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糖尿病：過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)（一）：從血糖和胰島素說(shuō)起

文章出處：永信藥業(yè) 人氣：-發(fā)表時(shí)間：2016-01-20 11:48:00

制作：中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì) 王立銘

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

本文由科普中國(guó)出品，轉(zhuǎn)載自“以負(fù)墑為生”，感謝分享。

糖尿病的流行趨勢(shì)絕非中國(guó)獨(dú)有。

這個(gè)新的系列里，咱們說(shuō)說(shuō)糖尿病的故事。

本文的讀者們大概都對(duì)糖尿病這個(gè)名詞不陌生。說(shuō)得驚悚一點(diǎn)，在你看這篇文章的時(shí)候稍稍停頓一下，數(shù)上七八個(gè)你熟悉的親朋好友的名字，那么按照概率，這七八個(gè)人當(dāng)中可能就會(huì)有一位糖尿病患者。因?yàn)閾?jù)中國(guó)2013年的官方數(shù)據(jù)，中國(guó)18歲以上成年人的糖尿病發(fā)病率已經(jīng)高達(dá)11.6%，絕對(duì)患者數(shù)已經(jīng)突破億人。

糖尿病的流行趨勢(shì)絕非中國(guó)獨(dú)有。按照國(guó)際糖尿病聯(lián)盟的估算，2013年全球糖尿病患者已經(jīng)接近4億人，2014年有接近500萬(wàn)人死于糖尿病及其并發(fā)癥。而按照它的估算，糖尿病發(fā)病率還在持續(xù)的快速增長(zhǎng)，至2030年全球發(fā)病率甚至可能翻倍。甚至有人開(kāi)玩笑說(shuō)，除了流行感冒，糖尿病乃是人類社會(huì)第二常見(jiàn)的疾病！這話雖然說(shuō)得有些嘩眾取寵，但是卻并非完全是危言聳聽(tīng)。要知道，讓許多人談虎色變、每到秋冬季節(jié)都心懷惴惴的流行性感冒，每年全球感染率約為5-10%（成人），每年肆虐會(huì)產(chǎn)生300-500萬(wàn)例嚴(yán)重病例、帶走約25-50萬(wàn)人的生命。單純比較發(fā)病率的話，糖尿病可說(shuō)是當(dāng)之無(wú)愧的疾病之王；加上死亡率的話，在糖尿病面前流行感冒只能算小巫見(jiàn)大巫了！
糖尿病在世界各國(guó)的發(fā)病率

世界糖尿病聯(lián)盟對(duì)2025年全球糖尿病發(fā)病率的估算。從圖可見(jiàn)，美歐發(fā)達(dá)國(guó)家均將逼近10%左右的發(fā)病率水平，少數(shù)國(guó)家甚至達(dá)到20%左右的超高發(fā)病率。當(dāng)然，要說(shuō)一句的是糖尿病預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)口徑各方存在挺大的差異。（圖片來(lái)自www.idf.org 根據(jù)2006年數(shù)據(jù)估算）

也正因?yàn)樘悄虿∈侨绱顺Ｒ?jiàn)和兇險(xiǎn)，讀者們應(yīng)該對(duì)這種疾病或多或少有些了解。筆者在開(kāi)始寫這篇系列故事之前，咨詢了下周圍的親朋好友，發(fā)現(xiàn)大家在提到糖尿病時(shí)，也都大概知道這種疾病和血糖水平相關(guān)，少數(shù)人也能提到胰島素的作用，不過(guò)說(shuō)起為什么過(guò)高的血糖水平有害，胰島素到底又是干什么的，許多朋友還是并不了然。在故事的開(kāi)頭，還是讓筆者花一點(diǎn)筆墨，給讀者們稍微展開(kāi)說(shuō)說(shuō)血糖、胰島素和糖尿病之間的聯(lián)系吧。

葡萄糖：太古而來(lái)的能量分子

大家的理解沒(méi)錯(cuò)，糖尿病確實(shí)是一個(gè)和血糖，也就是血液中的葡萄糖水平密切相關(guān)的疾病。而葡萄糖可不是一個(gè)簡(jiǎn)單的分子，它刷出來(lái)的存在感遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越我們正在討論的糖尿病范疇。

