“芯片”可通过感知、传递、供能、思考与记忆等功能帮助AI将人类的思考过程信息化、机械化 ， 是当今电子产品及系统更新迭代的核心科技 。 但归根结底 ， AI只是试图通过算法去复刻人体的部分功能 ， 人体才是最智能、最精密的系统 ， 这一精密系统的复杂性远远超过现代科技所能窥探的程度 ， 其中最有代表性的当属“血糖稳态系统” 。
什么是血糖稳态？简单来说 ， 就是血液中的葡萄糖流入又流出 ， 始终处于动态平衡 ， 从数据上看 ， 正常生理状态时 ， 人体血糖水平稳定在3.9~5.6mmol/L（70~100mg/dL） ， 而这种状态的维持便依赖于血糖稳态自主调节系统 。
人们是如何感受血糖水平、并维持血糖稳态的？血糖稳态自主调节系统究竟如何运作？2020年内分泌学界大奖Rolf Luft Award的获得者——宾夕法尼亚大学的Franz Matschinsky教授 ， 为了解开这一疑惑上下求索近半个世纪 ， 如今答案逐渐明了 。 既往可知 ， 血糖稳态系统涉及多个器官、组织与激素等的精密协作 ， Franz Matschinsky教授的研究证实 ， 葡萄糖激酶（Glucokinase, GK）集感知、传递功能于一体 ， 可敏锐地感受葡萄糖浓度的变化 ， 启动血糖调控核心器官（胰腺、肝脏、肠道）的升糖/降糖机制 ， 适时调节胰岛素、胰高糖素、GLP-1等控糖激素的分泌 ， 以及肝糖元的合成或分解 ， 介导葡萄糖的存储与利用 ， 从而维持血糖稳态 ， 可谓是真正的调糖之“芯” 。
葡萄糖激酶（GK）是什么？
葡萄糖激酶（GK）对于学习过生物化学的人而言 ， 可以说是“最熟悉的陌生人” ， 因为它是己糖激酶（HK）家族的一种亚型 ， 而HK是细胞内葡萄糖摄取和利用过程中不可或缺的关键酶 ， 是维持促进葡萄糖进入细胞所需的梯度浓度的重要因素 。 不同HK亚型其功能及其调控存在很大差异 ， GK独特的分子结构和酶动力学特征 ， 使其成为人体内唯一可以作为葡萄糖传感器的HK 。
GK本身是单体变构酶 ， 其分子结构类似于“夹子” ， 在人体内存在三种构象 ， 会随着葡萄糖浓度变化而变化：当葡萄糖浓度较低时 ， GK不与葡萄糖结合 ， 处于非活性状态；当体内葡萄糖浓度升高时 ， GK与葡萄糖结合 ， 处于活性状态 。

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始于第一步 ， 贯穿每一步
GK可调动血糖核心调控器官的适时启动 ， 形成血糖稳态调控回路
GK同时存在各核心调糖靶器官（肝脏、胰腺及肠道） ， 是血糖调控核心器官细胞内葡萄糖代谢第一个关键酶 ， 当GK敏锐感知到葡萄糖浓度到达葡萄糖调定点后 ， 将葡萄糖信号转换为各器官响应 ， 开启后续的自主调糖机制 。
在胰岛β细胞中 ， 当人体在葡萄糖摄取之后 ， 血糖浓度高于5 mmol/L ， GK就会被激活 ， 促进胰岛素的分泌；逐渐升高的胰岛素作用于肝脏细胞 ， 促进肝细胞GK的基因表达 ， 为其发挥作用提高足够量的GK 。 当血糖浓度升至10 mmol/L时 ， GK与葡萄糖调控蛋白解离 ， 前者在肝细胞质中恢复酶的活性 ， 启动肝糖原合成 ， 通过GK的作用 ， 机体最为重要的葡萄糖感知细胞和葡萄糖处置细胞相互协调 ， 维持血糖稳态 。
同时 ， 在肠道内分泌细胞中 ， 随着葡萄糖水平增加 ， GK激活启动胰高糖素样肽-1（GLP-1）分泌 ， GLP-1可进一步促进β细胞的GK活性和胰岛素分泌增加 。
此外 ， 还有研究发现 ， GK在下丘脑中发挥作用 。 1）葡萄糖兴奋神经元中的GK将葡萄糖磷酸化后 ， 导致KATP通道关闭 ， 神经元去极化触发Ca2+通道打开 ， 进而分泌神经递质调节血糖稳态；而在葡萄糖抑制神经元中GK可诱导ATP水平增加 ， 来刺激Na+/K+ ATP泵完成神经元超极化 ， 从而抑制神经元活动 。 GK在垂体前叶细胞中也被证实存在葡萄糖传感功能 ， 但具体机制有待进一步探索 。 2）在葡萄糖抑制神经元中GK可诱导ATP水平增加 ， 来刺激Na+/K+ ATP泵完成神经元超极化 ， 从而抑制神经元活动 ， 大多数葡萄糖兴奋神经元表达厌食性肽 ， 而葡萄糖抑制神经元在低血糖状态下释放刺激食欲的肽来增加摄食 。 进食引起的胃肠道机械感受器受刺激后产生的饱腹感信号 ， 通过迷走神经传导至脑干 ， 另外一方面 ， 食物刺激肠道GLP-1和GIP的释放进一步影响胰岛素和胰高糖素的释放来维持血糖稳态 。