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不想错过界妹的推送？ 戳上方蓝字“医学界内分泌频道”关注我们 并点击右上角“···”菜单，选择“设为星标” 今天我们来认识一下这位“无名英雄”——葡萄糖激酶(GK) 葡萄糖是与人体代谢关系最密切的单糖， 为人类的生命提供能量和碳源， 我们所需的能量50%-70%来源于葡萄糖。 食物经口腔、胃肠道消化为葡萄糖， 通过消化道，大多在肠道进行吸收。 经胃肠道摄取的葡萄糖， 由3类主要组织进行使用和储备。 其中将近1/3的葡萄糖， 被大脑和血红细胞等器官组织无条件使用， 以维护人体的核心生理功能。 其余2/3的葡萄糖的使用受胰岛素的调控， 在肝脏、肌肉和脂肪系统中进行储备和使用， 其中肝脏摄取了一半的葡萄糖。 葡萄糖在肝脏的摄取由葡萄糖激酶（GK）调控， 将餐后血糖转化为肝糖原进行储存。 在机体血糖降低时， 在胰高血糖素的调控下， 肝糖原被转化为葡萄糖， 供机体使用。 葡萄糖同时维持着血糖稳态， 它是血糖调控的“总司令”， 葡萄糖激酶（GK）接收总司令指令（血糖浓度）， 指挥胰岛素和胰高糖素分泌， 实现血糖稳态的维持。 葡萄糖通过传感器葡萄糖激酶（GK）调控血糖稳态， 类似于高级轿车中温度的智能调控。 如果我们将温度设定为22℃， 温度传感器会把波动的区间设定在21.5℃～22.5℃， 那么一旦探测到空气温度低于21.5℃或高于22.5℃， 车内的温度传感器就会感应到变化， 通过控制系统及时发出指令 启动加热器升温或启动空调机降温。 车内空气作为“总司令”会指挥这个智能体系， 维持气温的平衡或者说“气温的稳态”。 人体血糖稳态的维持是类似的。 人体在进化过程中形成了血糖的设定值：5mmol/L。 和空调的温控器感受到 空气中的温度变化启动温度调节一样， 葡萄糖激酶（GK）这个血糖传感器 感受到血糖浓度的变化， 启动对胰岛素和胰高糖素 这两员大将的指挥， 把血糖控制在4～6.5mmol/L的区间内， 也就是我们所讲的“血糖稳态”。 在这个过程中， 作为“葡萄糖传感器”的 葡萄糖激酶（GK）是必不可少的， 只有通过葡萄糖激酶（GK） 对血糖浓度的“探测传感”， 血糖平衡的过程才能顺利进行。 葡萄糖激酶（GK）主要分布 于胰岛和肝脏， 在肠道、大脑也有少量分布。 其中，99%的葡萄糖激酶（GK）处于肝脏中。 当血糖浓度为5mmol/L左右时， 葡萄糖刺激肠道L细胞 分泌餐后肠促胰素（GLP1）， GLP1促进胰岛β细胞分泌胰岛素， 并抑制胰岛α细胞分泌胰高血糖素。 血糖浓度高于5.5mmol/L阈值时， 葡萄糖激酶（GK）传递指令， 启动胰岛素分泌。 当血糖浓度高于10mmol/L时， 肝脏葡萄糖激酶（GK）也开始工作， 把过多的葡萄糖转化为肝糖原储存起来。 而当血糖浓度低于4mmol/L阈值时， 胰岛中的葡萄糖激酶（GK）感应到变化， 传递另一道指令， 启动胰高糖素分泌，到达肝脏， 促进肝糖分解和葡萄糖输出。 从上述过程不难看出， 肝脏就像人体葡萄糖的“水库”， 在葡萄糖和胰岛素、胰高糖素的调节下， 发挥着“蓄水”“排水”等功能， 实现“旱涝保收”，保证血糖稳态。
通过胰岛和肝脏中葡萄糖激酶（GK）的 传感功能和处置功能有机地整合， 人体的血糖得以控制在稳态之中。
2型糖尿病患者的葡萄糖激酶（GK）出了问题 ——无法感知血液中的血糖浓度， 不能正常工作了， 也无法正常调节血糖， 因此出现血糖稳态控制失效， 血糖水平异常。
在这样的情况下， 由于葡萄糖激酶（GK）无法正常工作， 2型糖尿病患者要再实现血糖平衡， 就很难仅靠自身了， 因此需要一些包括 医疗手段在内的外部帮助。
