下丘脑-垂体的关系

垂体不再看作"主宰腺".下丘脑接受中枢神经其他区域传入信息,并依次传入垂体的共同通路.
下丘脑在两个不同道路调节垂体前叶和后叶功能活动.下丘脑合成的神经激素经特殊门静脉系统直接到达前垂体(腺垂体),并调控6种主要肽类激素合成和分泌.垂体激素依次调控周围内分泌腺(甲状腺,肾上腺和性腺)以及生长和泌乳.下丘脑和垂体之间无直接神经连接.和前者不同,后叶垂体(神经垂体)含有来自下丘脑神经元细胞轴突.这些轴突作为下丘脑合成两种肽激素贮备库,这些激素在周围调节水平衡,射乳和子宫收缩.在某些种类动物和人类胚胎发育期,垂体前,后之间存在间叶,在成人,这些间叶细胞分散在前叶和后叶,而未见特殊间叶存在.

实际上,所有下丘脑和垂体产生激素呈脉冲式或爆炸样分泌,之间存在短暂静止期和活动期.此外,某些激素如促肾上腺皮质激素(ACTH),生长激素(GH)和催乳激素(PRL)有一定昼夜节律,在一天特定时间分泌增加,另一些激素如月经周期中黄体化激素(LH)和促卵泡成熟激素(FSH)有每一月中节律改变,每一月节律重叠在昼夜节律上.

当下丘脑释放和抑制激素经门脉系统进入前叶垂体,与其特殊细胞膜受体结合,起动一系列代谢序列,兴奋或抑制垂体激素释放入体循环.至今已识别生理上重要的6种下丘脑神经激素.除一种生物胺多巴胺外,所有均为小分子肽.有数种可同时在下丘脑和周围产生,并也可在局部旁分泌系统起作用,特别在胃肠道.这些神经激素可以控制一种以上垂体激素释放,但其效应具有特殊性.调控大多前垂体激素取决于下丘脑正兴奋信息,唯独催乳激素(PRL)主要有赖于抑制控制(见下文).
促甲状腺激素释放激素(TRH)兴奋促甲状腺激素(TSH)和催乳激素合成和释放.尚不清楚TRH对PRL释放是否是生理性.在病理情况下,TRH同样可能兴奋GH的产生和释放.

促性腺激素释放激素(GnRH)已知是黄体化激素释放激素(LHRH),当外源性以脉冲方式给予时,生理上同时兴奋LH和FSH分泌.当外源性持续投予GnRH,开始兴奋LH和FSH释放,稍后,由于受GnRH对垂体GnRH受体的下降调节,LH和FSH分泌被抑制.鉴于这一观察导致长效GnRH的发展,使临床上用于内科阉割成为可能.患前列腺癌的男性病人中,应用GnRH类似物能有效地抑制雄激素分泌,在患子宫内膜异位症,子宫肌瘤女性,抑制卵巢类固醇激素分泌和儿童中真性性早熟,抑制性类固醇分泌.在某些情况下,给予脉冲式GnRH,同样可兴奋PRL释放.

生长激素抑制激素对GH和TSH行负调控,GH的释放受GHRH兴奋和生长激素抑制激素抑制.GH的产生率有赖于这两种激素的相对强度.生长激素抑制激素

也抑制胰岛素分泌.

促肾上腺皮质激素释
放激素(CRH)兴奋垂体ACTH释放(见下文).

多巴胺是PRL主要调节因子,抑制其合成和释放.当连接垂体与下丘脑的垂体柄中断,PRL分泌增加,而其余前叶垂体激素分泌减少.在某些情况下,多巴胺同样可抑制LH,FSH和TSH释放.

血管活性肠肽(VIP)也存在下丘脑神经元内,在体内和实验条件下兴奋PRL释放.像TRH一样,未知VIP对生理性PRL释放是否是一个重要因子.

