生理學(xué):第七節(jié)　胰島

人類的胰島細(xì)胞按其染色和形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，主要分為A細(xì)胞、B細(xì)胞、D細(xì)胞及PP細(xì)胞。A細(xì)胞約占胰胰島細(xì)胞的20%，分泌胰主血糖素（glucagon)；B細(xì)胞占胰島細(xì)胞的60%-70%，分泌胰島m.gydjdsj.org.cn/yishi/素(insulin)；D細(xì)胞占胰島細(xì)胞的10%，分泌生成抑素；PP細(xì)胞數(shù)量很少，分泌胰多肽(pancreatic polyeptide)。

一、胰島素

胰島素是含有51個(gè)氨基酸的小分子蛋白質(zhì)，分子量為6000，胰島素分子有靠兩個(gè)二硫鍵結(jié)合的A鏈（21個(gè)氨基酸)與B鏈（30個(gè)氨基酸)，如果二硫鍵被打開則失去活性（圖11-21)。B細(xì)胞先合成一個(gè)大分子的前胰島素原，以后加工成八十六肽的胰島素原，再經(jīng)水解成為胰島素與連接肽（C肽)。

圖11-21 人胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

胰島素與C肽共同釋入血中，也有少量的胰島素原進(jìn)入血液，但其生物活性只有胰島素的3%-5%，而C肽無胰島素活性。由于C肽是在胰島素合成過程產(chǎn)生的，其數(shù)量與胰島素的分泌量有平行關(guān)系，因此測定血中C肽含量可反映B細(xì)胞的分泌功能。正常人空腹?fàn)顟B(tài)下血清胰島素濃度為35-145pmol/L。胰島素在血中的半衰期只有5min，主要在肝滅活，肌肉與腎等組織也能使胰島素失活。

1965年，我國生化學(xué)家首先人工合成了具有高度生物活性的胰島素，成為人類歷史上第一次人工合成生命物質(zhì)（蛋白質(zhì))的創(chuàng)舉。

（一)胰島素的生物學(xué)作用

胰島素是促進(jìn)合成代謝、調(diào)節(jié)血糖穩(wěn)定的主要激素。

1．對糖代謝的調(diào)節(jié)　胰島素促進(jìn)組織、細(xì)胞對葡萄糖的攝取和利用，加速葡萄糖合成為糖原，貯存于肝和肌肉中，并抑制糖異生，促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹�肪酸，貯存于脂肪組織，導(dǎo)致血糖水平下降。

胰島素缺乏時(shí)，血糖濃度升高，如超過腎糖閾，尿中將出現(xiàn)糖，引起糖尿病。

2．對脂肪代謝的調(diào)節(jié)　胰島素促進(jìn)肝合成脂肪酸，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到脂肪細(xì)胞貯存。在胰島素的作用下，脂肪細(xì)胞也能合成少量的脂肪酸。胰島素還促進(jìn)葡萄糖進(jìn)入脂肪細(xì)胞，除了用于合成脂肪酸外，還可轉(zhuǎn)化為α-磷酸甘油，脂肪酸與α-磷酸甘油形成甘油三酯，貯存于脂肪細(xì)胞中，同時(shí)，胰島素還抑制脂肪酶的活性，減少脂肪的分解。

胰島素缺乏時(shí)，出現(xiàn)脂肪代謝紊亂，脂肪分解增強(qiáng)，血脂升高，加速脂肪酸在肝內(nèi)氧化，生成大量酮體，由于糖氧化過程發(fā)和障礙，不能很好處理酮體，以致引起酮血癥與酸中毒。

3．對蛋白質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)　胰島素促進(jìn)蛋白質(zhì)合成過程，其作用可在蛋白質(zhì)合成的各個(gè)環(huán)節(jié)上：①促進(jìn)氨基酸通過膜的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞；②可使細(xì)胞核的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程加快，增加DNA和RNA的生成；③作用于核糖體，加速翻譯過程，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成；另外，胰島素還可抑制蛋白質(zhì)分解和肝糖異生。

由于胰島素能增強(qiáng)蛋白質(zhì)的合成過程，所以，它對機(jī)體的生長也有促進(jìn)作用，但胰島素單獨(dú)作用時(shí)，對生長的促進(jìn)作用并不很強(qiáng)，只有與生長素共同作用時(shí)，才能發(fā)揮明顯的效應(yīng)。

