呼吸系统的生理学
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Shu-Chuan Yang Ph. D.
腎臟與酸鹼生理
案例十一： 代謝性酸中毒：糖尿病酮酸血症 (Diabetic Ketoacidosis)
Shu-Chuan Yang Ph. D.
案例十一
大衛是位醫學系七年級的學生，正在醫 院實習，他12歲就被診斷患有第一型糖 尿病。他的糖尿病一直控制的很好，直 到外科實習時，他原本規律的進食和胰 島素注射全被打亂。一天早上，在忙了 一整晚的外傷手術後，大衛忘記注射胰 島素。而且從上午五點就開始吃甜甜圈， 七點時因為感覺口渴喝了很多果汁，後 來他有向另一位實習醫師提到他覺得” 怪怪的” ，還有他心跳很快。
560mg/dl 132mEq/L 5.8mEq/L 96mEq/L 8mEq/L Ketone bodies (-) ++ PaO2 (100) 112mmHg PaCO2 (40) 20mmHg pH (7.4) 7.22
Shu-Chuan Yang Ph. D.
依據實驗室檢查的結果，大衛被診斷為 糖尿病性酸中毒。他被給予胰島素和生 理食鹽水的靜脈點滴。等他血糖降到 175mg/dl、血鉀降到4mEq/L之後，點滴 又加入葡萄糖和K+。大衛在醫院裡住了 一晚，隔天早上他的血糖、電解質和動 脈血液分析都恢復正常，他就出院了。
GLUT-4
GLUT-4
Shu-Chuan Yang Ph. D.
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Fox 人體生理學 圖 6.14 Fox 人體生理學 圖 6.15
Shu-Chuan Yang Ph. D.
SGLT分類(同向運輸)
SGLT1：分布在小腸粘膜和近端腎小管(S3)。 SGLT2：位於近端腎小管(S1)，造成腎小管對 葡萄糖的最大轉運量(Tm)的限制。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
問題1
大衛發生何種酸鹼失衡的現象？病因為 何?
Shu-Chuan Yang Ph. D.
大衛發生代謝性酸中毒。 大衛因為沒有注射胰島素，導致體細胞無法以 葡萄糖作為能量來源，因此細胞處在“飢餓” 狀態(fasting state) ，所以脂肪組織進行”脂 肪分解”(lipolysis)生成游離脂肪酸後，脂肪酸 進入肝臟進行酮生成(ketogenesis)以提供骨骼 肌能量來源。(詳見生化學) 酮體生成過程會產生過量乙醯乙酸 (acetoacetate)以及β氫氧基丁酸(βhydroxybutyrate)及丙酮(acetone) ，最後引起 糖尿病性酮酸中毒，是一種代謝性酸中毒。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Shu-Chuan Yang Ph. D.
問題2
為什麼大衛的呼吸速率如此快速而深沉？ 這類型的呼吸稱為什麼？
Shu-Chuan Yang Ph. D.
大衛因為代謝性酸中毒，使血液pH值降 低，進而刺激中樞及周邊化學接受器(主 要是中樞) ，而造成呼吸速率的增加。 在糖尿病性酮酸中毒中，典型的過度換 氣稱為庫斯摩爾氏呼吸(Kussmaul respiration) 。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
葡萄糖的運輸
葡萄糖主要靠兩種細胞膜運輸方式運輸
促進性擴散
glucose transpoter, GluT Sodium-glucose transport proteins
次級主動運輸
sodium-glucose linked transporter, SGLT
SGLT2 抑制劑，可治療T2DM
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Shu-Chuan Yang Ph. D.
