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生理学/胰岛素
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{{Hierarchy header}} [[胰岛素]]是含有51个[[氨基酸]]的小分子[[蛋白质]],[[分子量]]为6000,胰岛素[[分子]]有靠两个[[二硫键]]结合的A链(21个氨基酸)与B链(30个氨基酸),如果二硫键被打开则失去活性(图11-21)。B[[细胞]]先合成一个大分子的前[[胰岛素原]],以后加工成八十六肽的胰岛素原,再经水解成为胰岛素与连接肽(C肽)。 {{图片|gmeljew8.gif|[[人胰岛素]]的[[化学]]结构}} 图11-21 人胰岛素的化学结构 胰岛素与C肽共同释入血中,也有少量的胰岛素原进入[[血液]],但其生物活性只有胰岛素的3%-5%,而C肽无胰岛素活性。由于C肽是在胰岛素合成过程产生的,其数量与胰岛素的分泌量有平行关系,因此测定血中C肽含量可反映B细胞的分泌功能。正常人[[空腹]]状态下[[血清]]胰岛素浓度为35-145pmol/L。胰岛素在血中的半衰期只有5min,主要在肝[[灭活]],[[肌肉]]与肾等组织也能使胰岛素[[失活]]。 1965年,我国[[生化]]学家首先人工合成了具有高度[[生物]]活性的胰岛素,成为人类历史上第一次人工合成生命物质(蛋白质)的创举。 === (一)胰岛素的[[生物学]]作用=== 胰岛素是促进[[合成代谢]]、调节[[血糖]]稳定的主要[[激素]]。 1.对[[糖代谢]]的调节 胰岛素促进组织、细胞对[[葡萄糖]]的摄取和利用,加速葡萄糖合成为[[糖原]],贮存于肝和肌肉中,并抑制糖异生,促进葡萄糖转变为脂肪酸,贮存于[[脂肪组织]],导致血糖水平下降。 胰岛素缺乏时,血糖浓度升高,如超过肾糖阈,尿中将出现糖,引起[[糖尿病]]。 2.对[[脂肪代谢]]的调节 胰岛素促进肝合成脂肪酸,然后转运到[[脂肪细胞]]贮存。在胰岛素的作用下,脂肪细胞也能合成少量的脂肪酸。胰岛素还促进葡萄糖进入脂肪细胞,除了用于合成脂肪酸外,还可转化为α-[[磷酸甘油]],脂肪酸与α-磷酸甘油形成[[甘油三酯]],贮存于脂肪细胞中,同时,胰岛素还抑制[[脂肪酶]]的活性,减少脂肪的分解。 胰岛素缺乏时,出现脂肪代谢紊乱,[[脂肪分解]]增强,[[血脂]]升高,加速脂肪酸在肝内氧化,生成大量酮体,由于糖氧化过程发和障碍,不能很好处理酮体,以致引起酮[[血症]]与[[酸中毒]]。 3.对蛋白质[[代谢]]的调节 胰岛素促进[[蛋白质合成]]过程,其作用可在蛋白质合成的各个环节上:①促进氨基酸通过膜的转运进入细胞;②可使[[细胞核]]的复制和[[转录]]过程加快,增加[[DNA]]和[[RNA]]的生成;③作用于[[核糖体]],加速翻译过程,促进蛋白质合成;另外,胰岛素还可抑制蛋白质分解和肝糖异生。 由于胰岛素能增强蛋白质的合成过程,所以,它对机体的生长也有促进作用,但胰岛素单独作用时,对生长的促进作用并不很强,只有与生长素共同作用时,才能发挥明显的效应。 近年的研究表明,几乎体内所有细胞的膜上都有胰岛素[[受体]]。胰岛素受体已[[纯化]]成功,并阐明了其化学结构。胰岛素受体是由两个α[[亚单位]]和两个β亚单位构成的四聚体,α亚单位由719个氨基酸组成,完全裸露在细胞膜外,是受体结合胰岛素的主要部位。α与α亚单位、α与β亚单位之间靠二硫键结合。β亚单位由620个[[氨基酸残基]]组成,分为三个[[结构域]]:N端194个氨基酸残基伸出膜外;中间是含有23个氨基酸残基的跨膜结构域;C端伸向膜内侧为[[蛋白激酶]]结构域。胰岛素受体本身具有[[酪氨酸]]蛋白激酶活性,胰岛素与受体结合可激活该酶,使受体内的酪氨酸[[残基]]发生[[磷酸]]化,这对跨膜信息传递、调节细胞的功能起着十分重要的作用。