糖类的营养价值主要是供给能量，此外糖也是人体的重要组成成分之一。正常人体内糖代谢的中心问题之一是维持血糖浓度的相对恒定。临床上重要的糖代谢紊乱也主要是血糖浓度过高（高血糖症）和过低（低血糖症）。本章重点讨论高血糖症，对低血糖症及部分先天性糖代谢异常仅作简要阐述。第一节 概述
一、糖的重要生理作用
糖类（主要是淀粉）是食物的主要成分。食物中的淀粉、糖原、蔗糖和乳糖等，在肠道经消化成为单糖后再被吸收，然后由血液运送到全身各组器官，供细胞利用或合成糖原贮存。糖的生理作用主要体现在两方面：
1．氧化供能糖的主要生理功能是氧化供能，每g糖完全氧化可释放16750J（4kcal）能量。我国一般膳食中，糖类所供给的能量约为总能量的75％左右，糖也是最易被消化吸收的能源物质。要避免酮症的发生必须保证每100g的膳食中至少要含5g糖类物质，要阻止因肌饿或高脂膳食引起的酮症，每日膳食中须有50～100g糖类。
2．人体的主要组成成分之一糖和蛋白质结合形成的糖蛋白，是某些激素、酶、血液中凝血因子和抗体的成分，细胞膜上某些激素受体、离子通道和血型物质等也是糖蛋白。结缔组织基质的主要成分-蛋白多糖，是由氨基多糖和蛋白质所结合组成的。糖和脂类结合则形成糖脂，糖脂是神经组织和生物膜的重要组份。糖在体内可以转化成为脂肪、非必需氨基酸，并以核糖形式参与核酸的组成。
在整个人体重中，糖占人体干重的2％。
所以，糖既是人体重要的人供能物质，又是人体重要的组成成分之一。糖代谢障碍，首先导致机体能量供给障碍，由此可以产生一系列代谢变化，最终造成多方位的代谢紊乱，重者将危及生命。
二、血糖及其来源与去路
血糖是指血液中糖，由于正常人血液中糖主要是葡萄糖，且测定血糖的方法也主要是检测葡萄糖，所以一般认为，血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹血糖浓度为4.4～6.7mmol/L（80～120mg/100ml），它是糖在体内的运输形式。全身各组织都从血液中摄取葡萄糖以氧化供能，特别是脑、肾、红细胞、视网膜等组织合成糖原能力极低，几乎没有糖原贮存，必须不断由血液供应葡萄糖。当血糖下降到一定程度时，就会严重妨碍脑等组织的能量代射，从而影响它们的功能。所以维持血糖浓度的相对恒定有着重要的临床意义。
正常人血糖浓度虽有波动，但可保持相对恒定在4.4～6.7mmol/L范围内。这些神经、肝脏等组织和激素对血糖的调节作用，使血糖的来源和去路达到动态平衡的结果。
血糖的来源有：①食物中的糖类物质经消化吸收进入血中，这是血糖的主要来源；②肝贮存的糖原分解成葡萄糖入血，这是空腹时血糖的直接来源；③在禁食情况下，以甘油、某些有机酸及生糖氨基酸为主的非糖物质，通过糖异生作用转变成葡萄糖，以补充血糖。
血糖的去路有：①葡萄糖在各组织细胞中氧化分解供能，这是血糖的主要去路；②餐后肝、肌肉等组织可将葡萄糖合成糖原，糖原是糖的贮存形式；③转变为非糖物质，如脂肪、非必需基酸等；④转变成其它糖及糖衍生物，如核糖、脱氧核糖、氨基多糖、糖醛酸等；⑤当血糖浓度高于8.9mmol/L（160mg/100ml）时，则随尿排出，形成糖尿。正常人血糖虽然经肾小球滤过，但全部都被肾小管吸收，故尿中糖极微量，常规检查为阴性。只有在血糖浓度高于8.9mmol/L，即超过肾小管重吸收能力时，尿糖检查才为阳性。糖尿多见于某些病理情况，如糖尿病等。
血糖的来源与去路总结为图3-1。
图3-1 血糖的来源与去路
三、血糖浓度的调节
血液浓度能维持相对恒定是由于机体内存在一整套高效率的调节机制，精细地控制着血糖的来源与去路，使之达到动态平衡。
（一）神经系统的调节作用
神经系统对血糖浓度的调节作用主要通过以下丘脑和自主神经系统对所控制激素的分泌，后者再通过影响血糖来源与去路关键酶的活性来实现。神经系统的调节最终通过细胞水平的调节来达到目的。
下丘脑一方面通过内脏神经作用于肾上腺髓质，刺激肾上腺素的分泌；另一方面也作用于胰岛α-细胞，使其分泌胰高血糖素；同时还可以直接作用于肝。三方面共同作用的结果是使肝细胞的磷酸化酶活化，使糖原分解加速；糖异生关键酶的活性增加，糖异生作用增加，从而使血糖浓度升高。
下丘脑了可通过迷走神经兴奋，使胰腺β-细胞分泌胰岛素，同时还可直接作用于肝，使肝细胞内糖原合成酶活化，促进肝糖原的合成；此外还抑制糖异生途径，促进糖的氧化和转化，总体上使血糖的去路增加，来源减少，最终达到使血糖浓度降低的目的。
（二）激素的调节作用
调节血糖浓度的激素可分为两大类，即降低血糖浓度的激素和升高血糖浓度的激素。各类激素调节糖代谢反应从而影响血糖浓度的机制在表3-1中简要说明。
表3-1 激素对血糖浓度的调节作用
降低血糖的激素升高血糖的激素
激素对糖代谢影响促进释放的主要因素激素对糖代谢影响促进释放的主要因素
胰岛素1.促进肌肉、脂肪组织细胞膜对葡萄糖通透性，使血糖容易进入细胞内(肝、脑例外)高血糖、高氨基酸、迷走神经兴奋、胰泌素、胰高血糖素肾上腺素1.促进肝糖分解为血糖交感神经兴奋,低血糖
2.促进肝葡萄糖激酶活性，使血糖易进入肝细胞内合成肝糖原2.促进肌糖原酵解
3.促进糖氧化分解3.促进糖异生
4.促进糖转变成脂肪胰糖高血素1.促进肝糖原分解成血糖低血糖、低氨基酸、促胰酶素(肝囊收缩素)
5.抑制糖异生2.促进糖异生
糖皮质激素1.促进肝外组织蛋白质分解生成氨基酸应激
2.促进肝内糖异生
生长素早期：有胰岛素样作用(时间很短)低血糖,运动,应激
晚期：有抗胰岛素作用(主要作用)
1．胰岛素胰岛素是胰岛β细胞分泌的一种蛋白类激素，由51个氨基酸组成。血中葡萄糖或氨基酸浓度高时，可促进胰岛素的分泌。
胰岛素对血糖的调节机制，首先是使肌肉和脂肪组织细胞膜对葡萄糖的通透性增加，利于血糖进入这些组织进行代谢。胰岛素还能诱导葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速细胞内葡萄糖的分解利用。胰岛素通过使细胞内cAMP含量减少，激活糖原合成酶和丙酮酸脱氢酶系，抑制磷酸化酶和糖异生关键酶等，使糖原合成增加，糖的氧化利用、糖转变为脂肪的反应增加，血糖去路增快；使糖原分解和糖异生减少或受抑制，使血糖来源减少，最终使血糖浓度降低。
近年来从人血清中分离出的类胰岛素生长因子（insulin-likegrowthfactor，IGF，也称somatomedins）其化学结构和生物学特性类似胰岛素，但IGF的免疫学性质与胰岛素完全不同。IGF通过IGF受体和胰岛素受体而发挥作用。但IGF促进血糖降低的快速效应仅相当于胰岛素的一部分，例如：①促进脂肪细胞转变、摄取和氧化葡萄糖，并合成脂肪的强度仅为胰岛素的1/50或1/100；②对心肌细胞摄取葡萄糖的作用为胰岛素的1/2或1/5；对骨骼肌摄取、氧化葡萄糖及合成糖原的作用只有胰岛素的1/20。IGF的长期效应是促进生长。
