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葡萄糖激酶(glucokinase,GK)又称己糖激酶(hexokinase,HK)‐Ⅳ,属于HK家族的一种亚型。
HK家族在人体中的亚型还包括HK‐Ⅰ、HK‐Ⅱ及HK‐Ⅲ,HK在细胞内葡萄糖摄取和利用过程中发挥重要作用,不仅启动葡萄糖利用的所有主要途径,并可维持促进葡萄糖进入细胞所需的梯度浓度,从而影响细胞内葡萄糖通量的大小和方向。
在不同细胞中,不同HK亚型的结构和分布不一,其功能及其调控存在很大差异,其中,GK独特的分子结构及酶动力学特征,使其成为人体内 可以作为葡萄糖传感器的HK。
GK主要存在于肝脏和胰腺中,其中99.9%位于肝脏。此外,在肠道内分&泌细胞(包括L细胞和K细胞)、下丘脑和脑干的多个部位,垂体前叶细胞7中也发现有GK表达。
葡萄糖激酶GK的作用机制
血&糖稳态是机体通过精密的调控系统,将血&糖维持在一个狭窄的范围之内。血&糖稳态调控系统如同精密的温度调控系统,需要核心调糖靶器官(胰岛、肝脏、肠道等)精密协作、共同发挥作用以维持整个血&糖稳态的平衡。在这个生理性稳态调控系统中,GK是核心调糖靶器官细胞内葡萄糖代谢的 个关键酶。GK是调节血&糖高与低的关键,分布在肝脏、胰岛、肠道等核心调糖靶器官中。血&糖水平发生变化时,感知葡萄糖水平变化并转换为各靶器官的调糖响应,从而维持血&糖稳态。
在葡萄糖摄取之后,胰岛β细胞感应到血&糖浓度高于5 mmol/L后,GK被激活,启动胰岛素分泌;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。当血&糖浓度升至8 mmol/L时,肝脏GK激活,启动肝糖原合成。肝脏GK的基因表达依赖于胰岛素,当血&糖降低到4 mmol/l以下时,gk&活性迅速下降,启动胰&岛α细胞的胰高&糖素释放机制,胰高&糖素作用于肝细胞的受体,启动肝糖原分解和糖异生机制,为机体输送葡萄糖,维持血&糖稳态。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。
另外,在肠道中,当葡萄糖浓度大于5mmol/L时,肠道L细胞中GK感受到葡萄糖浓度后做出的“指挥”肠道会分泌GLP-1;在大脑中的GK同样也会参与血&糖的调控。
