糖尿病：过去、现在和未来（一）：从血糖和胰岛素说起 王立铭，懂点制药行业的神经生物学家，自封的科学启蒙主义者 这个新的系列里，咱们说说糖尿病的故事。 本文的读者们大概都对糖尿病这个名词不陌生。说得惊悚一点，在你看这篇文章的时候稍稍停顿一下，数上七八个你熟悉的亲朋好友的名字，那么按照概率，这七八个人当中可能就会有一位糖尿病患者。因为据中国 2013 年的官方数据，中国 18 岁以上成年人的糖尿病发病率已经高达 11.6%，绝对患者数已经突破亿人。 糖尿病的流行趋势绝非中国独有。按照国际糖尿病联盟的估算，2013 年全球糖尿病患者已经接近 4 亿人，2014 年有接近 500 万人死于糖尿病及其并发症。而按照它的估算，糖尿病发病率还在持续的快速增长，至 2030 年全球发病率甚至可能翻倍。甚至有人开玩笑说，除了流行感冒，糖尿病乃是人类社会第二常见的疾病！这话虽然说得有些哗众取宠，但是却并非完全是危言耸听。要知道，让许多人谈虎色变、每到秋冬季节都心怀惴惴的流行性感冒，每年全球感染率约为 5-10%（成人），每年肆虐会产生 300-500 万例严重病例、带走约 25-50 万人的生命。单纯比较发病率的话，糖尿病可说是当之无愧的疾病之王；加上死亡率的话，在糖尿病面前流行感冒只能算小巫见大巫了！ 世界糖尿病联盟对 2025 年全球糖尿病发病率的估算。从图可见，美欧发达国家均将逼近 10% 左右的发病率水平，少数国家甚至达到 20% 左右的超高发病率。当然，要说一句的是糖尿病预测的统计口径各方存在挺大的差异。（图片来自 International Diabetes Federation 根据 2006 年数据估算） 也正因为糖尿病是如此常见和凶险，读者们应该对这种疾病或多或少有些了解。笔者在开始写这篇系列故事之前，咨询了下周围的亲朋好友，发现大家在提到糖尿病时，也都大概知道这种疾病和血糖水平相关，少数人也能提到胰岛素的作用，不过说起为什么过高的血糖水平有害，胰岛素到底又是干什么的，许多朋友还是并不了然。在故事的开头，还是让笔者花一点笔墨，给读者们稍微展开说说血糖、胰岛素和糖尿病之间的联系吧。 葡萄糖：太古而来的能量分子 大家的理解没错，糖尿病确实是一个和血糖，也就是血液中的葡萄糖水平密切相关的疾病。而葡萄糖可不是一个简单的分子，它刷出来的存在感远远超越我们正在讨论的糖尿病范畴。 葡萄糖是一个由六个碳原子为骨架构成的碳水化合物分子，它可能是整个地球生物圈里，被利用和储藏的最广泛的碳水化合物了。甚至有理论认为，在生命尚未出现的、数十亿年前的太古宙海洋中，已经有金属离子在催化着葡萄糖分子的分解，从而构成了生命元初的化学约束力。在今天的地球上，仍有巨量的细菌和几十亿年前一样，把葡萄糖当成最主要的能量“载体”。当需要能量维持其生存和新陈代谢时，细菌将每一个葡萄糖分子通过由十步严格控制的蛋白质催化反应产生两个能量分子—三磷酸腺苷（ATP）；而细菌同时也会利用太阳能和各种环境中的化学能，源源不断的合成葡萄糖分子储备起来以备不时之需。读者们可以看到，这套储存 - 分解葡萄糖系统的核心在于，环境中起伏不定甚至稍纵即逝的能量、例如寒冷冬天里的一瞥明媚阳光、被有效的以葡萄糖分子的形式物化和固定下来，极大地延长了能量稳定供应的周期，为有机生命在险恶多变的自然环境中生存下来提供了有力的保障。 葡萄糖 (glucose) 的分子结构。化学分子式 C6H12O6，分子量 180.16，密度 1.54 克每立方厘米，熔点 146 摄氏度，高度可溶于水，是地球有机生命共同的能量之源。