糖尿病的病理生理基础理论部分

糖异生的生理意义
• 在体内糖来源不足情况下利用非糖物质转 变为糖，维持血糖浓度的恒定。
• 有利于乳酸的进一步利用。
脂肪的分解
• 脂肪水解成甘油和脂肪酸。甘油经磷酸化和脱氢反应， 转变成磷酸二羟丙酮，纳入糖代谢途径。脂肪酸与 ATP和CoA在脂酰CoA合成酶的作用下，生成脂酰 CoA。
• 脂酰CoA通过线粒体内膜上肉毒碱—脂酰CoA转移酶 系统进入线粒体，经β-氧化降解成乙酰CoA，进入三 羧酸循环彻底氧化。
• 血糖浓度是影响胰岛素分泌的最重要因素。
六、胰岛素的作用
• 生理: 降低血糖，同时促进糖原、脂肪、蛋 白质的合成。
• 药理: 治疗糖尿病、消耗性疾病。
胰岛素调节糖代谢
• 促进全身组织对葡萄糖的摄取和利用，并抑制糖原 的分解和糖原异生。
• 促进肌肉、脂肪组织等靶细胞的胞膜载体将血液中 的葡萄糖转运入细胞。
Pancreas 膵脏
胰腺
• 内分泌： — α细胞分泌胰高血
糖素，升高血糖。 —β细胞分泌胰岛素，
降低血糖。 — δ细胞分泌生长激
素释放抑制激素
肝脏
• 肝有双重血液供应: — 肝门静脉输送来自消化道和脾脏的血液，是肝 的功能血管,约占肝内血流总量3/4； — 肝动脉为肝固有动脉，其中的血液富含氧，是 肝的营养血管，血流量约占肝内血流总量的1/4。
• 糖酵解中丙酮酸，是糖有氧氧化的前过程。
糖的有氧氧化
• 在有氧情况下，葡萄糖或糖原彻底氧化成 CO2和H2O的过程。
• 胞浆 — 线粒体中丙酮酸的氧化脱羧 — 乙 酰CoA通过三羧酸循环彻底氧化。
糖的有氧氧化
• 生理情况下机体获能的主要途径。 • 糖、脂、蛋白在细胞内氧化供能及相互转变
的共同通路，特别是三羧酸循环。
糖的贮存
• 糖原合成：由葡萄糖合成糖原的过程。 • 糖原是以葡萄糖为基本单位，通过α-1,4-糖苷键
（直链）及α-1,6-糖苷键（分枝）相连带有分枝 的多糖。 • 糖原是糖在体内的储存形式，存在于胞浆。
糖原分解
• 糖原分解过程中的葡萄糖-6-磷酸酶是关键酶。 • 肝脏、肾脏、小肠有葡萄糖-6-磷酸酶，可水解糖
胰岛素调节糖代谢
• 通过共价修饰增强磷酸二酯酶活性、降低cAMP 水平、升高cGMP，使糖原合成酶活性增加、磷 酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。
• 通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶 激活，加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶A，加快糖的 有氧氧化。
• 通过抑制PEP羧激酶的合成以及减少糖异生的原 料，抑制糖异生。
谢途径被利用，脂肪酸可完全氧化为二氧化碳和水。 • 体内脂肪酸、胆固醇、磷脂合成的主要器官。 • 脂肪代谢紊乱时，脂肪堆积于肝脏内形成脂肪肝 。
肝脏与蛋白质代谢
• 在肝脏进行多种蛋白质合成和分解代谢。 • 肝脏合成的蛋白质约占人体每天合成蛋
白质总量的40％以上。
肝脏与蛋白质代谢
• 凝血因子如纤维蛋白原（因子Ⅰ）、凝血 酶原(因子 Ⅱ)、因子Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ，以及 抑制凝血和抑制纤维蛋白溶解的物质。
