備課素材：胰島素進(jìn)入血液的機(jī)制 高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

胰島素進(jìn)入血液的機(jī)制2020版高中生物學(xué)選擇性必修一介紹了胰島素參與維持血糖含量的穩(wěn)定：胰島素由胰島B細(xì)胞分泌，通過體液運(yùn)輸，作用與靶細(xì)胞。那么，胰島素如何進(jìn)出血液？胰島素在體內(nèi)的旅程胰島素在胰腺的β細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，然后通過門靜脈循環(huán)輸出到肝臟。在第一次通過過程中，超過50%的胰島素被肝臟中的肝細(xì)胞清除。剩余的胰島素通過肝靜脈離開肝臟，在那里它沿著靜脈循環(huán)到達(dá)心臟。胰島素通過動脈循環(huán)分配到身體的其他部位。沿著動脈樹，胰島素促進(jìn)血管舒張。動脈輸送的胰島素在肝臟中發(fā)揮代謝作用，并被進(jìn)一步清除（第二次通過）。胰島素在微血管水平離開循環(huán)，到達(dá)肌肉和脂肪細(xì)胞，在那里刺激GLUT4易位和葡萄糖攝取。剩余的循環(huán)胰島素被輸送到腎臟并最終被腎臟降解。胰島素的生物合成和分泌A:胰島素沿顆粒分泌途徑成熟。胰島素前原mRNA由INS基因轉(zhuǎn)錄并翻譯成胰島素前原肽。當(dāng)它通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和TGN傳遞時，前肽被加工成成熟的形式，最終以六聚體胰島素/Zn2+晶體的形式儲存在成熟的分泌顆粒中。B:葡萄糖感知和代謝信號導(dǎo)致胰島素顆粒分泌。胰腺β細(xì)胞通過分泌顆粒的胞吐釋放胰島素，受葡萄糖通過GLUTs進(jìn)入、GK磷酸化和進(jìn)入TCA循環(huán)所產(chǎn)生的一系列代謝和電信號控制。ATP依賴性K+(KATP)通道的關(guān)閉觸發(fā)電事件，最終導(dǎo)致Ca2+通過電壓依賴性Ca2+通道（VDCCs）進(jìn)入，從而觸發(fā)由SNARE復(fù)合物蛋白介導(dǎo)的胞外分泌。總的分泌反應(yīng)是由許多受體、通道、細(xì)胞內(nèi)Ca2+儲存、代謝信號和細(xì)胞骨架元件調(diào)節(jié)的。C:胰島通訊協(xié)調(diào)搏動胰島素分泌。在胰島內(nèi)，β-細(xì)胞相互溝通，并與產(chǎn)生胰高血糖素的α-細(xì)胞和產(chǎn)生生長抑素（SST）的δ-細(xì)胞溝通，協(xié)調(diào)它們的活動。許多假定的胰島內(nèi)信使都與此有關(guān)，包括ATP、Zn2+、γ-氨基丁酸（GABA）、胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）、乙酰膽堿（ACh）等。這些，以及通過間隙連接的電耦合，可能對搏動胰島素分泌的生理協(xié)調(diào)很重要。肝臟中的胰島素清除A:胰島素被輸送到肝竇，并通過開孔的肝竇內(nèi)皮自由進(jìn)入肝細(xì)胞。B:提出的肝細(xì)胞胰島素降解機(jī)制。胰島素與IR結(jié)合并與CEACAM1形成復(fù)合物。在內(nèi)化之前，細(xì)胞外IDE開始降解受體結(jié)合的胰島素。內(nèi)化后，內(nèi)體IDE降解受體結(jié)合的胰島素，一旦內(nèi)體酸化，復(fù)合物解離，也釋放胰島素。任何剩余的胰島素或胰島素碎片都進(jìn)入溶酶體進(jìn)行完全的蛋白水解降解。胰島素與脈管系統(tǒng)的相互作用A:內(nèi)皮胰島素信號傳導(dǎo)導(dǎo)致大血管舒張。內(nèi)皮細(xì)胞IR（胰島素受體）與這些細(xì)胞中的主要底物IRS2結(jié)合，導(dǎo)致Akt的下游活化。Akt磷酸化內(nèi)皮NO合成酶（eNOS），該酶催化l-精氨酸生成NO。NO自由擴(kuò)散到血管平滑肌層，在那里它導(dǎo)致環(huán)鳥苷一磷酸的產(chǎn)生，誘導(dǎo)血管松弛。B:胰島素通過微血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入肌肉和脂肪組織間質(zhì)間隙的可能途徑。胰島素可以通過細(xì)胞旁（相鄰內(nèi)皮細(xì)胞之間）或細(xì)胞外（通過單個內(nèi)皮細(xì)胞）穿過微血管毛細(xì)血管內(nèi)皮。對于跨細(xì)胞途徑，已經(jīng)提出了受體介導(dǎo)和液相轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。胰島素轉(zhuǎn)運(yùn)途徑的孔隙理論基于其流體動力學(xué)尺寸，胰島素分子可以通過多種途徑從A（皮下空間）和B（循環(huán)的實(shí)質(zhì)組織）到達(dá)循環(huán)。胰島素可能利用囊泡-液泡細(xì)胞器轉(zhuǎn)運(yùn)，或通過與胰島素受體結(jié)合進(jìn)行跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)。流體動力學(xué)尺寸小于3nm的胰島素分子，如人胰島素和未結(jié)合的icodec，也可以使用粘附連接進(jìn)行細(xì)胞旁運(yùn)輸。非常大的胰島素分子，如efsitora（分子量64.1kDa）和HSA結(jié)合的icodec（分子量約73kDa），被認(rèn)為主要使用大孔（25-30nm）。由于其較大的流體動力學(xué)尺寸，兩者都可能通過緩慢流動的淋巴系統(tǒng)從皮下儲存庫吸收，這減緩了釋放到循環(huán)中并限制了實(shí)質(zhì)暴露。HSA（人血清白蛋白）肌肉和脂肪細(xì)胞中的胰島素信號導(dǎo)致GLUT4向質(zhì)膜募集胰島素與肌肉或脂肪細(xì)胞表面的受體結(jié)合，激活典型的胰島素信號級聯(lián)到PI3K和Akt。在Akt的下游，AS160的磷酸化允許Rab8A和Rab13（在肌肉細(xì)胞中）和Rab10（在脂肪細(xì)胞中）的充分激活。在核周區(qū)域，Rab8A與其效應(yīng)物MyoVa結(jié)合，Rab10與其效應(yīng)物Sec16A結(jié)合，促進(jìn)向外的囊泡運(yùn)輸。在質(zhì)膜附近，Rab13與MICAL-L2和actin-4結(jié)合，而Rab10與RalA、Myo1c和Exocyst成分結(jié)合。同時，在PI3K的下游，胰島素導(dǎo)致Rac1的激活，從而促進(jìn)皮質(zhì)肌動蛋白重塑的動態(tài)循環(huán)?？傊@些作用將GLUT4囊泡系