胰島素最初是作為一條很大的單鏈多肽即胰島素原，在胰腺B細胞中合成的，以后胰島素原裂解。脫去連接鏈（C肽），即出現(xiàn)較小的雙鏈胰島素分子（由51個氨酸殘基構(gòu)成）。胰島素和C肽都封裝在有膜包圍的儲存顆粒中，刺激胰島素分泌時，排出等摩爾量的胰島素和C肽，還有少量未包覆的胰島素原，進入門脈循環(huán)。由于C肽不同于胰島素，它不被肝代謝，因此C肽濃度更能準確反映內(nèi)源性胰島素分泌情況。葡萄糖濃度是胰島素分泌的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。但葡萄糖要激起胰島分泌，首先須由gLUT2蛋白送入B細胞，經(jīng)葡萄糖激酶磷酸化，并被代謝。直接激發(fā)機制所知甚少，可能涉及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活，三磷腺苷（ATP）敏感性鉀通道關(guān)閉和鈣進入B細胞。正常情況下，只要血糖稍高于空腹水平（75～100mg/dl），B細胞即分泌胰島素，開始是釋出儲存?zhèn)溆玫囊葝u素，以后則是新合成的胰島素。分泌反應(yīng)程度決定于葡萄糖進入的途徑和濃度。經(jīng)口攝入時因尚伴有腸肽的釋出（如高血糖素樣肽I、胃抑制性多肽），故產(chǎn)生的胰島素水平高于靜脈注射時。其他促胰島素分泌物還有氨酸和迷走神經(jīng)刺激等。胰島素一旦進入門脈血流，肝即首當(dāng)其沖，為其第一靶器官。肝臟有效去除并予降解的胰島素量約為50%。經(jīng)此攝取后，肝門靜脈中的胰島素濃度經(jīng)常保持在末梢循環(huán)中2～4倍以上。反之，血糖水平稍有下降（如降至70mg／dl），胰島素分泌亦立即減少。

胰島素第一次流過血管區(qū)間時即可作用于效應(yīng)組織，到達靶器官后，即與其特異受體結(jié)合。胰島素受體是一種異二聚體，有2個以二硫橋相連的α和B鏈。α亞單位在細胞外表面，是胰島素結(jié)合處。B亞單位跨膜，其胞質(zhì)面的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基能被磷酸化。B亞單位的固有蛋白酪氨酸激酶活性，是發(fā)揮胰島素受體功能所必需的。受體快速自體磷酸化和細胞底物（如胰島素受體底物l和2）的酪氨酸磷酸化，則是胰島素作用的早期重要步驟：由此激起的一系列磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，最終產(chǎn)生胰島素對其敏感組織（肝、肌肉和脂肪）的效應(yīng)。胰島素還使多種受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑活化，包括PL3（磷脂酰肌醇3'）激酶的活化，此酶對葡萄糖運載蛋白（gLUT4）向細胞表面轉(zhuǎn)移從而對葡萄糖的攝取似有關(guān)鍵作用。

還有很多激素如胰高血糖素（胰升血糖素）、生長激素、兒茶酚胺、皮質(zhì)醇等，是對抗胰島素代謝作用的，稱為反調(diào)節(jié)激素，其中胰高血糖素在糖尿病綜合征的發(fā)生中起到重要作用，其次是生長激素。胰高血糖素是胰A細胞在低血糖、氨酸和自主神經(jīng)系統(tǒng)活化時分泌的，主要作用于肝，通過環(huán)腺苷酸依賴性機制，促使糖原分解、葡萄糖異生和生酮。正常情況下，血糖增高對其有抑制作用，但1型和2型糖尿病時，盡管血糖增高，升血糖素仍絕對或相對增加。垂體前葉分泌的生長激素在1型糖尿病時亦不適當(dāng)?shù)脑龈?，意在（至少部分如此）抗衡胰島素缺乏時1型胰島素樣生長因子生成的缺陷。生長因子的主要代謝作用是在外周組織，在此促使脂肪分解，抑制葡萄糖消耗。1型糖尿病患者肝門靜脈血中胰島素水平降低，生長激素也能刺激肝內(nèi)葡萄糖生成。

糖尿病的發(fā)病主要是因為胰島素的相對或絕對不足及胰島素的作用強弱。1型糖尿病患者的胰腺含胰島的數(shù)量很少，甚至完全缺乏，胰島素的數(shù)量也很少，絕對不足。2型糖尿病患者胰島素的數(shù)量僅為正常人的一半，但比1型糖尿病患者要多。胰島素的分泌與B細胞的功能有關(guān)。1型糖尿病病人B細胞高度衰竭，繼發(fā)胰島素抵抗；2型糖尿病病人胰島素缺乏程度較輕，而胰島素作用障礙則更加重。由于總體情況相似，因此兩型糖尿病患者很多病理生理特征相同也不足為奇。盡管在表現(xiàn)上相似，但是引起1型和2型糖尿病的內(nèi)在發(fā)病機制仍極不同。