值得注意的是，葡萄糖分子具有旋光异构性，自然界广泛存在的乃是其右旋异构体（D-glucose）。葡萄糖的上帝是个右撇子（与此相反的是，另一种生命重要分子—氨基酸—的上帝估计是个左撇子）。（图片来自英文维基百科。） 可能也正因为如此，葡萄糖分子作为能量载体的功能，历经亿万年进化，在所有的地球有机生命中都保留了下来。不仅如此，比细菌更复杂的生物，像动物和植物，对葡萄糖分子的利用更是花样翻新。一方面，高等生物通过更复杂的化学反应，最多能从一份葡萄糖分子中攫取多达三十到三十二份 ATP 分子，这使得葡萄糖分子作为能量载体的效率大大提高了。而另一方面，在这些复杂生物中，单体葡萄糖分子更是被进一步合成为更加稳定的大分子物质（例如淀粉和糖原），在特定的细胞里存储起来，为生物体提供更长久、更稳定的能量储存。举例来说，一个成年人体内的骨骼肌和肝脏里，存储了多达 500 克的糖原分子随时为身体供能；而不少植物更是在特化的根、茎、和种子里大量的储备淀粉，在满足自身存活需要的时候更是（无可奈何的）为人类提供了各种可口的美食（从烤土豆、绿豆汤到扬州炒饭……）。 土豆的传奇。起源于南美洲，这种特别的茄科植物为了高效储存能量，发育出特异膨大的地下变态茎（左图），其内容物主要便是葡萄糖分子所形成的土豆淀粉（每百克湿重中淀粉含量可达惊人的十五克）。这种被后人命名为土豆的地下能量仓库保证了这种植物在南美安第斯山的高寒气候中健康成长。而在约 7000-10000 年前，先民们慧眼独具的挑中了这种植物开始培育和栽种。到今天，土豆已经成为全球第四大粮食作物，养活了大量人口和难以计数的牲畜。对于很多中国读者来说，土豆的精神，在右图的醋溜土豆丝中体现的意义非凡。（图片来自英文维基百科） 细菌对能量的需求，理解起来并不那么复杂：自己这么小一个细胞，缺能量了就分解葡萄糖、不缺能量了就储备葡萄糖呗。但是我们的身体差不多由上百万亿个细胞构成，这些细胞的大小、形状、位置、和能量需求多种多样极端复杂，而葡萄糖分子却又主要储备在肌肉和肝脏这两块相对集中和独立的器官里。那么一个麻烦的问题就来了：我们身体里的细胞那么多，不同的细胞对能量的需求又总是在变动当中。我们的身体又是如何判断什么时候缺乏能量；又是怎么通知肝脏和肌肉，并从中提取葡萄糖分子以供身体需要呢？ 胰岛素：血糖减压阀 我们聪明的身体的应对思路是这样的：他强由他强，清风拂山岗，他横由他横，明月照大江。 想要设计开发出（或者说，由进化发展出）一套信号采集系统，实时监测身体上百万亿细胞的能量需求，然后迅速的产生一对一的反应是不现实的，这套系统即便是能开发出来，可能需要用上的细胞数量不会少于需要被监测的对象，这种叠床架屋的思路不是进化所擅长的。 我们身体的对策是，不需要专门照看每个细胞，只要设计一套血糖稳压系统，能够保证血液循环中的葡萄糖水平衡定即可。在这套系统的操纵下，身体所有的细胞，都可以稳定的从血液中汲取能量来源。如果所需能量很多，血糖稳压系统可以为血液注入更多葡萄糖以满足供应；如果细胞恰好不需要那么多能量，那么这套血糖稳压系统也可以及时停止将更多的葡萄糖输入血液中，防止血液中积累不必要的高浓度糖分子。 形象一点说，这套系统的工作原理其实类似于我们用来熬粥的高压锅上的限压阀，它可以将锅内的气压维持在恒定范围内：气压过高，高压蒸汽可以通过限压阀排出，气压过低，那么限压阀起到封闭作用、从而继续在锅内积蓄气压。 高压锅限压阀的简单工作原理。气体可以从气孔 2 流出，直接接触限压阀。当气压未达到限定值时，蒸汽不足以顶起限压阀，气道封闭，压力继续升高。当气压达到限定值时，高压蒸汽顶起限压阀，气体外泄，降低锅内压力。