糖是人类食物的主要成分，约占食物总量的50%以上，其中与人体代谢关系最密切最重要的是葡萄糖。葡萄糖的主要生理功能是为生命提供能量和碳源，人类所需能量的50%-70%都来源于葡萄糖，可见葡萄糖在人类生命中的重要性。人体通过口服渠道摄入的葡萄糖，大多在肠道进行吸收，33%分配到大脑和红细胞，33%分配到脂肪和肌肉，34%分配到肝脏，肝脏又会保证大脑的葡萄糖供应。[1] 葡萄糖的重要性不仅体现在为生命提供能量方面，同时，参与维持人体的稳态——尤其是血糖的稳态，是葡萄糖对人类生命健康的关键贡献。葡萄糖激酶（GK）感受血糖浓度，指挥胰岛素和胰高糖素分泌，调节着人体的血糖稳态。这具体是怎么实现的呢？ 为了理解这个问题，我们不妨做个类比。高级轿车内的温度通常是智能调控的，如果我们将温度设定为22℃，温度传感器会把波动的区间设定在21.5℃～22.5℃，那么一旦探测到空气温度低于21.5℃或高于22.5℃，车内的温度传感器就会感应到变化，通过控制系统及时发出指令启动加热器升温或启动空调机降温。在整个过程中，我们人需要做的就是设定一个适宜的温度，而空气则会指挥这个智能体系，维持气温的平衡或者说“气温的稳态”。 人体血糖稳态的维持正是通过类似过程实现的。人的大脑对温度、氧气、葡萄糖等的要求很高，进化过程中形成了人类特定的设定值（set point），血糖的设定值是5mmol/L。和空气一样，血糖指挥着胰岛素（降糖激素）和胰高糖素（升糖激素）这两员大将，把血糖控制在4～6.5mmol/L的区间内，也就是我们所讲的“血糖稳态”。 就像维持气温的稳态中，不能缺少“温度传感器”一样，维持血糖稳态，也不能缺少“葡萄糖传感器”，以感知葡萄糖浓度的变化。这种血糖当中的传感器，即葡萄糖激酶（GK），50年前，由被后人称为“葡萄糖激酶（GK）之父”的Franz Matschinsky教授在小鼠的胰腺中发现。 葡萄糖激酶（GK）分布于人体肠道、大脑、α细胞、β细胞和肝脏，其中，99%的GK处于肝脏中[2]。作为葡萄糖感受器，当血糖浓度高于5.5mmol/L阈值时，葡萄糖激酶（GK）传递指令，启动胰岛素分泌。同时，肝脏葡萄糖激酶（GK）也开始工作，把摄取的过多的葡萄糖转化为肝糖原储存起来。当我们的大脑、血红细胞和其它器官用糖的时候，血糖会降低，肝糖原会分解成葡萄糖，补充给养。当血糖浓度低于4mmol/L阈值时，胰岛中的葡萄糖激酶（GK）感应到变化，传递另一道指令，启动胰高糖素分泌，让肝脏合成葡萄糖。 肝脏就像人体葡萄糖的“水库”，在葡萄糖和胰岛素、胰高糖素的调节下，保证血糖稳态。葡萄糖激酶（GK）在肝脏中起到了葡萄糖处置器的作用。葡萄糖通过胰岛和肝脏中葡萄糖激酶（GK）， 把传感器和处置器有机地整合起来，把血糖控制在稳态之中。 而2型糖尿病患者，就是血糖稳态控制失效，对葡萄糖浓度的敏感性丧失，这是因为他们的“葡萄糖感受器”——葡萄糖激酶（GK）出了问题。没有了正常工作的葡萄糖激酶（GK），人体难以再自发的维持血糖稳态，因此在临床上，2型糖尿病患者往往需要借助“外力”——比如服药，来将血糖控制在稳态。而恢复血糖稳态，关键就在于恢复葡萄糖激酶（GK）的正常工作能力。 参考资料： [1] Moore MC,et al. Adv Nutr 2012,3(3):286-94 [2]Matschinsky FM, et al. Frontiers in Physiology 2019,10:148-163 |
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