“特殊”的血糖平衡調節

劉正旺

(廣東省佛山市順德區教育發展中心 佛山 528300)

“血糖平衡的調節”相關內容多，調節過程復雜，尤其有很多獨特之處，學生準確掌握起來有難度，甚至產生誤解。教師需要清晰認識并在教學中充分考慮這些“特殊”之處，合理突破難點，培養學生的學科核心素養。

1 血糖平衡調節的腺體特殊

胰腺是與血糖平衡調節密切相關的特殊腺體，既有外分泌部又有內分泌部，既是外分泌腺(消化腺)又是內分泌腺(圖1)。

圖1 胰腺和胰島結構模式圖

1.1 胰腺的外分泌部 胰腺作為消化腺的是外分泌部，由腺泡和腺管組成，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。胰液通過胰腺管排入十二指腸，有消化蛋白質、脂肪和糖的作用。

1.2 胰腺的內分泌部 胰島是胰腺的內分泌部，有4種主要的細胞： A細胞、B細胞、D細胞、PP細胞。A細胞分泌胰高血糖素，升高血糖；B細胞分泌胰島素，降低血糖；D細胞分泌生長抑素，以旁分泌的方式抑制A、B細胞的分泌；PP細胞分泌胰多肽，抑制胃腸運動、胰液分泌和膽囊收縮。其中最主要是A細胞和B細胞。

胰腺中的胰島是血糖平衡調節相關的主要腺體，胰島A細胞分泌的胰高血糖素和胰島B細胞分泌的胰島素是調節血糖平衡的主要激素。

2 血糖平衡的調節方式特殊

2.1 血糖平衡調節的常見分析模式 分析血糖的來源和去路是分析血糖平衡調節的代謝基礎(圖2)。與血糖有關的代謝具有次序優先級。看來源，機體優先從食物中獲取糖(a)，食物供應匱乏轉為主要分解肝糖原(b)，肝糖原匱乏轉而主要利用脂肪等非糖物質(c)。類比于我們先花現金，現金不足才會取存款，存款不夠才會變賣固定資產。去路分析類似，葡萄糖優先用于代謝產能(d)，余糖主要合成糖原(e)，過多的糖才主要轉化為非糖物質(f)。類比于賺錢優先用于花銷，富余才存款，存款多才大量購置固定資產。

圖2 血糖的來源和去路

體內的糖超出機體的代謝能力，機體可通過尿液排出多余的糖(g)，類比于錢太多的人通常愿意做慈善等。教師可設計對教材圖2—9進行再加工(補充g途徑等)或設計拓展問題：“尿糖和糖尿病是什么關系？(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。)”培養學生利用教材等培養學科核心素養的能力。

另外，a、g是生物體與體外環境的物質交換的途徑，b～f是發生在細胞內的代謝途徑，血糖是內環境中的物質，教師還可以設計分析跨膜的問題。其中a過程葡萄糖由消化道跨小腸上皮細胞和毛細血管壁細胞進入血液，g過程葡萄糖跨毛細血管壁細胞和腎小囊壁細胞進入原尿，這兩個過程都是體內與體外的物質交換過程，a、g途徑在消化道、尿道的過程不涉及激素調節。而b～f途徑有葡萄糖跨細胞或細胞膜在血液和細胞中轉移，可通過激素調節細胞代謝的狀態來調節血糖含量的穩定。

2.2 血糖平衡調節中的神經調節和體液調節 血糖平衡的調節、體溫調節和水鹽平衡調節都同時存在神經調節和體液調節(圖3)。設計對比圖3與另兩種調節過程能夠引導學生發現胰島A細胞和胰島B細胞的特殊性，體現在胰島A細胞和胰島B細胞不僅受下丘腦中神經的控制，還能直接感受血糖濃度的刺激。除神經調節外，血糖的變化也能直接引起細胞激素分泌水平的改變。這樣的調節機制使神經調節的主導地位被削弱，而體液調節的方式得到加強，成為調節的主要途徑。所以，血糖平衡的調節雖然同時存在神經調節和體液調節，但卻是以體液調節為主的調節方式。