（图片来自 res.tongyi.com） 我们身体里的这套血糖稳压系统，主要就是两个蛋白质分子的作用：胰岛素（insulin）和胰高血糖素（glucagon）。 两个分子的功能恰好相反。胰岛素的功能是血糖“减压”：当血液中葡萄糖水平过高时，胰腺上的胰岛素合成细胞——贝塔细胞 (beta cell)——启动分泌程序，将富含胰岛素蛋白的囊泡释放入血液。胰岛素能够激活那些储存糖原的细胞，也就是肌肉和肝脏细胞，将血液中的葡萄糖分子大量“吸收”进去、合成糖原、并储存起来。这等于是机体在能量富余状态下的储备措施。反过来，胰高血糖素的功能则是血糖“升压”：当血糖水平过低时，胰腺上的阿尔法细胞（alpha cell）分泌胰高血糖素。它可以反胰岛素之道而行之，将肌肉和肝脏细胞中的糖原转化为葡萄糖并注入血液，为身体提供更多的能量供给。 贝塔细胞（绿色）和阿尔法细胞（红色）的荧光显微照片。我们在后文中还会反复提及这两团功能极其重要的细胞。读者们可能已经注意到，负责血糖“减压”和“升压”的细胞位置上非常靠近，这一点很重要，我们已经知道，两组功能相反的细胞之间也有直接的相互作用，以保证血糖水平的精确调控。（图片来自 Diabetes Cure） 当然，这套血糖稳压系统比我们说的要复杂的多。事实上，身体并不必要、也是没有能力把血糖水平始终维持在一个刻板的水平上。要知道人体的能量主要来自食物，而我们并非二十四小时一刻不停地、速度恒定的吃一种质地均匀的颗粒状食物。我们一般而言一天就吃三顿饭，饭与饭之间间隔时间短则几个钟头长的话就没谱（依我们工作或者玩网游的状态而定），每顿饭的食物总是要为我们提供几个小时的能量。因此可以想象，每顿饭之前、我们感到饥饿的时候血糖水平会处在一个相对低谷，而饱餐一顿之后血糖会有一个急剧飙高的尖峰时刻。举例来说，按照美国糖尿病协会的建议，空腹血糖的正常水平约在 5.5 毫摩尔每升（约 100 毫克每 100 毫升）附近，而餐前 / 餐后的血糖合理水平则差不多在 5-7.2 和 10 左右。 一天当中正常的血糖波动曲线。我们可以看到，如红色实线所示，血糖水平在三顿饭前后会有急剧的波动，上升幅度可以到达 100%。与之密切相关的是血液中胰岛素水平（蓝色实线）的波动：可以看到，胰岛素几乎随着血糖上升应声而起，肩负着将血糖水平迅速调整回本底水平的艰巨使命。值得注意的是，如果食物中淀粉含量低而糖类含量高（红色虚线），那么血糖波动水平还会更加剧烈和危险，这也是为什么高糖食物（例如软饮料）不利于健康、特别不适合糖尿病人食用的原因之一。（图片来自英文维基百科） 而正因为此，除了维持血糖在一般状态下的稳定水平之外，胰岛素还肩负着在餐后的血糖尖峰时刻力挽狂澜、维持血糖水平不要高得太太离谱的艰巨使命。与此同时，我们人类作为杂食、甚至还偏好肉食的动物，食物中除了碳水化合物之外还有颇多蛋白质和脂肪等能量分子，这些能量分子的代谢又和葡萄糖之间有复杂和微妙的联系。但是总而言之，我们身体这套血糖稳压系统，特别是胰岛素这个血糖减压阀，其意义是无论如何强调都不为过的。 减压阀的工作原理 区区一个限压阀，工作起来也没有想象的那么简单。 还是拿高压锅的限压阀为例来说明问题吧。我们知道，高压锅限压阀的减压效果本质上是两个功能的结合：首先，阀门要有能力判断锅内气压水平是否已经超过允许值；其次，在气压水平超过允许值之后应该有相应的减压机制。这两个功能实现起来倒是也相当简便：锅内的空气通过一根很细的管子通往锅外，而限压阀压在管子出口处封闭空气的流出。只有当锅内气体压力过大时才会顶起限压阀排出气体。