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今天我們來認(rèn)識(shí)一下這位“無名英雄”——葡萄糖激酶(GK)
葡萄糖是與人體代謝關(guān)系最密切的單糖，
為人類的生命提供能量和碳源，
我們所需的能量50%-70%來源于葡萄糖。
食物經(jīng)口腔、胃腸道消化為葡萄糖，
通過消化道，大多在腸道進(jìn)行吸收。
經(jīng)胃腸道攝取的葡萄糖，
由3類主要組織進(jìn)行使用和儲(chǔ)備。
其中將近1/3的葡萄糖，
被大腦和血紅細(xì)胞等器官組織無條件使用，
以維護(hù)人體的核心生理功能。
其余2/3的葡萄糖的使用受胰島素的調(diào)控，
在肝臟、肌肉和脂肪系統(tǒng)中進(jìn)行儲(chǔ)備和使用，
其中肝臟攝取了一半的葡萄糖。
葡萄糖在肝臟的攝取由葡萄糖激酶（GK）調(diào)控，
將餐后血糖轉(zhuǎn)化為肝糖原進(jìn)行儲(chǔ)存。
在機(jī)體血糖降低時(shí)，
在胰高血糖素的調(diào)控下，
肝糖原被轉(zhuǎn)化為葡萄糖，
供機(jī)體使用。
葡萄糖同時(shí)維持著血糖穩(wěn)態(tài)，
它是血糖調(diào)控的“總司令”，
葡萄糖激酶（GK）接收總司令指令（血糖濃度），
指揮胰島素和胰高糖素分泌，
實(shí)現(xiàn)血糖穩(wěn)態(tài)的維持。
葡萄糖通過傳感器葡萄糖激酶（GK）調(diào)控血糖穩(wěn)態(tài)，
類似于高級(jí)轎車中溫度的智能調(diào)控。
如果我們將溫度設(shè)定為22℃，
溫度傳感器會(huì)把波動(dòng)的區(qū)間設(shè)定在21.5℃～22.5℃，
那么一旦探測(cè)到空氣溫度低于21.5℃或高于22.5℃，
車內(nèi)的溫度傳感器就會(huì)感應(yīng)到變化，
通過控制系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出指令
啟動(dòng)加熱器升溫或啟動(dòng)空調(diào)機(jī)降溫。
車內(nèi)空氣作為“總司令”會(huì)指揮這個(gè)智能體系，
維持氣溫的平衡或者說“氣溫的穩(wěn)態(tài)”。
人體血糖穩(wěn)態(tài)的維持是類似的。
人體在進(jìn)化過程中形成了血糖的設(shè)定值：5mmol/L。
和空調(diào)的溫控器感受到
空氣中的溫度變化啟動(dòng)溫度調(diào)節(jié)一樣，
葡萄糖激酶（GK）這個(gè)血糖傳感器
感受到血糖濃度的變化，
啟動(dòng)對(duì)胰島素和胰高糖素
這兩員大將的指揮，
把血糖控制在4～6.5mmol/L的區(qū)間內(nèi)，
也就是我們所講的“血糖穩(wěn)態(tài)”。
在這個(gè)過程中，
作為“葡萄糖傳感器”的
葡萄糖激酶（GK）是必不可少的，
只有通過葡萄糖激酶（GK）
對(duì)血糖濃度的“探測(cè)傳感”，
血糖平衡的過程才能順利進(jìn)行。
葡萄糖激酶（GK）主要分布
于胰島和肝臟，
在腸道、大腦也有少量分布。
其中，99%的葡萄糖激酶（GK）處于肝臟中。
當(dāng)血糖濃度為5mmol/L左右時(shí)，
葡萄糖刺激腸道L細(xì)胞
分泌餐后腸促胰素（GLP1），
GLP1促進(jìn)胰島β細(xì)胞分泌胰島素，
并抑制胰島α細(xì)胞分泌胰高血糖素。
血糖濃度高于5.5mmol/L閾值時(shí)，
葡萄糖激酶（GK）傳遞指令，
啟動(dòng)胰島素分泌。
當(dāng)血糖濃度高于10mmol/L時(shí)，
肝臟葡萄糖激酶（GK）也開始工作，
把過多的葡萄糖轉(zhuǎn)化為肝糖原儲(chǔ)存起來。
而當(dāng)血糖濃度低于4mmol/L閾值時(shí)，
胰島中的葡萄糖激酶（GK）感應(yīng)到變化，
傳遞另一道指令，
啟動(dòng)胰高糖素分泌，到達(dá)肝臟，
促進(jìn)肝糖分解和葡萄糖輸出。
從上述過程不難看出，
肝臟就像人體葡萄糖的“水庫”，
在葡萄糖和胰島素、胰高糖素的調(diào)節(jié)下，
發(fā)揮著“蓄水”“排水”等功能，
實(shí)現(xiàn)“旱澇保收”，保證血糖穩(wěn)態(tài)。
通過胰島和肝臟中葡萄糖激酶（GK）的
傳感功能和處置功能有機(jī)地整合，
人體的血糖得以控制在穩(wěn)態(tài)之中。
2型糖尿病患者的葡萄糖激酶（GK）出了問題
——無法感知血液中的血糖濃度，
不能正常工作了，
也無法正常調(diào)節(jié)血糖，
因此出現(xiàn)血糖穩(wěn)態(tài)控制失效，
血糖水平異常。
在這樣的情況下，
由于葡萄糖激酶（GK）無法正常工作，
2型糖尿病患者要再實(shí)現(xiàn)血糖平衡，
就很難僅靠自身了，
