高血糖是糖尿病的主要癥狀，通常認為糖尿病是糖代謝紊亂。胰島素是碳水化合物、脂類和蛋白質代謝的關鍵調節劑。糖尿病患者胰島素的相對或絕對缺乏影響許多代謝過程，胰島素缺乏的程度和並發癥的存在影響代謝紊亂的程度。那些嚴重的並發癥(如感染、心肌梗塞等。)會引起緊張反應，這種反應會增加對體內胰島素有相反作用的反調節激素的水平，加劇糖尿病的代謝異常。糖尿病代謝紊亂的嚴重程度因病情而異，當胰島素相對缺乏時，二型糖尿病患者可以是輕度高血糖，當胰島素嚴重缺乏時，1型糖尿病患者可以是酮癥酸中毒。雖然糖尿病患者的血糖水平可以降低到正常或接近正常水平，但體內的許多代謝過程仍可出現異常。
壹、胰島素的正常分泌及其對代謝的影響
(壹)胰島素的正常分泌
高血糖是糖尿病的征兆。高血糖癥是由於相對或絕對缺乏胰島素，導致葡萄糖以異常高的速度進入循環血液或(和)葡萄糖從循環中的清除率降低。
胰島素由胰腺的胰島B細胞合成和分泌。在正常情況下，灌註入胰腺的血液的葡萄糖濃度是調節B細胞分泌胰島素的最重要因素。j血糖升高時，胰島素的分泌可達基礎水平的10-20倍；當糖負荷後血糖降至正常水平時，胰島素分泌也迅速恢復到基礎水平。在持續高血糖刺激下，胰島B細胞的反應是雙相的。開始時是快速分泌期，即第壹期，反映B細胞貯存顆粒分泌胰島素，血糖上升後3-0.5 min達到峰值，胰島素分泌量。
可增加10倍，5 ~ 10雨後胰島素分泌下降50%。血糖升高約15 min後，胰島素分泌第二次增加，稱為延遲分泌期，在第2 ~ 3小時達到高峰並持續較長時間，分泌速率遠高於第1期。這壹階段反映了活化的B細胞中胰島素新的合成和釋放過程。口服葡萄糖比靜脈註射相同劑量的葡萄糖對胰島素分泌有更強的刺激作用。口服葡萄糖不僅引起血糖升高和迷走神經刺激，還刺激胃腸粘膜釋放胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)、胃抑制肽(GIP)等多種胃腸激素，可增強高血糖刺激的胰島素分泌。許多氨基酸(混合氨基酸或蛋白質餐後)可刺激胰島素分泌，其中精氨酸和賴氨酸的作用最強。但血糖正常時，給予氨基酸只能輕微增加胰島素分泌。如果血糖高時有較高的氨基酸水平，可使高血糖引起的胰島素分泌增加壹倍。當血液中的脂肪酸和酮體水平顯著增加時，也可促進胰島素分泌。
正常人每天分泌50 u左右的胰島素。兩餐之間、隔夜空腹或空腹24小時，有少量胰島素分泌，每小時0.5 ~ 1 U。正常成年人空腹血漿胰島素濃度為5 ~ 20 mu/L，餐後8 ~ 10 min外周血漿胰島素濃度開始升高，30 ~ 45 min達高峰，隨後逐漸下降，90 ~-120 min恢復到基礎水平。
(B)胰島素在新陳代謝中的作用
胰島素主要作用於肝臟、肌肉和脂肪組織，調節糖、蛋白質和脂類的代謝和儲存。胰島素具有多種代謝作用，如促進肝臟糖原合成和脂肪酸合成，抑制糖原分解、糖異生和酮體形成；在脂肪組織中，促進甘油合成、脂肪酸合成、三酰甘油合成和膽固醇合成，抑制脂肪分解；促進肌肉組織的精子發生、氨基酸攝取和蛋白質合成，抑制蛋白質分解代謝。因此，胰島素是壹種在許多方面促進合成代謝的激素。
1.胰島索對糖代謝的影響口服75 g葡萄糖後3小時內，肝臟是在胰島素作用下加工葡萄糖的最重要組織，腸道吸收的葡萄糖有60%用於在肝臟合成糖原和三酰甘油。在人類中，肝臟在將葡萄糖轉化為脂肪的過程中起著比脂肪組織更重要的作用。腸道吸收的葡萄糖有20%-25%被大腦和紅細胞利用，它們是非胰島素依賴組織。在胰島素的作用下，肌肉和脂肪組織處理約15%吸收的葡萄糖。正常人餐後24小時內血糖波動範圍較小，血糖水平波動上限壹般不超過7.8 mmol/L，血糖水平的調節和穩定主要取決於肝臟對少量胰島素分泌的敏感性。在葡萄糖負荷的治療中，肌肉和脂肪組織的重要性不如肝臟，因為它們對胰島素水平的輕微升高不太敏感，但在高胰島素血癥的情況下，肌肉和脂肪組織在葡萄糖負荷治療中的作用也有助於減少血糖水平的波動。攝入葡萄糖或膳食後，血漿胰島素水平的升高，不僅促進肝臟攝入葡萄糖和合成糖原儲存，而且抑制肝臟攝入糖異生前體(如丙氨酸、乳酸、丙酮酸、甘油)，抑制糖異生。
