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葡萄糖激酶(GK)与血糖稳态:糖尿病治疗靶点解析

葡萄糖激酶(GK)是人体重要的葡萄糖传感

2019-11-25
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葡萄糖激酶(GK)是人体重要的葡萄糖传感器 ,在维持血糖稳态中起着核心调节作用。研究表明 ,2型糖尿病患者的GK表达和功能显著降低 ,而葡萄糖激酶激动剂(GKA)有望成为治疗2型糖尿病的一线标准疗法。本文将深入解析GK在血糖稳态调控中的作用机制。

2型糖尿病是威胁人类健康的主要慢性疾病 ,近年来 ,针对不同靶点的新型降糖药物相继问世 ,然而在单药治疗过程中 ,患者的β细胞功能持续衰退 ,治疗药物仍未很好地解决糖尿病患者的血糖失稳态的问题。因此 ,我们需要重新审视机体葡萄糖稳态的调控机制 ,从而更好地理解2型糖尿病发生发展的过程与特点。血糖稳态依赖机体多个细胞、器官和系统的密切合作 ,葡萄糖激酶(glucokinase ,GK)是该调控系统中的传感器 ,发挥核心作用。

★人体血糖稳态平衡机制★

正常生理状态时 ,人体血糖水平稳定在3.9~5.6 mmol/L(稳态平衡) ,保持血糖稳态是保证我们人体糖代谢健康运转的核心因素 ,这确保了我们大脑、红细胞等依赖葡萄糖供能的细胞的正常生理功能。血糖稳态调节主要通过胰岛等组织细胞感受葡萄糖浓度的变化 ,分泌血糖调节激素 ,并将信息传递给肝脏、肌肉、脂肪等器官进行整合处置 ,经高度系统化调节而实现。

人体血糖稳态平衡图

▲人体血糖稳态平衡图

★葡萄糖激酶(GK)在血糖稳态中的核心作用★

葡萄糖稳态调控是一个高度智能化的系统 ,保证人体大脑的葡萄糖和氧元素的供给 ,葡萄糖是人类赖以生存的基础能量物质。葡萄糖激酶是人体重要的葡萄糖传感器 ,在人体血糖平衡调节过程中 ,GK起着重要的调节作用 ,根据血糖的微小变化 ,启动参与血糖调节系统的不同类型细胞(β细胞、α细胞、肠道L细胞等)释放控糖激素(胰岛素、胰高糖素、胰高糖素-1受体激动剂等) ,并作用于肝脏促进肝糖元的合成或分解 ,使葡萄糖浓度始终维持在正常范围内。葡萄糖激酶(GK)就是这样作为设定血糖平衡区间的核心蛋白 ,充当着人体“血糖传感器”的功能。GK参与血糖稳态调控的三大轴(胰岛-肝脏、肠道L细胞-胰岛、神经细胞-肠道细胞-胰岛) ,连接成高度网络化系统 ,调控血糖稳态。如果传感功能出现故障或受损 ,系统会丧失控制能力。

★2型糖尿病患者发生葡萄糖敏感性缺陷★

GK可以敏锐地感知体内葡萄糖浓度的变化 ,而2型糖尿病患者的胰岛和肝脏中GK表达和功能显著降低 ,造成GSIR阈值右移 ,形成高血糖。因此 ,GK功能损伤、表达下降是糖尿病的病根 ,GSIR的阈值改变是葡萄糖稳态失衡的重要原因。GK设定的葡萄糖刺激胰岛素 ,GK基因突变对胰岛素分泌量影响不大 ,但改变了GSIR的阈值 ,破坏了葡萄糖稳态。

★葡萄糖激酶激动剂(GKA)有望成为治疗糖尿病的一线标准疗法★

葡萄糖激酶激动剂(GKA)可以通过提升患者受损GK的活性和功能 ,恢复对于血糖变化的敏感性 ,平衡胰岛素和胰高糖素 ,从而实现血糖稳态平衡。日前 ,华领医药研发的GKA药物Dorzagliatin ,有望成为治疗2型糖尿病的一线标准疗法 ,既可以作为单药疗法 ,也可以作为基础治疗与当前批准的抗糖尿病药物联合使用。

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常见问题

什么是葡萄糖激酶(GK)?

葡萄糖激酶(Glucokinase ,简称GK)是人体重要的葡萄糖传感器 ,在肝脏和胰岛β细胞中高度表达 ,负责感知血糖浓度的变化并调节葡萄糖代谢。研究表明 ,GK在维持血糖稳态中起着核心调节作用 ,是血糖稳态调控网络中的关键节点。

GK与糖尿病有什么关系?

研究表明 ,2型糖尿病患者的胰岛和肝脏中GK表达和功能显著降低 ,造成葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIR)阈值右移 ,形成高血糖。GK功能损伤和表达下降被认为是糖尿病的病根之一 ,这使得GK成为糖尿病治疗的重要药物靶点。

GKA药物治疗糖尿病的原理是什么?

葡萄糖激酶激动剂(GKA)通过提升患者受损GK的活性和功能 ,恢复对于血糖变化的敏感性 ,平衡胰岛素和胰高糖素的分泌 ,从而实现血糖稳态平衡。

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