“血糖平衡及調節”專題探析

閆偉莉 李帥

摘要圍繞血糖平衡的調節展開，詳細地分析神經一體液在血糖平衡調節中的作用，以深化對此部分知識的認知。

關鍵詞內環境 穩態 血糖平衡 糖尿病 自身免疫病

1血糖平衡及調節的概述

人體內環境血糖平衡主要指的是內環境中血糖含量相對穩定，正常機體內血糖濃度為0.8～1.2g/L。當血糖濃度低于0.6 g/L時會出現低血糖如頭暈、出冷汗等癥狀，血糖濃度高于1.6 g/L時會出現糖尿病癥狀，因此血糖含量的穩定對維持機體的正常生命活動具有至關重要的作用。維持血糖水平的穩定主要通過激素調節。參與調節的激素主要有胰島素、胰高血糖素、腎上腺素等。激素對血糖代謝的調節實際上涉及到激素對糖代謝的總體調控。

血糖濃度是由其來源和去路的動態平衡決定的。機體血糖的來源主要有三個途徑：①食物中糖類物質的消化和吸收；②在不進食的情況下，血糖主要來源于肝糖原的分解；③非糖物質的轉化。血糖的去路主要也有三個方面：①在組織器官中氧化分解以提供能量；②以糖原的形式儲存在肝臟和肌肉中即儲存在肝糖原和機糖原中；③轉變為其他物質，如氨基酸、脂肪酸等。

血糖濃度高時，胰島素是唯一降血糖的激素。胰島素是胰島B細胞合成和分泌的。在B細胞內，首先合成的為前胰島素原，再經內質網中的蛋白酶水解為胰島素原，并包裝到囊泡中轉運至高爾基體，最終被水解為胰島素和連接肽。隨著胰島素原被加工成胰島素，未成熟的顆粒變為成熟的顆粒，并貯存在胰島B細胞中。當受到刺激時，胰島素經胞吐作用分泌到B細胞外并進入血液循環。胰島素的分泌受到多種因素的調控，其中血糖水平是調節胰島素分泌的最重要因素。在持續高血糖刺激下，一方面葡萄糖與胰島B細胞膜上的受體結合，使胞內的Ca2和cAMP均增多，從而引發胰島素的分泌。另一方面，葡萄糖在胰島B細胞內的代謝過程產生某種信息物質，它們可以激活胰島素的合成酶系，進一步刺激B細胞合成與分泌胰島素。此外，激素對胰島素的分泌也起到重要作用。抑胃肽是一種胃腸激素，它是葡萄糖依賴的胰島素刺激因子。事實上，在腸內吸收葡萄糖期間，小腸黏膜分泌的抑胃肽可以在血糖水平升高前就刺激胰島B細胞釋放胰島素。胰島A細胞分泌的胰高血糖素也可以刺激胰島B細胞分泌胰島素，胰高血糖素引起的血糖升高又進一步引起胰島素的釋放。

此外，胰島素的分泌還受到神經調節的調控。血糖濃度過高時，血管壁等處的化學感受器產生興奮通過傳入神經傳導到下丘腦，下丘腦興奮時通過迷走神經末梢釋放神經遞質作用于胰島B細胞，從而刺激胰島素的分泌。胰島素能夠促進全身組織尤其是肝臟、肌肉和脂肪組織攝取和利用葡萄糖，促進肝糖原和肌糖原的合成，抑制糖異生作用，促進葡萄糖轉變為脂肪酸，并儲存于脂肪組織中。總的來說，胰島素的功能就是增加血糖的去路和減少血糖的來源，從而使血糖含量降低。

血糖濃度低時，胰高血糖素是升高血糖的主要激素。胰高血糖素由胰島A細胞分泌的。血糖濃度是調節胰高血糖素分泌的重要因素。當血糖濃度低時，可促進胰高糖素的分泌；反之則分泌減少。機體還可以通過分泌胰島素來調節胰高血糖素的分泌。胰島素一方面可以通過旁分泌的方式直接作用于相鄰的胰島A細胞，抑制胰高血糖素的分泌；另一方面胰島素又可以通過降低血糖間接刺激胰高血糖素的分泌。因此，胰島素和胰高血糖素是兩種具有拮抗作用的激素，胰島素抑制了胰高血糖素的分泌，胰高血糖素卻可促進胰島素的分泌。

此外，機體還可以通過神經調節來調控胰高血糖素的分泌。血糖濃度過低時，血管壁等處的化學感受器產生興奮通過傳入神經傳導到下丘腦，然后通過傳出神經末梢釋放神經遞質，與胰島A細胞上特異性受體結合，引起胰高血糖素的分泌增加。交感神經興奮可以通過β受體促進胰高血糖素的分泌，而迷走神經則通過M受體抑制胰高血糖素的分泌。胰高血糖素可以促進肝糖原的分解，還可以促使氨基酸和脂肪酸等非糖物質轉化為葡萄糖，從而使血糖升高。

