葡萄糖激酶GK的作用機制
血糖穩態是機體通過精密的調控系統,將血糖維持在一個狹窄的范圍之內。血糖穩態調控系統如同精密的溫度調控系統,需要核心調糖靶器官(胰島、肝臟、腸道等)精密協作、共同發揮作用以維持整個血糖穩態的平衡。在這個生理性穩態調控系統中,GK是核心調糖靶器官細胞內葡萄糖代謝的第一個關鍵酶。GK是調節血糖高與低的關鍵,分布在肝臟、胰島、腸道等核心調糖靶器官中。血糖水平發生變化時,感知葡萄糖水平變化并轉換為各靶器官的調糖響應,從而維持血糖穩態。
在葡萄糖攝取之后,胰島β細胞感應到血糖濃度高于5 mmol/L后,GK被激活,啟動胰島素分泌;逐漸升高的胰島素作用于肝臟細胞,促進肝細胞GK的基因表達。當血糖濃度升至8 mmol/L時,肝臟GK激活,啟動肝糖原合成。肝臟GK的基因表達依賴于胰島素,當血糖降低到4 mmol/L以下時,GK活性迅速下降,啟動胰島α細胞的胰高糖素釋放機制,胰高糖素作用于肝細胞的受體,啟動肝糖原分解和糖異生機制,為機體輸送葡萄糖,維持血糖穩態。通過GK的作用,機體最為重要的葡萄糖感知細胞和葡萄糖處置細胞相互協調,維持血糖穩態。
另外,在腸道中,當葡萄糖濃度大于5mmol/L時,腸道L細胞中GK感受到葡萄糖濃度后做出的“指揮”腸道會分泌GLP-1;在大腦中的GK同樣也會參與血糖的調控。