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胰島素:從葡萄糖感知到細胞攝取

追蹤胰島素從合成到作用的全過程:β 細胞如何感知上升的血糖、為什麼胰島素原會裂解成胰島素和 C 肽,以及這種激素如何讓肌肉和脂肪打開它們的葡萄糖之門。

β 細胞如何讀取血液

胰島素是一種[[peptide-hormone|肽類激素]],β 細胞釋放它的量與它在血液中「嚐」到多少葡萄糖成正比——這個過程稱為[[glucose-stimulated-insulin-secretion|葡萄糖刺激的胰島素分泌]]。其精妙之處在於:β 細胞不需要單獨的「血糖計」:它只是讓葡萄糖進來並燃燒它,而代謝產生的訊號就成了觸發器。

  1. 葡萄糖透過始終開放的[[glut2|GLUT2]]轉運體自由進入 β 細胞。由於 GLUT2 在正常水平下不會飽和,進入的量幾乎與血糖水平呈線性對應——這正是使 β 細胞成為忠實感測器的原因。
  2. 細胞代謝這些葡萄糖,提高其內部 ATP(能量貨幣)。葡萄糖越多,ATP 越多。
  3. 升高的 ATP 關閉一個鉀通道,從而改變細胞的電壓並打開一個鈣通道。鈣離子湧入。
  4. 鈣觸發儲存的[[secretory-granule|分泌顆粒]]與細胞膜融合,把其中的胰島素傾入血液。進來的葡萄糖越多 → 出去的胰島素越多。

胰島素原、胰島素與有用的「剩料」

胰島素先以一條鬆散的單鏈合成,稱為[[proinsulin|胰島素原]]。在分泌顆粒內部,一種酶切除中間的一段。兩端憑藉硫橋仍連在一起,成為成熟的[[endo-insulin|胰島素]],而被丟棄的中段就是[[c-peptide|C 肽]](「連接肽」)。關鍵在於:兩者被裝入同一個顆粒,並以等量釋放。

胰島素吩咐身體做什麼

胰島素是「進食狀態」訊號——它意味著燃料充足,所以要儲存起來。它結合靶細胞上的一種[[endo-receptor-tyrosine-kinase|受體酪胺酸激酶]],這種受體透過給自身添加磷酸標籤而開啟。在肌肉和脂肪中,最主要的效應是招募[[glut4|GLUT4]]轉運體:GLUT4 平時藏在細胞內部,胰島素讓它移到表面,為葡萄糖打開大門使其湧入。與此同時,肝臟被吩咐把葡萄糖以肝醣形式鎖存起來。最終結果是:血糖下降。