限压阀的重量设定是经过了精密的计算，以保证只有锅内气体的压力超过一个预先设置的允许范围时，才会导致限压阀被顶起。 因此，这套简单的机械构造具备了任何自动减压系统都必须具备的两个要素：限压阀的重量起到了实时监测压力的功能；而限压阀被顶起则起到了迅速减小压力的功能。 以小见大，我们身体中的胰岛素系统，虽然要比区区一个高压锅复杂和精密许多许多倍，其基本的工作原理还是类似的。 首先，我们需要一个血糖实时监测系统，告诉我们的身体血液里的葡萄糖水平究竟怎么样了。然后我们还需要一个快速反应系统，在血糖水平太高的时候，起到迅速降低血糖的作用。 先说这个血糖实时监测系统吧。这套系统简单来说，就是靠调节胰岛素的分泌来实现的。当血糖水平太高时，葡萄糖分子能够透过一个名为 GLUT2 的葡萄糖转运蛋白跨过细胞膜进入贝塔细胞内，并迅速用于产生 ATP 能量分子，进而引发一系列的化学反应，最终导致胰岛素的大量释放。这套高血糖à胰岛素分泌的系统恰似高压锅压在排气管道上的限压阀铁块，可以非常灵敏的监测到血糖水平的异常升高。 之后呢，血糖快速降低的机制随之被启动。血液中的胰岛素分子会随着血液循环扩散到全身各个地方，当它们接近那些负责存储葡萄糖的肌肉和肝脏细胞时，会识别出这些细胞表面的胰岛素受体蛋白，从而激活这些细胞内一系列的化学反应。一个重要的结果就是，这些细胞通过另一个葡萄糖转运蛋白 GLUT4 为葡萄糖进入大开方便之门，将血液中的大量葡萄糖纳入其中并转换成糖原存储起来，从而很快降低了血液中葡萄糖的水平。读者们可以看到，这套胰岛素分泌à糖原合成的系统正恰似高压锅的排气系统，可以非常高效的降低过高的血糖水平。 那么随之而来的问题就是，这套历经进化亿万年锤炼、看起来天衣无缝的系统，又是怎么和糖尿病这种如此常见的疾病扯上关系的？这传说中的进化……它到底靠谱么？ 古老的疾病 咱们首先稍微扯扯糖尿病的来历。 虽然人人都说糖尿病是“富贵病”，糖尿病的发病率攀升确实也和工业革命、食品工业的发展和人均收入水平相关，但糖尿病其实是一种非常古老的疾病。人类对糖尿病的文字记载，甚至可以追溯到人类文明的幼年时期。 公元 1874 年，古埃及学家埃伯斯（Georg Ebers）发现了一本写在纸莎草上的古埃及医书，经考证该书创作于公元前 1500 年前后。埃伯斯如获至宝，并迅速将其翻译出版。这本书从此便以埃伯斯氏古医书（Ebers Papyrus）之名流传于世。在这本书中记载了一种症状为“多饮多尿”的疾病症状，甚至还记载了利用谷物、水果和甜酒对此进行治疗的过程。据信，这是迄今为止发现的最早的关于糖尿病的文字记载。 埃伯斯氏古医书，现存最早的医学文献之一。全书共 110 卷，约 20 米长。书中记载了大量疾病症状（包括癌症、糖尿病和精神疾病）的描述、以及混合了巫术和草药使用的治疗方案。该书现存德国莱比锡大学博物馆。（图片来自英文维基百科） 而差不多在同时期，古印度的医生们也注意到有一些病人的尿液会吸引大量的蚂蚁和苍蝇，而这正是尿液中含糖量高的标志。在古代中国，最迟在两千年前的东汉时期，人们已经开始用“消渴症”来描述糖尿病症状。隋代的《古今录验方》中也记载了“小便至甜”的观察。甚至药王孙思邈甚至在唐代已经第一次提出糖尿病的运动和饮食疗法，建议少吃面食，多运动，这几乎和当下医生们给糖尿病患者的生活建议不谋而合。 而就像我们熟知的大多数重要科学发现一样，古代世界里关于糖尿病最详尽的报道和探究来自于古希腊人。卡帕多细亚的阿莱泰乌斯（Aretaeus of Cappadocia），公元 2 世纪前后的古希腊医生，在书中如此描述糖尿病人的症状，至今读来如在眼前： “糖尿病是一种可怕的痛苦疾病……肉身和骨头被不停的融化变成尿液排出。