2．胰高血糖素是胰岛α细胞合成和分泌的由29个氨基酸组成的肽类激素，分子量为3500。其一级结构和一些胃肠道活性肽如胰泌素、肠抑制胃肽（GIP）等类似。血糖降时胰高血糖素分泌增加，高糖饮食后其分泌则减少。
胰高血糖素主要通过提高靶细胞内cAMP含量达到调节血糖浓度的目的。细胞内的cAMP可激活依赖cAMP的蛋白激酶，后者通过酶蛋白的共价修饰改变细胞内酶的活性，即激活糖原分解和糖异生的关键酶，抑制糖原合成和糖氧化的关键酶，使血糖升高。该蛋白激酶还激活脂肪组织的激素敏感性脂肪酶，加速脂肪的动员和氧化供能，减少组织对糖的利用，从而加重血糖升高。目前认为，胰高血糖素是使血糖浓度升高的最重要的激素。
胰高血糖素的前体为无活性的胰高血糖素原。由肠道上皮细胞生成和分泌的类似胰高血糖素的物质叫肠高血糖素。所以，用一般免疫法测得的高血糖素由胰高血糖素、胰高血糖素原、肠高血糖素3种形式组成，正常血浆中的基础浓度为50-100ng/L。
在激素发挥调节血浆浓度的作用中，最重要的是胰岛素和胰高血糖素。肾上腺素在应激时发挥作用，而肾上腺皮质激素、生长激素等都可影响血糖水平，但在生理性调节中仅居次要地位。
综上所述，胰岛素和胰高血糖素是调节血糖浓度的主要激素。而血糖水平保持恒定则是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果。
⒊肝在糖代谢调节中的作用肝是调节血糖浓度的主要器官，这不仅仅是因为肝内糖代谢的途径很多，而关键还在于有些代谢途径为肝所特有。
餐后食物中糖类经消化吸收，以葡萄糖形式大量进入血液，使血糖浓度暂时轻度升高。此时葡萄糖直接促进肝等组织摄取葡萄糖，使肝细胞内糖原合成明显增加，同时也抑制肝糖原的分解，减少其向血中释放葡萄糖，同时还使糖转为脂肪，结果是餐后血糖浓度仅轻度升高，并很快恢复至正常范围。饥饿时肝通过自己特有的葡萄糖-6-磷酸酶，将贮存的肝糖原分解成葡萄糖以提供血糖，而肌糖原则不能转为葡萄糖。
肝还是糖异生的主要器官（表3-2），在生理情况下，甘油、氨基酸等非糖物质主要在肝细胞骨转变成葡萄糖，以补充血糖因空腹所致血糖来源不足。这是因为糖异生途径的关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙铜酸羧激酶的活性似肝最高。饥饿或剧烈运动时，肝脏利用非糖物质转变成糖的作用尤为显著。此外，肝所具有的果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶在其他单糖转化为葡萄糖的方面也起着重要作用。
表3-2 空腹和长期饥饿时的糖异生作用
葡萄糖的异生作用
条件异生器官
速率（克/天）肝肾
空腹150-300＞90％＜10％
饥饿5-6周后8650％＜45％
由此可见，肝在血糖的来源与去路方面所发挥的作用较其他器官全面，所以它是维持血糖恒定的关键器官。当机体需要时，通过神经-激素的作用，使肝细胞内各种糖代谢途径的酶活性改变，实现肝维持血糖浓度恒定的目的。当肝功能严重受损时，进食糖类或输注葡萄糖液都可发生一时性高血糖甚至糖尿，而饥饿时则可出现低血糖症状。
现将血糖三个水平的调节简要总结于图3-2。
图3-2 血糖调节的主要机制
第二节 高血糖症与糖尿病
高血糖症（hyperglycemia）是指空腹血糖高于正常上限7.3mmol/L(130mg/dl)，血糖高于肾糖阈值9.0mmol/L(160mg/dl)，则出现尿糖。在某些生理情况下，如情绪激动致交感神经系统兴奋，促使肾上腺素等分泌增加，使血糖浓度升高，出现尿糖，称为情感性糖尿；一次性食入大量糖，血糖急剧升高，出现糖尿，称为饮食性尿糖。上述两种暂时性高血糖及尿糖均为生理性高血糖及尿糖，受试者空腹血糖浓度均在正常水平，且无临床症状和意义。
临床上最常见的病理性高血糖症是糖尿病。糖尿病是一种以糖代谢为主要表现的慢性、复杂的代谢性疾病，系胰岛素相对或绝对不足，或利用缺陷而引起。虽然糖尿病的病因和生化缺陷尚未被彻底阐明，但目前较一致的认识是：该病是一种家族性疾病，其易感性有很大的遗传因素。糖尿病的临床特征是血糖浓度持续升高，甚至出现糖尿。重症病人常伴有脂类、蛋白质代谢紊乱和水、电解质、酸碱平衡紊乱，甚至出现一系列并发症，重者可致死亡。糖尿病是临床常见病之一，我国发病率为1％以下。
一、糖尿病的分型
糖尿病的分型曾经较混乱，过去临床上习惯按发病年龄将其分为儿童或青少年型和成年型两类，现在一般分为三型。
⒈胰岛素依赖型糖尿病（insulindependentdiabetesmellitus，IDDM也称为Ⅰ型糖尿病）此型好发于青春期（20岁以下），对胰岛素治疗敏感。其发病和遗传因素密切相关，大多数（80％以上）病人属于自身免疫性疾病，患者血清中发现有胰岛素抗体，使胰岛素不能发挥其正常生物学活性。病人胰岛素分泌菜单现为逐渐减退，以致完全丧失，需依赖补给胰岛素才能生存。由于患者的胰岛β细胞有缺陷，胰岛素生成和分泌不足，血中胰岛素水平低下，胰岛素/胰高血糖素比值降低，即使在葡萄糖从肠道吸收期间，此比值也不会增高。病人临床症状典型，病情较重，易出现酮症酸中毒，甚至昏迷。Ⅰ型糖尿病的突出特点是：从肠道进入体内的食物不论过多还是不足，各组织持续处于分解代谢状态，如同饥饿一样，其结果将直接威胁生命。
⒉非胰岛素依赖型糖尿病（noninsulindependentdiabetesmellitus，NIDDM，也称为Ⅱ型糖尿病）常见于中壮年肥胖个体。患者血中胰岛素水平不低，甚至有所升高（但低于同等肥胖而无糖尿病的个体）。此型的病变在于靶细胞膜上胰岛素受体数目减少或缺陷，表现为激素-受体亲和力减弱，有的则为正常结合，但结合后反应异常。此种胰岛素受体缺陷所致靶细胞对胰岛素的反应差，不能将胰岛素信息转换为生物效应的现象，称为胰岛素抗性。
Ⅱ型糖尿病人临床症状一般较轻，不发生酮症酸中毒，且对胰岛素治疗不敏感，也不适于用胰岛素治疗。病人可通过控制饮食使症状减轻，通过减肥阻止病情发展。但是，若不能有效控制病情的发展，病情可发展成与Ⅰ型一样，还将伴发神经、眼、肾和心血管系统的疾病。
⒊其它型糖尿病即继发性糖尿病。凡是由于其它已知原因的疾病引起的胰岛素分泌受损，或胰岛素不能正常发挥作用而引起的高血糖症均属此型。如胰腺疾病（胰腺炎等）、胰岛素拮抗激素分泌异常（肢端肥大症、甲状腺功能亢进、皮质醇增多症等）、肝脏疾患（肝硬化等）和某些药物（糖皮质激素、雌激素等）等。
在临床上，各型糖尿病糖代谢异常的共同特征是胰岛素缺乏样表现，病人血糖升高的程度与糖尿病病情的轻重程度密切相关，而NIDDM型约占总病例数的80％-90％（与Ⅰ型比较）。
二、糖尿病的主要代谢紊乱
糖尿病病人代谢异常主要表现在以下四方面：①糖代谢紊乱－高血糖和糖尿；②脂类代谢紊乱－高脂血症、酮症酸中毒；③体重减轻和生长迟缓；④微血管病变、神经病变等并发症。