近年的研究表明，幾乎體內(nèi)所有細(xì)胞的膜上都有胰島素受體。胰島素受體已純化成功，并闡明了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。胰島素受體是由兩個(gè)α亞單位和兩個(gè)β亞單位構(gòu)成的四聚體，α亞單位由719個(gè)氨基酸組成，完全裸露在細(xì)胞膜外，是受體結(jié)合胰島素的主要部位。α與α亞單位、α與β亞單位之間靠二硫鍵結(jié)合。β亞單位由620個(gè)氨基酸殘基組成，分為三個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端194個(gè)氨基酸殘基伸出膜外；中間是含有23個(gè)氨基酸殘基的跨膜結(jié)構(gòu)域；C端伸向膜內(nèi)側(cè)為蛋白激酶結(jié)構(gòu)域。胰島素受體本身具有酪氨酸蛋白激酶活性，胰島素與受體結(jié)合可激活該酶，使受體內(nèi)的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化，這對跨膜信息傳遞、調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能起著十分重要的作用。關(guān)于胰島素與受體結(jié)合啟動(dòng)的一系列反應(yīng)，相當(dāng)復(fù)雜，尚不十分清楚。

（二)胰島素分泌的調(diào)節(jié)

1．血糖的作用 血糖濃度是調(diào)節(jié)胰島素分泌的最重要因素，當(dāng)血糖濃度升高時(shí)，胰島素分泌明顯增加，從而促進(jìn)血糖降低。當(dāng)血糖濃度下降至正常水平時(shí)，胰島素分泌也迅速恢復(fù)到基礎(chǔ)水平。在持續(xù)高血糖的刺激下，胰島素的分泌可分為三個(gè)階段：血糖升高5min內(nèi)，胰島素的分泌可增加約10倍，主要來源于B細(xì)胞貯存的激素釋放，因此持續(xù)時(shí)間不長，5-10min后胰島素的分泌便下降50%；血糖升高15min后，出現(xiàn)胰島素分泌的第二次增多，在2-3h達(dá)高峰，并持續(xù)較長的時(shí)間，分泌速率也遠(yuǎn)大于第一相，這主要是激活了B細(xì)胞胰島素合成酶系，促進(jìn)了合成與釋放；倘若高血糖持續(xù)一周左右，胰島素的分泌可進(jìn)一步增加，這是由于長時(shí)間的高血糖刺激B細(xì)胞增生布引起的。

2．氨基酸和脂肪酸的作用 許多氨基酸都有刺激胰島素分泌的作用，其中以精氨酸和賴氨酸的作用最強(qiáng)。在血糖濃度正常時(shí)，血中氨基酸含量增加，只能對胰島素的分泌有輕微的刺激作用，但如果在血糖升高的情況下，過量的氨基酸則可使血糖引起的胰島素分泌加倍增多。務(wù)右脂肪酸和酮體大量增加時(shí)，也可促進(jìn)胰島素分泌。

3．激素的作用 影響胰島素分泌的激素主要有：①胃腸激素，如胃泌素、促胰液素、膽囊收縮素和抑胃肽都有促胰島素分泌的作用，但前三者是在藥理劑量時(shí)才有促胰島素分泌作用，不像是一引起生理刺激物，只有抑胃肽（GIP)或稱依賴葡萄糖的促胰島素多肽（glucose-dependentinsulin-stimulating polypeptide)才可能對胰島素的分泌起調(diào)節(jié)作用。GIP是由十二指腸和空腸粘膜分泌的，由43個(gè)氨基酸組成的直鏈多肽。實(shí)驗(yàn)證明，GIP刺激胰島素分泌的作用具有依賴葡萄糖的特性。口服葡萄糖引起的高血糖和GIP的分泌是平行的，這種平行關(guān)系的繪雙導(dǎo)致胰島素的迅速而明顯的分泌，超過了靜脈注射葡萄糖所引起的胰島素分泌反應(yīng)，。有人給大鼠口吸取葡萄糖并注射GIP抗血清，結(jié)果使血中葡萄濃度升高，而胰島素水平卻沒有明顯升高，因此可以認(rèn)為，在腸內(nèi)吸收葡萄糖期間，GIP是小腸粘膜分泌的一種主要的腸促胰島素因子。除了葡萄糖外，小腸吸收氨基酸、脂肪酸及鹽酸等也能刺激GIP的釋放。有人將胃腸激素與胰島素分泌之間的關(guān)系稱為“腸-胰島軸”，這一調(diào)節(jié)作用具有重要的生理意義，使食物尚在腸道中時(shí)，胰島素的分泌便已增多，為即將從小腸吸收的糖www.med126.com、氨基酸和脂肪酸的利用做好準(zhǔn)備；②生長素、皮質(zhì)醇、甲狀腺激素以及胰高血糖素告示可通過升高血糖濃度而間接刺激胰島素分泌，因此長期大劑量應(yīng)用這些激素，有可能使B細(xì)胞衰竭而導(dǎo)致糖尿��；③胰島D細(xì)胞分泌的生長抑至少可通過旁分泌作用，抑制胰島素和胰高血糖的分泌，而胰高血糖素也可直接刺激B細(xì)胞分泌胰島素（圖11-22)。

