六、血糖及其调节
血糖指血中的葡萄糖。正常情况下，机体血糖恒定维持在3.89～6.11 mmol/L水平，这是进入和移出血液中的葡萄糖平衡的结果。血糖来源于食物中糖的消化和吸收、肝糖原分解和肝糖异生生成葡萄糖释入血液内。血糖的去路则为周围组织以及肝的摄取利用、糖原合成、转化为非糖物质或其他含糖物质。血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果，也是肝、肌肉、脂肪组织等器官组织代谢协调的结果。
血糖水平的平衡主要受到激素调节，调节血糖水平的激素主要有胰岛素、高血糖素、肾上腺素和糖皮质激素等，血糖水平恒定是这些激素联合作用的结果。胰腺B细胞产生胰岛素，A细胞产生胰高血糖素。当食用高糖类饮食时，葡萄糖从肠道进入血液使血糖升高，导致胰岛素分泌增加。胰岛素可促进血糖进入组织细胞氧化分解、合成肝糖原和转化成非糖物质，它还可通过抑制胰高血糖素的分泌抑制肝糖原分解和糖异生，从而达到迅速降血糖的效果。当机体消耗血糖使其浓度降低时，胰岛素分泌减少而胰高血糖素分泌增加，从而促进肝糖原分解，升高血糖。但是胰高血糖素的分泌增加又对胰岛素的分泌起促进作用，胰高血糖素促进肝糖原分解的同时，胰岛素分泌增加很快发挥相反的降血糖作用。这样，通过拮抗作用使肝糖原分解缓慢进行，使血糖在正常浓度范围内保持较小幅度的波动。
胰岛素是降低血糖的唯一激素，胰腺释放的胰岛素主要受血液供给胰岛的血糖水平的调节。当血糖升高时，GLUT-4载体将葡萄糖运输至B细胞，被己糖激酶Ⅳ（葡萄糖激酶）转化为葡糖-6-磷酸后进入糖酵解。葡萄糖代谢活跃使ATP增加，导致细胞膜上ATP调控的K+通路关闭。K+外流减少使细胞膜去极化，导致细胞膜上电压调控的Ca2+通路开放。Ca2+流入触发细胞外排释放胰岛素。副交感神经和交感神经的刺激也能分别增加或者抑制胰岛素的释放。一个简单的反馈回路控制着激素分泌：胰岛素通过刺激各组织对葡萄糖的摄入来降低血糖；而血糖的降低，可使己糖激酶催化反应的减弱而被B细胞检测到，从而减少或者停止胰岛素的分泌。这个反馈调节持续不断地维持血糖浓度相对恒定。胰岛素刺激骨骼肌和脂肪组织的葡萄糖摄入，葡萄糖转化成葡糖-6-磷酸。在肝内，胰岛素激活糖原合酶，使糖原磷酸化酶失活，促进糖原合成。
胰岛素还能刺激过剩燃料的储存。在肝中，胰岛素可激活糖酵解途径将葡糖-6-磷酸氧化成丙酮酸，也可促进丙酮酸氧化成乙酰CoA。如果不需要进一步氧化分解供能，乙酰CoA在肝中就被用于合成脂肪酸，这些脂肪酸再生成三酰甘油以血浆极低密度脂蛋白（VLDL）的形式输出至全身组织。在脂肪细胞中，胰岛素通过来源于VLDL三酰甘油释放的脂肪酸来刺激TAG的合成。简单地说，胰岛素的效果就是使多余血糖更利于转变成两种储存形式——糖原（存在于肝和骨骼肌）和三酰甘油（存在于脂肪组织）。
胰高血糖素是升高血糖的主要激素，血糖降低或血内氨基酸升高可刺激胰高血糖素的分泌。当饮食中糖类摄取几个小时后，大脑和其他组织氧化葡萄糖的作用可导致血糖水平轻微降低。血糖降低触发胰高血糖素的分泌并减少胰岛素的释放。高蛋白食物也可刺激胰高血糖素的分泌。胰高血糖素可通过几个方面的作用升高血糖：①它能通过激活糖原磷酸化酶和使糖原合成酶失活来刺激肝糖原的分解，这两种效应均是由cAMP调节酶的磷酸化来实现的。②胰高血糖素在肝中可抑制葡萄糖分解（糖酵解），促进葡萄糖（糖异生途径）合成。③胰高血糖素也可通过依赖cAMP的磷酸化抑制肝内丙酮酸激酶的活性，从而阻止磷酸烯醇式丙酮酸转化为丙酮酸，丙酮酸进入三羧酸循环被氧化，而磷酸烯醇式丙酮酸的累积有利于糖异生。胰高血糖素通过刺激参加糖异生作用的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成而使得这种效果增强。总之，在肝中胰高血糖素通过刺激糖原分解，促进糖异生及阻止糖酵解来输出葡萄糖，从而使血糖恢复到正常水平。
尽管调节的主要靶器官是肝，胰高血糖素也能作用于脂肪组织。它通过引起cAMP依赖的三酰甘油脂肪酶磷酸化，促使三酰甘油的释放。活化的脂肪酶释放游离脂肪酸，这些脂肪酸被运送至肝和其他组织提供能量，以满足脑组织对葡萄糖的需求。胰高血糖素的作用就是通过肝刺激葡萄糖的合成和释放，动员脂肪组织释放脂肪酸来作为葡萄糖的替代品给除大脑以外的其他组织提供能量。
机体升高血糖的激素还有肾上腺素和糖皮质激素。肾上腺素是强有力的升高血糖的激素，肾上腺素的作用机制是通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。在肝糖原分解为葡萄糖，在肌肉则经糖无氧氧化生成乳酸，并通过乳酸循环间接升高血糖水平。肾上腺素主要在应激状态下发挥调节作用，对进食情况引起的血糖波动没有生理意义。
糖皮质激素可升高血糖，其作用机制有两方面：①促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生，这时，糖异生途径的调节酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成增强。②抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果。这种协助促进脂肪动员的作用，可使得血中游离脂酸升高，也可间接抑制周围组织摄取葡萄糖。