臨床生物化學/血糖濃度的調節(jié)
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血液濃度能維持相對恒定是由于機體內存在一整套高效率的調節(jié)機制，精細地控制著血糖的來源與去路，使之達到動態(tài)平衡。
（一）神經系統(tǒng)的調節(jié)作用
神經系統(tǒng)對血糖濃度的調節(jié)作用主要通過以下丘腦和自主神經系統(tǒng)對所控制激素的分泌，后者再通過影響血糖來源與去路關鍵酶的活性來實現(xiàn)。神經系統(tǒng)的調節(jié)最終通過細胞水平的調節(jié)來達到目的。
下丘腦一方面通過內臟神經作用于腎上腺髓質，刺激腎上腺素的分泌；另一方面也作用于胰島α-細胞，使其分泌胰高血糖素；同時還可以直接作用于肝。三方面共同作用的結果是使肝細胞的磷酸化酶活化，使糖原分解加速；糖異生關鍵酶的活性增加，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興奮，使胰腺β-細胞分泌胰島素，同時還可直接作用于肝，使肝細胞內糖原合成酶活化，促進肝糖原的合成；此外還抑制糖異生途徑，促進糖的氧化和轉化，總體上使血糖的去路增加，來源減少，最終達到使血糖濃度降低的目的。
（二）激素的調節(jié)作用
調節(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。各類激素調節(jié)糖代謝反應從而影響血糖濃度的機制在表3-1中簡要說明。
表3-1 激素對血糖濃度的調節(jié)作用
| 降低血糖的激素 | 升高血糖的激素 | ||||
| 激素 | 對糖代謝影響 | 促進釋放的主要因素 | 激素 | 對糖代謝影響 | 促進釋放的主要因素 |
| 胰島素 | 1.促進肌肉、脂肪組織細胞膜對葡萄糖通透性，使血糖容易進入細胞內(肝、腦例外) | 高血糖、高氨基酸、迷走神經興奮、胰泌素、胰高血糖素 | 腎上腺素 | 1.促進肝糖分解為血糖 | 交感神經興奮,低血糖 |
| 2.促進肝葡萄糖激酶活性，使血糖易進入肝細胞內合成肝糖原 | 2.促進肌糖原酵解 | ||||
| 3.促進糖氧化分解 | 3.促進糖異生 | ||||
| 4.促進糖轉變成脂肪 | 胰糖高血素 | 1.促進肝糖原分解成血糖 | 低血糖、低氨基酸、促胰酶素(肝囊收縮素) | ||
| 5.抑制糖異生 | 2.促進糖異生 | ||||
| 糖皮質激素 | 1.促進肝外組織蛋白質分解生成氨基酸 | 應激 | |||
| 2.促進肝內糖異生 | |||||
| 生長素 | 早期：有胰島素樣作用(時間很短) | 低血糖,運動,應激 | |||
| 晚期：有抗胰島素作用(主要作用) | |||||
1．胰島素胰島素是胰島β細胞分泌的一種蛋白類激素，由51個氨基酸組成。血中葡萄糖或氨基酸濃度高時，可促進胰島素的分泌。
胰島素對血糖的調節(jié)機制，首先是使肌肉和脂肪組織細胞膜對葡萄糖的通透性增加，利于血糖進入這些組織進行代謝。胰島素還能誘導葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速細胞內葡萄糖的分解利用。胰島素通過使細胞內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鍵酶等，使糖原合成增加，糖的氧化利用、糖轉變?yōu)橹镜姆磻黾?，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）其化學結構和生物學特性類似胰島素，但IGF的免疫學性質與胰島素完全不同。IGF通過IGF受體和胰島素受體而發(fā)揮作用。但IGF促進血糖降低的快速效應僅相當于胰島素的一部分，例如：①促進脂肪細胞轉變、攝取和氧化葡萄糖，并合成脂肪的強度僅為胰島素的1/50或1/100；②對心肌細胞攝取葡萄糖的作用為胰島素的1/2或1/5；對骨骼肌攝取、氧化葡萄糖及合成糖原的作用只有胰島素的1/20。IGF的長期效應是促進生長。
2．胰高血糖素是胰島α細胞合成和分泌的由29個氨基酸組成的肽類激素，分子量為3500。其一級結構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胞內cAMP含量達到調節(jié)血糖濃度的目的。細胞內的cAMP可激活依賴cAMP的蛋白激酶，后者通過酶蛋白的共價修飾改變細胞內酶的活性，即激活糖原分解和糖異生的關鍵酶，抑制糖原合成和糖氧化的關鍵酶，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，加速脂肪的動員和氧化供能，減少組織對糖的利用，從而加重血糖升高。目前認為，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。由腸道上皮細胞生成和分泌的類似胰高血糖素的物質叫腸高血糖素。所以，用一般免疫法測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，正常血漿中的基礎濃度為50-100ng/L。
在激素發(fā)揮調節(jié)血漿濃度的作用中，最重要的是胰島素和胰高血糖素。腎上腺素在應激時發(fā)揮作用，而腎上腺皮質激素、生長激素等都可影響血糖水平，但在生理性調節(jié)中僅居次要地位。
綜上所述，胰島素和胰高血糖素是調節(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)調的結果。
⒊肝在糖代謝調節(jié)中的作用肝是調節(jié)血糖濃度的主要器官，這不僅僅是因為肝內糖代謝的途徑很多，而關鍵還在于有些代謝途徑為肝所特有。
餐后食物中糖類經消化吸收，以葡萄糖形式大量進入血液，使血糖濃度暫時輕度升高。此時葡萄糖直接促進肝等組織攝取葡萄糖，使肝細胞內糖原合成明顯增加，同時也抑制肝糖原的分解，減少其向血中釋放葡萄糖，同時還使糖轉為脂肪，結果是餐后血糖濃度僅輕度升高，并很快恢復至正常范圍。饑餓時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、氨基酸等非糖物質主要在肝細胞骨轉變成葡萄糖，以補充血糖因空腹所致血糖來源不足。這是因為糖異生途徑的關鍵酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙銅酸羧激酶的活性似肝最高。饑餓或劇烈運動時，肝臟利用非糖物質轉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鍵器官。當機體需要時，通過神經-激素的作用，使肝細胞內各種糖代謝途徑的酶活性改變，實現(xiàn)肝維持血糖濃度恒定的目的。當肝功能嚴重受損時，進食糖類或輸注葡萄糖液都可發(fā)生一時性高血糖甚至糖尿，而饑餓時則可出現(xiàn)低血糖癥狀。
現(xiàn)將血糖三個水平的調節(jié)簡要總結于圖3-2。
圖3-2 血糖調節(jié)的主要機制
 血糖及其來源與去路 | 高血糖癥與糖尿病  |
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