是使肝細(xì)胞的磷酸化酶活化，使糖原分解加速；糖異生關(guān)鍵酶的活性增加，糖異生作用增加，從而使血糖濃度升高。

下丘腦了可通過迷走神經(jīng)興奮，使胰腺β-細(xì)胞分泌胰島素，同時(shí)還可直接作用于肝，使肝細(xì)胞內(nèi)糖原合成酶活化，促進(jìn)肝糖原的合成；此外還抑制糖異生途徑，促進(jìn)糖的氧化和轉(zhuǎn)化，總體上使血糖的去路增加，來源減少，最終達(dá)到使血糖濃度降低的目的。

（二）激素的調(diào)節(jié)作用

調(diào)節(jié)血糖濃度的激素可分為兩大類，即降低血糖濃度的激素和升高血糖濃度的激素。各類激素調(diào)節(jié)糖代謝反應(yīng)從而影響血糖濃度的機(jī)制在表3-1中簡要說明。

表3-1 激素對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)作用

降低血糖的激素	升高血糖的激素
激素	對(duì)糖代謝影響	促進(jìn)釋放的主要因素	激素	對(duì)糖代謝影響	促進(jìn)釋放的主要因素
胰島素	1.促進(jìn)肌肉、脂肪組織細(xì)胞膜對(duì)葡萄糖通透性，使血糖容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)(肝、腦例外)	高血糖、高氨基酸、迷走神經(jīng)興奮、胰泌素、胰高血糖素	腎上腺素	1.促進(jìn)肝糖分解為血糖	交感神經(jīng)興奮,低血糖
2.促進(jìn)肝葡萄糖激酶活性，使血糖易進(jìn)入肝細(xì)胞內(nèi)合成肝糖原	2.促進(jìn)肌糖原酵解
3.促進(jìn)糖氧化分解	3.促進(jìn)糖異生
4.促進(jìn)糖轉(zhuǎn)變成脂肪	胰糖高血素		1.促進(jìn)肝糖原分解成血糖	低血糖、低氨基酸、促胰酶素(肝囊收縮素)
5.抑制糖異生	胰糖高血素		2.促進(jìn)糖異生	低血糖、低氨基酸、促胰酶素(肝囊收縮素)
	糖皮質(zhì)激素		1.促進(jìn)肝外組織蛋白質(zhì)分解生成氨基酸	應(yīng)激
	糖皮質(zhì)激素		2.促進(jìn)肝內(nèi)糖異生	應(yīng)激
	生長素		早期：有胰島素樣作用(時(shí)間很短)	低血糖,運(yùn)動(dòng),應(yīng)激
	晚期：有抗胰島素作用(主要作用)			低血糖,運(yùn)動(dòng),應(yīng)激

1．胰島素胰島素是胰島β細(xì)胞分泌的一種蛋白類激素，由51個(gè)氨基酸組成。血中葡萄糖或氨基酸濃度高時(shí)，可促進(jìn)胰島素的分泌。

胰島素對(duì)血糖的調(diào)節(jié)機(jī)制，首先是使肌肉和脂肪組織細(xì)胞膜對(duì)葡萄糖的通透性增加，利于血糖進(jìn)入這些組織進(jìn)行代謝。胰島素還能誘導(dǎo)葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的分解利用。胰島素通過使細(xì)胞內(nèi)cAMP含量減少，激活糖原合成酶和丙酮酸脫氫酶系，抑制磷酸化酶和糖異生關(guān)鍵酶等，使糖原合成增加，糖的氧化利用、糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹镜姆磻?yīng)增加，血糖去路增快；使糖原分解和糖異生減少或受抑制，使血糖來源減少，最終使血糖濃度降低。

近年來從人血清中分離出的類胰島素生長因子（insulin-likegrowthfactor，IGF，也稱somatomedins）其化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性類似胰島素，但I(xiàn)GF的免疫學(xué)性質(zhì)與胰島素完全不同。IGF通過IGF受體和胰島素受體而發(fā)揮作用。但I(xiàn)GF促進(jìn)血糖降低的快速效應(yīng)僅相當(dāng)于胰島素的一部分，例如：①促進(jìn)脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)變、攝取和氧化葡萄糖，并合成脂肪的強(qiáng)度僅為胰島素的1/50或1/100；②對(duì)心肌細(xì)胞攝取葡萄糖的作用為胰島素的1/2或1/5；對(duì)骨骼肌攝取、氧化葡萄糖及合成糖原的作用只有胰島素的1/20。IGF的長期效應(yīng)是促進(jìn)生長。