胰島素對葡萄糖代謝有許多影響。首先，它抑制肝臟的葡萄糖輸出，這是通過抑制肝臟糖。實現了蛋白質分解和糖異生的抑制，隨後刺激了外周組織對葡萄糖的攝取。當外周血胰島素水平相對較低時，可抑制肝臟的葡萄糖輸出，正常人最大抑制水平約為30 mu/L。胰島素通過葡萄糖轉運體刺激骨骼肌和脂肪細胞膜對葡萄糖的攝取，並激活細胞內相關代謝酶(如糖原合酶)，但需要較高的外周血胰島素水平。在正常人中，刺激這些組織吸收葡萄糖的胰島素的外周血水平約為100 mu/L，胰島素也刺激這些組織氧化葡萄糖，而在正常人中，刺激這些組織氧化葡萄糖的胰島素的外周血水平約為50 mu/L。
2.胰島素對脂代謝的影響胰島素刺激脂蛋白酯酶，加速血液循環中內源性和外源性三酰甘油的清除。胰島素還抑制胰島素敏感性酯酶的活性、三酰甘油的水解和脂肪細胞中遊離脂肪酸的釋放。抗脂解所需的胰島素水平遠低於刺激葡萄糖攝入所需的水平。正常人最大抗脂解作用的胰島素外周血水平約為10 mu/L，脂肪細胞中胰島素攝入的葡萄糖大部分用於形成3-磷酸甘油，小部分用於合成脂肪酸，形成三酰甘油。但是胰島素合成脂肪的主要部分在肝臟。胰島素壹方面可以抵抗脂肪分解，另壹方面可以促進脂肪合成，從而導致身體脂肪儲存的增加。
胰島素對酮體形成有顯著的抑制作用，主要是通過其強烈的抗脂解作用，在肝線粒體肉毒堿水平刺激脂肪酸合成，抑制脂肪酸氧化而實現的。脂肪酸合成所需的J的乙酰輔酶a主要來源於葡萄糖，葡萄糖分解成丙酮酸進入線粒體。丙酮酸在丙酮酸脫氫酶復合體的催化下氧化脫羧形成乙酰輔酶a，在線粒體中，乙酰輔酶a和草酰乙酸縮合為檸檬酸。檸檬酸通過線粒體內膜的特定載體進入細胞質，然後在胞質溶膠中裂解釋放乙酰輔酶a。胞質溶膠中的乙酰輔酶a在乙酰輔酶a羧化酶的作用下羧化為丙二酰輔酶a，然後碳鏈在內質網上不斷延伸合成脂肪酸胰島素刺激肝細胞中脂肪酸的合成，脂肪酸合成的第壹中間產物丙二酰輔酶a抑制肉堿酰基轉移酶。肉堿穿梭系統是脂肪酸氧化所必需的。脂肪酸在內質網和線粒體外膜上活化成脂肪酰CoA後不能直接進入線粒體，而必須在肉毒堿參與下，在線粒體內膜兩側肉毒堿脂肪酰轉移酶I和II的作用下進入線粒體進壹步氧化。胰島素刺激肝細胞合成脂肪酸，同時抑制脂肪酸的氧化。脂肪酸氧化過程中形成的大量乙酰輔酶a是進壹步形成酮體的必要中間代謝產物。胰島索通過抑制脂肪酸氧化減少肝臟中酮體的產量。肝細胞缺乏激活酮體的酶，所以不能利用自身產生的酮體，只能釋放到血液循環中氧化，為肝外組織(心肌、骨骼肌、腦、腎等)供能。).正常情況下，血液中只有微量濃度的酮體，濃度低於0.5 mmol/L，當胰島素缺乏時抑制作用減弱，或饑餓時每月脂肪的動員和分解代謝增加時，當肝臟酮體的產量增加超過肝外組織對酮體的氧化利用能力時，血液中酮體濃度異常增加。酮體成分中的乙酰乙酸和13羥丁酸是酸性中間代謝產物，可引起酮癥酸中毒。
3.胰島素對蛋白質代謝的影響當蛋白粉(如瘦肉)後從腸道吸收的氨基酸經門靜脈流經肝臟時，未分支的氨基酸被肝臟吸收利用，而分支的氨基酸(亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸)幾乎不被肝臟吸收代謝而進入體循環，使循環血液中的分支氨基酸濃度增加壹倍或更多，血液中的分支氨基酸可占總氨基酸的609/6。蛋白質的餐後血胰島素水平增加了肌肉對氨基酸的攝入，尤其是支鏈氨基酸。肌肉攝入的支鏈氨基酸有壹小部分用於合成肌肉的結構成分，大部分被分解氧化。在肌肉蛋白質凈合成的同時，仍有壹定量的丙氨酸和谷氨酰胺釋放到血液中。丙氨酸可被肝臟用於糖異生，而谷氨酰胺被小腸和腎臟吸收氧化，或形成丙氨酸後被肝臟用於糖異生。
空腹或饑餓時，肌肉蛋白質分解釋放氨基酸，但肌肉並不是按照蛋白質的氨基酸組成比例向血液釋放各種氨基酸，而是丙氨酸約占309/6，谷氨酰胺約占200/4。肌肉中的大部分氨基酸(糖原性氨基酸)可以通過轉氨作用形成酮酸，然後通過壹系列代謝形成丙酮酸，釋放到血液中，再被肝臟用於糖異生。少數氨基酸(生酮氨基酸)可以形成酮體。蛋白質在肝臟分解代謝形成的支鏈氨基酸不能作為肝臟糖異生的原料，需要通過血液轉運到肌肉中才能被利用。
增強蛋白質合成和抑制蛋白質分解的血液胰島素水平介於抑制脂解和抑制肝葡萄糖輸出之間。胰島素缺乏時，蛋白質的分解代謝加強，產生更多的丙酮酸，使肝臟糖異生和肝臟葡萄糖輸出增加，這是高血糖的原因之壹。