在人类糖尿病患者中，除少数IDDM型糖尿病人血浆胰岛素减少外，大多数NIDDM型糖尿病人血浆胰岛素的含量正常或升高，这表明糖尿病代谢异常除因胰岛素不足外，还有其它因素存在，其中特别是对胰岛素有拮抗作用的激素如胰高血糖素、生长素、糖皮质激素、儿茶酚胺类激素的分泌过多。临床上可以见到，糖尿病人不论男女，其昼夜生长素水平均高于正常人，这些病人有的在糖尿病前期就已出现生长素分泌增高的现象。此外，病人对一些能引起生长素分泌的刺激（如低血糖、运动等）也反应过高，在运动后儿茶酚胺的分泌也高于正常。所以，糖尿病虽然与胰岛素缺乏的关系最大，但把糖尿病代谢异常产生的原因完全归咎于胰岛素缺乏显然是不够全面的。对胰岛素有拮抗作用的激素，它们对上述四方面代谢变化也有明显的影响。
（一）糖代谢紊乱
糖尿病时常见血糖升高，这是因为胰岛素/胰高血糖素比值降低，肝的糖酵解、糖原合成及生脂作用等途径不易启动，使血糖的去路受阻，而肝糖原分解和糖异生加强，血糖来源增加。在IDDM型糖尿病人，由于胰岛素缺乏，许多组织不能摄取并利用葡萄糖，使血糖进一步上升。糖尿病病人空腹时出现高血糖，主要是因为糖异生作用增强。一般糖异生的速度主要依赖于胰岛素与胰高血糖素、皮质醇、儿茶酚胺等激素之间的平衡，其中胰高血糖素的作用最重要。有人认为糖尿病病人空腹高血糖有25％以上是由于胰高血糖素分泌过多引起，因此主张给病人生长素抑制胰高血糖素的分泌。由于胰岛素/胰高血糖素比值降低，血糖的去路受阻，而糖异生作用却不断进行，肝失去了缓冲血糖水平的能力，因此饱食时造成高血糠。病人体内蛋白质降解为糖异生提供了大量原料，进一步促进糖异生作用，结果是病人在饥饿状态下，血中葡萄糖浓度仍持续升高。
血糖过高可经肾脏排出，引起糖尿，并产生渗透性利尿。糖尿病病人在肾功能正常的情况下，血糖浓度一般不会超过28mmol/L(500mg/dl)。有些老年患者，不但血糖升高，同时伴有肾功能障碍，其血糖含量可极度升高超过33.6mmol/L(＞600mg/dl)，使细胞外液的渗透压急剧上升，引起脑细胞脱水，出现高渗性高血糖昏迷。在糖尿病患者中，高渗性高血糖性昏迷的死亡率高于糖尿病酮症酸中毒。
（二）脂类代谢紊乱
糖尿病时，由于胰岛素/胰高血糖素比值降低，脂肪分解加速，使大量脂肪酸和甘油进入肝脏。过多的脂肪酸再酯化成甘油三酯，并以VLDL的形式释放入血，造成高VLDL血症（Ⅳ型高脂血症）。此外，LPL（脂蛋白脂肪酶）活性依赖胰岛素/胰高血糖素的高比值，糖尿病时此比值低下，LPL活性降低，VLDL和CM难以从血浆清除，因此除VLDL进一步升高外，还可以出现高CM血症。糖尿病人由于存在高脂血症，所以容易伴发动脉粥样硬化。
糖尿病病人血浆胆固醇常常升高，可能是由于生长素、肾上腺素、去甲肾上腺素增多，这些激素使胆固醇合成的限速酶－HMG-CoA还原酶增加，进而使胆固醇合成增加。
糖尿病时，肝合成甘油三酯的速度增加，如果合成的速度大于释放的速度时，则甘油三酯可以在肝内堆积，形成脂肪肝。
糖尿病时，脂类代谢紊乱除能发生高脂血症外，还会造成酮血症。IDDM型糖尿病人较NIDDM型容易发生酮症。这是因为胰岛素/胰高血糖素比值降低，脂肪酸合成明显减少，而脂肪组织的脂解速度却大大加速，血中脂肪酸升高，肝内脂肪酸氧化增强，酮体大量生成。当酮体生成量超过肝外组织氧化利用它的能力时，就发生酮体堆积，出现酮血症和酮尿症，严重时可发展为酮症酸中毒。
（三）体重减轻和生长迟缓
胰岛素是一种以促进合成代谢为主的储存激素。当胰岛素不足时，体内蛋白质和脂肪的合成均下降，而分解则加速，这是病人体重减轻的重要原因。另一方面，葡萄糖由肾排出造成的渗透性利尿，大量失水，使体重进一步减轻。病人同时还可伴有水、电解质和酸碱平衡失衡。
胰岛素和生长素对促进蛋白质合成具有协同作用，而且生长素促进合成代谢所需要的能量也依赖于胰岛素促进物质的氧化。缺乏胰岛素的糖尿病患儿，即使体内生长素水平较高，仍可见到生长迟缓的现象。
（四）微血管、神经病变和白内障的发生
微血管病变是糖尿病人的严重并发病，其病变主要是肌肉和肾小球等组织的毛细血管基底膜增厚（膜上有大量糖蛋白沉着）以及视网膜血管异常。产生这种病变的原因还不清楚，多数人认为与生长素升高有关。因为糖尿病人血浆生长素水平的高低常与微血管病变有一致的关系，而且生长素介质有促进粘多糖合成的作用。由于高血糖时，许多蛋白质可发生糖基化作用，所以也有人提出，蛋白质的糖基化作用增强，可以促进糖尿病患者发生如冠心病、视网膜病变、肾病及神经病变等一系列并发症。蛋白质糖基化作用增强，是糖尿病患者血管损伤的原因。
糖尿病时，脑细胞中的葡萄糖含量随血糖浓度上升而增加。葡萄糖在脑细胞中经醛糖还原酶和山梨醇脱氢酶催化、转化为山梨醇和果糖。山梨醇和果糖不能被脑细胞利用，又不容易逸出脑细胞，从而造成脑细胞内高渗。
葡萄糖＋NADPH＋H+醛糖还原酶山梨醇＋NADP+
山梨醇＋NAD+山梨醇脱氢酶果糖＋NADH＋H+
当用胰岛素使血糖突然下降时，细胞外液水分可因脑细胞内高渗而向细胞内转移，使治疗中的糖尿病酮症酸中毒病人发生脑水肿。此外，山梨醇可使神经纤维内的渗透压升高，吸水而引起髓鞘损害，从而影响神经传导。出现糖尿病周围神经炎。同样，过高的葡萄糖进入晶状体后，形成的山梨醇和果糖不能再逸出晶状体，致使晶状体内晶体渗透压升高，水进入晶状体的纤维中导致纤维积水、液化而断裂。再加上代谢紊乱、晶状体中的ATP和还原型谷胱甘肽等化合物含量降低、α-晶体蛋白的糖基化等，最终使晶状体肿胀，出现空泡，其中某些透明蛋白质变性，聚合或沉淀，导致白内障。
综上所述，糖尿病可引起体内一系列的代谢紊乱，临床上病人出现三多一少症状，即多尿、多饮、多食和体重减少。高血糖引起的高渗性利尿是多尿的根本原因；而多尿所致的脱水刺激机体产生口渴感又导致多饮；体内糖利用障碍，能量代谢紊乱所致的饥饿感使得病人多食；大量蛋白质和脂肪的分解及脱水使病人体重减轻。在IDDM人群中，三多一少症状比较明显，重型病人更加突出。而在NIDDM病人中，往往没有典型的这些症状。
三、糖尿病的生物化学检测
（一）血糖的测定
血糖的测定是糖尿病生物化学检测中最常见的方法之一，糖尿病患者均有不同程度的血糖升高。
测定血糖的标本以血浆最为方便，测得结果最可靠。一般情况下全血葡萄糖浓度比血浆低10％-15％，毛细血管血样与静脉血样二者的测定值在空腹时无区别，但餐后1小时血样，二者血浆血糖水平可相差2.27±0.66mmol/L。测血糖的血浆中取空腹、进食一小时或随机取血，一般采用空腹血样本。抗凝剂用草酸钾氧化钠（2mg/ml可在24小时内阻止葡萄糖酵解）。正常人空腹血浆葡萄糖浓度的参考范围为3.9-6.7mmol/L。若空腹静脉血糖浓度大于8mmol/L，且有临床症状，可诊断为糖尿病。若小于6mmol/L，则可除外糖尿病；若在6.0-7.0mmol/L之间，应复查做进一步检查。进餐后1小时，血糖浓度可一时性升高，并伴有胰岛素分泌增多。若餐后1小时血糖明显增高，而血浆胰岛素为低水平，则可论断为糖尿病；若餐后2小时，血浆葡萄糖浓度大于7mmol/L，可怀疑为糖尿病。因为正常人餐后，葡萄糖的来源增加，血中葡萄糖浓度会反应性的一时升高，但多不超过肾糖阈，故尿病试验为阴性。高糖的刺激使胰岛素分泌增加，后者作用的结果，使餐后2小时内血糖浓度恢复到空腹水平。只有在胰岛素不足时，餐后血糖才持续升高，且不恢复到空腹水平。如果随机血样浓度大于11mmol/L，也可论断为糖尿病。