（病人的）生命是短暂的、令人不快的和痛苦的…难以抑制的口渴、大量饮水和排尿、五脏六腑都被烤干了……病人受恶心、烦躁和干渴的折磨……并会在短时间内死去。” 在古代希腊罗马的荣光暗淡之后，先人的智慧被埋藏在中世纪的黑暗中长达千年，直至文艺复兴的到来。阿莱泰乌斯的上述报道在 16 世纪被重新发现，而现代糖尿病的英文名（diabetes mellitus）也在 16 世纪被最终确定。顺便说一句，这两个词 diabetes 和 mellitus 分别代表“多尿”和“甜”。准确的说，把这个英文名翻译成糖尿病其实有点以偏概全，仅仅凸显了 mellitus 代表的“糖尿”的含义，却把“多尿”这个含义给弄没了，可谈不上信达雅啊。（也有读者告诉我，糖尿病这个翻译里面，“糖”代表糖尿，“尿”则代表多尿，也是一理，不过我感觉可能性不大。） 两种糖尿病 好了，掰扯了半天历史，主要还是要引出咱们的正题：精密的血糖调节系统，是怎么和上面说的这种多尿、糖尿、痛苦而且要命的疾病扯上关系的呢？ 如果一个高压锅出了故障，生生把一个煮饭神器变成了定时炸弹，那么减压系统可能是出了什么毛病呢？ 请大家回忆一下我们上文描述的高压锅控制压力的原理：一个稳压阀的自身重量构成的压力监测系统（监测器），一个稳压阀被抬起、气体泻出的压力降低系统（反应器）。可以想象，两个系统哪一个出了故障，可能都会导致锅内压力的异常升高，最终把锅变成炸弹。 相似地，读者们可以想象，我们的血糖减压系统如果出了这两个方面的故障，也会导致血糖的异常增高。 先说这个监测器吧。咱们说过，血糖升高 α 胰岛素分泌这套系统就是我们身体里天然存在的血糖监测器。如果这套系统出了故障，比如说，如果我们胰腺里的贝塔细胞不知因为什么原因大量死亡，从而极大地扰乱了胰岛素的正常合成与分泌，因此不管血糖如何飙高，胰岛素分泌总是很低甚至没有。那么，就像高压锅的限压阀被换成了压孙悟空的五指山，这套气压 / 血糖监测系统就失去了灵敏的监测功能了。而随之带来的后果，自然就是高压锅气压、或者血糖的异常升高了。 再说说这个反应器吧。咱们也说过，胰岛素能够打开肌肉和肝脏细胞上的葡萄糖通道，把血液中的葡萄糖大量收入细胞内，并变成糖原储藏起来。如果这套系统出了故障，比如说，如果我们的肌肉和脂肪细胞因为某种原因不再听胰岛素的指挥，不管来多少胰岛素分子喊“芝麻开门”，都拒绝打开 GLUT4 通道让葡萄糖分子进来，那么就像高压锅的小导管被堵塞，就算稳压阀被抬起也放不出多余的高压蒸汽。而随之而来的后果一模一样：还是气压、或者是血糖的异常升高。 不知道读者们明白了没有，简单来说，减压阀系统上的监测器或者反应器两者缺一不可，哪一个出了问题都会彻底破坏掉减压阀的机能。这就是高压锅变炸弹，哦不，是糖尿病的最根本的发病机理了。事实上，这也就是为读者们熟知的所谓一型糖尿病和二型糖尿病的基本面貌了（当然，实际上糖尿病不仅仅是一二型这么两种，例如还有临床上并不罕见的妊娠糖尿病等等。不过为了讲故事的方便，我们这里只专注介绍这两种最主要的糖尿病类型）。 监测器失灵的糖尿病就是一型糖尿病，这是一种较为小众的糖尿病，据估算可能仅占到所有糖尿病人的 5-10%。直到今天人们仍不完全清楚一型糖尿病的发病机理，只是能够确定这种疾病应该是先天遗传因素和后天环境因素共同作用的结果。我们目前所知的是，一型糖尿病应该是一种自身免疫疾病。也就是说，因为某种未知的因素，人体的免疫细胞，那些本应积极攻击外来病原体的身体守卫者，突然开始疯狂攻击专门合成胰岛素的贝塔细胞并将它们一一杀死。