在應激狀態下，下丘腦還能調節腎上腺分泌腎上腺素。腎上腺素能促進肝糖原分解和糖異生作用，抑制肝細胞中的糖酵解，使血糖升高。

2血糖平衡異常與糖尿病

血糖平衡對于保證人體各種組織和器官的能量供應和維持人體健康有重大意義。血糖平衡失調時，可導致人體出現多種疾病癥狀，糖尿病就是一種血糖平衡失調引起的疾病。但尿糖并不等于糖尿病，因為如果正常人一次吃糖過多，腎小管不能全部吸收原尿中的葡萄糖，也會出現尿糖。但持續性的尿糖一般就是糖尿病，糖尿病的癥狀為“三多一少”（多尿、多飲、多食；體重減少）。糖尿病可能會引起多種并發癥，可以通過控制飲食與藥物治療相結合進行治療。

糖尿病可以分為4種類型，比較常見的I型和Ⅱ型糖尿病是原發性糖尿病，它們的發生機理非常復雜，是遺傳因素和環境因素長期共同作用的結果。糖尿病的遺傳因素就是具有患糖尿病的傾向，但是這并不意味著一定患糖尿病，先天因素再加上后天的環境因素的影響才可能最終導致糖尿病的發生。I型糖尿病和Ⅱ型糖尿病發病機制不同：I型糖尿病是：胰島B細胞受到破壞或免疫損傷導致的胰島素絕對缺乏；Ⅱ型糖尿病是由于：機體組織細胞對胰島素敏感性降低（可能與細胞膜上胰島素受體受損有關），而血液中的胰島素降低并不明顯。Ⅱ型糖尿病具有種族差異性，由基因決定，患者血液中含有抗胰島B細胞的抗體和效應T細胞，屬于自身免疫病。因此，胰島B細胞的損傷可能是機體通過體液免疫和細胞免疫導致的。

3相關試題分析

3.1考查葡萄糖的跨膜轉運方式

近年研究表明，生物體內幾乎所有細胞的膜上都有胰島素受體，因此，胰島素可以快速的降血糖。葡萄糖的跨膜運輸包括兩種方式：一種是依賴于鈉鉀泵建立的離子勢能所進行的繼發性主動轉運，如小腸絨毛上皮細胞和腎小管上皮細胞；另一種是利用葡萄糖轉運體（GLUT）進行協助擴散。

[例1]人的小腸上皮細胞依賴其細胞膜上的Na+-K+泵通過消耗ATP不斷向細胞外積累Na+，以維持細胞外的高濃度Na+環境，而進入小腸上皮細胞的葡萄糖再順濃度梯度進入組織液，然后進入血液循環，最終完成葡萄糖的吸收，據圖1分析，下列表述錯誤的是 （ ）

A.腸腔中的葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式是主動轉運，小腸上皮細胞中的葡萄糖進入組織液的方式是易化擴散

B.構成細胞膜基本支架的是脂雙層

C.結構I和結構Ⅱ均為載體蛋白，因此在行使功能時可以互換

D.腎小管重吸收葡萄糖與小腸吸收葡萄糖的方式相同，人們發現根皮苷可抑制結構I的活性，因此給糖尿病患者注射根皮苷后，血糖將會下降

參考答案：C。

解析：主要考查對“葡萄糖進出細胞的方式”等考點的理解。葡萄糖從腸腔逆濃度梯度進入小腸上皮細胞是主動轉運。進入小腸上皮細胞的葡萄糖能順濃度梯度進入組織液，因此是易化擴散。構成細胞膜基本支架的是磷脂雙分子層。載體蛋白對不同物質的轉運具有特異性，行使功能時不能互換。腎小管重吸收葡萄糖與小腸吸收葡萄糖的方式都是主動轉運，根皮苷可抑制結構I的活性，給糖尿病患者注射根皮苷后，可以減少病人對葡萄糖的吸收，從而降低血糖。因此，正確答案為C。

3.2考查血糖平衡及調節

[例2]（2017全國課標Ⅲ）為研究胰島素的生理作用，某同學將禁食一段時間的實驗小鼠隨機分為A.B、C、D四組，A組腹腔注射生理鹽水，B、C、D三組均腹腔注射等量胰島素溶液，一段時間后，B、C、D三組出現反應遲鈍、嗜睡等癥狀，而A組未出現這些癥狀。回答下列問題：

（1）B、C、D三組出現上述癥狀的原因是

（2）B、C、D三組出現上述癥狀后進行第二次注射，給B組腹腔注射生理鹽水；為盡快緩解上述癥狀給C組注射某種激素、給D組注射某種營養物質。那么C組注射的激素是_______，D組注射的營養物質是_______。

