胰島素，葡萄糖和血糖
由於糖尿病是一種影響機體利用葡萄糖的疾病，我們首先來瞭解什麼是葡萄糖，以及機體是如何對它進行調節的。葡萄糖是一種單糖，為機體所有細胞提供能量。細胞從血液中攝取葡萄糖，將其分解，並產生能量（某些細胞，如腦細胞和血紅細胞，只能通過葡萄糖獲取能量）。血液中的葡萄糖來自於攝取的食物。
攝取食物後，小腸從食物中吸收葡萄糖，葡萄糖隨血液分佈到機體所有細胞中。機體通過維持穩定的血糖濃度來為細胞提供固定的葡萄糖供應。否則，細胞會在飯後攝取過多的葡萄糖，在餐間和夜間則嚴重攝取不足。所以，當攝取的葡萄糖過多時，機體會將多餘的葡萄糖貯存在肝臟和肌肉中，往往以糖原——一種長鏈葡萄糖的形式進行貯存。當攝取葡萄糖不足時，機體會動員貯存的糖原和（/或）刺激進食，其關鍵在於維持穩定的血糖濃度。
機體通過在胰腺中產生的兩種作用相反的激素來維持穩定的血糖濃度：胰島素和胰高血糖素。
胰島素由胰島的β細胞分泌，胰島是胰腺上小島一樣的內分泌細胞。胰島素是一種包含51個氨基酸的蛋白質激素。機體幾乎所有細胞都需要胰島素，但是最主要的還是肝細胞、脂肪細胞和肌細胞。在這些細胞中，胰島素發揮如下作用：
*促進肝細胞和肌細胞以糖原的形式貯存葡萄糖。
*促進脂肪細胞將脂肪酸和甘油合成為脂肪。
*促進肝細胞和肌細胞將氨基酸合成為蛋白質。
*抑制肝細胞和腎細胞利用代謝中間產物產生葡萄糖（糖異生作用）。
通過上述機制，胰島素可降低血液中葡萄糖、脂肪酸和氨基酸的濃度，從而達到飯後貯存營養物質的目的。
所以，不進食的話，機體會發生什麼變化？在禁食階段，胰腺釋放胰高血糖素，機體由此可產生葡萄糖。胰高血糖素是另一種由胰島α細胞合成分泌的蛋白質激素。胰高血糖素作用於與胰島素同種類型的細胞，但是作用完全相反：
*促進肝臟、肌肉分解貯存的糖原（糖原分解作用），釋放葡萄糖。
*促進肝臟和腎臟的糖異生作用。
與胰島素不同，胰高血糖素(diabetes-glucose-regulation) 通過動員機體內貯存的葡萄糖來升高血糖濃度。否則，血糖會下降到一個比較危險的水準。
機體是怎麼知道何時該分泌胰高血糖素，何時該分泌胰島素的呢？一般來說，血液中胰島素和胰高血糖素的濃度是平衡的。比如在吃飯後，機體就已經準備好從食物中攝取葡萄糖、脂肪酸以及氨基酸。小腸中這些物質的出現，會促進胰腺β細胞釋放胰島素進入血液，抑制胰腺α細胞分泌胰高血糖素。血液中胰島素的水準開始升高，並作用於細胞（尤其是肝臟、脂肪和肌肉），以促進其對葡萄糖、脂肪酸、氨基酸分子的吸收。胰島素的這個作用可有效抑制血液中葡萄糖（包括脂肪酸、氨基酸）濃度的大幅升高。通過這種方式，機體可將血糖維持在穩定水準。
相反，在餐間或睡眠時，機體往往處於饑餓狀態。細胞需要從血液中攝取葡萄糖，以維持正常的代謝。此時，輕微程度的血糖濃度降低均可促進胰腺α細胞分泌胰高血糖素，抑制胰腺β細胞分泌胰島素，血液中胰高血糖素水準就會上升。胰高血糖素可以動員肝臟、肌肉及腎臟組織中的糖原，以生成進入血液的葡萄糖，此作用可防止血糖濃度迅速下降。
