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3 · 第1學期動物生理學內分泌生理

血糖調節

Blood Glucose Regulation

難度 3 · 進階physiologymetabolism想做成互動版

血糖調節的分子訊號傳導和糖尿病的病理生理深度分析。

胰島素受體訊號傳導
胰島素受體(IR)是 receptor tyrosine kinase((αβ)₂ 四聚體)。胰島素結合 α 亞基 → β 亞基 trans-autophosphorylation → IRS-1/2 磷酸化 → 分支路徑:
(1) PI3K-Akt pathway(代謝路徑):PI3K → PIP₃ → PDK1 → Akt → AS160 磷酸化 → Rab-GAP 失活 → GLUT4 vesicle trafficking → membrane insertion。同時 Akt → GSK3 磷酸化(失活)→ glycogen synthase 活化 → 糖原合成。Akt → FOXO1 磷酸化 → 出核 → 抑制 gluconeogenic gene(PEPCK, G6Pase)表現。
(2) Ras-MAPK pathway(生長路徑):Grb2/SOS → Ras → Raf → MEK → ERK → 細胞增殖和分化。

胰島素阻抗的分子機制
肥胖引起的慢性低度發炎是關鍵:脂肪組織 macrophage 分泌 TNF-α → JNK 和 IKK-β 活化 → IRS-1 的 Serine 磷酸化(而非 Tyrosine)→ 阻斷 PI3K 訊號 → 胰島素阻抗。DAG(diacylglycerol)堆積在肝臟和肌肉 → PKCε/PKCθ 活化 → IRS-1 Ser 磷酸化。Ceramide 經由 PP2A → Akt 去磷酸化。ER stress(misfolded protein → UPR → IRE1α/JNK)也貢獻胰島素阻抗。

β 細胞的去分化與功能喪失
T2DM 的自然史:compensatory β cell hyperplasia → 失代償 → β cell mass 減少 ~50-65%(屍檢研究,Butler 2003)。現代觀點強調去分化(dedifferentiation)而非凋亡:持續高糖/高脂 → 氧化壓力 + ER stress → FOXO1 核轉位喪失 → β cell identity transcription factors(PDX1, NKX6.1, MAFA)表現下降 → 回復為 progenitor-like 狀態。可逆性是治療的希望——bariatric surgery 後 β cell function 可部分恢復。

GLP-1 受體促效劑的革命
GLP-1(腸道 L 細胞分泌)半衰期 ~2 分鐘(被 DPP-4 快速降解)。GLP-1RA(semaglutide, liraglutide)的改良延長半衰期至數天-一週。作用:(1) 葡萄糖依賴性胰島素分泌↑(不會低血糖);(2) 升糖素分泌↓;(3) 胃排空延遲 → 飽足感↑;(4) 中樞食慾抑制(下視丘 POMC/CART 神經元活化)。SELECT trial(2023):semaglutide 2.4 mg 降低 overweight/obese 非糖尿病患者的 MACE 20%——心血管保護獨立於血糖和體重。SURPASS 系列:tirzepatide(GIP+GLP-1 dual agonist)→ HbA1c 降低 >2% + 體重減輕 >20%。

文獻參考:Saltiel, A.R. & Kahn, C.R. (2001). Nature, 414, 799-806. / Drucker, D.J. (2022). Nat. Rev. Drug Discov., 21, 313-332.

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