出品：科普中國

制作：中國細胞生物學學會 王立銘

監(jiān)制：中國科學院計算機網絡信息中心

咱們書接上回。

相信大家已經看到了胰島素系統這套血糖減壓閥是如何精妙工作的。也正是這套系統，保證了從蒼蠅到人類的萬千生靈能夠很好的維持自身能量的穩(wěn)定供應。

那么隨之而來的問題就是：

這套歷經億萬年錘煉、看起來天衣無縫的系統，又是怎么和糖尿病這種疾病扯上關系的？而且一扯，就是一種七八個人就有一人中招的常見疾病？這傳說中的“進化”，它到底靠譜么？

人類對糖尿病最早的記載

咱們首先稍微扯扯糖尿病。

雖然人人都說糖尿病是“富貴病”，而糖尿病的發(fā)病率攀升，看起來確實也和工業(yè)革命、食品工業(yè)的發(fā)展和人均收入水平相關，但糖尿病其實是一種非常古老的疾病。人類對糖尿病的文字記載，甚至可以追溯到人類文明的幼年時期。

公元1874年，古埃及學家Georg Ebers發(fā)現了一本寫在紙莎草上的古埃及醫(yī)書，經考證該書創(chuàng)作于公元前1500年前后，Ebers如獲至寶并迅速將其翻譯出版。這本書從此便以埃伯斯氏古醫(yī)書(Ebers Papyrus)之名流傳于世。在這本書中記載了一種癥狀為“多飲多尿”的疾病癥狀，甚至還記載了利用谷物、水果和甜酒對此進行治療的過程。據信，這是迄今為止發(fā)現的最早的關于糖尿病的文字記載。

埃伯斯氏古醫(yī)書，現存最早的醫(yī)學文獻之一

 全書共110卷，約20米長。書中記載了大量疾病癥狀(包括癌癥、糖尿病和精神疾病)的描述、以及混合了巫術和草藥使用的治療方案。該書現存德國萊比錫大學博物館。(圖片來自英文維基百科)

而差不多在同時期，古印度的醫(yī)生們也注意到有一些病人的尿液會吸引大量的螞蟻和蒼蠅，而這正是尿液中含糖量高的標志。在古代中國，最遲在兩千年前的東漢時期，人們已經用“消渴癥”來描述糖尿病癥狀。隋代的《古今錄驗方》中也記載了“小便至甜”的觀察。甚至藥王孫思邈甚至在唐代已經第一次提出糖尿病的運動和飲食療法，建議少吃面食，多運動，這甚至和當下醫(yī)生們對糖尿病患者的建議不謀而合。

而就像我們熟知的大多數重要科學發(fā)現一樣，古代世界里關于糖尿病最詳盡的報道來自于古希臘人。

卡帕多細亞的阿萊泰烏斯(Aretaeus of Cappadocia)，公元2世紀前后的古希臘醫(yī)生，在書中如此描述糖尿病人的癥狀，至今讀來，如在眼前：

“糖尿病是一種可怕的痛苦疾病…肉身和骨頭被不停的融化變成尿液排出。(病人的)生命是短暫的、令人不快的和痛苦的…難以抑制的口渴、大量飲水和排尿、五臟六腑都被烤干了…病人受惡心、煩躁和干渴的折磨…并會在短時間內死去。”

而在希臘羅馬的榮光暗淡之后，先人的智慧被埋藏在中世紀的黑暗中長達千年，直到文藝復興。

阿萊泰烏斯的報道在16世紀被重新發(fā)現，現代糖尿病的英文名(diabetes mellitus)也在16世紀被最終確定。順便說一句，這兩個詞diabetes和mellitus分別代表“多尿”和“甜”?？梢哉f，把這個英文名翻譯成糖尿病其實有點以偏概全，僅僅凸顯了mellitus代表的“糖尿”的含義，卻把“多尿”這個含義給弄沒了，可談不上信達雅啊。

兩種糖尿病

好了，掰扯了半天歷史，主要還是要引出咱們的話題：精密的血糖調節(jié)系統，是怎么和上面說的這種多尿、糖尿、痛苦而且要命的疾病扯上關系的呢？

如果一個高壓鍋出了故障，生生把一個煮飯神器變成了定時炸彈，那么減壓系統可能是出了什么毛病呢？

請大家回憶一下我們描述的高壓鍋減壓的原理：一個壓力監(jiān)測系統(監(jiān)測器)，一個壓力降低系統(反應器)。

可以想象，兩個系統中，無論哪一個出了故障，可能都會導致鍋內壓力的異常升高，最終把鍋變成炸彈。

相似的，讀者們可以想象，我們的血糖減壓系統如果出了這兩個方面的故障，也會導致血糖的異常增高。

先說這個監(jiān)測器吧。

咱們說過，“血糖升高-胰島素”分泌這套系統就是我們身體里天然存在的血糖監(jiān)測器。如果這套系統出了故障，比如說，如果我們胰腺里的貝塔細胞不知因為什么原因大量死亡，從而極大地擾亂了胰島素的正常合成與分泌，因此不管血糖如何飆高，胰島素分泌總是很低甚至沒有。那么，這套血糖監(jiān)測系統就失去了靈敏監(jiān)測的機能了。而隨之帶來的后果，自然就是血糖的異常升高了。