许多下丘脑异常,包括新生物,脑炎和其他炎症损害可改变下丘脑神经激素分泌,并影响垂体功能.由这些损害引起临床综合征作为垂体激素功能异常表现.因为不同神经激素由下丘脑不同中枢合成,在某些疾病可只有一种或几种神经肽受影响,如Kallmann综合征,下丘脑GnRH缺乏导致性腺功能减退.然而,下丘脑损害可以降低所有下丘脑神经激素,产生继发性全垂体功能减退症伴高催乳激素血症和乳溢(因为降低了多巴胺释放).下丘脑损害同样可能导致神经激素分泌过高,可能与某些青春期早熟和库欣综合征有关.

前叶细胞(以重量计占垂体80%,是来自口腔外胚层向外突出囊袋)合成和释放数种正常生长和发育所必需的蛋白激素,同样能兴奋几种靶腺功能活动.

促肾上腺皮质激素(ACTH),也叫促皮质素,含有39个氨基酸单链多肽,生物活性在N-端20氨基酸.CRH是兴奋ACTH释放的主要因子,ACTH兴奋肾上腺皮质分泌皮质醇和数种弱雄激素.血浆中的皮质醇和其他皮质类固醇(包括药用类固醇)反馈抑制CRH和ACTH分泌.CRH,ACTH-皮质醇轴心对应激反应甚为重要.当ACTH缺乏,肾上腺皮质实际上萎缩,皮质醇分泌停止.

数种肽激素来自共同前体,阿片促黑色素皮质激素原(POMC),该前体产生ACTH,β-促脂素(β-LPH),α和β促黑素细胞激素(MSH),脑啡肽和内啡肽.POMC见于垂体前叶和来自垂体间叶细胞及下丘脑,但POMC在各个部位所形成的活性激素有别,这有赖于酶的程序改变.因此ACTH和β-LPH(伴随少量附加程序形成α-LPH和β-内啡肽)是前叶合成的主要激素.在间叶细胞,近乎所有β-LPH裂解成α-LPH和β内啡肽,ACTH裂解形成促皮质素样间叶肽(相当于ACTH18~39肽段)和α-MSH(相当于ACTH1~13肽).此外,在间叶细胞里POMC的形成似乎受多巴胺和血清素调控,而CRH是前叶的主要调节因子.POMC和ACTH可导致皮肤色素增深,临床上唯独明显地见于ACTH水平显著增高的那些疾病(艾迪生病和纳尔逊综合征).脑啡肽和内啡肽被视为内源性阿片,与整个中枢神经系统的阿片受体结合并激活其受体.

垂体糖蛋白激素---促甲状腺激素(TSH),黄体化激素(LH),卵泡刺激激素和胎盘激素(绒毛膜促性腺激素)每一激素均有α

和β亚单位组成.所有这些激素α亚单位相同,而β亚单位序列有别.TSH调控甲状腺的结构和功
能,兴奋甲状腺激素的合成和释放,TSH的合成和释放又受下丘脑激素TRH兴奋和周围循环中甲状腺激素反馈抑制.LH和FSH的合成和分泌受单一下丘脑神经激素,GnRH(LHRH)兴奋,并可能受外周循环中雌激素反馈抑制.对女性,LH,FSH刺激卵泡发育和排卵所必需.在男性,FSH作用于支持(Sertoli)细胞,对生精甚为重要,LH作用于睾丸间质(Leydig)细胞,兴奋睾酮合成.