三、糖原异生、糖原分解、 脂肪分解及酮体生成等生理变化，
健康人血糖和胰岛素的关系
葡萄糖的分解代谢
主要途径 • 糖酵解 • 糖有氧氧化 • 磷酸戊糖旁路
糖酵解
• 在细胞浆内进行糖的无氧分解， 葡萄糖或糖原在无氧条件下，分 解成乳糖的过程。
• 葡萄糖—葡萄糖酸酯—磷酸甘油 醛—丙酮酸—乳酸
糖酵解
• 肝脏对氨基酸具有脱氨基和转氨基的作用。 • 在蛋白质分解代谢中，脱氨基产生大量游
离氨，通过肝脏合成尿素使氨被清除。
肝脏与内分泌激素及维生素代谢
• 对某些激素具有代谢灭活作用，如胰岛素 和胰高血糖素，经过肝脏分解和脱氨基作 用灭活；
• 维生素 A 、 C 、 D 、 E 、 K 、 B1 、 B6 、 B12 、烟酸、叶酸等多种维生素贮存和代 谢的场所。
• 肌肉运动初2-3分钟能量来于磷酸肌酸和糖酵解。 • 继之糖酵解加强，乳酸产生增多。 • 运动停止后，利用氧化磷酸化获得能量，乳酸
通过肝脏糖异生转化成糖或氧化分解供能。
糖酵解
• 成熟红细胞缺乏全部细胞器（线粒体）， 能量来源主要依靠血糖进行糖酵解获得， 少量通过磷酸戊糖旁路。糖酵解产生的 ATP主要用于细胞“钠泵”的正常功能。
糖原分解为葡萄糖进入血液循环。
肝脏与脂肪代谢
• 食物中的脂肪 依赖胆汁酸盐 的乳化、吸收， 在肝内经过一 系列酶的作用， 转化为甘油三 酯；
肝脏与脂肪代谢
• 肝脏是脂肪运输的枢纽。消化吸收后的一部分脂肪 进入肝脏，再经转化变为体脂而贮存。
• 饥饿时，贮存的体脂被运送到肝脏进行分解。 • 肝内中性脂肪水解为甘油和脂肪酸，甘油通过糖代
肝脏
• 肝脏是人体最大的腺体和实质性脏器、最 重要的代谢器官：
• 稳定人体新陈代谢； • 蛋白质、脂肪和碳水化合物的吸收、代谢
和相互转换；来自百度文库• 激素、胆色素和胆汁代谢，生物转化。
肝脏与糖代谢
• 肝糖原合成、分解和糖原异生作用。 • 单糖经小肠粘膜吸收后，由门静脉到达肝脏，
在肝内转变为肝糖原而贮存。 • 当劳动、饥饿、发热时，血糖大量消耗，肝
肾脏
• 生成尿液，排泄代谢产物。 • 维持体液平衡及体内酸碱平衡。肾脏通过肾
小球的滤过，肾小管的重吸收及分泌功能， 调节酸碱平衡，维持内环境的稳定。
肾脏内分泌功能
• 分泌肾素、前列腺素、激肽。通过肾素—血 管紧张素—醛固酮系统和激肽—缓激肽—前 列腺素系统来调节血压。
• 促红细胞生成素，刺激骨髓造血。 • 活性VitD3 ，调节钙磷代谢。 • 许多激素降解场所，如胰岛素、胃肠激素。 • 肾外激素的靶器官。如甲状旁腺素、降钙素。
二、 消化、吸收和新陈代谢
• 成人为维持生命正常活 动及自我更新，每年需 消耗6-7倍于体重食物。
消化
• 食物在消化道内进行分解的过程。 • 结构复杂的大分子物质（如淀粉、脂肪、
蛋白质）在消化道内经过一系列酶促反应， 分解为可被吸收的小分子物质的过程。
消化
• 人类主要依靠粮食作物 中淀粉提供基本能量。
原生成葡萄糖，补充血糖。 • 肌肉和脑无葡萄糖-6-磷酸酶，只能氧化供能。肌
糖原不能直接分解成葡萄糖调节血糖浓度。
糖的异生作用
• 由非糖物质转变为葡萄糖或糖 原的过程。
• 能转变成糖的非物质糖主要有 甘油、乳酸、丙酮酸及三羧酸 循环中的各种物质和生糖氨基 酸、生糖兼生酮氨基酸等。
• 反应部位：肝脏为主，肾皮质 中亦有。