再說說這個反應器吧。

咱們也說過，胰島素能夠打開肌肉和肝臟細胞上的葡萄糖通道，把血液中的葡萄糖大量收入細胞內，并變成糖原儲藏起來。如果這套系統出了故障，比如說，如果我們的肌肉和肝臟細胞因為某種原因不再聽胰島素的指揮，不管來多少胰島素分子喊“芝麻開門”，都拒絕打開GLUT4通道讓葡萄糖分子進來，那么就像高壓鍋的小導管被堵塞，就算穩(wěn)壓閥被抬起也放不出多余的高壓蒸汽。而隨之而來的后果一模一樣：還是氣壓、或者是血糖的異常升高。

不知道讀者們明白了沒有，簡單來說，減壓閥系統上的監(jiān)測器或者反應器兩者缺一不可，哪一個出了問題都會徹底破壞掉減壓閥的機能。這就是高壓鍋變炸彈，哦不，是糖尿病的最根本的發(fā)病機理了。

事實上，這也就是為讀者們熟知的所謂“一型糖尿病”和“二型糖尿病”的基本面貌了(當然，實際上糖尿病不僅僅是一二型這么兩種，例如還有并不罕見的孕期糖尿病等等。不過為了講故事的方便，我們這里只專注介紹這兩種最主要的糖尿病類型)。

一型糖尿病

監(jiān)測器失靈的糖尿病就是一型糖尿病，這是一種較為小眾的糖尿病，據估算可能僅占到所有糖尿病人的5-10%。

直到今天人們仍不完全清楚一型糖尿病的發(fā)病機理，只是能夠確定這種疾病應該是先天遺傳因素和后天環(huán)境因素共同作用的結果。我們目前所知的是，一型糖尿病應該是一種自身免疫疾病。

也就是說，因為某種未知的因素，人體的免疫細胞，本應積極攻擊侵入身體的各種外來病原體的守衛(wèi)者，突然開始瘋狂攻擊專門合成胰島素的貝塔細胞，并將它們一一殺死。讀者們可能從不少電視劇里已經看得到一型糖尿病患者的生活(比如《下一站幸?！防锏男?/span>)：必須極端注意飲食和生活方式，每天幾次的血糖監(jiān)測以及胰島素注射更是必不可少。

不知道讀者們有沒有意識到，電視劇里的一型糖尿病患者往往是兒童，這一點倒是有科學支持的。一型糖尿病往往在患者幼年時期就已經發(fā)病，因此一度也被稱為“幼年糖尿病”。咱們在后文還會反復提到這種疾病。

　　Ι型糖尿病的發(fā)病機理

簡單來說可以理解成，我們身體里負責分泌胰島素的貝塔細胞(左圖中的藍色細胞-->右圖中的黑色殘骸)被我們自身的免疫細胞殺死，導致負責血糖靈敏監(jiān)測的系統出了問題。(圖片來自www.healthcentral.com)

二型糖尿病

而反應器失靈的糖尿病就是二型糖尿病，占到糖尿病人的絕大多數。這種反應器失靈的癥狀臨床上有時候也可以用“胰島素抵抗”(insulin resistance)來描述。

簡單來說，雖然貝塔細胞產生胰島素的機制總體而言還算OK，但是肌肉和肝臟細胞卻失去了對胰島素的響應。這背后的機制其實我們了解的也并不清楚，但是這里不妨帶領讀者們展開一下腦補(啊不，是想象)。

我們已經知道，“胰島素升高-糖原合成”是一個有許多步驟的過程：

胰島素要找到細胞表面的胰島素受體蛋白，要激活一系列的細胞內化學反應，要增加和激活細胞表面的葡萄糖“大門”GLUT4，要把進入細胞的葡萄糖合成糖原...

這里面任何一個步驟的失調都有可能帶來胰島素抵抗：胰島素受體太少啦？GLUT4大門怎么叫都叫不開？糖原合成受到干擾？等等等等。我們在這里就不過分展開了。值得注意的是，和一型糖尿病不同，二型糖尿病與身體的整體代謝狀況有明顯的流行病學聯系：年齡增加、肥胖、缺乏運動、高血壓和高血脂。與之對應，對二型糖尿病的治療方案也包括了生活方式改變到藥物治療在內的諸多要素。而且在多數非危急情況下，治療Ⅱ型糖尿病并不需要注射胰島素：因為人家是反應器失靈，產生胰島素的監(jiān)測器是比較正常的嘛！

　　Ⅱ型糖尿病的發(fā)病機理

在正常條件下(上圖)，胰島素(藍色顆粒)進入血液后，可以打開肌肉與肝臟細胞上葡萄糖通道GLUT4的大門，使得葡萄糖分子(黃色顆粒)可以迅速進入這些細胞變成糖原。而在二型糖尿病中(右圖)，胰島素雖然仍能進入血液，但是卻無法激活和打開葡萄糖通道，從而使得大量葡萄糖繼續(xù)滯留在血管中。(圖片來自www.webmd.com)

無論是哪種類型的糖尿病，都帶給患者巨大的痛苦，那么高血糖究竟存在哪些危害呢？

敬請期待下文糖尿病：過去、現在和未來(四)：高血糖的后果。為大家講述，糖尿病患者在承受著怎樣的痛苦，又有哪些并發(fā)癥危險呢？

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