胰島素缺乏會導致：
細胞對葡萄糖攝取減少，導致高血糖症。 肝醣分解(glycogenolysis) ，以提供細胞內所需之葡 萄糖。 蛋白質代謝增加(異化作用)，游離胺基酸增加以進 行糖質新生 (gluconeogenesis) ，以提供細胞內所 需之葡萄糖。 脂肪分解增加，游離脂肪酸增加以進行酮生成 (ketogenesis) ，進而產生過量酮體，而造成糖尿病 性酮酸血症。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
上午九點，他因為覺得 快要昏過去了而提早離 開手術室，稍後他被發 現昏迷在值班室。隨即 被送往急診，急診測得 血壓90/40mmHg，脈搏 130次/min，呼吸深沉 且迅速32次/min。血液 資訊如表所示。
Glucose Na+ (140) K+ (4.5) Cl- (105) HCO3- (24)
Shu-Chuan Yang Ph. D.
glucose transpoter (GLUT)的分類(GLUT1~4 功能較清楚)
GLUT1：廣泛分布在胎兒及成人紅血球和BBB GLUT2：存在腎臟、肝細胞和胰臟β細胞及小腸 GLUT3：主要存在神經細胞及胎盤 GLUT4：主要存在橫紋肌(骨骼肌、心肌)及脂肪 細胞，是胰島素調節(或稱胰島素依賴)的轉運蛋 白(insulin-regulated/insulin dependent glucose transporter)，與葡萄糖親和力最高。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Vander 人體生理學
Shu-Chuan Yang Ph. D.
問題3
為什麼大衛忘記注射胰島素會導致酸鹼 失衡？
Shu-Chuan Yang Ph. D.
大衛患有第一型糖尿病，胰臟的β細胞 沒有分泌足夠的胰島素。 胰島素的主要功能：
增進細胞攝取葡萄糖 增進肝醣、蛋白質和脂肪的合成。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
禁食狀態的能量來源綜觀
圖解生化學 P196
Shu-Chuan Yang Ph. D.
GLUT5：在小腸，做為果糖(fructose)促進性擴散 用 其他GLUT
Shu-Chuan Yang Ph. D.
GLUT2
蘭氏小島β細胞 在血糖升高刺激 下釋放胰島素
Shu-Chuan Yang Ph. D.
胰島素作用在肌肉細胞及脂肪組織的過程
腎臟與酸鹼生理
案例十一： 代謝性酸中毒：糖尿病酮酸血症 (Diabetic Ketoacidosis)
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案例十一
大衛是位醫學系七年級的學生，正在醫 院實習，他12歲就被診斷患有第一型糖 尿病。他的糖尿病一直控制的很好，直 到外科實習時，他原本規律的進食和胰 島素注射全被打亂。一天早上，在忙了 一整晚的外傷手術後，大衛忘記注射胰 島素。而且從上午五點就開始吃甜甜圈， 七點時因為感覺口渴喝了很多果汁，後 來他有向另一位實習醫師提到他覺得” 怪怪的” ，還有他心跳很快。
560mg/dl 132mEq/L 5.8mEq/L 96mEq/L 8mEq/L Ketone bodies (-) ++ PaO2 (100) 112mmHg PaCO2 (40) 20mmHg pH (7.4) 7.22
Shu-Chuan Yang Ph. D.
依據實驗室檢查的結果，大衛被診斷為 糖尿病性酸中毒。他被給予胰島素和生 理食鹽水的靜脈點滴。等他血糖降到 175mg/dl、血鉀降到4mEq/L之後，點滴 又加入葡萄糖和K+。大衛在醫院裡住了 一晚，隔天早上他的血糖、電解質和動 脈血液分析都恢復正常，他就出院了。
GLUT-4
GLUT-4
Shu-Chuan Yang Ph. D.
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Fox 人體生理學 圖 6.14 Fox 人體生理學 圖 6.15
Shu-Chuan Yang Ph. D.
SGLT分類(同向運輸)
SGLT1：分布在小腸粘膜和近端腎小管(S3)。 SGLT2：位於近端腎小管(S1)，造成腎小管對 葡萄糖的最大轉運量(Tm)的限制。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
問題1
大衛發生何種酸鹼失衡的現象？病因為 何?