肝脏的生物转化功能
• 对来自体内和体外的许多非营养性物质如 各种药物、毒物以及体内某些代谢产物， 具有生物转化作用。通过代谢将它们彻底 分解或以原形排出体外。
肝脏的其它功能
• 防御机能 — 网状内皮细胞吞噬系统 • 调节血液循环量 — 肝内静脉窦 • 水、电解质平衡的调节 • 安静时机体的热量提供
胰岛素的合成
• 少量未经过蛋白酶水解的胰 岛素原，随胰岛素进入血液 循环，胰岛素原的生物活性 仅为胰岛素的5%。
五、激素、代谢和神经 对胰岛素产生及分泌的作用
激素和神经对胰岛素分泌的影响
• 进餐后胃肠道激素增加，可促进胰岛素分泌。 如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、肠血管活性肽 都刺激胰岛素产生和分泌。
蛋白质过多消耗。 • 酮体生成增多常见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿病等情
况下。低糖高脂饮食也可使酮体生成增多。
血糖浓度影响胰岛素的分泌
• 口服或静脉注射葡萄糖后，胰岛素释放呈两相反应。 • 早期快速相，门静脉血中胰岛素在2分钟内达到最高
值，随即迅速下降。葡萄糖促使储存的胰岛素释放。
• 延迟缓慢相，10分钟后血浆胰岛素水平又逐渐上升， 一直延续1小时以上。葡萄糖促使胰岛素的合成和胰 岛素原转变的胰岛素。
脂肪组织
• 一种由脂肪细胞组成的松散结缔组织。 • 脂肪细胞是一种在细胞质内含有脂肪滴的
细胞，可分为白色脂肪细胞和棕色脂肪细 胞两类。
白色脂肪细胞
• 单泡性脂肪细胞，大型脂肪滴将细胞核和细胞器 挤压到细胞边缘，是一种贮藏型的细胞；
• 主要分布在皮下组织、网膜和肠系膜等处。 • 体内最大的“能源库”。具有贮存脂肪、保持体
磷酸戊糖旁路
• 机体某些组织在6-磷酸葡萄糖脱氢酶等催化下代 谢生成磷酸戊糖的过程。
磷酸戊糖旁路
• 生成磷酸核糖，作为核苷酸、核酸合成的原料。 • 分解戊糖 • 产生的NADPH用于： ◊ 物质合成时作为供氢体，如脂肪酸、类固醇等生
物合成时均需NADPH。在脂肪组织、肝、乳腺、 肾上腺皮质等中，此代谢过程旺盛。 ◊ NADPH是GSH还原酶的辅酶，对维持红细胞膜的 完整性特别重要。 ◊ 加单氧酶体系的供氢体，参与肝脏的生物转化。
• 酮体合成量超过组织利用的能力，导致酮血症和 酮尿症。乙酰乙酸和β-羟丁酸在体内大量蓄积引 起酸中毒。
酮体生成的意义
• 酮体易运输。酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并 不需要载体。
• 易利用。酮体看作是脂肪酸在肝脏加工生成的半成品。 • 节省葡萄糖供脑和红细胞利用。 • 肌肉组织利用酮体，可抑制肌肉蛋白质的分解，防止
• 自主神经功能状态可影响胰岛素产生及分泌。 — 迷走神经兴奋时为促进作用 — 交感神经兴奋时则是抑制作用
代谢对胰岛素产生及分泌的影响
• 进食含蛋白质较多的食物后，血液中氨基酸 浓度升高，增加胰岛素的分泌。
• 精氨酸、赖氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有较 强的刺激胰岛素分泌的作用。
代谢对胰岛素产生及分泌的影响
• 直链淀粉由300-400个 葡萄糖构成，支链淀粉 由上千个葡萄糖构成， 每24-30个残基中有一 个分支。