测定血糖的方法主要有两种，即化学法和酶法。化学法具有操作简便、快速、试剂价廉等优点，但由于干扰较大，所以仍属不理想的方法。已糖激酶法以其高度特异性，方法灵敏、准确，干扰因素少等优点被公认为参考方法。我国临床检验中心推荐的葡萄糖氧化酶-过氧化物酶比色法（GOD-POD法）目前已广泛用于临床。本法分析性能与已糖激酶法相近，且试剂稳定、价格便宜、操作简便。酶法测血糖还可以标准化、程序化、宜用于自动分析仪。用酶制剂制成的试纸条或胶片，直接用毛细血管进行快速分析，方便了患者根据血糖浓度自行调节胰岛素的剂量，以监控糖尿病的胰岛素治疗。固相酶试片法还提高了酶制剂的稳定性，所以是大有发展前途的。
（二）尿糖的测定
正常人24小时由尿排出的葡萄糖少于0.5g，在常规尿葡萄糖检测时为阴性。只有当血糖浓度高于8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)，超过肾小管重吸收能力时，尿糖试验才为阳性。所以将肾对葡萄糖的吸收能力用血糖浓度8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)表示，即此值为正常肾糖阈。临床上有些糖尿病是由于受试者肾糖阈值低于正常人，如妊娠妇女由于肾糖阈值降低，可出现暂时性糖尿。而长期患糖尿病的患者其肾糖阈值可高于正常人。
尿糖测定已广泛用于对糖尿病的初判断，通常作为过筛程序的一部分。尿糖测定一般不需要准确定量，当尿糖浓度为5.55-11.1mmol/L时，应考虑糖尿病。尿标本以膀胱排空再饮水后30分钟为宜，这样更能准确地反映病人的代谢情况。
肾性尿糖是由于慢性肾炎、肾病综合征等疾病引起肾脏对糖的重吸收障碍而出现的尿糖，但病人血糖及糖耐量曲线基本正常，这与糖尿病性尿糖有根本的区别。
（三）口服葡萄糖耐量试验（oralglucosetolerancetest，OGTT）
OGTT是一种葡萄糖负荷试验，用以了解机体对葡萄糖的调节能力。当空腹血浆葡萄糖浓度在6-7mmol/L之间而又怀疑为糖尿病时，作此试验可以帮助明确诊断。
WHO标准化的OGTT是：试验前3日，每日食物中糖含量应不低于150g，且维持正常活动。影响试验的药物（表3-3）应在3日前停用。试验前病人应10-16小时不进食。坐位取血后5分钟内饮入250ml含75g无水葡萄糖的糖水，以后每隔30分钟取血1次，共4次，历时2小时。整个试验中不可吸烟、喝咖啡、喝茶或进食。儿童给予葡萄糖量为0.75g/kg体重。于采血的同时，每隔1小时留取尿液做尿糖半定量试验。必要时可适当延长血标本的收集时间，可长达口服葡萄糖后6小时。
表3-3影响葡萄糖耐量的常用药物
可引起血糖升高的药物可引起血糖降低的药物
咖啡因、儿茶酚胺、皮质醇类、阿密替林、呋喃苯胺酸（速尿）、氯噻酮、噻嗪类、氯压定、吲哚美辛（消炎痛）、口服避孕药、氟哌啶醇、碳酸锂磺胺、磺酰脲、乙醇、水杨酸盐
一般根据5次葡萄糖水平，以测定血糖的时间为横座标（空腹时为0时），血糖浓度为纵座标，绘制耐糖曲线。临床上常用的方法是清晨抽空腹血后，口服100g葡萄糖（或按1.5-1.75g/kg体重），再于给糖后0.5、1、2、3小时各取血1次，将测得的血糖按上述方法做耐糖曲线。本试验常用于协助诊断糖代谢紊乱的疾病。
⒈正常糖耐量正常人由于存在精细的代谢调节机制，服糖后0.5-1小时血糖浓度暂时略有升高，耐糖曲线显示峰值＜10mmol/L，但尿糖阴性。1小时后血糖逐渐降低，一般2小时左右恢复至空腹3.9-6.7mmol/L水平。此种糖耐量曲线说明机体处理糖负荷的能力良好（图3-3）。
图3-3 葡萄糖耐量曲线
⒉糖尿病性糖耐量典型的糖尿病人糖耐量试验为：患者空腹血糖≥8.0mmol/L，高于正常值；服糖后血糖急剧升高，血糖增高的时间仍为0.5~1小时，但峰值超过10mmol/L，并出现尿糖；以后血糖浓度恢复缓慢，常常2小时以后仍高于空腹水平。说明病人处理摄入糖的能力降低。
此时重要的判断指标是服糖后2小时血糖浓度仍然高于空腹水平。对于早期糖尿病人，可只表现为OGTT后2小时血糖浓度仍高于8mmol/L。若空腹血糖正常而OGTT后2小时血糖大于11mmol/L，以及空腹血糖＞8mmol/L而OGTT2小时的血糖水平在8-10.9mmol/L者，均应诊断为糖尿病。
⒊糖耐量受损如果非妊娠的成年人OGTT呈现空腹葡萄糖水平＜8.0mmol/L，服糖后60、90分钟的血糖≥11mmol/L（有人30分钟也可达此值）而2小时血糖值在8-11mmol/L之间则为轻度耐糖能力下降，称为亚临床或无症状的糖尿病。这些病人几年后可能有1/3恢复正常，1/3仍为糖耐量受损，1/3则转为糖尿病（每年约1％~5％）。近来发现，这些病人容易发生小血管合并症，如冠心病、脑血管病，而不会发生微血管合并症，如视网膜病、肾病。
耐糖试验受许多因素影响，如年龄、饮食、劳动、应激、药物、胃肠功能、标本采集和葡萄糖测定方法等。所以临床上要具体情况具体分析。
对于OGTT正常而有糖尿病家族史的病人，可以进行可的松OGTT，即在应激的同时再给予糖负荷，通过加强机体对胰岛素分泌的要求来提高耐糖试验的敏感性，用以观察机体有无潜在的耐糖缺陷。具体做法是，在第1次OGTT后给病人口服50mg醋酸可的松，6小时再服1次，两小时后进行第2次OGTT。年龄在50岁以下的受试者，若血糖浓度在60分钟时高于10.2mmol/L，90分钟高于9.4mmol/L，120分钟高于9.0mmol/L，表示有潜伏性糖尿病。若两次OGTT的血糖浓度相差2.9mmol/L以上，说明病人对皮质类固醇的影响很敏感。
50岁以上的老年人对葡萄糖的耐受能力有下降趋势，所以不宜作此类试验。对于老年人的OGTT结果的判断，要注意区别是正常老年伴有的变化，还是糖尿病所致。儿童糖尿病的诊断标准与成人相同，但儿童空腹血浆葡萄糖的正常值比成人高0.83mmol/L。
由于妊娠性糖尿病致先天畸形及胎儿死亡增多，所以对孕妇进行有否糖尿病的检测应予以重视，特别对肥胖、直系亲属有糖尿病、有流产、畸胎或滞胎历史的孕妇，更应进行OGTT，以便发现糖尿病，并及时进行治疗、控制。
糖耐量试验虽然可以反映机体近期糖代谢的情况，但由于采血次数较多给病人带来一定的痛苦。临床上对于血糖持续增高并伴有糖尿，再结合病史及体征能够确诊的病人，毋须再做OGTT。
