胰岛素是由胰腺β细胞产生的一种激素。它调节血液中的葡萄糖浓度，并协调营养物质的利用和储存，其作用对代谢和葡萄糖稳态至关重要。“胰岛素”一词也指用于替代或补充人体胰岛素的药物制剂，尤其用于治疗糖尿病。胰岛素分泌不足、机体对胰岛素的反应减弱，或两者同时存在，都可能导致血糖持续升高。(ncbi.nlm.nih.gov)
结构与生物合成
成熟的人胰岛素是一种含有51个氨基酸的小分子蛋白质。其A链含有21个氨基酸残基，B链含有30个；两条链之间由两个二硫键连接，A链内部还有一个二硫键。这些化学键有助于维持胰岛素发挥生物活性所需的分子结构。胰岛素由胰腺朗格汉斯岛内的β细胞合成。(ncbi.nlm.nih.gov)
人类INS基因编码前胰岛素原。这种前体含有一段信号序列，可引导新合成的蛋白质进入内质网。信号序列被切除后形成胰岛素原，随后发生折叠并形成二硫键。在分泌颗粒内的成熟过程中，酶会切除一段连接肽，即C肽，留下成熟的胰岛素。胰岛素与C肽以大致相等的摩尔量共同释放。由于注射用胰岛素不含C肽，测定C肽有助于评估内源性胰岛素的分泌情况。(ncbi.nlm.nih.gov)
分泌调节
葡萄糖是刺激胰岛素释放的主要因素之一。葡萄糖在β细胞内的代谢使三磷酸腺苷（ATP）与ADP的比值升高，从而关闭ATP敏感性钾通道。由此引起的膜去极化使电压依赖性钙通道开放。钙离子进入细胞后，触发含胰岛素的颗粒与细胞膜融合，并释放颗粒内容物。这一机制将营养物质的供应情况与激素分泌联系起来。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
胰岛素分泌还受到氨基酸、自主神经活动以及进食后释放的肠道激素的影响。正常情况下，胰岛素呈脉冲式分泌，餐后释放量增加。在实验测定中，葡萄糖浓度突然升高通常会先引起储存的胰岛素迅速释放，随后进入较为持久的分泌阶段。这些反应的紊乱是糖尿病中β细胞功能障碍的表现之一。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
受体信号传导与代谢作用
胰岛素通过与胰岛素受体结合发挥作用；该受体位于细胞表面，具有酪氨酸激酶活性。胰岛素与受体结合后，会激活细胞内的信号网络，包括涉及胰岛素受体底物、磷脂酰肌醇3激酶和Akt的信号通路。这些信号会改变转运蛋白的活性、酶的功能及基因表达，而不是简单地像一把通用“钥匙”，让葡萄糖进入所有细胞。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
在骨骼肌和脂肪组织中，胰岛素促进葡萄糖转运蛋白GLUT4从细胞内囊泡转移到细胞表面，从而增加葡萄糖摄取。肌肉将其中一部分葡萄糖以糖原的形式储存。在脂肪组织中，胰岛素促进营养物质储存，并抑制储存脂肪的分解。胰岛素还促进蛋白质合成，并影响细胞生长。(ncbi.nlm.nih.gov)
在肝脏中，胰岛素促进糖原合成，并抑制葡萄糖生成，包括糖异生，即以非糖类前体生成葡萄糖的过程。它还促进脂质合成。这些对肝脏的作用与其他组织葡萄糖摄取的增加相互配合，有助于限制餐后血糖升高。因此，胰岛素的影响不仅限于葡萄糖转运，还涉及对糖类、脂肪和蛋白质代谢的协调调节。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
胰岛素缺乏与胰岛素抵抗
在1型糖尿病中，免疫介导的β细胞破坏通常会造成严重的胰岛素缺乏，因此需要给予外源性胰岛素，以替代缺失的激素。这与2型糖尿病不同，后者同时存在机体对胰岛素反应减弱和代偿性分泌不足。(ncbi.nlm.nih.gov)
胰岛素抵抗是指在给定的胰岛素浓度下，机体产生的生物学反应减弱。它可影响肌肉对葡萄糖的摄取、胰岛素对肝脏葡萄糖生成的抑制，以及对脂肪分解的抑制。起初，β细胞可能通过分泌更多胰岛素进行代偿；当代偿不足时，血糖就会升高。因此，血液中的胰岛素水平升高并不一定意味着胰岛素作用有效，2型糖尿病也并非仅仅是缺少胰岛素。(ncbi.nlm.nih.gov)
药物制剂与给药方式
治疗用制剂包括人胰岛素和胰岛素类似物，后者通过分子结构修饰改变吸收特性或作用持续时间。根据起效时间、作用峰值和持续时间，这些制剂分为速效、短效、中效和长效等类别。基础胰岛素提供背景性作用，餐时胰岛素则用于应对进食引起的血糖升高。这些制剂的药理特性各不相同，不能仅凭名称就认定它们可以互换。(niddk.nih.gov)
给药方式包括使用注射器或胰岛素笔进行皮下注射、使用胰岛素泵，以及使用吸入式胰岛素制剂。自动给药系统将血糖监测设备、胰岛素泵和控制软件结合起来。胰岛素治疗的一项主要不良反应是低血糖，即血糖过低；严重发作可导致意识丧失、惊厥或昏迷。(niddk.nih.gov)
发现与生产
1921年，弗雷德里克·班廷和查尔斯·贝斯特在多伦多大学约翰·麦克劳德的实验室开展实验。随后，詹姆斯·科利普参与了胰腺提取物的纯化工作。胰岛素于1922年开始用于临床治疗，接受治疗的患者包括伦纳德·汤普森。班廷和麦克劳德因发现胰岛素而获得1923年诺贝尔生理学或医学奖。(nobelprize.org)
早期商品化胰岛素取自动物胰腺。后来，重组DNA技术使利用基因改造的微生物生产人胰岛素成为可能。1982年10月28日，美国食品药品监督管理局批准了Humulin，这是首个生物合成人胰岛素产品，也是首个利用该技术生产并获批的医用产品。此后，重组生产技术推动了具有不同作用时间特征的胰岛素类似物的开发。(fda.gov)