先说这个血糖实时监测系统吧。这套系统简单来说,就是靠调节胰岛素的分泌来实现的。如下图所示,当血糖水平太高时,葡萄糖分子能够透过一个名为GLUT2的葡萄糖转运蛋白跨过细胞膜进入贝塔细胞内,并迅速用于产生ATP能量分子,进而引发一系列的化学反应,最终导致胰岛素的大量释放。这套高血糖-胰岛素分泌的系统恰似高压锅的稳压阀,可以非常灵敏的监测到血糖水平的异常升高。
图 血糖实时监测系统(绘图 肖媛)
之后呢,血糖快速降低的机制随之被启动。血液中的胰岛素分子会随着血液循环扩散到全身各个地方,当它们接近那些负责存储葡萄糖的肌肉和肝脏细胞时,会识别出这些细胞表面的胰岛素受体蛋白,从而激活这些细胞内一系列的化学反应。
一个重要的结果就是,这些细胞通过另一个葡萄糖转运蛋白GLUT4为葡萄糖进入大开方便之门,将血液中的大量葡萄糖纳入其中并转换成糖原存储起来,从而很快降低了血液中葡萄糖的水平。读者们可以看到,这套胰岛素分泌-糖原合成的系统正恰似高压锅的排气系统,可以非常高效的降低过高的血糖水平。
那么这套看起来如此精密、万无一失的调节系统,又是怎么和糖尿病这种和感冒一样常见的疾病扯上关系的?
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(三)胰岛素和糖尿病
相信大家已经看到了胰岛素系统这套血糖减压阀是如何精妙工作的。也正是这套系统,保证了从苍蝇到人类的万千生灵能够很好的维持自身能量的稳定供应。
那么随之而来的问题就是:
这套历经亿万年锤炼、看起来天衣无缝的系统,又是怎么和糖尿病这种疾病扯上关系的?而且一扯,就是一种七八个人就有一人中招的常见疾病?这传说中的“进化”,它到底靠谱么?
人类对糖尿病最早的记载
咱们首先稍微扯扯糖尿病。
虽然人人都说糖尿病是“富贵病”,而糖尿病的发病率攀升,看起来确实也和工业革命、食品工业的发展和人均收入水平相关,但糖尿病其实是一种非常古老的疾病。人类对糖尿病的文字记载,甚至可以追溯到人类文明的幼年时期。
公元1874年,古埃及学家Georg Ebers发现了一本写在纸莎草上的古埃及医书,经考证该书创作于公元前1500年前后,Ebers如获至宝并迅速将其翻译出版。这本书从此便以埃伯斯氏古医书(Ebers Papyrus)之名流传于世。在这本书中记载了一种症状为“多饮多尿”的疾病症状,甚至还记载了利用谷物、水果和甜酒对此进行治疗的过程。据信,这是迄今为止发现的最早的关于糖尿病的文字记载。
埃伯斯氏古医书,现存最早的医学文献之一,全书共110卷,约20米长。书中记载了大量疾病症状(包括癌症、糖尿病和精神疾病)的描述、以及混合了巫术和草药使用的治疗方案。该书现存德国莱比锡大学博物馆。(图片来自英文维基百科)
而差不多在同时期,古印度的医生们也注意到有一些病人的尿液会吸引大量的蚂蚁和苍蝇,而这正是尿液中含糖量高的标志。在古代中国,最迟在两千年前的东汉时期,人们已经用“消渴症”来描述糖尿病症状。隋代的《古今录验方》中也记载了“小便至甜”的观察。甚至药王孙思邈甚至在唐代已经第一次提出糖尿病的运动和 饮食疗法,建议少吃面食,多运动,这甚至和当下医生们对糖尿病患者的建议不谋而合。
而就像我们熟知的大多数重要科学发现一样,古代世界里关于糖尿病最详尽的报道来自于古希腊人。
卡帕多细亚的阿莱泰乌斯(Aretaeus of Cappadocia),公元2世纪前后的古希腊医生,在书中如此描述糖尿病人的症状,至今读来,如在眼前:
“糖尿病是一种可怕的痛苦疾病…肉身和骨头被不停的融化变成尿液排出。(病人的)生命是短暂的、令人不快的和痛苦的…难以抑制的口渴、大量饮水和排尿、五脏六腑都被烤干了…病人受恶心、烦躁和干渴的折磨…并会在短时间内死去。”
而在希腊罗马的荣光暗淡之后,先人的智慧被埋藏在中世纪的黑暗中长达千年,直到文艺复兴。
阿莱泰乌斯的报道在16 世纪被重新发现,现代糖尿病的英文名(diabetes mellitus)也在16世纪被最终确定。顺便说一句,这两个词diabetes和mellitus分别代表“多尿”和“甜”。可以说,把这个英文名翻译成糖尿病其实有点以偏概全,仅仅凸显了mellitus代表的“糖尿”的含义,却把“多尿”这个含义给弄没了,可谈不上信达雅啊。
两种糖尿病
好了,掰扯了半天历史,主要还是要引出咱们的话题:精密的血糖调节系统,是怎么和上面说的这种多尿、糖尿、痛苦而且要命的疾病扯上关系的呢?
如果一个高压锅出了故障,生生把一个煮饭神器变成了定时炸弹,那么减压系统可能是出了什么毛病呢?
请大家回忆一下我们描述的高压锅减压的原理:一个压力监测系统(监测器),一个压力降低系统(反应器)。
可以想象,两个系统中,无论哪一个出了故障,可能都会导致锅内压力的异常升高,最终把锅变成炸弹。
相似的,读者们可以想象,我们的血糖减压系统如果出了这两个方面的故障,也会导致血糖的异常增高。
先说这个监测器吧。
咱们说过,“血糖升高-胰岛素”分泌这套系统就是我们身体里天然存在的血糖监测器。如果这套系统出了故障,比如说,如果我们胰腺里的贝塔细胞不知因为什么原因大量死亡,从而极大地扰乱了胰岛素的正常合成与分泌,因此不管血糖如何飙高,胰岛素分泌总是很低甚至没有。那么,这套血糖监测系统就失去了灵敏监测的机能了。而随之带来的后果,自然就是血糖的异常升高了。
再说说这个反应器吧。
咱们也说过,胰岛素能够打开肌肉和肝脏细胞上的葡萄糖通道,把血液中的葡萄糖大量收入细胞内,并变成糖原储藏起来。如果这套系统出了故障,比如说,如果我们的肌肉和肝脏细胞因为某种原因不再听胰岛素的指挥,不管来多少胰岛素分子喊“芝麻开门”,都拒绝打开GLUT4通道让葡萄糖分子进来,那么就像高压锅的小导管被堵塞,就算稳压阀被抬起也放不出多余的高压蒸汽。而随之而来的后果一模一样:还是气压、或者是血糖的异常升高。
不知道读者们明白了没有,简单来说,减压阀系统上的监测器或者反应器两者缺一不可,哪一个出了问题都会彻底破坏掉减压阀的机能。这就是高压锅变炸弹,哦不,是糖尿病的最根本的发病机理了。