⒋糖化蛋白的测定成人红细胞的血红蛋白（Hb）主要是HbA1，占90％以上，HbA2占2.5％，HbF占0.2％，其余为HbA3。HbA3为连接有已糖的HbA1，其中HbA3a占Hb总量的0.8％，HbA3b占1.6％，HbA3c占4％。凡连接有已糖的HbA1，统称为糖化血红蛋白（glycoseylated，hemoglobin，GHb）。HbA3a、HbA3b、HbA3c也可分别表示为HbA1a、HbA1b、HbA1c。HbA1a还可分为HbA1a1和HbA1a2。HbA1c是Hbβ链的氨基末端缬氨酸残基与葡萄糖醛基通过非酶促反应缩合而成。HbA1a1是与1，6-二磷酸果糖结合，HbA1a2则是与6-磷酸葡萄糖结合形成的GHB。HbA1b的结构还不清楚。在四种GHb中HbA1c最多，占GHb总量的80％。有报道，正常人血液中HbA1c约占血红蛋白总量的5％-8％,而糖尿病时可达8％-30%。
GHb是在红细胞生存期间，HbA1与血中已糖（主要为葡萄糖）缓慢、连续的非酶促反应产物，为HbA1合成化学修饰的结果。GHb的形成取决于血糖浓度和作用时间，生成量与血中葡萄糖浓度成正比。红细胞平均寿命为120天，因此GHb的浓度反映测定日前2-3个月内受试者血糖的平均水平，而与血糖的短期波动无关。所以目前测定糖化血红蛋白，只作为糖尿病病人6-10周前血糖水平的定量指标。在新发生的糖尿病病人，临床检测只有血糖水平增高，而GHb正常；而未控制的糖尿病病人，则既有高血糖，也有GHb增多；在糖尿病已被控制的人群中，可见到血糖正常，GHb水平仍较高。这是因为GHb的形成与消失均需要数周时间。所以GHb水平不能反映近期的血糖水平，不能提供近期的治疗效果。但它是糖尿病长期监控的良好指标，尤其对IDDM和妊娠期性糖尿病的治疗监控有用。
血清白蛋白亦可糖基化，而且白蛋白的半寿期仅为19天。因此测定糖化白蛋白可了解糖尿病近二周的血糖水平，反映糖尿病治疗的较近期效果。
GHb的测定方法为：首先将红细胞样品在等渗盐溶液中放置一定时间以除去细胞中游离的葡萄糖，然后将细胞溶解并离心取上清液，进行离子交换层析。洗脱液用分光光度法在410nm处测吸收光度。在所测得的峰值中，HbA1a、HbA1b和HbA1c均为GHb。在血红蛋白的电泳实验中，GHb为快动组分。
正常人GHb为6.5％±1.5％。临床上随机测GHb，若＜8％，多不考虑糖尿病；当所测的GHb＞9％，预报糖尿病的准确度约78%，灵敏度为68％，特异性94％；若测得GHb＞10%，则有89％为糖尿病，灵敏度43％，特异性99％，有效率86％。GHb的测定还可协助判断预后。据报道糖尿病合并视网膜病的病人，如果GHb为8％-10％，表示病变为中等程度，可以用激光治疗；若GHb＞10％，则为严重损害，预后较差。
糖化白蛋白在糖尿病组为6.1％-22.3％，非糖尿病组为1.9％-5.8％，与糖化血红蛋白相关良好（γ=0.91）。
总之，目前测定糖化蛋白主要测GHb，其在临床上对糖尿病人治疗效果、监测病人对治疗的适应性方面应用较广，且是一个很好的参数，而对糖尿病的诊断作用不如血糖和OGTT灵敏。
⒌胰岛素、胰岛素原和C肽的测定胰岛素是由胰岛β细胞合成和分泌的一种蛋白质。和其他蛋白质一样，有粗面内质网的核糖核蛋白体上新合成的胰岛素是由102个氨基酸组成的前体，称为前胰岛素原（preproinsulin）。前胰岛素原穿过内质网膜进入腔内，随即切去前面由16个氨基酸组成的信号肽，生成胰岛素原（proinsulin，86肽），并输送到高尔基体贮存。胰岛素原是一条直链多肽，两端分别是胰岛素A链（21肽）和B链（30肽）的肽段，中间是一条由35个氨基酸组成的肽段，与A链的N端和B链的C端相连（图3-4）。当胰岛素分泌时，在蛋白水解酶的作用下，将这条连接肽两端分别切下2个碱性氨基酸（精-精、精-赖），生成胰岛素和C肽（connectingpeptide，即连接肽），二者一起分泌入血。所以了解胰岛素合成及分泌功能时，可以测定胰岛素原、胰岛素和C肽。
图3-4 人类胰岛素原的一级结构
用胰岛素或C肽的抗体建立起来的RIA方法，都可用于胰岛素分泌功能的测定。分泌入血的胰岛素流经肝时，50％以上将被肝细胞摄取，继而降解，其在血循环中的半寿期约为5分钟。胰岛素每天仅不足1％由尿排出，而被肾小管重吸收的胰岛素60％在肾实质降解。胰岛素的基础分泌量为每小时0.5-1.0单位，进食后分泌量可增加3-5倍。在胰岛素依赖型糖尿病病人血清中常常发现有胰岛素抗体，后者使胰岛素不能发挥其正常生物活性，而且还使胰岛素分泌功能逐渐减退，以至完全丧失。虽然检查胰岛素分泌功能对诊断IDDM有重要意义，但因血中本身存在胰岛素抗体，患者又使用了外源性胰岛素治疗，故用RIA测定血中胰岛素浓度，或口服葡萄糖耐量试验都不能得到准确的结果。若改为测定C肽则可克服这些干扰。
由于胰岛β细胞分泌胰岛素的同时也等摩尔地释放了C肽，所以测定C肽可以反映β细胞生成和分泌胰岛素的能力。特别在用胰岛素治疗了的病人，测血浆中C肽水平更能准确反映胰岛素功能，况且C肽在循环中很少被肝代谢，C肽的清除率也小于胰岛素。测定不同时间外周血浆中C肽和胰岛素量，可估计肝摄取处理胰岛素的能力。近年来用测定基础C肽及其对某些刺激因子的反应来估计糖尿病病人胰岛素的依赖性。目前认为糖尿病病人空腹血浆C肽≥1.9μg/L，口服甲苯磺丁脲后5分钟，C肽增至20.4μg/L，此类病人90％可通过限制食物和用降低血糖的药物控制病情，治疗中不需用胰岛素。若病人空腹C肽＜1.9μg/L，则需要用胰岛素治疗。正常人空腹血浆C肽为2.2μg/L。
正常人每天C肽分泌总量的4％出现于尿中，所以尿C肽的测定也可作为β细胞分泌功能的指标。
目前C肽的测定已用于糖尿病的分型，但由于尚缺乏标准方法，空腹血浆C肽的参考范围变化相当大，故需进一步改进。
由于糖尿病和糖耐量受损的病人血浆中都可见到低胰岛素或高胰岛素水平，所以血浆胰岛素测定对诊断糖尿病价值不大。如果病人已用胰岛素治疗了6周，血中已产生了抗胰岛素抗体，此时用一般的放免法检测胰岛素更无意义。NIDDM病人多数与靶细胞受体数目减少有关。口服葡萄糖后血液胰岛素增高的程度显著高于非肥胖正常人，说明其胰岛素分泌功能正常，病因则是靶细胞对胰岛素的敏感性降低。病人血中胰岛素增高，即可引起受体的减数调节，进一步降低靶细胞的敏感性，以致病情逐渐加重。显然这类患者不适于用胰岛素治疗。对于这些病人，用RIA法测定血中胰岛素含量可以反映胰岛分泌功能，不必改用C肽测定。临床上长期大量应用胰岛素，常常发现胰岛素的疗效逐渐下降，甚至完全丧失应答能力。已经证明，这是靶细胞对激素作用的一种自我调节功能，称为激素受体的减数调节。减数调节的结果是靶细胞表面受体数目逐渐减少。
