激素在血糖浓度稳定中的协同和对抗作用
血糖(blood sugar)是指血中的葡萄糖,一般在空腹时的血糖水平较为恒定。正常人空腹血糖浓度为3.89~6.11mmol/L,空腹血糖>6.7mmol/L为血糖升高;血糖<3.33mmol/L为血糖降低。血糖的升高或降低,是血糖偏离正常的两种形式。正常情况下,通过体液因素调节糖的代谢过程,使血糖维持在正常水平。
血糖水平是由糖的来源和去路两方面的动态平衡所决定。
血糖的主要来源是:①食物中的淀粉等糖类物质消化成葡萄糖后被不断地吸收入血,这是血糖稳定的前提条件;②糖原分解或糖异生(非糖物质转变为糖)释放出来的葡萄糖;③从食物消化吸收入血的其他糖类,如果糖及半乳糖等,也可转变为葡萄糖。
血糖的去路主要有:①分解供能;②合成肝糖原和肌糖原;③转变成其他含糖物质;④转变成非糖物质。
若单纯考虑来源和去路两方面的关系,则凡是血糖来源增多或去路减少,都会使血糖水平升高;反之,当其来源减少或去路增多,则会使血糖水平降低。在正常摄食条件下,机体血糖的相对稳定是通过作用相互协同和对抗的激素,对糖的来源和去路进行准确而精细调节来实现的。正常血糖浓度的维持主要受胰岛素(insulin)和胰高血糖素(glucagon)的调节,肾上腺素、生长激素和皮质醇等激素也参与血糖浓度稳定的调节作用(图5-19,表5-10)。

图5-19 胰岛素和胰高血糖素的相互作用 注:实箭头示促进作用或作用方向;虚箭头示抑制作用
表5-10 激素在血糖浓度稳定调节中的协同和对抗作用

在不同的功能状态下,胰岛素和胰高血糖素的分泌水平存在着明显的差异。在餐后,胰岛素分泌增多,其作用占优势。从图5-19可见,血糖升高,刺激胰岛素分泌而抑制胰高血糖素的分泌;胰岛素的分泌也抑制胰高血糖素的分泌,二者共同作用,抑制胰高血糖素分泌的作用就更加明显,使胰岛素能更有效地发挥作用,故餐后体内的合成代谢占优势,并使血糖浓度逐渐降至正常。在饥饿状态,血糖浓度降低,胰岛素的分泌明显减少;胰高血糖素分泌增多,其作用占优势,通过促使体内贮存的营养物质分解,使血糖维持在一定水平,进而保证机体的生命活动,尤其是大脑功能活动的正常进行。
因胰岛素分泌不足(1型糖尿病)或胰岛素抵抗(2型糖尿病)等病因所致的糖尿病,血糖升高,当血糖超过肾糖阈时,部分糖随尿排出而出现糖尿(glycosuria)。糖尿病患者由于渗透性利尿使水和电解质从体内大量丢失,造成机体脱水而引起烦渴和多饮;由于细胞内糖缺乏,下丘脑饱中枢受抑制,摄食中枢活动加强,使食欲增加,引起多食;胰岛素不足,组织不能很好地利用葡萄糖供能,而动用脂肪和蛋白质提供人体所需能量,故体重减轻。糖尿病(1型)患者适量使用胰岛素后,可使血糖维持在正常浓度;使用过量,血中葡萄糖迅速而大量地进入细胞内,可引起血糖骤然降低,甚至发生低血糖性休克。
这里要指出的是胰岛素用于糖尿病的治疗,使许多患者获得了宝贵的生命,这要归功于Banting和Best的工作。1920年10月,28岁的Banting作为一个生理学老师在为学生准备糖代谢的理论课时,通过查阅资料产生了一个新的思想:结扎狗的胰腺导管,待腺泡萎缩只剩胰岛后,用从中分离出的物质治疗糖尿病。他随即求助于有实验条件的Macleod教授,但Macleod并不认为这个想法会有结果。因为,以前许多有名的科学家在寻找控制糖尿病的激素中都没有成功。经Banting在几个月里的反复请求,Macleod最后同意Banting在他休假的两个月中利用其实验条件。1921年5月开始实验。当时,大学四年级学生、22岁的Best利用假期协助Banting的工作。Banting用自己仅有的一点积蓄购买实验动物和其他耗材,在1个月余的时间里几乎没有什么结果,经济上压力也很重,生活十分的清苦,此时,交往几年的女友又与他分手。这一切,没有动摇Banting继续向前的决心。在最艰难的坚持中,Banting和Best相互鼓励。终于在Macleod归来之前,实验有了突破性的进展。Banting最初的思想变为现实:切除胰腺后患糖尿病的狗,注入用萎缩胰腺的提取物,糖尿病症状消失。在事实面前,Macleod转变态度并指导和协助胰岛素的提取工作。1923年,Banting和Macleod共享诺贝尔生理学或医学奖。Banting把自己所得奖金的一半给了Best。他说:对于这个荣誉,Best永远和我在一起。