Β細胞
糖尿病の治療薬の多くがβ細胞の機能の修正を目的としたものである。
スルホニルウレアはインスリンの分泌促進薬(英語版)であり、ATP感受性カリウムチャネルを遮断する作用によってインスリンの放出を引き起こす。これらの薬剤は低血糖症を引き起こすことが知られており、過剰刺激によるβ細胞の機能不全をもたらす可能性がある。次世代型のスルホニルウレアは作用がより短期間であり、低血糖症を引き起こす可能性は低い。
GLP-1受容体アゴニストは、内在性のインクレチンシステムの活性化を促進することでインスリンの分泌を促進する。インクレチンシステムはインスリン分泌の増幅経路として作用する。
DPP-4阻害薬は、DPP-4の活性を阻害して食後のインクレチンホルモンの濃度を増加させ、インスリン分泌を促進する。
2型糖尿病はインスリン非依存型糖尿病や慢性高血糖としても知られ、主に遺伝的要因やメタボリックシンドロームの発症によって引き起こされる。β細胞はインスリンを分泌し続けているが、体が抵抗性を獲得しており、インスリンに対する反応は低下している。これは、肝臓、脂肪組織、筋細胞の表面において、特定の受容体による血中を循環するインスリンへの応答能力が低下するためであると考えられている。インスリン抵抗性の増大に打ちかつ量のインスリンを分泌するため、β細胞の機能、サイズ、数が増大する。インスリン分泌の増大は高インスリン血症を引き起こすが、インスリンシグナルの伝達効率が低下しているため血糖値は正常範囲にとどまる。しかしその後、β細胞はオーバーワークとなって過剰刺激のために疲弊し、β細胞の体積は40%減少し、機能は50%低下する。この時点で血糖値を正常範囲に維持するのに十分な量のインスリンの産生と分泌を行うことができなくなり、明らかな2型糖尿病の症状が生じる。
β細胞では、インスリンの放出は血中に存在するグルコースによって主に刺激される。食事の消化後などに循環するグルコースのレベルが上昇すると、インスリンは用量依存的に分泌される。この放出システムは一般にグルコース応答性インスリン分泌(glucose-stimulated insulin secretion、GSIS)と呼ばれている。GSISの「コンセンサス・モデル」では、GLUT2依存的なグルコースの取り込み、グルコースの代謝、ATP感受性カリウムチャネルの閉口、そして電位依存性カルシウムチャネルの開口、の4つの主要な過程によってインスリン顆粒の膜融合とエキソサイトーシスが引き起こされる。
ATP感受性カリウムチャネルと電位依存性カルシウムチャネルはβ細胞の細胞膜に埋め込まれている。ATP感受性カリウムチャネルは通常開いており、電位依存性カルシウムチャネルは通常閉じている。正電荷を持つカリウムイオンは濃度勾配に従って細胞外へ拡散するため、細胞内は細胞外に対して負の電位となる。