“特殊”的血糖平衡调节

刘正旺

(广东省佛山市顺德区教育发展中心 佛山 528300)

“血糖平衡的调节”相关内容多，调节过程复杂，尤其有很多独特之处，学生准确掌握起来有难度，甚至产生误解。教师需要清晰认识并在教学中充分考虑这些“特殊”之处，合理突破难点，培养学生的学科核心素养。

1 血糖平衡调节的腺体特殊

胰腺是与血糖平衡调节密切相关的特殊腺体，既有外分泌部又有内分泌部，既是外分泌腺(消化腺)又是内分泌腺(图1)。

图1 胰腺和胰岛结构模式图

1.1 胰腺的外分泌部 胰腺作为消化腺的是外分泌部，由腺泡和腺管组成，腺泡分泌胰液，腺管是胰液排出的通道。胰液中含有NaHCO3、胰蛋白酶原、脂肪酶、淀粉酶等。胰液通过胰腺管排入十二指肠，有消化蛋白质、脂肪和糖的作用。

1.2 胰腺的内分泌部 胰岛是胰腺的内分泌部，有4种主要的细胞： A细胞、B细胞、D细胞、PP细胞。A细胞分泌胰高血糖素，升高血糖；B细胞分泌胰岛素，降低血糖；D细胞分泌生长抑素，以旁分泌的方式抑制A、B细胞的分泌；PP细胞分泌胰多肽，抑制胃肠运动、胰液分泌和胆囊收缩。其中最主要是A细胞和B细胞。

胰腺中的胰岛是血糖平衡调节相关的主要腺体，胰岛A细胞分泌的胰高血糖素和胰岛B细胞分泌的胰岛素是调节血糖平衡的主要激素。

2 血糖平衡的调节方式特殊

2.1 血糖平衡调节的常见分析模式 分析血糖的来源和去路是分析血糖平衡调节的代谢基础(图2)。与血糖有关的代谢具有次序优先级。看来源，机体优先从食物中获取糖(a)，食物供应匮乏转为主要分解肝糖原(b)，肝糖原匮乏转而主要利用脂肪等非糖物质(c)。类比于我们先花现金，现金不足才会取存款，存款不够才会变卖固定资产。去路分析类似，葡萄糖优先用于代谢产能(d)，余糖主要合成糖原(e)，过多的糖才主要转化为非糖物质(f)。类比于赚钱优先用于花销，富余才存款，存款多才大量购置固定资产。

图2 血糖的来源和去路

体内的糖超出机体的代谢能力，机体可通过尿液排出多余的糖(g)，类比于钱太多的人通常愿意做慈善等。教师可设计对教材图2—9进行再加工(补充g途径等)或设计拓展问题：“尿糖和糖尿病是什么关系？(糖尿病人容易尿糖，但尿糖不一定患糖尿病，糖尿病人控制后不一定尿糖。)”培养学生利用教材等培养学科核心素养的能力。

另外，a、g是生物体与体外环境的物质交换的途径，b～f是发生在细胞内的代谢途径，血糖是内环境中的物质，教师还可以设计分析跨膜的问题。其中a过程葡萄糖由消化道跨小肠上皮细胞和毛细血管壁细胞进入血液，g过程葡萄糖跨毛细血管壁细胞和肾小囊壁细胞进入原尿，这两个过程都是体内与体外的物质交换过程，a、g途径在消化道、尿道的过程不涉及激素调节。而b～f途径有葡萄糖跨细胞或细胞膜在血液和细胞中转移，可通过激素调节细胞代谢的状态来调节血糖含量的稳定。

2.2 血糖平衡调节中的神经调节和体液调节 血糖平衡的调节、体温调节和水盐平衡调节都同时存在神经调节和体液调节(图3)。设计对比图3与另两种调节过程能够引导学生发现胰岛A细胞和胰岛B细胞的特殊性，体现在胰岛A细胞和胰岛B细胞不仅受下丘脑中神经的控制，还能直接感受血糖浓度的刺激。除神经调节外，血糖的变化也能直接引起细胞激素分泌水平的改变。这样的调节机制使神经调节的主导地位被削弱，而体液调节的方式得到加强，成为调节的主要途径。所以，血糖平衡的调节虽然同时存在神经调节和体液调节，但却是以体液调节为主的调节方式。