胰岛β细胞分泌胰岛素时也分泌有少量胰岛素原，约占血浆总胰岛素的5％。由于胰岛素原的生物学活性仅为胰岛素的3％-6％，且血浆中含量更微量，检测时需大量样本，所以临床并不常用。当血循环中胰岛素水平太高且有病理情况时，需测定胰岛素原，方法是灵敏度和特异性均高于RIA的双点放免法。临床上发现，胰岛瘤病人有胰岛素原增高。患糖尿病的儿童也表现有胰岛素原分泌增加。
由于糖尿病是一个复杂的代谢紊乱性疾病，病人除了有上述代谢紊乱的表现外，还将出现多系统、多方面的代谢紊乱，故实验室检查也应多方面辅助检查。如糖尿病合并有酮症或酮症酸中毒时，可做血、尿酮体及血气分析；如病人合并有高脂血症，则应做血脂或血浆脂蛋白检测，以便正确治疗；糖尿病病人无酮症酸中毒，但却出现昏迷时，可能为血糖过高所引起的高渗性昏迷，检测其血、尿渗透压可见均升高；对于有脱水症状的病人，则应检测血清电解质。
第三节 低血糖症
低血糖症（hypoglycaemia）是指空腹血糖浓度低于某一极限，临床出现一系列因血糖浓度太低引起的症候群。由于临床上出现低血糖症状时的血浆葡萄糖浓度极不一致，而且血糖浓度下降的速度比其绝对值对机体的影响更大，所以究竟血糖浓度降低到什么程度方可诊断为低血糖症一直存着不同的看法。一般认为成人血浆葡萄糖浓度低于2.8mmol/L(50mg/dl)，全血葡萄糖浓度低于2.2mmol/L(40mg/dl)，或空腹血浆葡萄糖浓度低于3.3mmol/L(60mg/dl)称为低血糖。也有人提出，以葡萄糖氧化酶法测定血浆葡萄糖浓度，低于2.2mmol/L(40mg/dl)作为低血糖的指标。因为在进餐前静脉血浆葡萄糖浓度也很少下降到2.2mmol/L以下。
低血糖症是由于血糖的来源小于去路，即食入糖减少，肝糖原分解少，肝将非糖物质转化为葡萄糖少，也可以是组织消耗利用葡萄增多和加速所致。
引起低血糖的原因很多，较常见的原因有：①胰岛β细胞增生和肿瘤等病变使胰岛素分泌过多，致血糖来源减少，去路增加，造成血糖降低；②使用胰岛素或降血糖药物过多；③垂体前叶或肾上腺皮质功能减退，使对抗胰岛素或肾上皮质激素分泌减少，结果同胰岛素分泌过多；④肝严重损害时不能有效地调节血糖，当糖摄入不足时很易发生低血糖；⑤长期饥饿、剧烈运动或高烧病人因代谢率增加，血糖消耗过多。
低血糖时可出现饥饿感，四肢无力以及交感神经兴奋而发生的面色苍白、心慌、出冷汗等症状。脑组织主要以葡萄糖作为能源，对低血糖比较敏感，即使轻度低血糖就可以发生头昏、倦怠。低血糖影响脑的正常功能还可发现为肢体与口周麻木，记忆减退和运动不协调，严重时出现意识丧失，昏迷（血糖降至40mg/dl以下可出现低血糖昏迷），如没有及时纠正可导致死亡。对于低血糖病人，若能及时静脉输注葡萄糖或口服补糖，以上症状可迅速纠正和缓解。
正常人脑组织储存糖极少（约0.5mg/g组织），仅可维持数分钟脑功能的需要，正常脑功能的维持要靠血循环不断供给葡萄糖和氧气。血糖浓度一旦降低，下丘脑中枢就会发出信号使交感神经活动增强：①通过肝交感神经末梢直接促进肝糖原分解；②使肾上腺髓质迅速分泌肾上腺素，增强糖原分解，增强糖异生作用，并降低组织摄取葡萄糖和抑制胰岛素的分泌，以便提高血糖浓度，缓解低血糖；③刺激胰高血糖素分泌，促进肝糖原分解和糖异生。此外，低血糖还刺激下丘脑释放促肾上腺皮质激素（ACTH）和生长素释放因子，促使垂体前叶分泌ACTH和生长素。ACTH又刺激肾上腺皮质分泌糖皮质激素，促进糖异生，抑制外周组织利用葡萄糖。以上总的效应是代偿性的对抗低血糖。如果低血糖是缓慢发生，数小时血糖浓度才低达2.2mmol/L，此时则可以无上述激素反应。
低血糖症的诊断通过测定血中葡萄糖浓度即可确定，但要根本性治疗则需要进一步找出低血糖的发病原因。
低血糖症的分类常用临床分类法，即将低血糖症分为空腹性低血糖和刺激性低血糖症两类，见表3-4。
一、空腹型低血糖症
正常人一般不会因为饥饿而发生低血糖症，这是因为正常的调节机制可维持血糖浓度＞2.8mmol/L(50mg/dl)。成年人空腹时发生低血糖症往往由于葡萄糖利用过多或生成不足。如果怀疑病人有此型低血糖症，可以按图3-5所示检查程序找出原因。
表3-4 低血糖的临床分类
⒈空腹性低血糖症
①高胰岛素血症：良性、恶性和多发性胰岛瘤，小腺瘤病胰岛细胞增殖症；
②非胰性肿瘤；③肝和肾疾病；④内分泌疾病：垂体、肾上腺、下丘脑等；⑤
先天性代谢病：糖原贮积病等；⑥各型新生儿低血糖症；⑦自身免疫性疾病；
⑧饥饿
⒉刺激性低血糖症
①外源性低血糖因子：药物、毒物；②反应性低血糖症；③遗传性果糖失耐；
④半乳糖血症；⑤酒精性低血糖症
图3-5 空腹型低血糖症的诊断程序
若测得12小时空腹血浆葡萄糖浓度＜2.8mmol/L，可诊断为低血糖症。进一步检测胰岛素（I）与葡萄糖（G）的比值（I/G），如I/G＞0.3，提示为胰岛素瘤，如测其C肽和胰岛素原也会增高。若I/G＞0.3的低血糖者，还可做以下检测以进行鉴别诊断（见力图3-6）。胰外肿瘤病人血清中可以有类胰岛素活性物质，后者具有降低血糖的作用。空腹性低血糖预后比刺激性低血糖症差，且难以用食物控制。
二、刺激性低血糖症
刺激性低血糖症空腹时血糖并无明显降低，其往往是给予适当的刺激，如进食才诱发，表现为反应性低血糖，临床上用胰岛素治疗糖尿病时最常见，也可由干扰糖异生或促进糖利用的药物、毒物或糖（半乳糖、果糖）引起，餐后低血糖症为刺激性低血糖症的一大类，低血糖发生于进餐后1-5小时，且可用OGTT诊断（图3-7）。
图3-7 餐后低血糖的诊断程序
餐后低血糖按病史与OGTT反应类型可分为三型（见图3-8）：
⒈功能性低血糖症（反应性低血糖症）为发生于餐后或OGTT2-5小时的暂时性低血糖。多发于心理动力学异常的妇女。病人有交感神经兴奋的症状，病人耐糖曲线的前部正常或接近空腹水平，有的病人可见胰岛素延迟分泌。病人血浆胰岛素不高，甲状腺素、肾上腺皮质激素缺乏的病人可出现此型低血糖症。
⒉Ⅱ型糖尿病或糖耐量受损伴有的低血糖症病人空腹血糖正常，OGTT前2小时似糖耐量受损或Ⅱ型糖尿病，但食糖后3-5小时，血浆葡萄糖浓度迅速降低达最低点。产生的原因可能是持续高血糖引起胰岛素延迟分泌，且表现出后期胰岛素高，致使血糖后期迅速下降。
图3-8 餐后低血糖症血浆葡萄糖与胰岛素的比较
⒊营养性低血糖症低血糖常发生于餐后1-3小时。病人大多有上消化道手术或迷走神经切除，由于胃迅速排空，使葡萄糖吸收增快，血浆葡萄糖明显快速增高，刺激胰岛素一时性过多分泌，致使血糖浓度迅速降低，出现低血糖症。
餐后低血糖症血标本一般采集服糖后5小时内或病人低血糖症状时的血液。对高度怀疑者，虽一次OGTT为正常，还是应该再次检测。
临床上同一病人既可发生空腹性低血糖，也可发生餐后低血糖。对于这类病人，治疗首先在于纠正空腹性低血糖症。
早产儿比足月新生儿对低血糖更为敏感，且儿童对低血糖的敏感性也高于成年人。原因是儿童大脑占体重的比例比成人高；新生儿酮体生成能力低，很难以酮体作为大脑的有效能源；新生儿糖异生能力还未达到足以防止饥饿性低血糖的水平；早产儿肝糖原储量少于足月新生儿，空腹时糖原很快就消耗掉等。
