生理学——胰岛素

学术 2024-12-23 07:00 上海

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胰岛素是一种激素，它在餐后降低血糖（即血糖水平）方面发挥作用。“胰岛素”一词源自拉丁语“insula”，意思是“岛屿”，因为这种激素是由散布在胰腺中胰岛的一些小岛状细胞产生的。

胰腺位于腹部左上方，紧贴在胃的后面。胰腺的大部分由外分泌腺组成，负责向小肠分泌消化酶以帮助消化。然而，胰腺的质量中约有1%至2%由胰岛组成，它们是由五种不同细胞类型组成的内分泌腺，每种细胞类型分泌一种特定的激素。

其中最丰富的是β细胞，它们产生胰岛素。此外，还可以找到分泌胰高血糖素的α细胞、分泌生长抑素的δ细胞、分泌胰多肽的γ细胞，以及分泌生长激素释放肽（胃饥饿素）的ε细胞。

让我们首先来看看β细胞。β细胞负责生产胰岛素，这是一种由位于第11号染色体上的INS基因编码的多肽激素。胰岛素最初合成为一种称为前胰岛素（preproinsulin）的单一多肽。前胰岛素上的一段称为引导或信号肽的短尾会被切除，形成胰岛素原（proinsulin）。胰岛素原由三条多肽链组成，顺序分别为B链、连接肽（C链）和A链。

随后，胰岛素原在两个位置进一步切割，释放出一个称为C肽的片段，留下B链和A链，并通过两个二硫键将B链和A链连接在一起形成胰岛素。成熟的胰岛素储存在胰岛β细胞内的分泌颗粒中，等待适时释放入血液。

胰岛素分泌的最重要触发因素是葡萄糖。β细胞对血液中的葡萄糖浓度非常敏感，当血糖水平升高时，β细胞会将胰岛素分泌到血液中，以帮助降低血糖水平并储存葡萄糖。

其他促进胰岛素分泌的因素包括：胰高血糖素和皮质醇等激素，这些激素通过提高血糖水平间接刺激胰岛素分泌，血液中脂肪酸或氨基酸浓度的增加，因为胰岛素也参与它们的储存，以及副交感神经系统释放的乙酰胆碱，它有助于消化并刺激胰岛素分泌，从而降低血糖。

另一方面，胰岛素分泌受到来自交感神经系统释放的去甲肾上腺素的抑制。在高能量消耗的压力情境中，交感神经系统被激活，此时需要血液中的葡萄糖保持充足以供随时使用。

其他抑制胰岛素分泌的分子包括生长抑素，这是一种抑制性激素，能防止胰腺激素及生长激素等其他激素的过度释放。

胰岛素与其靶细胞膜上的胰岛素受体结合，主要靶细胞包括肝脏细胞、脂肪组织（脂肪细胞）和骨骼肌细胞。胰岛素受体由两个位于细胞外部的α亚基和两个穿过细胞膜的β亚基组成。α亚基负责与胰岛素结合，而β亚基将信号传递到细胞内部。

胰岛素是一种合成代谢激素，这意味着当它与胰岛素受体结合时，会促进血液中小分子能量物质（主要是葡萄糖，但也包括脂肪酸和氨基酸）在靶细胞内转化为大分子储存物质。葡萄糖在肝脏中主要转化为糖原，脂肪酸储存为脂肪或脂肪组织，氨基酸在骨骼肌中合成蛋白质。

在肝脏中，胰岛素促进葡萄糖转化为糖原。同时，胰岛素还抑制通过糖异生作用（gluconeogenesis）将乳酸和非碳水化合物分子转化为葡萄糖的过程。如果糖原的储存容量已满且血液中仍有多余的葡萄糖，胰岛素会促使肝脏通过糖酵解途径将葡萄糖转化为脂肪酸。

糖酵解是将葡萄糖转化为丙酮酸的代谢途径，随后丙酮酸通过与乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的反应转化为脂肪酸。脂肪酸随后被运输到脂肪组织中储存，同时胰岛素抑制脂肪酸的分解过程（脂解作用，lipolysis）。

胰岛素还可以作用于骨骼肌，刺激肌肉细胞对氨基酸和葡萄糖的摄取，从而促进蛋白质的合成和肌肉的生长。

葡萄糖水平通过胰岛素与胰腺分泌的另一种激素——胰高血糖素之间的相互作用得到严格调节。

胰高血糖素的作用与胰岛素相反，其功能是提高血液中的葡萄糖水平。

在禁食期间，胰高血糖素由α细胞持续分泌，但在餐后，当血糖水平升高时，胰岛素会抑制胰高血糖素的分泌。当血糖水平下降时，胰岛素分泌减少，而胰高血糖素的分泌再次启动。

往期回顾：

临床科学——二型糖尿病

人体内分泌系统解剖学和生理学

以上图片内容来源：Osmosis.org

原文链接🔗：

https://www.osmosis.org/learn/Insulin

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