关于胰岛素与受体结合启动的一系列反应,相当复杂,尚不十分清楚。 === (二)胰岛素分泌的调节=== 1.血糖的作用 血糖浓度是调节胰岛素分泌的最重要因素,当血糖浓度升高时,胰岛素分泌明显增加,从而促进血糖降低。当血糖浓度下降至正常水平时,胰岛素分泌也迅速恢复到基础水平。在持续[[高血糖]]的刺激下,胰岛素的分泌可分为三个阶段:血糖升高5min内,胰岛素的分泌可增加约10倍,主要来源于B细胞贮存的激素释放,因此持续时间不长,5-10min后胰岛素的分泌便下降50%;血糖升高15min后,出现胰岛素分泌的第二次增多,在2-3h达高峰,并持续较长的时间,分泌速率也远大于第一相,这主要是激活了B细胞胰岛素[[合成酶]]系,促进了合成与释放;倘若高血糖持续一周左右,胰岛素的分泌可进一步增加,这是由于长时间的高血糖刺激B细胞[[增生]]布引起的。 2.氨基酸和脂肪酸的作用 许多氨基酸都有刺激胰岛素分泌的作用,其中以[[精氨酸]]和[[赖氨酸]]的作用最强。在血糖浓度正常时,血中氨基酸含量增加,只能对胰岛素的分泌有轻微的刺激作用,但如果在血糖升高的情况下,过量的氨基酸则可使血糖引起的胰岛素分泌加倍增多。务右脂肪酸和酮体大量增加时,也可促进胰岛素分泌。 3.激素的作用 影响胰岛素分泌的激素主要有:①胃肠激素,如[[胃泌素]]、[[促胰液素]]、[[胆囊收缩素]]和[[抑胃肽]]都有促胰岛素分泌的作用,但前三者是在药理剂量时才有促胰岛素分泌作用,不像是一引起[[生理]]刺激物,只有抑胃肽(GIP)或称依赖葡萄糖的促胰岛素[[多肽]](glucose-dependentinsulin-stimulating polypeptide)才可能对胰岛素的分泌起调节作用。GIP是由[[十二指肠]]和[[空肠]]粘膜分泌的,由43个氨基酸组成的[[直链]]多肽。实验证明,GIP刺激胰岛素分泌的作用具有依赖葡萄糖的特性。[[口服葡萄糖]]引起的高血糖和GIP的分泌是平行的,这种平行关系的绘双导致胰岛素的迅速而明显的分泌,超过了[[静脉注射]]葡萄糖所引起的胰岛素分泌反应,。有人给[[大鼠]]口吸取葡萄糖并注射GIP[[抗血清]],结果使血中[[葡萄]]浓度升高,而胰岛素水平却没有明显升高,因此可以认为,在肠内吸收葡萄糖期间,GIP是[[小肠]]粘膜分泌的一种主要的肠促胰岛素因子。除了葡萄糖外,小肠吸收氨基酸、脂肪酸及[[盐酸]]等也能刺激GIP的释放。有人将胃肠激素与胰岛素分泌之间的关系称为“肠-[[胰岛]]轴”,这一调节作用具有重要的生理意义,使食物尚在肠道中时,胰岛素的分泌便已增多,为即将从小肠吸收的糖、氨基酸和脂肪酸的利用做好准备;②[[生长素]]、[[皮质醇]]、[[甲状腺激素]]以及[[胰高血糖素]]告示可通过升高血糖浓度而间接刺激胰岛素分泌,因此长期大剂量应用这些激素,有可能使B细胞[[衰竭]]而导致糖尿病;③胰岛D[[细胞分泌]]的生长抑至少可通过[[旁分泌]]作用,抑制胰岛素和胰高血糖的分泌,而胰高血糖素也可直接刺激B细胞分泌胰岛素(图11-22)。 {{图片|gmeljb2m.gif|胰岛细胞的分布及其分泌激素之间的相互影响}} 图11-22 胰岛细胞的分布及其分泌激素之间的相互影响 →表示促进 ----→表示抑制 GIH:[[生长抑素]] 4.[[神经调节]] 胰岛受[[迷走神经]]与[[交感神经]]支配。刺激迷起[[神经]],可通过[[乙酰胆碱]]作用于M受体,直接促进胰岛素的分泌;迷走神经还可通过刺激胃肠激素的释放,间接促进胰岛素的分泌。交感神经兴奋时,则通过[[去甲肾上腺素]]作用于α<sub>2</sub>受体,抑制胰岛素的分泌。 ==参看== *[[胰岛素]] {{Hierarchy footer}} {{生理学图书专题}}
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