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糖尿病的演进过程

朱承太

在开始讨论之前，必须提出引进两个概念：胰岛素的分泌机制和胰高血糖素的分泌机制。

胰岛素的分泌机制：胰岛素的分泌速度与胰岛β细胞排放乳酸的速度成正比（参见http://www.taopanacea.com/shownews.asp?id=48）

胰高血糖素的分泌机制：胰岛α细胞内ATP的存量下降时，会激活胰高血糖素分泌。

胰岛素和胰高血糖素作为胰岛分泌的两种激素，在调节血糖代谢方面，起着至关重要的作用。它们的作用正好相反，胰岛素促进葡萄糖被组织利用或者合成为糖原；而胰高血糖素促进糖元分解，增加葡萄糖的供给，是糖尿病患者形成高血糖的重要因素。

我们以上述两个机制为前提，一起经历一下人体从健康走向糖尿病的过程。

乳酸是葡萄糖在缺氧的状态下的酵解产物。由此我们必须重视氧气对糖尿病的影响。人体的能量主要依靠氧化葡萄糖得到，而非酵解。氧化一个葡萄糖，人体可以利用38个ATP（ATP是人体可以直接利用的生物能），而无氧酵解只可贡献2个ATP。显然有氧氧化的比例越高，组织细胞获得的能量就越多。这就是为什么吸氧会有助于抗疲劳的原因。

正常人餐后大量血糖进入血液中，这会在两个方面使胰岛细胞内产生更多的乳酸：1）血糖浓度的上升有利于更多的葡萄糖进入到胰岛细胞内，即便是按照餐前的比例分配有氧氧化和无氧酵解，乳酸的产量也会升高；2）餐后上升的血糖会对红细胞膜上蛋白质的非酶糖基化，使膜表面带负电荷的唾液酸减少，导致细胞间的静电斥力减少而易于聚集，这会直接导致红细胞聚集。当红细胞聚集时，血液的携氧能力下降，因此胰岛细胞获得的氧气会低于餐前。显然，此时胰岛细胞内无氧酵解的比例会提高。由于这两个因素，餐后胰岛细胞内乳酸的排放会增加，相应地胰岛素的分泌会上升。

同时，餐后由于无糖酵解比例的上升，胰岛细胞内的ATP存量有下降的趋势，所以胰高血糖素的分泌也会在短时间内增加。

上述两种情况在在健康人和糖尿病人群中都可以观察到。只不过正常人血液里胰岛素的增加速度远远高于糖尿病患者。

正常人血糖下降的时候会出现什么情况呢？由于血液里葡萄糖的减少，势必会导致胰岛细胞内乳酸的产生量和ATP产生量的双减少。这样胰岛素的分泌自然会降下来，同时胰高血糖素的分泌会增加。胰高血糖素分泌增加，会促进肝糖元的分解，此时血糖水平渐渐上升满足人体生理需要。

以上就是正常情况下的胰岛素、胰高血糖素、葡萄糖、肝糖元之前的协同关系。显然氧气在这个过程中起着至关重要的作用。由于血液的携氧能力受血液粘稠度（流变性）影响，我们就从血液粘稠度着手进入正式的讨论。

假设有健康的胰岛细胞突然被粘稠的血液围绕，会发生什么情况呢。由于血液粘稠度不利于氧气的输送，胰岛细胞就得不到生理水平的氧气。此时胰岛新胞内无氧酵解的比例增加，乳酸的产生量上升。显然这会导致胰岛素分泌的增加。同时，由于无氧酵解比例的增加，胰岛细胞内产生的ATP会减少。这会直接导致胰高血糖素分泌的增加。而胰高血糖素的增加意味着肝糖元分解的增加。也就是说，当胰岛细胞缺氧时，胰岛素的分泌量、胰高血糖素的分泌量、以及肝糖元的分解均会上升。因为胰岛素促进血糖的利用，而胰高血糖素则正相反，促进糖原的分解，所以只要血液中胰岛素的浓度和胰高血糖素的浓度之间存在着合适的比例，此时血糖会维持在生理水平。其实这就是向糖尿病演进的过程中的典型症状。由此我们还可以认定，胰岛细胞缺氧的初期，大体胰高血糖素和胰岛素的分泌维持一个合适的比例。

我们始终让血液保持粘稠。这种情况维持得久了会出现什么情况呢？我们研究一下乳酸的情况。

乳酸被排到血液里，跟着血液流到肝脏和肾脏。在那里乳酸被重新合成为葡萄糖。然后重又被排放到血液里。这个过程叫乳酸循环。显然乳酸循环的量越大，肝脏和肾脏的负荷就越重。另外，血液粘稠同样不利于肝细胞和肾细胞产生充足的能量，所以不利于圆满地完成各自的职责。所以，血液粘稠的情形久了的时候，由于肝脏和肾脏处理乳酸的能力会越来越差。所以我们可以肯定，如果血液粘稠度继续，血液内乳酸的浓度会趋向于越来越高。那么血乳酸浓度提高的时候会产生什么情形呢？

血乳酸浓度的提高不利于胰岛细胞快速排放乳酸。由于胰岛素的分泌速度和胰岛细胞排放乳酸的速度紧密相关，高水平的血乳酸显然不利于胰岛素的迅速释放。尤其在餐后，如果胰岛素不能在短时间内大量释放出来，血糖水平会快速上升。这就是为什么糖尿病患者在餐后胰岛素对血糖水平提高反应变差的根本原因。攀升的血糖水平会反过来加剧血液粘稠度以及缺氧程度。这一结果对胰岛素的分泌和胰高血糖素分泌同时起作用。一方面加剧的缺氧会有利于胰岛细胞内乳酸产量的增加，以及胰岛素分泌的增加。另一方面，对于胰高血糖素而言，加剧的缺氧不利于胰岛细胞内ATP数量的增加；同时，葡萄糖浓度的提高有利于胰岛细胞获得更多的葡萄糖，这有利于ATP的增加。此时，如果胰岛素的势力超过胰高血糖素的势力，血糖水平会降到某个程度。

另外，胰岛细胞内的乳酸是排放到外周组织液的，如果外周组织液里的乳酸扩散到血液的速度低于胰岛细胞排放乳酸到组织液的速度，组织液里会积聚高浓度的乳酸。组织液里乳酸水平越高，越不利于胰岛细胞快速排放乳酸，不利于胰岛素分泌。久而久之，胰岛素的分泌速度势必要输给胰高血糖素的分泌速度。当出现这种情况时，糖尿病就产生了。

从以上分析可以看出，当血液粘稠度、乳酸聚集等因素发展到一定程度的时候，必然会导致糖尿病。