图3 血糖平衡的调节

3 胰岛素和胰高血糖素的作用特殊

3.1 胰岛素和胰高血糖素相互作用关系 胰岛素抑制胰高血糖素的分泌，胰高血糖素却可促进胰岛素的分泌。例如，血糖升高促进胰岛素释放，同时抑制胰高血糖素分泌，而胰岛素又可以直接抑制胰高血糖素的分泌，两者相互增强，使胰高血糖素分泌显著受到抑制，这样胰岛素得以更有效的发挥作用[1]。可见，生理作用表现为拮抗作用的胰岛素和胰高血糖素，相互作用却不总表现为相互抑制，而是既可促进又可抑制(图4)。

图4 胰岛素和胰高血糖素在血糖平衡调节中的相互作用

看似矛盾的相互作用关系需要引导学生寻找血糖调节的生理意义，血糖平衡调节的目的是使血糖水平相对恒定，从而保证机体能源物质的供给，能源物质的供应才是调节的最终目的。在能源物质供给严重不足时，是优先保证血糖浓度的相对恒定还是优先保证能源物质的供给？答案显而易见。“保证细胞能源物质供给”的认识能够使学生准确理解这两种激素的相互作用关系： 在血糖浓度过高时，胰岛素增加，这时能源物质供给是充足的，所以胰岛素抑制胰高血糖素的分泌以维持机体血糖平衡，即胰岛素能够抑制胰高血糖素的分泌；但在机体血糖浓度偏低时，机体既要通过释放胰高血糖素促进能源物质的产生，又要使能源物质及时被组织细胞摄取进而代谢产能，即胰高血糖素能够促进胰岛素的分泌。两者的相互作用有细胞膜上相关蛋白质受体的物质和结构基础。

3.2 胰岛素和胰高血糖素对代谢的控制 胰岛素和胰高血糖素如何控制相关代谢(图2)来维持血糖平衡？两种激素的控制作用存在明显差异，胰岛素通过促进组织细胞加速摄取(进入组织细胞)、利用(d)和储存(e+f)葡萄糖，同时抑制组织细胞代谢产糖(b+c)过程来实现降低血糖；胰高血糖素通过促进组织细胞代谢产糖(b+c)升高血糖，而不抑制葡萄糖进入组织细胞被利用的过程。

4 血糖受多种激素的调节，胰岛素也可调节多种代谢

4.1 多种激素可以调节血糖的浓度 多种激素能调节血糖，以胰岛素和胰高血糖素为主，能调节血糖的激素还有肾上腺素、生长激素、甲状腺素等。肾上腺分泌的激素主要是皮质分泌的糖皮质激素和髓质分泌的肾上腺素(或去甲肾上腺素)等，糖皮质激素促进蛋白质的分解，抑制其合成，加强葡萄糖异生，抑制胰岛素与其受体结合，使血糖升高，肾上腺素等髓质分泌的激素能促进肝糖原分解为葡萄糖，促进非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖含量升高；垂体分泌的生长激素主要影响蛋白质、脂肪和糖代谢，作用是促进蛋白质的合成和脂肪的分解而抑制机体对葡萄糖的氧化，葡萄糖的消耗减少，血糖升高；甲状腺激素主要是促进代谢产热和影响糖、脂肪和蛋白质的代谢，其对糖代谢的影响主要是可促进糖的异生作用及糖原分解，并能促进小肠对葡萄糖的吸收从而使血糖升高。可见，胰岛素是唯一能够降低血糖的激素，胰岛素和胰高血糖素表现拮抗作用，而胰高血糖素和肾上腺素等其他激素表现协同作用。激素分泌除直接感受血糖含量的变化发挥调节作用外，还接受神经系统的控制，间接发挥调节作用。

4.2 胰岛素可以调节多种代谢 胰岛素作为唯一降低血糖的激素，还促进糖原、脂肪、蛋白质合成。糖代谢中，胰岛素促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用，促进糖原合成，抑制糖异生，使血糖降低；脂肪代谢中，胰岛素促进脂肪酸合成和脂肪贮存，减少脂肪分解；蛋白质代谢中，胰岛素促进氨基酸进入细胞，促进蛋白质合成的各个环节以增加蛋白质合成。除血糖水平，氨基酸、脂肪等物质含量也影响胰岛素分泌的调节。其他相关激素也会作用于胰岛B细胞影响胰岛素的分泌。此外，胰岛素的分泌还受神经系统的直接调控。这种复杂的调控机制与几乎所有细胞都有胰岛素的受体和胰岛B细胞上有很多受体有关。