读者们可能已经从不少电视剧里看到过一型糖尿病患者的生活（比如《下一站幸福》里的小乐）：必须极端注意饮食和生活方式，每天几次的血糖监测以及胰岛素注射更是必不可少。不知道读者们有没有意识到，电视剧里的一型糖尿病患者往往是儿童，这一点倒是有科学支持的。一型糖尿病往往在患者幼年时期就已经发病，因此一度也被称为“幼年糖尿病”。咱们在后文还会反复提到这种疾病。 一型糖尿病的发病机理。简单来说可以理解成，我们身体里负责分泌胰岛素的贝塔细胞（左图中的蓝色细胞 -->右图中的黑色残骸）被我们自身的免疫细胞杀死，导致负责血糖灵敏监测的系统出了问题。（图片来自 HealthCentral.com） 而反应器失灵的糖尿病就是二型糖尿病，占到糖尿病人的绝大多数。这种反应器失灵的症状临床上有时候也可以用“胰岛素抵抗”（insulin resistance）来描述。简单来说，虽然贝塔细胞产生胰岛素的机制总体而言还在运转，但是肌肉和肝脏细胞却失去了对胰岛素的响应。这背后的机制，老实说其实我们到现在了解的也并不清楚，但是这里不妨带领读者们展开一下脑补（啊不，是想象）。我们已经知道，胰岛素升高 α 糖原合成是一个有许多步骤的过程：胰岛素要找到细胞表面的胰岛素受体蛋白，激活一系列的细胞内化学反应，从而增加和激活细胞表面的葡萄糖“大门” GLUT4，把进入细胞的葡萄糖合成糖原……这里面任何一个步骤的失调都有可能带来胰岛素抵抗：胰岛素受体太少啦？GLUT4 大门怎么叫都叫不开？糖原合成受到干扰？等等等等。我们在这里就不过分展开了。值得注意的是，和一型糖尿病不同，二型糖尿病与身体的整体代谢状况有明显的流行病学联系：年龄增加、肥胖、缺乏运动、高血压和高血脂。与之对应，对二型糖尿病的治疗方案也包括了生活方式改变到药物治疗在内的诸多要素。而且在多数非危急情况下，治疗二型糖尿病并不需要注射胰岛素：因为人家是反应器失灵，产生胰岛素的那套监测系统本身还是比较正常的嘛！ 二型糖尿病的发病机理。在正常条件下（左图），胰岛素（黄色颗粒）进入血液后，可以打开肌肉与脂肪细胞上葡萄糖通道 GLUT4 的大门，使得葡萄糖分子（蓝色颗粒）可以迅速进入这些细胞变成糖原。而在二型糖尿病中（右图），胰岛素虽然仍能进入血液，但是却无法激活和打开葡萄糖通道，从而使得大量葡萄糖继续滞留在血管中。（图片来自 http://www.webmd.com） 高血糖的后果 好了，说到现在，相信读者们已经开始理解我们身体里的葡萄糖到底是怎么回事，胰岛素怎么起到稳定血糖的作用，而胰岛素又是怎么和高血糖扯上关联的。接下来的问题是：那么血糖高了又为什么是一件坏事，糖尿病又是怎么导致古希腊医生阿莱泰乌斯描述的那些口渴、多尿、消瘦、在痛苦中死去的症状的呢？ 这件事听起来容易理解：但凡是身体里的什么东西，含量太高了超出合理范围了总是不好的嘛。这个理解当然是不错的。但是我相信本文的读者们，应该不会满足于这样形而上的粗暴解释吧。 那作者就试着稍微展开说说。 高血糖导致消瘦和死亡是容易理解的。糖尿病意味着身体失去了存储血液中的葡萄糖分子以备能量不时之需的能力。换句话说，我们从饮食中获取的能量除了极少部分被立刻利用起来维持生存，但是绝大多数都白白浪费掉了。从这个角度类比，糖尿病与慢性营养不良和绝食无异，患者如果不经有效治疗，会在极端营养不良中痛苦死去。 营养不良的一个副作用发作的也许会更快更剧烈：人体在极端缺乏糖类的时候会不得已启动程序，消耗体内的脂肪合成酮体（ketone bodies）为大脑紧急提供能量。而酮体合成会导致血液酸化，导致严重的急性疾病：酮症酸中毒（Diabetic ketoacidosis）。