2．胰高血糖素是胰島α細(xì)胞合成和分泌的由29個(gè)氨基酸組成的肽類激素，分子量為3500。其一級(jí)結(jié)構(gòu)和一些胃腸道活性肽如胰泌素、腸抑制胃肽（GIP）等類似。血糖降時(shí)胰高血糖素分泌增加，高糖飲食后其分泌則減少。

胰高血糖素主要通過提高靶細(xì)胞內(nèi)cAMP含量達(dá)到調(diào)節(jié)血糖濃度的目的。細(xì)胞內(nèi)的cAMP可激活依賴cAMP的蛋白激酶，后者通過酶蛋白的共價(jià)修飾改變細(xì)胞內(nèi)酶的活性，即激活糖原分解和糖異生的關(guān)鍵酶，抑制糖原合成和糖氧化的關(guān)鍵酶，使血糖升高。該蛋白激酶還激活脂肪組織的激素敏感性脂肪酶，加速脂肪的動(dòng)員和氧化供能，減少組織對(duì)糖的利用，從而加重血糖升高。目前認(rèn)為，胰高血糖素是使血糖濃度升高的最重要的激素。

胰高血糖素的前體為無活性的胰高血糖素原。由腸道上皮細(xì)胞生成和分泌的類似胰高血糖素的物質(zhì)叫腸高血糖素。所以，用一般免疫法測(cè)得的高血糖素由胰高血糖素、胰高血糖素原、腸高血糖素3種形式組成，正常血漿中的基礎(chǔ)濃度為50-100ng/L。

在激素發(fā)揮調(diào)節(jié)血漿濃度的作用中，最重要的是胰島素和胰高血糖素。腎上腺素在應(yīng)激時(shí)發(fā)揮作用，而腎上腺皮質(zhì)激素、生長激素等都可影響血糖水平，但在生理性調(diào)節(jié)中僅居次要地位。

綜上所述，胰島素和胰高血糖素是調(diào)節(jié)血糖濃度的主要激素。而血糖水平保持恒定則是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果。

⒊肝在糖代謝調(diào)節(jié)中的作用肝是調(diào)節(jié)血糖濃度的主要器官，這不僅僅是因?yàn)楦蝺?nèi)糖代謝的途徑很多，而關(guān)鍵還在于有些代謝途徑為肝所特有。

餐后食物中糖類經(jīng)消化吸收，以葡萄糖形式大量進(jìn)入血液，使血糖濃度暫時(shí)輕度升高。此時(shí)葡萄糖直接促進(jìn)肝等組織攝取葡萄糖，使肝細(xì)胞內(nèi)糖原合成明顯增加，同時(shí)也抑制肝糖原的分解，減少其向血中釋放葡萄糖，同時(shí)還使糖轉(zhuǎn)為脂肪，結(jié)果是餐后血糖濃度僅輕度升高，并很快恢復(fù)至正常范圍。饑餓時(shí)肝通過自己特有的葡萄糖-6-磷酸酶，將貯存的肝糖原分解成葡萄糖以提供血糖，而肌糖原則不能轉(zhuǎn)為葡萄糖。

肝還是糖異生的主要器官（表3-2），在生理情況下，甘油、氨基酸等非糖物質(zhì)主要在肝細(xì)胞骨轉(zhuǎn)變成葡萄糖，以補(bǔ)充血糖因空腹所致血糖來源不足。這是因?yàn)樘钱惿緩降年P(guān)鍵酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙銅酸羧激酶的活性似肝最高。饑餓或劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肝臟利用非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖的作用尤為顯著。此外，肝所具有的果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶在其他單糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方面也起著重要作用。

表3-2 空腹和長期饑餓時(shí)的糖異生作用

	葡萄糖的異生作用
條件		異生器官
	速率（克/天）	肝		腎
空腹	150-300	＞90％		＜10％
饑餓5-6周后	86	50％	＜45％

由此可見，肝在血糖的來源與去路方面所發(fā)揮的作用較其他器官全面，所以它是維持血糖恒定的關(guān)鍵器官。當(dāng)機(jī)體需要時(shí)，通過神經(jīng)-激素的作用，使肝細(xì)胞內(nèi)各種糖代謝途徑的酶活性改變，實(shí)現(xiàn)肝維持血糖濃度恒定的目的。當(dāng)肝功能嚴(yán)重受損時(shí)，進(jìn)食糖類或輸注葡萄糖液都可發(fā)生一時(shí)性高血糖甚至糖尿，而饑餓時(shí)則可出現(xiàn)低血糖癥狀。

現(xiàn)將血糖三個(gè)水平的調(diào)節(jié)簡要總結(jié)于圖3-2。

血糖調(diào)節(jié)的主要機(jī)制