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糖尿病：過去、現(xiàn)在和未來（三）：胰島素和糖尿病

文章出處：永信藥業(yè) 人氣：-發(fā)表時間：2016-01-25 17:07:00

出品：科普中國

制作：中國細胞生物學學會王立銘

監(jiān)制：中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心

咱們書接上回。

相信大家已經(jīng)看到了胰島素系統(tǒng)這套血糖減壓閥是如何精妙工作的。也正是這套系統(tǒng)，保證了從蒼蠅到人類的萬千生靈能夠很好的維持自身能量的穩(wěn)定供應。

那么隨之而來的問題就是：

這套歷經(jīng)億萬年錘煉、看起來天衣無縫的系統(tǒng)，又是怎么和糖尿病這種疾病扯上關(guān)系的？而且一扯，就是一種七八個人就有一人中招的常見疾病？這傳說中的“進化”，它到底靠譜么？

人類對糖尿病最早的記載

咱們首先稍微扯扯糖尿病。

雖然人人都說糖尿病是“富貴病”，而糖尿病的發(fā)病率攀升，看起來確實也和工業(yè)革命、食品工業(yè)的發(fā)展和人均收入水平相關(guān)，但糖尿病其實是一種非常古老的疾病。人類對糖尿病的文字記載，甚至可以追溯到人類文明的幼年時期。

公元1874年，古埃及學家Georg Ebers發(fā)現(xiàn)了一本寫在紙莎草上的古埃及醫(yī)書，經(jīng)考證該書創(chuàng)作于公元前1500年前后，Ebers如獲至寶并迅速將其翻譯出版。這本書從此便以埃伯斯氏古醫(yī)書(Ebers Papyrus)之名流傳于世。在這本書中記載了一種癥狀為“多飲多尿”的疾病癥狀，甚至還記載了利用谷物、水果和甜酒對此進行治療的過程。據(jù)信，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最早的關(guān)于糖尿病的文字記載。

埃伯斯古醫(yī)書

埃伯斯氏古醫(yī)書，現(xiàn)存最早的醫(yī)學文獻之一

全書共110卷，約20米長。書中記載了大量疾病癥狀(包括癌癥、糖尿病和精神疾病)的描述、以及混合了巫術(shù)和草藥使用的治療方案。該書現(xiàn)存德國萊比錫大學博物館。(圖片來自英文維基百科)

而差不多在同時期，古印度的醫(yī)生們也注意到有一些病人的尿液會吸引大量的螞蟻和蒼蠅，而這正是尿液中含糖量高的標志。在古代中國，最遲在兩千年前的東漢時期，人們已經(jīng)用“消渴癥”來描述糖尿病癥狀。隋代的《古今錄驗方》中也記載了“小便至甜”的觀察。甚至藥王孫思邈甚至在唐代已經(jīng)第一次提出糖尿病的運動和飲食療法，建議少吃面食，多運動，這甚至和當下醫(yī)生們對糖尿病患者的建議不謀而合。

而就像我們熟知的大多數(shù)重要科學發(fā)現(xiàn)一樣，古代世界里關(guān)于糖尿病最詳盡的報道來自于古希臘人。

卡帕多細亞的阿萊泰烏斯(Aretaeus of Cappadocia)，公元2世紀前后的古希臘醫(yī)生，在書中如此描述糖尿病人的癥狀，至今讀來，如在眼前：

“糖尿病是一種可怕的痛苦疾病…肉身和骨頭被不停的融化變成尿液排出。(病人的)生命是短暫的、令人不快的和痛苦的…難以抑制的口渴、大量飲水和排尿、五臟六腑都被烤干了…病人受惡心、煩躁和干渴的折磨…并會在短時間內(nèi)死去。”

而在希臘羅馬的榮光暗淡之后，先人的智慧被埋藏在中世紀的黑暗中長達千年，直到文藝復興。

阿萊泰烏斯的報道在16世紀被重新發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代糖尿病的英文名(diabetes mellitus)也在16世紀被最終確定。順便說一句，這兩個詞diabetes和mellitus分別代表“多尿”和“甜”。可以說，把這個英文名翻譯成糖尿病其實有點以偏概全，僅僅凸顯了mellitus代表的“糖尿”的含義，卻把“多尿”這個含義給弄沒了，可談不上信達雅啊。

兩種糖尿病

好了，掰扯了半天歷史，主要還是要引出咱們的話題：精密的血糖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是怎么和上面說的這種多尿、糖尿、痛苦而且要命的疾病扯上關(guān)系的呢？

如果一個高壓鍋出了故障，生生把一個煮飯神器變成了定時炸彈，那么減壓系統(tǒng)可能是出了什么毛病呢？

請大家回憶一下我們描述的高壓鍋減壓的原理：一個壓力監(jiān)測系統(tǒng)(監(jiān)測器)，一個壓力降低系統(tǒng)(反應器)。

可以想象，兩個系統(tǒng)中，無論哪一個出了故障，可能都會導致鍋內(nèi)壓力的異常升高，最終把鍋變成炸彈。

相似的，讀者們可以想象，我們的血糖減壓系統(tǒng)如果出了這兩個方面的故障，也會導致血糖的異常增高。

先說這個監(jiān)測器吧。

咱們說過，“血糖升高-胰島素”分泌這套系統(tǒng)就是我們身體里天然存在的血糖監(jiān)測器。如果這套系統(tǒng)出了故障，比如說，如果我們胰腺里的貝塔細胞不知因為什么原因大量死亡，從而極大地擾亂了胰島素的正常合成與分泌，因此不管血糖如何飆高，胰島素分泌總是很低甚至沒有。那么，這套血糖監(jiān)測系統(tǒng)就失去了靈敏監(jiān)測的機能了。而隨之帶來的后果，自然就是血糖的異常升高了。

