高血糖會傷害血小管的內皮細胞
對胰島素產生抵抗時，不是所有細胞都不歡迎葡萄糖。很矛盾的是需要葡萄糖的如肌肉細胞、肝細胞及脂肪細胞，反而拒絕葡萄糖進入，而只需要少量葡萄糖的，如血管的內皮細胞，卻不抵抗，讓大量葡萄糖進入細胞。當細胞內葡萄糖量過高，會弄亂整個細胞的新陳代謝系統，並且產生一些代謝物會傷害內皮細胞。
內皮細胞本來是具保護功能的，細胞內的高糖將內皮細胞改變成為促進發炎的細胞，並且會傷害小血管的管壁，造成小血管疾病。
腎臟腎小球內有一種叫做「系膜細胞」（mesangial cell）對葡萄糖也不拒絕，讓血中葡萄糖趁機而入。細胞內葡萄糖過高時，也產生一些會傷害細胞的代謝物。系膜細胞受傷害時，影響腎小球的功能，造成腎臟功能失調，最後的結局是腎臟功能衰竭，必須依靠洗腎或腎臟移植。
為何體內有一些細胞會對胰島素產生抗力，而一些細胞反而增加細胞內葡萄糖量，目前並不清楚，仍有待研究的突破。
血糖高時，對小動脈傷害力最大，造成一些器官小血管的疾病。這些小血管疾病在眼睛視網膜、腎臟腎小球及手腳神經最常發生，會導致眼睛失明、腎衰竭及手腳失去感覺。
高血糖對中型動脈的血管硬化也有很大的風險，但是相對之下，對於小動脈的傷害機率小。
高血糖對血液中的血球也會傷害，引起功能失調。對血小板而言，是刺激血小板增加其凝聚力，增高動脈血栓（如冠心病）的風險。
高血糖也會讓血中顆粒白血球功能減低。有人將在高糖環境下的顆粒狀白血球稱為「懶惰白血球」，一旦細菌入侵，它們動作慢，抵擋細菌感染的能力降低，因此較容易造成嚴重感染。
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