糖尿病：过去、现在和未来（三）：胰岛素和糖尿病

发表时间：2016-01-25 17:07:00

出品：科普中国

制作：中国细胞生物学学会王立铭

监制：中国科学院计算机网络信息中心

咱们书接上回。

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。

埃伯斯古医书

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。

事实上，这也就是为读者们熟知的所谓“一型糖尿病”和“二型糖尿病”的基本面貌了(当然，实际上糖尿病不仅仅是一二型这么两种，例如还有并不罕见的孕期糖尿病等等。不过为了讲故事的方便，我们这里只专注介绍这两种最主要的糖尿病类型)。

一型糖尿病

监测器失灵的糖尿病就是一型糖尿病，这是一种较为小众的糖尿病，据估算可能仅占到所有糖尿病人的5-10%。

直到今天人们仍不完全清楚一型糖尿病的发病机理，只是能够确定这种疾病应该是先天遗传因素和后天环境因素共同作用的结果。我们目前所知的是，一型糖尿病应该是一种自身免疫疾病。

也就是说，因为某种未知的因素，人体的免疫细胞，本应积极攻击侵入身体的各种外来病原体的守卫者，突然开始疯狂攻击专门合成胰岛素的贝塔细胞，并将它们一一杀死。读者们可能从不少电视剧里已经看得到一型糖尿病患者的生活(比如《下一站幸福》里的小乐)：必须极端注意饮食和生活方式，每天几次的血糖监测以及胰岛素注射更是必不可少。

不知道读者们有没有意识到，电视剧里的一型糖尿病患者往往是儿童，这一点倒是有科学支持的。一型糖尿病往往在患者幼年时期就已经发病，因此一度也被称为“幼年糖尿病”。咱们在后文还会反复提到这种疾病。

Ι型糖尿病的发病机理

简单来说可以理解成，我们身体里负责分泌胰岛素的贝塔细胞(左图中的蓝色细胞-->右图中的黑色残骸)被我们自身的免疫细胞杀死，导致负责血糖灵敏监测的系统出了问题。(图片来自www.healthcentral.com)

二型糖尿病

而反应器失灵的糖尿病就是二型糖尿病，占到糖尿病人的绝大多数。这种反应器失灵的症状临床上有时候也可以用“胰岛素抵抗”(insulin resistance)来描述。

简单来说，虽然贝塔细胞产生胰岛素的机制总体而言还算OK，但是肌肉和肝脏细胞却失去了对胰岛素的响应。这背后的机制其实我们了解的也并不清楚，但是这里不妨带领读者们展开一下脑补(啊不，是想象)。

我们已经知道，“胰岛素升高-糖原合成”是一个有许多步骤的过程：

胰岛素要找到细胞表面的胰岛素受体蛋白，要激活一系列的细胞内化学反应，要增加和激活细胞表面的葡萄糖“大门”GLUT4，要把进入细胞的葡萄糖合成糖原...

这里面任何一个步骤的失调都有可能带来胰岛素抵抗：胰岛素受体太少啦？GLUT4大门怎么叫都叫不开？糖原合成受到干扰？等等等等。我们在这里就不过分展开了。值得注意的是，和一型糖尿病不同，二型糖尿病与身体的整体代谢状况有明显的流行病学联系：年龄增加、肥胖、缺乏运动、高血压和高血脂。与之对应，对二型糖尿病的治疗方案也包括了生活方式改变到药物治疗在内的诸多要素。而且在多数非危急情况下，治疗Ⅱ型糖尿病并不需要注射胰岛素：因为人家是反应器失灵，产生胰岛素的监测器是比较正常的嘛！

Ⅱ型糖尿病的发病机理

在正常条件下(上图)，胰岛素(蓝色颗粒)进入血液后，可以打开肌肉与肝脏细胞上葡萄糖通道GLUT4的大门，使得葡萄糖分子(黄色颗粒)可以迅速进入这些细胞变成糖原。而在二型糖尿病中(右图)，胰岛素虽然仍能进入血液，但是却无法激活和打开葡萄糖通道，从而使得大量葡萄糖继续滞留在血管中。(图片来自www.webmd.com)