胰岛素对葡萄糖转运蛋白（GLUs）的作用机制

宋岩

图2-2 显示细胞膜和毛细血管壁对Na+、水的通透性。细胞内液（ICF）、细胞外液（ECF）、细胞间组织液三大区域的水、K+、Na+、白蛋白分布。

我们看看葡萄糖在细胞内外的转运：

与葡萄糖吸收转运有关的转运体有钠葡萄糖协同转运蛋白（SGLT1、SGLT2）、葡萄糖转运蛋白（GLUs、目前发现有14个即GLU1-14）、SWEET（SLC50）。

SGLT1-2主要分布在肾脏近曲小管（PCT）和小肠上皮细胞腔面膜上，SGLT1、2是顺浓度差把肾小管腔中的钠转运到小管上皮细胞内的同时，把葡萄糖逆浓度梯度转运到小管上皮细胞内，这个过程是不消耗能量的，但肾小管上皮细胞内外钠浓度的维持需要小管基底膜上的Na+-K+-ATP酶通过从小管细胞基底膜侧转运出3 Na+、从小管细胞基底膜外侧组织液转运2 K+离子进入小管上皮细胞内，来维持小管上皮细胞内外的Na+浓度梯度差，这个过程是消耗能量的，因此，可以说SGLT1、2的转运是耗能的。

葡萄糖需经过葡萄糖转运蛋白（GLUT）转运才能进入细胞内，由于细胞内的葡萄糖不断氧化磷酸化消耗，使葡萄糖由于细胞内比血浆中浓度低，葡萄糖经过GLUs的转运是顺浓度梯度差转运，不需要消耗能量。

目前发现的GLUT有14个即GLUT1-14，其中GLUT1-4是主要的转运蛋白。

GLUT1分布于全身各组织细胞膜上，红细胞膜和脑血管内皮细胞膜内分布最多。GLUT1和葡萄糖的亲和力高，除GLUT1外其他GLUT亚型分布均匀组织特异性。

GLUT4只分布于胰岛素敏感的组织如心脏、骨骼肌、脂肪组织细胞内，胰岛素刺激可使GLUT4从细胞内转移到细胞膜上，进而使细胞摄取葡萄糖的能力提高10-20倍。

GLUT2分布与肝脏和肠道，负责肝脏和肠道的葡萄糖转运，是唯一催化双流向葡萄糖转运（即取决于摄入食物和禁食状况），GLUT3主要表达在神经元上，GLUT5分布于小肠，没有转运葡萄糖的能力，而是参与果糖的跨膜转运。

可见葡萄糖可以自由通过毛细血管壁，水可以自由毛细血管壁和细胞膜，葡萄糖虽然不能自由通过细胞膜，但由于葡萄糖转运蛋白（GLUT）可以顺浓度梯度差转运到组织细胞内，因此输入的10%葡萄糖水在脑血管内皮细胞膜上的GLUT1的转运下很快进入脑细胞内使输入的高张葡萄糖水失去由葡萄糖浓度带来的张力。因此输入的葡萄糖水可以看作是分布于体液，那么输入100ml葡萄糖水留在血液中增加血容量的=100ml x1/3x1/4=8.33ml，可见扩容肯定效果也不好，再在有胰岛素时，是无效，即糖都代谢了，哪来的渗透压？再就是输入血液的葡萄糖很快就通过GLUT1等转运到细胞内，使高涨糖的渗透压消失了，在正常情况下，葡萄糖只提供 5 mOsm/L，就因为有胰岛素的刺激使输入血液中的葡萄糖很快转运到细胞内。

胰岛素+葡萄糖组合降血钾的目的：胰岛素是降血糖的，而葡萄糖则是为了防止应用胰岛素后出现低血糖而补充的葡萄糖的，这也是这种组合低血糖的原因。

当胰岛素与骨骼肌细胞上的胰岛素受体结合后，其一引起Na-K-ATP泵的数量和活性增加，其二细胞膜上GLUT4表达增加，这样葡萄糖就转运至细胞内，因此在胰岛素存在的情况下，需要补充葡萄糖。