• 糖类只有消化成单糖后 才能被吸收。
吸收
• D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮 细胞吸收。
• 二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠道细菌分 解，参加代谢或以CO2、甲烷及H2形式释放。
转运
四、正常的胰岛素合成及分泌
胰岛素的合成
• 在β细胞的细胞核中，第11对染色体短臂上胰岛素 基因转录，mRNA移向细胞浆的内质网，转译成前 胰岛素原。
胰岛素的合成
• 前胰岛素原去除前肽，生成86个氨基酸的胰岛素原。 • 胰岛素原随胞浆中的微泡进入高尔基体，经蛋白酶水解
生成胰岛素及C肽，分泌到β细胞外，进入血液循环中。
温和参与脂肪代谢的功能。参与能量代谢，产生 热量、缓冲保护和支持填充等作用。
棕色脂肪细胞
• 多泡性脂肪细胞，主要储存中、小型脂肪滴，线 粒体大而丰富。
• 主要存在于头、颈部，一种代谢型细胞。 • 棕色脂肪组织在成人少，新生儿较多，主要分布
在肩胛间区、腋窝及颈后部等处。 • 主要功能：在寒冷的刺激下，棕色脂肪细胞内的
糖尿病的病理生理
— 基础理论部分
概述
• 作为一种慢性疾病，糖尿病主要表现为高血糖。 • 致病机理 — 胰岛素分泌不足、胰岛素抵抗或
两者皆有。 • 糖尿病的病理生理机制以及导致糖代谢紊乱的
致病因素。
一、主要器官的结构和功能
胰腺
• 胰腺为混合性分泌腺体，主要有外分泌和内分泌 两大功能。
• 外分泌：胰液，内含碱性的碳酸氢盐和各种消化 酶，其功能是中和胃酸，消化糖、蛋白质和脂肪。
脂类分解、氧化，散发大量热能。
正常脂肪酸代谢
脂肪生理功能
• 保持体温和贮存热能。 • 构成体细胞的重要成份。 • 提供人体必需脂肪酸。 • 磷脂、固醇参与新组织形成、组织修补、合成激素。 • 作为脂溶性维生素 A 、D 、E 、K 等的溶剂。 • 延长食物在消化道内停留，利于各种营养素的消化吸收。
• 抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，减缓脂肪 动员，使组织利用葡萄糖增加。
胰岛素调节脂肪代谢
• 促进脂肪合成与贮存，减少血中游离脂肪酸。 • 抑制脂肪的分解氧化。
• 葡萄糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通 过膜上有专一受体被动转运。红细胞葡萄 糖受体可转运多种D-糖，L型不转运。
• 转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖 的速度。
糖消化吸收转运
• 消化场所 — 小肠（主要）、口腔 • 吸收场所 — 小肠上皮黏膜 • 吸收形式 — 单糖 • 吸收机制 — Na+依赖型葡萄糖转运体 • 转运途径 — 经门静脉进入肝脏 —血液。
酮体的生成
• 在肝和肾脏中，脂肪酸氧化分解的中间产物乙酰 乙酸、β-羟基丁酸及丙酮，三者统称为酮体。
• 心肌、肾上腺皮质和在饥饿时脑组织主要利用酮 体。肝脏缺乏利用酮体的酶系。
酮体的生成
• 在某些生理情况(饥饿、禁食)或病理情况下(如糖 尿病)，糖的来源或氧化供能障碍，脂肪动员增强， 脂肪酸成为主要供能物质。