圖蟲創意

胰島素被認為是治愈糖尿病的“終極武器”。它的發現可謂是糖尿病治療史上的一座偉大的里程碑，為無數糖尿病患者帶來了重獲健康生活的希望。然而，胰島素用量的精準控制極具挑戰性，患者使用稍有不慎，就可能導致的低血糖風險，引發心悸、頭暈，甚至昏迷，嚴重時更可能危及生命。

“胰島”是個什么島？它分泌的胰島素是如何影響人體血糖的？胰島素是否能變聰明一點，根據血糖自動調節呢？

1869年，德國病理學家保羅·朗格爾漢斯在顯微鏡下觀察胰腺的結構時，發現其中分布著一團團大小不等的細胞群，如同大海上漂浮的島嶼，當時這些細胞團被命名為朗格爾漢斯胰島，后來被稱為“胰島”。人體胰腺中有100萬-200萬個胰島，但其總體積占整個胰腺的1%-2%，重量僅1-2克。每個胰島都是獨立、精巧的微器官，由形態、功能各異的內分泌細胞構成，包括α細胞、β細胞、δ細胞、PP細胞。其中，α細胞分泌胰高血糖素、β細胞分泌胰島素，這兩種激素的分泌對調節人體血糖發揮著至關重要的作用。

要說清胰島如何調節血糖水平，首先需要了解一下“血糖”是什么？食物經過一系列復雜的消化分解后轉化為葡萄糖，由胃腸道吸收進入血液。血液中的葡萄糖含量就是血糖。正常情況下，餐后隨著食物的消化吸收血糖升高，胰島中的β細胞便會分泌胰島素，刺激細胞對葡萄糖的攝取和利用，如果多余的葡萄糖用不完，還會促進其轉移到肝臟，以糖原的形式儲存備用，人體中血糖含量下降，回到正常水平。而在饑餓或劇烈運動消耗血糖時，人體血糖含量下降，胰島中的α細胞會分泌胰高血糖素，將肝臟中儲存的糖原分解成葡萄糖，進入血液，人體中血糖含量上升。

血糖過高可導致惡心、嘔吐或呼吸短促，而血糖過低可能導致意識混亂、頭暈、視力模糊、癲癇、昏迷，甚至死亡。健康人的胰島細胞通過分泌激素把血糖水平調控在正常的范圍內，維持機體健康。當胰島素分泌不足或不能被細胞有效利用時，多余的葡萄糖就無法進入細胞，在血液中積聚起來。體內血糖高到一定水平時，腎臟也無法把血液中葡萄糖全部“回收”，一部分葡萄糖就會隨尿液排出，形成“糖尿”，這就是“糖尿病”。

所以對糖尿病患者而言，最重要的就是解決自身胰島素不足的問題。胰島素的發現開啟了糖尿病治療的新時代，當存在自身胰島素絕對或相對不足時，使用外源胰島素是對自身胰島素不足的補充。

從動物胰島素、人胰島素到胰島素類似物，再到更多新型胰島素制劑，胰島素在不斷改良、優化，而“智能”胰島素是其中一個重要的研究方向。

“智能”胰島素的創意可以追溯到20世紀80年代，從1990年代起，科學家們就試圖通過聚合物和酶控制胰島素的釋放。幾十年來，研究人員一直致力于開發一種能夠根據人體血液中葡萄糖含量自動調節胰島素活性的系統。一種常見方法是制造含有沉積物的化合物，當葡萄糖濃度升高時，這種沉積物會釋放胰島素。但這種方法的主要缺點就是不可逆，一旦胰島素被釋放出來，就無法控制。

10月16日，來自諾和諾德的一個科學家團隊在Nature雜志發表了一項成果。他們設計了一種新型胰島素，這種胰島素能夠根據血液中的葡萄糖水平自動開關。這就像是給胰島素裝上了一個智能的“大腦”，能夠根據身體的需求自動開啟或關閉。

研究團隊設計的改良型胰島素（NNC2215），是將一個葡萄糖結合大環和一個糖苷連接到胰島素分子的不同部位，這種設計產生了一個可以根據葡萄糖水平切換的開關。在高葡萄糖水平下，開關打開，胰島素變得更活躍，從血液中去除葡萄糖，從而降低葡萄糖水平，而在葡萄糖水平降低時，開關關閉，胰島素就乖乖地“休息”，不再工作，防止血糖水平突然下降。科學家們將NNC2215注射到大鼠和豬體內，發現血糖得到有效降低，包括將其注射到豬皮膚下以模擬人類使用胰島素的情況。臨床前結果表明，在降低血糖濃度方面，NNC2215比人胰島素更有效，一旦血糖濃度恢復正常，又不會使其降得太低。

總的來說，這種帶“開關”的智能胰島素既能降低低血糖風險，還能滿足進食時快速起效胰島素的需求，使胰島素更積極地調整血糖水平，從而改善糖尿病所帶來的短期和長期風險及并發癥。

但這款帶“開關”的智能胰島素仍存在一些問題。在患有糖尿病的模型大鼠和豬身上的測試表明，這種新型胰島素能像人類胰島素那樣有效地降低血糖，同時它對血糖水平的響應敏感度極高，能夠保護這些動物模型不出現低血糖的狀況。然而，動物模型畢竟與人類存在著巨大的差異，在動物身上有效的藥物，在人類身上是否同樣安全有效還有待驗證。而且，即使這種新型胰島素最終能夠成功應用于臨床，它的價格又會是怎樣的呢？會不會成為只有少數人能夠負擔得起的“奢侈品”？

這項研究就像是一顆破土而出的幼苗，雖然還面臨著諸多的挑戰和困難，但卻蘊含著無限的潛力。也許在不久的將來，隨著研究的不斷深入和技術的不斷完善，這種自帶“開關”的新型胰島素將會成為糖尿病患者的福音，徹底改變糖尿病治療的格局。

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品
作者：秦明

審核：張娜 北京大學公共衛生學院 副研究員

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 星空計劃

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