Shu-Chuan Yang Ph. D.
大衛發生代謝性酸中毒。 大衛因為沒有注射胰島素，導致體細胞無法以 葡萄糖作為能量來源，因此細胞處在“飢餓” 狀態(fasting state) ，所以脂肪組織進行”脂 肪分解”(lipolysis)生成游離脂肪酸後，脂肪酸 進入肝臟進行酮生成(ketogenesis)以提供骨骼 肌能量來源。(詳見生化學) 酮體生成過程會產生過量乙醯乙酸 (acetoacetate)以及β氫氧基丁酸(βhydroxybutyrate)及丙酮(acetone) ，最後引起 糖尿病性酮酸中毒，是一種代謝性酸中毒。
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問題2
為什麼大衛的呼吸速率如此快速而深沉？ 這類型的呼吸稱為什麼？
Shu-Chuan Yang Ph. D.
大衛因為代謝性酸中毒，使血液pH值降 低，進而刺激中樞及周邊化學接受器(主 要是中樞) ，而造成呼吸速率的增加。 在糖尿病性酮酸中毒中，典型的過度換 氣稱為庫斯摩爾氏呼吸(Kussmaul respiration) 。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
葡萄糖的運輸
葡萄糖主要靠兩種細胞膜運輸方式運輸
促進性擴散
glucose transpoter, GluT Sodium-glucose transport proteins
次級主動運輸
sodium-glucose linked transporter, SGLT
SGLT2 抑制劑，可治療T2DM
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Shu-Chuan Yang Ph. D.
胰島素缺乏會導致：
細胞對葡萄糖攝取減少，導致高血糖症。 肝醣分解(glycogenolysis) ，以提供細胞內所需之葡 萄糖。 蛋白質代謝增加(異化作用)，游離胺基酸增加以進 行糖質新生 (gluconeogenesis) ，以提供細胞內所 需之葡萄糖。 脂肪分解增加，游離脂肪酸增加以進行酮生成 (ketogenesis) ，進而產生過量酮體，而造成糖尿病 性酮酸血症。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
上午九點，他因為覺得 快要昏過去了而提早離 開手術室，稍後他被發 現昏迷在值班室。隨即 被送往急診，急診測得 血壓90/40mmHg，脈搏 130次/min，呼吸深沉 且迅速32次/min。血液 資訊如表所示。
Glucose Na+ (140) K+ (4.5) Cl- (105) HCO3- (24)
Shu-Chuan Yang Ph. D.
glucose transpoter (GLUT)的分類(GLUT1~4 功能較清楚)
GLUT1：廣泛分布在胎兒及成人紅血球和BBB GLUT2：存在腎臟、肝細胞和胰臟β細胞及小腸 GLUT3：主要存在神經細胞及胎盤 GLUT4：主要存在橫紋肌(骨骼肌、心肌)及脂肪 細胞，是胰島素調節(或稱胰島素依賴)的轉運蛋 白(insulin-regulated/insulin dependent glucose transporter)，與葡萄糖親和力最高。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
Vander 人體生理學
Shu-Chuan Yang Ph. D.
問題3
為什麼大衛忘記注射胰島素會導致酸鹼 失衡？
Shu-Chuan Yang Ph. D.
大衛患有第一型糖尿病，胰臟的β細胞 沒有分泌足夠的胰島素。 胰島素的主要功能：
增進細胞攝取葡萄糖 增進肝醣、蛋白質和脂肪的合成。
Shu-Chuan Yang Ph. D.
禁食狀態的能量來源綜觀
圖解生化學 P196
Shu-Chuan Yang Ph. D.
GLUT5：在小腸，做為果糖(fructose)促進性擴散 用 其他GLUT
Shu-Chuan Yang Ph. D.
GLUT2
蘭氏小島β細胞 在血糖升高刺激 下釋放胰島素
Shu-Chuan Yang Ph. D.
胰島素作用在肌肉細胞及脂肪組織的過程