葡萄糖是一個(gè)由六個(gè)碳原子為骨架構(gòu)成的碳水化合物分子，它可能是整個(gè)地球生物圈里，被利用和儲(chǔ)藏的最廣泛的碳水化合物了。甚至有理論認(rèn)為，在生命尚未出現(xiàn)的、數(shù)十億年前的太古宙海洋中，已經(jīng)有金屬離子在催化著葡萄糖分子的分解，從而構(gòu)成了生命元初的化學(xué)約束力。在今天的地球上，仍有巨量的細(xì)菌和幾十億年前一樣，把葡萄糖當(dāng)成最主要的能量“載體”。當(dāng)需要能量維持其生存和新陳代謝時(shí)，細(xì)菌將每一個(gè)葡萄糖分子通過(guò)由十步嚴(yán)格控制的蛋白質(zhì)催化反應(yīng)產(chǎn)生兩個(gè)能量分子—三磷酸腺苷（ATP）；而細(xì)菌同時(shí)也會(huì)利用太陽(yáng)能和各種環(huán)境中的化學(xué)能，源源不斷的合成葡萄糖分子儲(chǔ)備起來(lái)以備不時(shí)之需。讀者們可以看到，這套儲(chǔ)存-分解葡萄糖系統(tǒng)的核心在于，環(huán)境中起伏不定甚至稍縱即逝的能量、例如寒冷冬天里的一瞥明媚陽(yáng)光、被有效的以葡萄糖分子的形式物化和固定下來(lái)，極大地延長(zhǎng)了能量穩(wěn)定供應(yīng)的周期，為有機(jī)生命在險(xiǎn)惡多變的自然環(huán)境中生存下來(lái)提供了有力的保障。

葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)式

葡萄糖(glucose)的分子結(jié)構(gòu)。化學(xué)分子式C6H12O6，分子量180.16，密度1.54克每立方厘米，熔點(diǎn)146攝氏度，高度可溶于水，是地球有機(jī)生命共同的能量之源。值得注意的是，葡萄糖分子具有旋光異構(gòu)性，自然界廣泛存在的乃是其右旋異構(gòu)體（D-glucose）。葡萄糖的上帝是個(gè)右撇子（與此相反的是，另一種生命重要分子—氨基酸—的上帝估計(jì)是個(gè)左撇子）。（圖片來(lái)自英文維基百科。）

可能也正因?yàn)槿绱耍咸烟欠肿幼鳛槟芰枯d體的功能，歷經(jīng)億萬(wàn)年進(jìn)化，在所有的地球有機(jī)生命中都保留了下來(lái)。不僅如此，比細(xì)菌更復(fù)雜的生物，像動(dòng)物和植物，對(duì)葡萄糖分子的利用更是花樣翻新。一方面，高等生物通過(guò)更復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最多能從一份葡萄糖分子中攫取多達(dá)三十八份ATP分子，這使得葡萄糖分子作為能量載體的效率大大提高了。而另一方面，在這些復(fù)雜生物中，單體葡萄糖分子更是被進(jìn)一步合成為更加穩(wěn)定的大分子物質(zhì)（例如淀粉和糖原），在特定的細(xì)胞里存儲(chǔ)起來(lái)，為生物體提供更長(zhǎng)久、更穩(wěn)定的能量?jī)?chǔ)存。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)成年人體內(nèi)的骨骼肌和肝臟里，存儲(chǔ)了多達(dá)500克的糖原分子隨時(shí)為身體供能；而不少植物更是在特化的根、莖、和種子里大量的儲(chǔ)備淀粉，在滿足自身存活需要的時(shí)候更是（無(wú)可奈何的）為人類提供了各種可口的美食（從烤土豆、綠豆湯到揚(yáng)州炒飯……）。

土豆的傳奇。起源于南美洲，這種特別的茄科植物為了高效儲(chǔ)存能量，發(fā)育出特異膨大的地下變態(tài)莖（左圖），其內(nèi)容物主要便是葡萄糖分子所形成的土豆淀粉（每百克濕重中淀粉含量可達(dá)驚人的十五克）。這種被后人命名為土豆的地下能量倉(cāng)庫(kù)保證了這種植物在南美安第斯山的高寒氣候中健康成長(zhǎng)。而在約7000-10000年前，先民們慧眼獨(dú)具的挑中了這種植物開(kāi)始培育和栽種。到今天，土豆已經(jīng)成為全球第四大糧食作物，養(yǎng)活了大量人口和難以計(jì)數(shù)的牲畜。對(duì)于很多中國(guó)讀者來(lái)說(shuō)，土豆的精神，在右圖的醋溜土豆絲中體現(xiàn)的意義非凡。（圖片來(lái)自英文維基百科）

細(xì)菌對(duì)能量的需求，理解起來(lái)并不那么復(fù)雜：自己這么小一個(gè)細(xì)胞，缺能量了就分解葡萄糖、不缺能量了就儲(chǔ)備葡萄糖唄。但是我們的身體差不多由上百萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞構(gòu)成，這些細(xì)胞的大小、形狀、位置、和能量需求多種多樣極端復(fù)雜，而葡萄糖分子卻又主要儲(chǔ)備在肌肉和肝臟這兩塊相對(duì)集中和獨(dú)立的器官里。那么一個(gè)麻煩的問(wèn)題就來(lái)了：我們身體里的細(xì)胞那么多，不同的細(xì)胞對(duì)能量的需求又總是在變動(dòng)當(dāng)中。我們的身體又是如何判斷什么時(shí)候缺乏能量；又是怎么通知肝臟和肌肉，并從中提取葡萄糖分子以供身體需要呢？