（3）第二次注射后，C、D兩組的癥狀得到緩解，緩解的機理分別是_______。

參考答案：（1）血糖低于正常水平（2）胰高血糖素葡萄糖

（3）胰高血糖素能促進糖原分解和非糖物質轉化為葡萄糖，使血糖水平升高葡萄糖直接使血糖水平升高

解析：本題通過探究實驗考查了血糖平衡調節的有關知識。給禁食一段時間的實驗小鼠注射降低血糖的胰島素，可使小鼠體內的血糖水平進一步下降，從而出現低血糖癥狀。為緩解低血糖癥狀應給C組注射胰高血糖素，從而促進肝糖原分解和非糖物質轉化為葡萄糖，升高血糖濃度；給D組直接注射營養物質葡萄糖，使血糖濃度升高，從而恢復正常。

[例3]（2017·北京理綜）細胞外葡萄糖濃度調節胰島B細胞（B細胞）分泌胰島素的過程見圖2，對其理解錯誤的是（

）

A.細胞呼吸將葡萄糖中的化學能貯存在ATP中

B.Ca2+內流促使細胞通過胞吐方式釋放胰島素

C.細胞外葡萄糖濃度降低會促進胰島素釋放

D.該過程參與了血糖濃度的反饋調節機制

答案：C.解析：本題主要考查血糖平衡調節及識圖能力。題圖顯示，細胞呼吸將葡萄糖中的化學能貯存在ATP中，A選項正確：由圖可知，Ca2+內流促使細胞釋放胰島素，胰島素的化學本質為蛋白質，只能通過胞吐方式釋放，B選項正確；由圖可知，細胞外葡萄糖濃度升高有利于葡萄糖以協助擴散的方式進入胰島B細胞，從而促進胰島素的釋放，C錯誤；該過程參與了血糖濃度的反饋調節機制，D選項正確。

3.3考查血糖平衡失調——糖尿病

[例4]（2016·江蘇）胰島素依賴型糖尿病是一種自身免疫病，主要特點是胰島B細胞數量減少、血中胰島素低、血糖高等。下列相關敘述正確的是

（

）

A.胰島素和胰高血糖素通過協同作用調節血糖平衡

B.胰腺導管堵塞會導致胰島素無法排出，血糖升高

C.血糖水平是調節胰島素和胰高血糖素分泌的最重要因素

D.胰島素受體是胰島素依賴型糖尿病患者的自身抗原

參考答案：C。

解析：據題干信息“胰島素依賴型糖尿病是一種自身免疫病，主要特點是胰島β細胞數量減少”，推知該種病是由自身的胰島β細胞受到免疫系統的攻擊而導致的，D選項錯誤；胰島素由胰島β細胞產生后分泌進入血液，胰腺導管堵塞會導致胰液無法排出，不影響胰島素的分泌，B選項錯誤；在血糖平衡調節的過程中，胰島素能降血糖，胰高血糖素能升血糖，二者為拮抗作用，A選項錯誤。本題解題思路：審題確定“自身免疫病”這一重要信息，再回顧胰島B細胞與胰島素的關系進行分析解答；解答此題還需要一個知識儲備：糖尿病有胰島素依賴型、胰島素受體破壞型兩種類型。

[例5]（2017·江蘇）葡萄糖轉運載體（GLUT）有多個成員，其中對胰島素敏感的是GLUT4。

①GLUT1～3幾乎分布于全身所有組織細胞，它們的生理功能不受胰島素的影響，其生理意義在于______________，以保證細胞生命活動的基本能量需要。

②據圖3分析，當胰島素與蛋白M結合之后，經過細胞內信號轉導，引起_______的融合，從而提高了細胞對葡萄糖的轉運能力。

③結合圖3分析，下列因素中可能會引發糖尿病的有_______（填下列字母）。

a.體內產生蛋白M抗體

b.體內產生胰島素抗體

c.信號轉導蛋白缺失

d.胰高血糖素與其受體結合發生障礙

參考答案：①維持細胞對葡萄糖的基礎轉運量②含GLUT4的囊泡與細胞膜③a、b、c

解析：由于GLUT1～3幾乎分布于全身所有組織細胞，但其生理功能卻不受胰島素的調節，說明其能維持細胞對葡萄糖的基礎轉運量，以保證細胞生命活動的基本能量需要。由圖3可知，當胰島素與蛋白M結合后，經過細胞內的信號轉導，促進運載GLUT4的囊泡與細胞膜的融合，從而提高了細胞對葡萄糖的轉運能力。葡萄糖的轉運、利用與胰島素、蛋白M、信號傳導蛋白、GLUT4等密切相關；胰高血糖素與其受體結合發生障礙會造成血糖濃度降低，不會引發糖尿病。

4總結

生物機體在進行生命活動過程中，其血糖平衡狀態會受到氣候因素、睡眠質量、焦慮煩躁情緒、外傷、藥物劑量、工作環境、飲食狀況、便秘、飲水以及情緒狀況等因素的影響。在這些因子的作用下，生物機體的血糖處于波動狀態。正常情況下，機體內的血糖平衡是神經調節和體液調節共同作用的結果。