人生长激素(GH)是单链多肽,结构上类似胎盘激素---人绒毛膜生长催乳素,又称人胎盘催乳素,与催乳素很少类似.GHRH是GH合成和分泌的主要兴奋因子,而生长抑素是其合成和分泌的主要抑制因子.GH的主要作用是促使人体生长和调节代谢.生长主要介导于生长间素-C,又称胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-1),后者合成受GH调控.虽然IGF-1存在于诸多组织,但主要来源于肝脏.GH的代谢效应呈双向.GH即时是执行胰岛素样作用,增加肌肉和脂肪对葡萄糖吸取,兴奋肝脏和肌肉氨基酸吸取和蛋白质合成,抑制脂肪组织脂肪分解.数小时后,GH的上述作用消失,更进一步的代谢效应起动.持续高浓度血浆GH时,是抗胰岛素样效应,抑制葡萄糖吸收和利用,导致血糖升高和增加脂肪分解,致使血浆脂肪酸增高.饥饿状态,增高GH对机体适应食物缺少甚为重要.GH和皮质醇,肾上腺素,高血糖素一起,维持血糖对CNS利用和动员脂肪作为另一种代谢能源,GH随着年龄而降低,此可以解释何以老年人丧失肌肉和力量(肌肉减少症).

产生催乳素的催乳素细胞约占垂体前叶细胞的30%.妊娠期间,催乳素细胞增生肥大,垂体容积增倍.在人类,催乳素的主要功能是调节乳汁产生,PRL释放也可伴随应激和性活动而发生.虽然PRL在其他动物中有许多其他作用,但尚不清楚人类是否有任何其他有意义的生理作用.
后叶垂体分泌抗利尿激素(ADH,血管加压素)和催产素.这两种激素是有9个氨基酸组成肽,是在下丘脑视上核和旁室核各自的细胞内合成.每个肽激素合成作为大先体蛋白,并与先体一个部分结合,称作垂体后叶激素运载蛋白(Neurophysin),向下沿轴突运送至垂体后叶神经末梢,贮存在末梢分泌颗粒内.对神经冲动反应,ADH和催产素立即与激素载体蛋白分离,分泌入血循环,并迅速清除,半寿期约10分钟.垂体后叶激素运载蛋白已知无生理作用.

ADH和催产素合成是经位于第20号染色体互相靠近单复制基因编码的蛋白先体.ADH激素原已知是加压素运载蛋白原(propressophysin)或叫作血管加压素运载蛋白Ⅱ,有4个部分组成,包括在氨基端单肽,跟随血管加压素与其相应垂体后叶激素运载蛋白连接,羧

基端糖基化肽称为"copeptin".催产素激素原与血管加压素原相似,除外缺乏copeptin和结尾有一单组氨酸残基.据推测,由神经分泌颗粒内
的蛋白分解酶,使激素原裂解产生活性激素和相关神经激素运载蛋白.

ADH的主要作用是促使肾脏保留水分,高浓度时亦可引起血管收缩.像醛固酮一样,ADH在维持体液恒定和保持血管和细胞水分方面起重要作用.ADH释放的主要兴奋因子是增加体液渗透压,并由下丘脑渗透压感受器感知.容量丧失可被左心房,肺静脉,颈动脉窦,主动脉弓的压力感受器感知,是ADH分泌的次要兴奋因子,容量丧失的信息经迷走和舌咽神经传入CNS.ADH释放的其他刺激剂包括疼痛,应激,呕吐,低氧,运动,低血糖,胆碱原激动剂,β-阻滞剂,血管紧张素和前列腺素.ADH分泌的抑制剂有酒精,α-阻滞剂和糖皮质激素.

尿崩症由于缺乏ADH(中枢性)或由于肾脏对正常ADH缺乏反应(肾性)所致.垂体切除通常不会引起永久性尿崩症,因为一些含有ADH神经原终止于下丘脑正中隆突,并继续发挥作用.防止尿崩症只需小量ADH含有神经原.

催产素的两个主要靶器官是围绕乳腺腺泡的肌上皮细胞和子宫平滑肌细胞.催乳素对吮吸刺激的反应是肌上皮细胞收缩,乳汁从腺泡运向大窦管而引起的射乳(即哺乳母亲射乳反射).催产素刺激子宫平滑肌收缩,妊娠期间,子宫对催产素敏感性增加；但产程期,血浆中浓度无明显增加.催产素在发动生产的作用机制尚不清楚.在人类,未发现对催产素分泌的刺激因子