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胰岛素被认为是治愈糖尿病的“终极武器”。它的发现可谓是糖尿病治疗史上的一座伟大的里程碑，为无数糖尿病患者带来了重获健康生活的希望。然而，胰岛素用量的精准控制极具挑战性，患者使用稍有不慎，就可能导致的低血糖风险，引发心悸、头晕，甚至昏迷，严重时更可能危及生命。

“胰岛”是个什么岛？它分泌的胰岛素是如何影响人体血糖的？胰岛素是否能变聪明一点，根据血糖自动调节呢？

1869年，德国病理学家保罗·朗格尔汉斯在显微镜下观察胰腺的结构时，发现其中分布着一团团大小不等的细胞群，如同大海上漂浮的岛屿，当时这些细胞团被命名为朗格尔汉斯胰岛，后来被称为“胰岛”。人体胰腺中有100万-200万个胰岛，但其总体积占整个胰腺的1%-2%，重量仅1-2克。每个胰岛都是独立、精巧的微器官，由形态、功能各异的内分泌细胞构成，包括α细胞、β细胞、δ细胞、PP细胞。其中，α细胞分泌胰高血糖素、β细胞分泌胰岛素，这两种激素的分泌对调节人体血糖发挥着至关重要的作用。

要说清胰岛如何调节血糖水平，首先需要了解一下“血糖”是什么？食物经过一系列复杂的消化分解后转化为葡萄糖，由胃肠道吸收进入血液。血液中的葡萄糖含量就是血糖。正常情况下，餐后随着食物的消化吸收血糖升高，胰岛中的β细胞便会分泌胰岛素，刺激细胞对葡萄糖的摄取和利用，如果多余的葡萄糖用不完，还会促进其转移到肝脏，以糖原的形式储存备用，人体中血糖含量下降，回到正常水平。而在饥饿或剧烈运动消耗血糖时，人体血糖含量下降，胰岛中的α细胞会分泌胰高血糖素，将肝脏中储存的糖原分解成葡萄糖，进入血液，人体中血糖含量上升。

血糖过高可导致恶心、呕吐或呼吸短促，而血糖过低可能导致意识混乱、头晕、视力模糊、癫痫、昏迷，甚至死亡。健康人的胰岛细胞通过分泌激素把血糖水平调控在正常的范围内，维持机体健康。当胰岛素分泌不足或不能被细胞有效利用时，多余的葡萄糖就无法进入细胞，在血液中积聚起来。体内血糖高到一定水平时，肾脏也无法把血液中葡萄糖全部“回收”，一部分葡萄糖就会随尿液排出，形成“糖尿”，这就是“糖尿病”。

所以对糖尿病患者而言，最重要的就是解决自身胰岛素不足的问题。胰岛素的发现开启了糖尿病治疗的新时代，当存在自身胰岛素绝对或相对不足时，使用外源胰岛素是对自身胰岛素不足的补充。

从动物胰岛素、人胰岛素到胰岛素类似物，再到更多新型胰岛素制剂，胰岛素在不断改良、优化，而“智能”胰岛素是其中一个重要的研究方向。

“智能”胰岛素的创意可以追溯到20世纪80年代，从1990年代起，科学家们就试图通过聚合物和酶控制胰岛素的释放。几十年来，研究人员一直致力于开发一种能够根据人体血液中葡萄糖含量自动调节胰岛素活性的系统。一种常见方法是制造含有沉积物的化合物，当葡萄糖浓度升高时，这种沉积物会释放胰岛素。但这种方法的主要缺点就是不可逆，一旦胰岛素被释放出来，就无法控制。

10月16日，来自诺和诺德的一个科学家团队在Nature杂志发表了一项成果。他们设计了一种新型胰岛素，这种胰岛素能够根据血液中的葡萄糖水平自动开关。这就像是给胰岛素装上了一个智能的“大脑”，能够根据身体的需求自动开启或关闭。

研究团队设计的改良型胰岛素（NNC2215），是将一个葡萄糖结合大环和一个糖苷连接到胰岛素分子的不同部位，这种设计产生了一个可以根据葡萄糖水平切换的开关。在高葡萄糖水平下，开关打开，胰岛素变得更活跃，从血液中去除葡萄糖，从而降低葡萄糖水平，而在葡萄糖水平降低时，开关关闭，胰岛素就乖乖地“休息”，不再工作，防止血糖水平突然下降。科学家们将NNC2215注射到大鼠和猪体内，发现血糖得到有效降低，包括将其注射到猪皮肤下以模拟人类使用胰岛素的情况。临床前结果表明，在降低血糖浓度方面，NNC2215比人胰岛素更有效，一旦血糖浓度恢复正常，又不会使其降得太低。

总的来说，这种带“开关”的智能胰岛素既能降低低血糖风险，还能满足进食时快速起效胰岛素的需求，使胰岛素更积极地调整血糖水平，从而改善糖尿病所带来的短期和长期风险及并发症。

但这款带“开关”的智能胰岛素仍存在一些问题。在患有糖尿病的模型大鼠和猪身上的测试表明，这种新型胰岛素能像人类胰岛素那样有效地降低血糖，同时它对血糖水平的响应敏感度极高，能够保护这些动物模型不出现低血糖的状况。然而，动物模型毕竟与人类存在着巨大的差异，在动物身上有效的药物，在人类身上是否同样安全有效还有待验证。而且，即使这种新型胰岛素最终能够成功应用于临床，它的价格又会是怎样的呢？会不会成为只有少数人能够负担得起的“奢侈品”？

这项研究就像是一颗破土而出的幼苗，虽然还面临着诸多的挑战和困难，但却蕴含着无限的潜力。也许在不久的将来，随着研究的不断深入和技术的不断完善，这种自带“开关”的新型胰岛素将会成为糖尿病患者的福音，彻底改变糖尿病治疗的格局。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：秦明

审核：张娜 北京大学公共卫生学院 副研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 星空计划

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