第四节 糖代谢的先天性异常
糖代谢障碍并不都出现血糖浓度异常，本节简要阐述糖代谢酶的先天性、遗传性缺损所致糖代谢异常。
一、糖原代谢先天性异常
最常见的是糖原贮积病（glycogenstoragediseases），这是由于糖原生成和分解的酶系统先天性缺陷所引起的一组糖原合成或分解异常、使糖原在细胞中过多贮积、或糖原分子异常的遗传性疾病。肝是糖原贮积病的主要受累器官，其次是心脏和肌肉（见表3-5）。
表3-5 各糖原贮积病及其临床体征
分型酶的缺陷受累器官临床表现
Ⅰ（von-Gierke病）葡萄糖-6-磷酸酶肝、肾肝明显肿大、发育受阻、严重低血糖、酮症、高尿酸血症伴有痛风性关节炎、高脂血症
Ⅱ（Pompe病）1，4-α-D葡萄糖苷酶（溶酶体）肝、心、肌等常常在2岁前心力、呼吸衰竭致死
Ⅱ（Cori病）脱支酶肌肉、肝类似Ⅰ型，但程度较轻
Ⅳ（Andersen病）分支酶肝、脾进行性肝硬化，常在2岁前因肝功能衰竭死亡
Ⅴ（McArdle病）磷酸化酶肌肉由于疼痛，肌肉剧烈运动受限，否则病人可以正常发育
Ⅵ（Hers病）磷酸化酶肝脏类似Ⅰ型，但程度较轻
Ⅶ磷酸果糖激酶肌肉与Ⅴ型类似
Ⅷ磷酸化酶激酶肝脏轻度肝肿大和轻度低血糖
Ⅸ※糖原合酶肝
注：※糖原缺乏
由于酶缺陷不同，故糖原贮积病分为许多型。Ⅰ型糖原贮积病是1929年由VonGierke命名，所以也叫VonGierke病，为最常见的糖原贮积病。本型是因肝、小肠粘膜和肾脏的葡萄糖-6-磷酸酶或6-磷酸葡萄糖转位酶缺乏所致。前一种酶缺乏为Ⅰa型，后一种酶缺乏为Ⅰb型。该病为常染色体隐性遗传性疾病，发病率占人群比例为1/200000。
各型糖原贮积病的预后及治疗各不相同，故有必要对其进行鉴别（见表3-6）。在检测糖原贮积病时最可靠的方法是用肝或肌肉的活检标本测定特异酶活性。临床上有的病人还可见到一种以上缺陷的酶。
二、糖分解代谢途径的先天异常
糖分解代谢途径先天代谢异常可有丙酮酸激酶缺乏病，丙酮酸脱氢酶缺乏症和磷酸果糖代谢异常所致恶性发烧。
（一）丙酮酸激酶（PK）缺乏病
在糖酵解过程中，丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸，同时产生ATP，是酵解途径产生ATP的反应之一，PK缺乏将导致成熟红细胞缺乏ATP，进而发生溶血。
表3-6 各型糖原贮积病的特征
类型ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨaⅨbⅩ0
受害器官肝肾所有组积肝、肌、心肝单核吞噬细包系统肌肉肝肌肉脑肝肝肝、肌肉肝
糖原结构NN短枝异常长枝异常NNN巨大颗粒NN
酶缺陷G-6-P酶α葡萄糖 苷酶脱枝酶分枝酶肌磷酸化酶肝磷酸化酶磷酸果粒糠酶肝磷酸化酶同左糖原合成酶
空腹低血糖＋＋0＋00±00±0＋＋
对胰高血糖素反应
血糖0↑N0↑↑↑0±↑±N进餐0空腹
血乳酸↑↑↑↑
半乳糖果糖试验
血糖0↑↑↑↑↑↑↑
血乳酸↑↑↑↑
剧烈运动后血乳酸↑↑00↑↑↑
脂质代谢↑↑N饿后FFa
↑
运动后肌摄取FA↑
TG↑Ch↑
TG↑Ch↑
TG↑Ch↑
其它诊断性试验肝活检红细胞抗原 ↑红细胞糖原结构异常红细胞磷酸化酶↓
临床特征生长停滞，肝大心衰似Ⅰ型但不明显肝硬化腹水肌无力肝大肌无力意识障碍肝大，常染色体隐性遗传肝大伴性遗传肝大轻度肝大
注：N-正常；O-阴性；↑-升高；↓降低；±-可疑
网织红细胞中含有线粒体，故可通过糖有氧氧化产生足量的ATP。而成熟红细胞中不含线粒体，完全依赖糖酵解供能。红细胞内生成的ATP主要用于维持细胞内外的离子梯度，特别是通过Na+-K+-ATP酶维持细胞内外Na+、K+浓度梯度。这对于维持红细胞双凹形状十分重要。若缺乏ATP，红细胞将发生肿胀，易发生溶血，实验室检查可以见到自身溶血试验阳性。PK的遗传缺陷是糖酵解途径中遗传性缺陷导致溶血性贫血的最多见原因。PK缺陷时，细胞中PK活性仅为正常细胞的5％-25％，故虽然PK缺陷少见，但其造成的溶血性贫血却对机体危害甚大。
（二）丙酮酸脱氢酶复合物缺乏症
丙酮酸脱氢酶复合物由丙铜酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶及NAD+、FAD、CoASH、焦磷酸硫胺素、硫辛酸三个酶、五个辅助因子组成，其氧化的丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A的反应是糖进入三羧酸循环、彻底氧化成CO2和水、产生大量ATP的关键。
在儿童中发现有多种丙酮酸代谢异常的疾病，其中有些是由于丙酮酸脱氢酶复合物中某些组份先天性缺陷所致。该酶复合物中各种亚基（催化亚基和调节亚基）都可能发生先天性缺陷。这些缺陷都可使丙酮酸不能继续氧化产生ATP，使脑组织不能有效地利用葡萄糖供能，进而影响了儿童大脑的发育和功能，严重者可导致死亡。
丙酮酸不能进一步氧化，致使患儿血液中乳酸、丙酮酸和丙氨酸的浓度显著升高，出现慢性乳酸酸中毒。丙酮酸脱氢酶的缺陷可以通过皮肤成纤维细胞培养并进行酶学测定予以测定。此类病人在一定程度上可通过进食生酮食物和限制糖的摄入使病情缓解或得到控制。
（三）磷酸果糖代谢异常
磷酸果糖激酶与果糖-1，6-二磷酸酶是作用相反的一对酶，它们所催化的化学反应是糖代谢途径中的一处无效循环（又称底物循环）。
由于酶的遗传性缺陷，以上无效循环得不到控制，造成ATP大量分解产热：ATP＋H2O→ADP＋Pi＋热。临床上可因服用氟烷而诱发恶性发烧。
恶性发烧是一种罕见的遗传缺陷性疾病，其发病率占儿童的1/15000，成人的1/50000-1/100000。病人常因服用某种药物，如吸入氟烷而在几分钟内突然发病，表现为体温骤然升高、代谢性和呼吸性酸中毒，以及高血钾症和肌肉强直。人们认为，氟烷可以促进肌肉中上述两个酶所催化的耗能无效循环，诱发恶性发烧的产生。
三、其它糖代谢异常
（一）红细胞中6-磷酸葡萄糖脱氢酶遗传缺陷或变异
6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6-PD）催化6-磷酸葡萄糖脱氢生成6-磷酸葡萄内脂，脱下的氢由NADP接受。此步反应是磷酸戊糖途径的关键部位，所产生的NADPH在维持红细胞的正常形态与功能方面起了重要作用。
G-6-PD缺乏病是伴性遗传性疾病，临床并不罕见。女性杂合子含有两族红细胞：一族酶活性正常，另一族缺乏G-6-PD。轻型G-6-PD缺乏病人红细胞中G-6-PD活性比正常人低10倍。在一般情况下磷酸戊糖途径提供的NADPH还能维持还原型谷胱甘肽的水平，保证红细胞的正常形态与功能。当红细胞中NADPH的需要量增加，如服用抗疟疾药扑疟喹啉时，正常人不会有什么危害，而G-6-PD缺乏病人红细胞中磷酸戊糖途径的代谢速度则不能相应增加，提供的NADPH不能保证维持还原型谷胱甘肽所应有的水平，可引起严重的溶血性贫血，俗称蚕豆黄。