重症糖尿病人往往口气有一股浓重的酸臭味，其原因也正是酸中毒。 实际上，如果没有有效治疗，绝大多数糖尿病人面对的，就是这样的慢性死刑判决。他们的亲朋好友，不得不在绝望和无助中，慢慢看着生命力从他们的身体中抽丝剥茧一般离去，慢慢等待他们的消瘦和死亡。 一型糖尿病患者。年仅 11 岁的她此时骨瘦如柴，正在静静等候死神的敲门。不过值得庆幸的是，这张照片摄于 1922 年，就在那一年，胰岛素被发现并迅速被用于治疗糖尿病。照片里的这个孩子最终得救了。（图片来自 My AADE Network : External Home Page） 而糖尿病带来的多饮多尿和干渴，解释起来要稍微麻烦一点，然而我们的故事后文还要提到这个，因此在这里就先多句嘴。血液中多余的葡萄糖，最终通过尿液排出了体外（这也是“糖尿”的来源）。尿液的产生乃是通过肾脏：血液通过毛细血管缓慢的流经肾脏，将血液中的“多余”物质（例如尿素、金属离子、还有葡萄糖等等）通过过滤产生尿液。在这个过程中，我们的身体会很注意节约用水：产生的尿液中的水分会尽可能的被重新吸收利用，只排出高度浓缩的尿液。但是如果尿液中葡萄糖含量太高，尿液浓缩的功能就大受影响，因此大量宝贵的水分就因此随尿液排出体外。随之而来的后果就是，糖尿病患者如果没有经过有效治疗，就会在不断的大量饮水à大量排尿的干渴循环中痛苦挣扎。 除了这些糖尿病的直接后果之外，如果血糖水平得不到严格控制，高浓度的葡萄糖还会导致更多的附加性后果，也就是所谓糖尿病并发症。比如糖尿病肾病（原因读者们可以从上文自己思考），因为血糖过高引起的眼部并发症甚至失明，因为长期末梢血管流动性变化带来的糖尿病足病等等。这些糖尿病并发症会带来长期的健康威胁和社会医疗成本的增加，值得引起我们的最高警惕和注意。 糖尿病引发的眼底病变。如右图所示，长期血糖过高会导致晶状体内糖含量随之升高，从而诱发晶状体内蛋白质的缓慢变性、聚集和沉积，可能导致视网膜的一系列相关病变。（图片来自 Taiwan Home Page） 好了，看到这里，相信读者们应该可以合上书本（或者更有可能是关上手机），回忆一下我们积累的关于糖尿病的知识了： 葡萄糖是我们身体最重要的能量分子； 胰岛素作为血糖减压阀，对于控制血液中的葡萄糖水平极其重要； 胰岛素系统的功能可以类比高压锅减压阀：血糖升高导致胰岛素分泌就是其中的监测器，而胰岛素分泌最终降低血糖则是其中的反应器； 如果这个减压阀的监测器或是反应器失灵，会导致血糖飙升和糖尿病； 糖尿病除了多饮多尿、消瘦死亡的直接后果，还有一系列很严重的并发症，因此，我们需要高度关注这种疾病的预防、管控和治疗。 可是怎么治呢？ 我们掰扯了这么久，从古埃及扯到当下，读者们可能认为，也许糖尿病的治疗也应该其来有自（还记得孙思邈的古医书吧），不需要我们费心伤神了吧？ 而事实上，在二十世纪中叶，胰岛素被发现和用于治疗之前，在长达三千多年的历史上，人类对糖尿病始终束手无策。人类和糖尿病纠葛千年的历史，在绝大多数篇章里，血泪斑斑的写满了人类的痛苦、绝望和失败。 就让我们从胰岛素开始，讲讲在过去的几十年里，人类的英雄们是怎么样把一个几乎等同于死刑判决的疾病，变成如今可以有效管控的慢性疾病的吧。 “科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国出品，转载请注明“来源：科普中国”。 更多关于生物医学的科学和科普的精彩文章，请关注本知乎专栏！也欢迎关注我的微信公众号 Neg_Entropy！ 发自知乎专栏「以负熵为生」
