胰岛素的分泌及作用释疑

秦四哥

                              

——奈特人体生理学彩色图谱

胰岛素是胰岛B细胞分泌的一种蛋白质类激素，对机体各种组织的代谢过程发挥着重要的影响力，是促进机体合成代谢的重要激素，在调节机体糖、脂肪、蛋白质等能量和物质代谢上发挥着重要作用。血糖含量高能刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，而胰岛素作用于靶细胞，帮助血液中的葡萄糖进入靶细胞进行能量代谢，从而使血糖含量下降至正常范围。本文对胰岛素的分泌及作用机制进行简要阐述。

1葡萄糖转运体

葡萄糖转运体是一类镶嵌在细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白，它广泛分布于体内各种组织。根据转运葡萄糖的方式分为两类：一类是钠依赖的葡萄糖转运体（SGLT），以主动方式逆浓度梯度转运葡萄糖；另一类葡萄糖转运体（GLUT0，以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖。

目前已知GLUT主要有7种，即GLUT1~GLUT7。GLUT4主要分布在胰岛素应答性组织，如肌肉和脂肪，这些组织的葡萄糖转运对胰岛素呈敏感反应。GLUT4与其他异构体最重要的区别是：在没有胰岛素刺激情况下，它只保存在细胞的囊泡中。

2血糖含量高直接作用于胰岛B细胞

胰岛B细胞对血糖浓度的变化非常敏感，在持续高血糖的刺激下，胰岛素的分泌可分为两个时相：第一时相是在血糖升高开始3~5min胰岛素的分泌增加，主要来源于胰岛B细胞贮存的胰岛素释放；第二时相是在血糖升高15min后胰岛素分泌增加，主要是激活了胰岛B细胞胰岛素合成酶系，促进胰岛素的合成与释放

葡萄糖刺激胰岛B细胞分泌胰岛素的机制是通过ATP介导的。当血糖浓度增加时，细胞外的葡萄糖在GLUT2的作用下进入胰岛B细胞内，葡萄糖随即被葡萄糖激酶磷酸化，成为6-磷酸葡萄糖。6-磷酸葡萄糖氧化生成ATP,ATP能特异性地抑制细胞膜上的ATP敏感性钾通道，导致细胞膜去极化，进而激活电压依赖性钙离子通道，钙离子内流，细胞内钙离子浓度升高，从而激活胰岛素合成和分泌所需要的一系列酶或蛋白，然后将胰岛素分泌至细胞外。

3血糖含量高通过下丘脑间接作用于胰岛B细胞

下丘脑作为神经-免疫-内分泌网络的重要组成部分，在维持体内葡萄糖内环境的平衡中起着重要作用。下丘脑能通过GLUT2、葡萄糖激酶、ATP敏感的钾离子通道感受外周血糖的变化并对其进行调控。

在下丘脑的腹内侧核（VMN）和下丘脑外侧（LH）均含有葡萄糖敏感的神经元，分别称之为葡萄糖应答性（GR）和葡萄糖敏感性（GS）神经元。与胰岛B细胞类似，GR神经元通过ATP敏感的钾离子通道来感受葡萄糖，血糖升高使细胞内ATP/ADP增加，钾通道关闭，细胞去极化，GR神经元动作电位频率增加。GS神经元具体如何感受葡萄糖变化尚不清楚。

下丘脑中的葡萄糖感受器接收到葡萄糖信号后刺激迷走神经兴奋，通过迷走神经传出纤维末梢释放乙酰胆碱，作用于胰岛B细胞表面特异性受体，启动胰岛B细胞的第二信使，从而刺激胰岛B细胞合成并分泌胰岛素。

4胰岛素作用于靶细胞

胰岛素对物质代谢的调节主要通过与各种组织细胞上的胰岛素受体结合而发挥作用。胰岛素受体属酪氨酸激酶受体，是由两个α亚单位和两个β亚单位组成的四聚体跨膜糖蛋白。胰岛素与其受体结合，激活受体酪氨酸激酶，并引起胰岛素受体底物的磷酸化，通过一系列蛋白质磷酸化-去磷酸化的过程，引起细胞内与代谢及生长有关的关键酶的激活。例如，葡萄糖转运有关酶的激活，糖原、脂质和蛋白质合成酶的激活。最终产生生物学效应，降低血糖浓度。

胰岛素诱导靶细胞摄取葡萄糖有两个时相。第一时相是葡萄糖快速（几分钟内）摄取，其主要机制是胰岛素迅速刺激GLUT4在细胞内局部转移。未刺激的状况下，约有95%的GLUT4位于细胞内的贮存囊泡内。当胰岛素与其受体结合后，激发一系列的信号反应，导致富含的囊泡向质膜移动，然后囊泡与质膜锚定、融合，GLUT4转运至质膜且活性增加，与葡萄糖结合并发生构象的改变，此时葡萄糖被转运至细胞内。葡萄糖摄取对胰岛素应答的第二时相（在几小时内）是由于胰岛素激活GLUT1基因，大多数合成的GLLT1直接运至细胞表面以进一步从细胞外摄取葡萄糖。同时，细胞加强糖原、蛋白质和脂质的合成，降低血糖浓度。

总之，胰岛B细胞胰岛素分泌的调节是一个复杂过程，受到营养物质、激素、细胞因子等多种因素共同调控。

——王晓群.胰岛素的分泌及作用释疑.生物学教学.2016年第8期