再說說這個反應器吧。

咱們也說過，胰島素能夠打開肌肉和肝臟細胞上的葡萄糖通道，把血液中的葡萄糖大量收入細胞內(nèi)，并變成糖原儲藏起來。如果這套系統(tǒng)出了故障，比如說，如果我們的肌肉和肝臟細胞因為某種原因不再聽胰島素的指揮，不管來多少胰島素分子喊“芝麻開門”，都拒絕打開GLUT4通道讓葡萄糖分子進來，那么就像高壓鍋的小導管被堵塞，就算穩(wěn)壓閥被抬起也放不出多余的高壓蒸汽。而隨之而來的后果一模一樣：還是氣壓、或者是血糖的異常升高。

不知道讀者們明白了沒有，簡單來說，減壓閥系統(tǒng)上的監(jiān)測器或者反應器兩者缺一不可，哪一個出了問題都會徹底破壞掉減壓閥的機能。這就是高壓鍋變炸彈，哦不，是糖尿病的最根本的發(fā)病機理了。

事實上，這也就是為讀者們熟知的所謂“一型糖尿病”和“二型糖尿病”的基本面貌了(當然，實際上糖尿病不僅僅是一二型這么兩種，例如還有并不罕見的孕期糖尿病等等。不過為了講故事的方便，我們這里只專注介紹這兩種最主要的糖尿病類型)。

一型糖尿病

監(jiān)測器失靈的糖尿病就是一型糖尿病，這是一種較為小眾的糖尿病，據(jù)估算可能僅占到所有糖尿病人的5-10%。

直到今天人們?nèi)圆煌耆宄恍吞悄虿〉陌l(fā)病機理，只是能夠確定這種疾病應該是先天遺傳因素和后天環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。我們目前所知的是，一型糖尿病應該是一種自身免疫疾病。

也就是說，因為某種未知的因素，人體的免疫細胞，本應積極攻擊侵入身體的各種外來病原體的守衛(wèi)者，突然開始瘋狂攻擊專門合成胰島素的貝塔細胞，并將它們一一殺死。讀者們可能從不少電視劇里已經(jīng)看得到一型糖尿病患者的生活(比如《下一站幸福》里的小樂)：必須極端注意飲食和生活方式，每天幾次的血糖監(jiān)測以及胰島素注射更是必不可少。

不知道讀者們有沒有意識到，電視劇里的一型糖尿病患者往往是兒童，這一點倒是有科學支持的。一型糖尿病往往在患者幼年時期就已經(jīng)發(fā)病，因此一度也被稱為“幼年糖尿病”。咱們在后文還會反復提到這種疾病。

Ι型糖尿病的發(fā)病機理

簡單來說可以理解成，我們身體里負責分泌胰島素的貝塔細胞(左圖中的藍色細胞-->右圖中的黑色殘骸)被我們自身的免疫細胞殺死，導致負責血糖靈敏監(jiān)測的系統(tǒng)出了問題。(圖片來自www.healthcentral.com)

二型糖尿病

而反應器失靈的糖尿病就是二型糖尿病，占到糖尿病人的絕大多數(shù)。這種反應器失靈的癥狀臨床上有時候也可以用“胰島素抵抗”(insulin resistance)來描述。

簡單來說，雖然貝塔細胞產(chǎn)生胰島素的機制總體而言還算OK，但是肌肉和肝臟細胞卻失去了對胰島素的響應。這背后的機制其實我們了解的也并不清楚，但是這里不妨帶領讀者們展開一下腦補(啊不，是想象)。

我們已經(jīng)知道，“胰島素升高-糖原合成”是一個有許多步驟的過程：

胰島素要找到細胞表面的胰島素受體蛋白，要激活一系列的細胞內(nèi)化學反應，要增加和激活細胞表面的葡萄糖“大門”GLUT4，要把進入細胞的葡萄糖合成糖原...

這里面任何一個步驟的失調(diào)都有可能帶來胰島素抵抗：胰島素受體太少啦？GLUT4大門怎么叫都叫不開？糖原合成受到干擾？等等等等。我們在這里就不過分展開了。值得注意的是，和一型糖尿病不同，二型糖尿病與身體的整體代謝狀況有明顯的流行病學聯(lián)系：年齡增加、肥胖、缺乏運動、高血壓和高血脂。與之對應，對二型糖尿病的治療方案也包括了生活方式改變到藥物治療在內(nèi)的諸多要素。而且在多數(shù)非危急情況下，治療Ⅱ型糖尿病并不需要注射胰島素：因為人家是反應器失靈，產(chǎn)生胰島素的監(jiān)測器是比較正常的嘛！

Ⅱ型糖尿病的發(fā)病機理

在正常條件下(上圖)，胰島素(藍色顆粒)進入血液后，可以打開肌肉與肝臟細胞上葡萄糖通道GLUT4的大門，使得葡萄糖分子(黃色顆粒)可以迅速進入這些細胞變成糖原。而在二型糖尿病中(右圖)，胰島素雖然仍能進入血液，但是卻無法激活和打開葡萄糖通道，從而使得大量葡萄糖繼續(xù)滯留在血管中。(圖片來自www.webmd.com)