（二）先天性家族性非溶血性黄疸
人类先天性家族性非溶血性黄疸（Grigler-Najjar综合征）是由于缺乏UDP-葡萄糖醛酸基转移酶，使胆红素不能与葡萄糖醛酸结合，形成结合胆红素，使胆红素以不易运输和排泄的游离形在体内堆积所致的先天性疾病。
正常人通过糖醛酸途径产生葡萄糖醛酸，后者在UDP-葡萄糖醛酸基转移酶的催化下，可与内源性如类固醇、胆红素和外源性如药物等物质结合，生成相应的葡萄糖苷酸化合物。结合型的葡萄糖苷酸化合物具有较强的酸性，在生理pH下有较高的溶解度，易于运输排泄。这在体内类固醇激素的灭活和胆红素的代谢，以及许多生物转化作用中具有重要意义。而病人因先天缺乏此酶，使其不但对胆红素代谢造成异常，同时也缺乏结合外源性物质生成葡萄糖苷酸化合物的能力。
（三）果糖代谢异常
果糖是食物中糖的一部分，主要来自蔗糖。从肠道吸收的果糖大部分在肝内通过1-磷酸果糖（F-1-P）途径代谢。代谢途径见图3-9。果糖代谢障碍是因与果糖代谢有关的酶缺乏所致。
图3-9 果糖代谢途径
1.实质性果糖尿（essentialfructosuria）又称为原发性果糖尿症，它是由于果糖激酶缺乏所引起的常染色体隐性遗传疾病。正常人血中果糖比葡萄糖代谢快，其半寿期果糖为20分钟，葡萄糖为45分钟一次服用50g果糖后，通常在2小时之内血中果糖浓度就降至空腹水平（0-0.44mmol/L）。果糖激酶缺乏者一次服用50g果糖后，病人血中果糖浓度异常高，2小时内果糖仍未消失，并出现果糖尿。此型果糖尿又称为Ⅰ型果糖尿。病人无低血糖表现，这是因为病人机体内葡萄糖与乳糖代谢均正常。
2.果糖不耐受（fructoseintolerance）此病为常染色体隐性遗传性疾病，杂合子无症状。多数病人在断奶后给予蔗糖饮食时才发病，严重病例可致死亡。有些病例可由于手术前后给予果糖或静脉注射山梨醇引起严重肝、肾损伤时才发现。
果糖不耐受症的临术表现可明显不同。在婴儿可表现为呕吐、进食少、肝大、精神淡漠、生长停滞等。病人尿分析有果糖、葡萄糖等还原物质，多数病人有蛋白尿、非特异的氨基酸尿以及血浆转酶活性增高。有的病儿伴有其它肝、肾损害指标。在大龄儿童或成人则无症状，只在进甜食后，可有腹部不适、呕吐或腹泻。果糖不耐受的一个重要特征是服用果糖后出现严重的低血糖，病人即使肝糖原储备丰富也会在此时发生低血糖，这是由于过量的1-磷酸果糖抑制了肝磷酸化酶所致。
此症是由于1-磷酸果糖醛缩酶（醛缩酶B）缺陷引起，病人肝内1-磷酸果糖醛缩酶活性几乎完全缺失，而1，6-二磷酸果糖醛缩酶活性降低50％以上，造成肝内1-磷酸果糖的堆积及Pi和ATP的消耗。由于Pi大量消耗，肝线粒体氧化磷酸化减少，造成ATP缺乏。后者缺乏使肝细胞ATP依赖性离子泵功能障碍，膜内外离子梯度不能维持，细胞肿胀，细胞内容物外溢。
3.1，6-二磷酸果糖酶缺乏症此症为常染色体隐性遗传病，多在婴儿时发病。病儿表现为肌无力、呕吐、嗜睡、生长停滞和肝肿大等，感染可促使急性发作。若不治疗，在婴儿期就可死亡。
实验室检查可见空腹血糖低，即空腹性低血糖、酮血症、乳酸血症和血浆丙氨酸水平增高。诊断依据低血糖症，确诊需用肝、肾、肠活检标本测定该酶活性。
治疗主要通过食物疗法，食含果糖少的食物，少吃多餐，避免饥饿，一般疗效还可以，预后尚可。
5.半乳糖血症半乳糖在体内的正常代谢途径如图3-10所示。
影响半乳糖利用的各种因素均可引起半乳糖血症（galactosemia），但遗传性半乳糖血症主要有两种。
1-磷酸半乳糖尿苷转移酶所致的半乳糖症是最多见的遗传性半乳糖血症，其为常染色体隐性遗传疾病。患者半乳糖代谢终止于1-磷酸半乳糖阶段。杂合子病人此酶仅活性低下，但如果不持续服用半乳糖饮食，酶活性还可以维持健康。而纯合子病人此酶完全缺乏，如食用富含半乳糖的食物，病人会出现严重病变，甚至死亡。如果及时停用含半乳糖的食物，病人除智力障碍外，其他的各种症状均可消失。此型半乳糖血症临床表现为生长停滞，喂奶后呕吐和腹泻，继而出现黄疸、溶血、肝大、智力障碍，检查中可见患儿血清半乳糖水平明显升高，尿中出现半乳糖，红细胞中1-磷酸半乳糖尿苷酰转移酶缺乏。患儿进食半乳糖或乳糖后，常伴有低血糖和高半乳糖血症。
图3-10 半乳糖代谢途径
另一种遗传性半乳糖血症是由于半乳糖激酶缺乏所致，此型症状较轻，新生儿期不表现症状，往往发生白内障后才被确诊。
半乳糖血症的危害不是由于缺乏某种必需物质，而是由于产生毒性物质所致。半乳糖还原产物－半乳糖醇，在细胞内高浓度，如贮积于晶体，将吸收水进入晶体，造成晶体肿胀、混浊，引起白内障。此外1-磷酸半乳糖可能是某些毒性物质的前体，或者高浓度时本身就具有毒性作用。体外实验已证实，1-磷酸半乳糖可抑制磷酸葡萄糖变位酶和G-6-P酶的活性。
（四）粘多糖沉积症
因蛋白聚糖降解酶先天性缺陷所引起的蛋白聚糖分解代谢障碍，将导致产生各种类型的粘多糖沉积症（mucopo-lysaccharidoses）。其特征是过多的寡聚糖堆积与排泄。由表3-7可知，各型粘多糖沉积症的代谢基础相似，但遗传类型和临床表现各不相同。
表3-7 粘多糖沉积症的酶缺陷
名称代号酶缺陷酶学测定样品生化改变遗传特性
Hurler，Scheie综合征MPSⅠα-L-艾杜糖酸苷酶成纤维细胞、白细胞、组织、羊水细胞尿和组织中DS、HS增多，成纤维细胞中DS增加常染色体隐 性
Hunter综合征MPSⅡ艾杜糖醛酸硫酯酶血清、成纤维细胞、白细胞、组织、羊水、羊水细胞同上X连隐性
Sanfilippo综合征AMPSⅢAHS-N-硫酸酯酶（硫酰胺酶）成纤维细胞、白细胞、组织、羊水细胞HS在尿中和组织中增多、DS在成纤维细胞中增多常染色体隐性
Sanfilippo综合征BMPSⅢBα-N乙酰葡萄胺苷血清、成纤维细胞、白细胞、组织、羊水细胞HS出现于尿中同上
Sanfilippo综合征CMPSⅢC乙酰基转移酶成纤维细胞HS出现于尿中同上
Morquio综合征MPSⅣN-乙酰半乳糖胺-6-硫酸酯酶成纤维细胞KS和CS出现于尿中同上
Morquio综合征β-半乳糖甘酶成纤维细胞KS出现于尿中
Maroteaux-Lamy综合征MPSⅥN-乙酰半乳糖胺4-硫酸酯酶（芳香硫酸酯酶B）成纤维细胞、白细胞、组织、羊水细胞DS出现于尿中同上
β-葡糖醛酸苷酶缺乏症无名疾病MPSⅦβ-葡糖醛酸苷酶血清、成纤维细胞、白细胞、羊水细胞DS、HS（±）出现于尿中同上
无名疾病MPSⅧN-乙酰葡糖胺6-硫酸酯酶成纤维细胞KS和HS（±）出现于尿中同上
注：MPS－粘多糖沉积症DS－磷酸皮肤素
HS－硫酸乙酰肝素CD－硫酸软骨素
KS－硫酸角质素
遗传性粘多糖沉积症约占出生婴儿的1/30000。