圖3 血糖平衡的調節

3 胰島素和胰高血糖素的作用特殊

3.1 胰島素和胰高血糖素相互作用關系 胰島素抑制胰高血糖素的分泌，胰高血糖素卻可促進胰島素的分泌。例如，血糖升高促進胰島素釋放，同時抑制胰高血糖素分泌，而胰島素又可以直接抑制胰高血糖素的分泌，兩者相互增強，使胰高血糖素分泌顯著受到抑制，這樣胰島素得以更有效的發揮作用[1]。可見，生理作用表現為拮抗作用的胰島素和胰高血糖素，相互作用卻不總表現為相互抑制，而是既可促進又可抑制(圖4)。

圖4 胰島素和胰高血糖素在血糖平衡調節中的相互作用

看似矛盾的相互作用關系需要引導學生尋找血糖調節的生理意義，血糖平衡調節的目的是使血糖水平相對恒定，從而保證機體能源物質的供給，能源物質的供應才是調節的最終目的。在能源物質供給嚴重不足時，是優先保證血糖濃度的相對恒定還是優先保證能源物質的供給？答案顯而易見。“保證細胞能源物質供給”的認識能夠使學生準確理解這兩種激素的相互作用關系： 在血糖濃度過高時，胰島素增加，這時能源物質供給是充足的，所以胰島素抑制胰高血糖素的分泌以維持機體血糖平衡，即胰島素能夠抑制胰高血糖素的分泌；但在機體血糖濃度偏低時，機體既要通過釋放胰高血糖素促進能源物質的產生，又要使能源物質及時被組織細胞攝取進而代謝產能，即胰高血糖素能夠促進胰島素的分泌。兩者的相互作用有細胞膜上相關蛋白質受體的物質和結構基礎。

3.2 胰島素和胰高血糖素對代謝的控制 胰島素和胰高血糖素如何控制相關代謝(圖2)來維持血糖平衡？兩種激素的控制作用存在明顯差異，胰島素通過促進組織細胞加速攝取(進入組織細胞)、利用(d)和儲存(e+f)葡萄糖，同時抑制組織細胞代謝產糖(b+c)過程來實現降低血糖；胰高血糖素通過促進組織細胞代謝產糖(b+c)升高血糖，而不抑制葡萄糖進入組織細胞被利用的過程。

4 血糖受多種激素的調節，胰島素也可調節多種代謝

4.1 多種激素可以調節血糖的濃度 多種激素能調節血糖，以胰島素和胰高血糖素為主，能調節血糖的激素還有腎上腺素、生長激素、甲狀腺素等。腎上腺分泌的激素主要是皮質分泌的糖皮質激素和髓質分泌的腎上腺素(或去甲腎上腺素)等，糖皮質激素促進蛋白質的分解，抑制其合成，加強葡萄糖異生，抑制胰島素與其受體結合，使血糖升高，腎上腺素等髓質分泌的激素能促進肝糖原分解為葡萄糖，促進非糖物質轉化為葡萄糖，從而使血糖含量升高；垂體分泌的生長激素主要影響蛋白質、脂肪和糖代謝，作用是促進蛋白質的合成和脂肪的分解而抑制機體對葡萄糖的氧化，葡萄糖的消耗減少，血糖升高；甲狀腺激素主要是促進代謝產熱和影響糖、脂肪和蛋白質的代謝，其對糖代謝的影響主要是可促進糖的異生作用及糖原分解，并能促進小腸對葡萄糖的吸收從而使血糖升高。可見，胰島素是唯一能夠降低血糖的激素，胰島素和胰高血糖素表現拮抗作用，而胰高血糖素和腎上腺素等其他激素表現協同作用。激素分泌除直接感受血糖含量的變化發揮調節作用外，還接受神經系統的控制，間接發揮調節作用。

4.2 胰島素可以調節多種代謝 胰島素作為唯一降低血糖的激素，還促進糖原、脂肪、蛋白質合成。糖代謝中，胰島素促進組織細胞對葡萄糖的攝取和利用，促進糖原合成，抑制糖異生，使血糖降低；脂肪代謝中，胰島素促進脂肪酸合成和脂肪貯存，減少脂肪分解；蛋白質代謝中，胰島素促進氨基酸進入細胞，促進蛋白質合成的各個環節以增加蛋白質合成。除血糖水平，氨基酸、脂肪等物質含量也影響胰島素分泌的調節。其他相關激素也會作用于胰島B細胞影響胰島素的分泌。此外，胰島素的分泌還受神經系統的直接調控。這種復雜的調控機制與幾乎所有細胞都有胰島素的受體和胰島B細胞上有很多受體有關。