圖11-22 胰島細(xì)胞的分布及其分泌激素之間的相互影響

→表示促進(jìn) ----→表示抑制 GIH：生長抑素

4．神經(jīng)調(diào)節(jié)　胰島受迷走神經(jīng)與交感神經(jīng)支配。刺激迷起神經(jīng)，可通過乙酰膽堿作用于M受體，直接促進(jìn)胰島素的分泌；迷走神經(jīng)還可通過刺激胃腸激素的釋放，間接促進(jìn)胰島素的分泌。交感神經(jīng)興奮時(shí)，則通過去甲腎上腺素作用于α₂受體，抑制胰島素的分泌。

二、胰高血糖素

人胰高血糖是由29個(gè)氨基酸組成的直鏈多肽，分子量為3485，它也是由一個(gè)大分子的前體裂解而來。胰高血糖在血清中的濃度為50-100ng/L，在血漿中的半衰期為5-10min,主要在肝滅活，腎也有降解作用。

（一)胰高血糖的主要作用

與胰島素的作用相反，胰高血糖素是一種促進(jìn)分解代謝的激素。胰高血糖素具有很強(qiáng)的促進(jìn)糖原分解和糖異生作用，使血糖明顯升高，1mol/L的激素可使3×10⁶mol/L的葡萄糖迅速從糖原分解出來。胰高血糖素通過cAMP-PK系統(tǒng)，激活肝細(xì)胞的磷酸化酶，加速糖原分解。糖異生增強(qiáng)是因?yàn)榧に丶铀侔被�酸進(jìn)入肝細(xì)胞，并激活糖異生過程有關(guān)的酶系。胰高血糖素還可激活脂肪酶，促進(jìn)脂肪分解，同時(shí)又能加強(qiáng)脂肪酸氧化，使酮體生成增多。胰高血糖素產(chǎn)生上述代謝效應(yīng)的靶器官是肝，切除肝或阻斷肝血流，這些作用便消失。

另外，胰高血糖素可促進(jìn)胰島素和胰島生長抑素的分泌。藥理劑量的胰高血糖素可使心肌細(xì)胞內(nèi)cAMp 含量增加，心肌收縮增強(qiáng)。

（二)胰高血糖素分泌的調(diào)節(jié)

影響胰高血糖素分泌的因素很多，血糖濃度是重要的因素。血糖降低時(shí)，胰高血糖素胰分泌增加；血糖升高時(shí)，則胰高血糖素分泌減少。氨基酸的作用與葡萄糖相反，能促進(jìn)胰高血糖素的分泌。蛋白餐或靜脈注入各種氨基酸均可使胰高血糖素分泌增多。血中氨基酸增多一方面促進(jìn)胰島素釋放，可使血糖降低，另一方面還能同時(shí)刺激胰高血糖素分泌，這對防止低血糖有一定的生理意義。

胰島素可通過降低血糖間接刺激胰高血糖素的分泌，但B細(xì)胞分泌的胰島不比和D細(xì)胞分泌的生長抑素可直接作用于鄰近的A細(xì)胞，抑制胰高血糖素的分泌（圖11-22)。

胰島素與胰高血糖素是一對作用相反的激素，它們都與血糖水平之間構(gòu)成負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)路。因此，當(dāng)機(jī)體外于不同的功能狀態(tài)時(shí)，血中胰島素與胰高血糖素的摩爾比值（I/G)也是不同的。一般在隔夜空腹條件下，I/G比值為2.3，但當(dāng)饑餓或長時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，比例可降至0.5以下。比例變小是由于胰島素分泌減少與胰高血糖素分泌增多所致，這有利于糖原分解和糖異生，維持血糖水平，適應(yīng)心、腦對葡萄糖的需要，并有利于脂肪分解，增強(qiáng)脂肪酸氧化供能。相反，在攝食或糖負(fù)荷后，比值可升至10以上，這是由于胰島素分泌增加而胰高血糖素分泌減少所致。在這種情況下，胰島不比的作用占優(yōu)勢。