正如您所看到的，胰島素和胰高血糖素之間的相互作用幫助機體維持穩定的血糖濃度，使其穩定在大約90mg/100ml（5毫摩爾）。
胰島素無效
在瞭解了高血糖、過度饑餓、口渴和頻繁排尿這些糖尿病症狀之後，讓我們看看糖尿病病人的機體發生了哪些改變。為達到這次探討的目的，我們先假設患者患有糖尿病，但未經診斷，也未經治療。
• 胰島素缺乏或胰島素抵抗會直接引起禁食期或餐後血糖濃度升高（糖耐量下降）。
1. 由於機體不產生胰島素或對胰島素不敏感，細胞無法從血液中攝取葡萄糖，從而導致血糖水準升高。
2. 由於沒有葡萄糖進入細胞，機體“認為”正處於饑餓狀態。
1. 胰腺α細胞開始分泌胰高血糖素，引起血液中胰高血糖素的濃度升高。
2. 胰高血糖素作用於肝臟和肌肉，促進貯存糖原的分解，釋放葡萄糖進入血液。
3. 胰高血糖素也可作用於肝臟和腎臟，通過糖異生作用產生和釋放葡萄糖。
4. 胰高血糖素的這兩項作用可進一步升高血糖水準。
• 血糖水準升高會引起尿液中出現葡萄糖。
1. 過高的血糖水準會增加腎臟的葡萄糖濾過負擔。
2. 需要濾過的葡萄糖含量超過了腎臟的重吸收能力。
3. 多餘的葡萄糖進入尿液，並可用葡萄糖檢測試紙檢測出來（有關濾過和重吸收的詳細資訊，請參見腎臟工作原理）。
• 高濃度的血糖會導致頻繁排尿。
1. 血糖濃度過高會增加腎臟的葡萄糖濾過負擔。
2. 由於腎臟的葡萄糖濾過負擔超過了其重吸收能力，葡萄糖仍舊留在腎小管內。
3. 腎小管內的葡萄糖會引起水分瀦留，從而增加腎小管內的尿液流量。
4. 尿液流量增加會導致頻繁排尿。
• 血液中葡萄糖濃度過高和尿液流量增加會導致持續口渴。
1. 血糖水準升高會導致血漿滲透壓升高，直接刺激腦部的口渴受體。
2. 尿液流量增加會引起機體血鈉丟失，這也會刺激口渴受體。
• 持續的饑餓感。目前尚不清楚是什麼原因刺激了腦部的饑餓中心，有可能是胰島素缺乏或高水準的胰高血糖素所引起的。
• 儘管比平時進食更為頻繁，但患者會發生體重下降的現象。胰島素缺乏和胰島素抵抗會直接導致脂肪（脂肪細胞中）和蛋白質（肌肉中）的降解，引起體重下降。
• 脂肪酸的代謝會在血液中產生酮酸（酮症酸中毒），這會導致呼吸方面的問題，呼吸時會有丙酮的味道，同時會引起心臟功能紊亂，中樞神經系統受抑，從而引起昏迷。
• 由於細胞無法吸收葡萄糖，也就無法利用其產生能量，使得患者感到疲勞。
• 由於患者血糖濃度升高，引發血液迴圈不良，使得患者的手足部感到寒冷。
1. 血液中葡萄糖濃度過高會導致血漿滲透壓升高。
2. 血漿滲透壓升高，會導致機體從組織中吸收水分，導致組織脫水。
3. 血液中的水分由於腎臟排尿而丟失，造成血容量下降。
4. 血容量下降會導致血液變稠（高濃度的血紅細胞），血液會像糖蜜一樣不易流動（迴圈不良）。
• 血液迴圈不良會導致手足部麻木、視力下降、傷口愈合速度減慢和頻繁感染。血糖濃度過高或胰島素缺乏同樣會抑制免疫系統。最終，會導致肢體壞疽和失明。
所幸，可通過飲食、運動、用藥等方法改善高血糖的狀況，從而改善這些現象。
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