因此需要一些包括
醫(yī)療手段在內(nèi)的外部幫助。
糖是人類食物的主要成分，約占食物總量的50%以上，其中與人體代謝關(guān)系最密切最重要的是葡萄糖。葡萄糖的主要生理功能是為生命提供能量和碳源，人類所需能量的50%-70%都來源于葡萄糖，可見葡萄糖在人類生命中的重要性。人體通過口服渠道攝入的葡萄糖，大多在腸道進(jìn)行吸收，33%分配到大腦和紅細(xì)胞，33%分配到脂肪和肌肉，34%分配到肝臟，肝臟又會(huì)保證大腦的葡萄糖供應(yīng)。[1]
葡萄糖的重要性不僅體現(xiàn)在為生命提供能量方面，同時(shí)，參與維持人體的穩(wěn)態(tài)——尤其是血糖的穩(wěn)態(tài)，是葡萄糖對(duì)人類生命健康的關(guān)鍵貢獻(xiàn)。葡萄糖激酶（GK）感受血糖濃度，指揮胰島素和胰高糖素分泌，調(diào)節(jié)著人體的血糖穩(wěn)態(tài)。這具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？
為了理解這個(gè)問題，我們不妨做個(gè)類比。高級(jí)轎車內(nèi)的溫度通常是智能調(diào)控的，如果我們將溫度設(shè)定為22℃，溫度傳感器會(huì)把波動(dòng)的區(qū)間設(shè)定在21.5℃～22.5℃，那么一旦探測(cè)到空氣溫度低于21.5℃或高于22.5℃，車內(nèi)的溫度傳感器就會(huì)感應(yīng)到變化，通過控制系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出指令啟動(dòng)加熱器升溫或啟動(dòng)空調(diào)機(jī)降溫。在整個(gè)過程中，我們?nèi)诵枰龅木褪窃O(shè)定一個(gè)適宜的溫度，而空氣則會(huì)指揮這個(gè)智能體系，維持氣溫的平衡或者說“氣溫的穩(wěn)態(tài)”。
人體血糖穩(wěn)態(tài)的維持正是通過類似過程實(shí)現(xiàn)的。人的大腦對(duì)溫度、氧氣、葡萄糖等的要求很高，進(jìn)化過程中形成了人類特定的設(shè)定值（set point），血糖的設(shè)定值是5mmol/L。和空氣一樣，血糖指揮著胰島素（降糖激素）和胰高糖素（升糖激素）這兩員大將，把血糖控制在4～6.5mmol/L的區(qū)間內(nèi)，也就是我們所講的“血糖穩(wěn)態(tài)”。
就像維持氣溫的穩(wěn)態(tài)中，不能缺少“溫度傳感器”一樣，維持血糖穩(wěn)態(tài)，也不能缺少“葡萄糖傳感器”，以感知葡萄糖濃度的變化。這種血糖當(dāng)中的傳感器，即葡萄糖激酶（GK），50年前，由被后人稱為“葡萄糖激酶（GK）之父”的Franz Matschinsky教授在小鼠的胰腺中發(fā)現(xiàn)。
葡萄糖激酶（GK）分布于人體腸道、大腦、α細(xì)胞、β細(xì)胞和肝臟，其中，99%的GK處于肝臟中[2]。作為葡萄糖感受器，當(dāng)血糖濃度高于5.5mmol/L閾值時(shí)，葡萄糖激酶（GK）傳遞指令，啟動(dòng)胰島素分泌。同時(shí)，肝臟葡萄糖激酶（GK）也開始工作，把攝取的過多的葡萄糖轉(zhuǎn)化為肝糖原儲(chǔ)存起來。當(dāng)我們的大腦、血紅細(xì)胞和其它器官用糖的時(shí)候，血糖會(huì)降低，肝糖原會(huì)分解成葡萄糖，補(bǔ)充給養(yǎng)。當(dāng)血糖濃度低于4mmol/L閾值時(shí)，胰島中的葡萄糖激酶（GK）感應(yīng)到變化，傳遞另一道指令，啟動(dòng)胰高糖素分泌，讓肝臟合成葡萄糖。
肝臟就像人體葡萄糖的“水庫”，在葡萄糖和胰島素、胰高糖素的調(diào)節(jié)下，保證血糖穩(wěn)態(tài)。葡萄糖激酶（GK）在肝臟中起到了葡萄糖處置器的作用。葡萄糖通過胰島和肝臟中葡萄糖激酶（GK）， 把傳感器和處置器有機(jī)地整合起來，把血糖控制在穩(wěn)態(tài)之中。
而2型糖尿病患者，就是血糖穩(wěn)態(tài)控制失效，對(duì)葡萄糖濃度的敏感性喪失，這是因?yàn)樗麄兊摹捌咸烟歉惺芷鳌薄咸烟羌っ福℅K）出了問題。沒有了正常工作的葡萄糖激酶（GK），人體難以再自發(fā)的維持血糖穩(wěn)態(tài)，因此在臨床上，2型糖尿病患者往往需要借助“外力”——比如服藥，來將血糖控制在穩(wěn)態(tài)。而恢復(fù)血糖穩(wěn)態(tài)，關(guān)鍵就在于恢復(fù)葡萄糖激酶（GK）的正常工作能力。
參考資料：
[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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