激素作用的一般特性

第三章内分泌生理第一节概述内分泌系统（endocrine system）是由内分泌腺和分散于某些器官组织中的内分泌细胞组成的一个重要的信息传递系统。

人体内主要的内分泌腺包括垂体、甲状腺、肾上腺、胰岛、甲状旁腺、性腺和松果体等；散在的内分泌细胞分布比较广泛，在胃肠道、下丘脑、心脏、血管、肺、肾、胎盘等器官组织中均存在各种不同的内分泌细胞。

内分泌系统和神经系统一起，对机体的基本生命活动，如新陈代谢、生长发育，以及各种功能活动发挥调节作用。

它们能对体内外各种环境变化作出反应，并对机体的各种功能活动进行整合。

近年的研究证实，内分泌系统与神经系统的活动之间存在着密切的联系和相互作用，内分泌细胞和神经细胞之间以及激素和神经递质之间有许多共同的特征，它们相互配合，共同维持体内各器官、系统功能活动的正常进行。

此外，内分泌系统和免疫系统之间也存在密切的关系。

免疫系统分泌的细胞因子，不仅作用机制与激素的作用机制很相似，而且也能作用于内分泌细胞，使内分泌功能和免疫反应协调一致。

一、激素的概念激素（hormone）是由内分泌腺或散在内分泌细胞所分泌的高效能生物活性物质，是细胞与细胞之间信息传递的化学媒介。

随着内分泌学研究的进展，激素这一经典概念已发生很大的改变。

人们发现了越来越多的非内分泌细胞所分泌的化学信使物质，如神经细胞释放的肤类、组织细胞产生的前列腺素和生长因子以及免疫活性细胞分泌的细胞因子等，均在细胞与细胞之间传递着特定的信息。

因此，从机体功能调节中传递信息的化学物质角度来看，激素与神经递质、调质和细胞因子之间的界限已不像过去那样绝对了。

二、激素作用的一般特性尽管激素种类繁多，作用复杂，但在对其靶细胞发挥调节作用的机制方面具有以下共同特性。

（一）激素的信息传递作用内分泌系统以激素这种化学形式在细胞与细胞之间进行信息传递，这与神经系统以电一化学一电信号传递信息的形式不同。

不论何种激素，只能对靶细胞的生理生化过程起加强或减弱的作用，如甲状腺激素的产热作用，生长激素促进生长发育等。

在这些作用中，激素既不能添加成分，也不能提供能量，仅仅起将生物信息传递给靶细胞的“信使”（messenger）作用，从而调节靶细胞固有的生理生化反应。

（二）激素的高效能生物放大作用各种激素的血中浓度都很低，一般在nmol/L,甚至pmol/L数量级。

尽管激素含量甚微，但其作用显著，其原因在于激素与受体结合后，在细胞内发生一系列酶促反应，逐级放大，形成一个效能极高的生物放大系统。

例如，一个分子的胰高血糖素与受体结合后，使一个分子腺昔酸环化酶激活，经cAMP一蛋白激酶途径，可激活1万个磷酸化酶分子；一个分子的促甲状腺激素释放激素，可使腺垂体释放10万个分子的促甲状腺激素0.1ug此促肾上腺皮质激素释放激素可引起腺垂体释放1ug促肾上腺皮质激素，后者能引起肾上腺皮质分泌40µg糖皮质激素，从而增加约6000ug的糖原贮存。

因此体液中激素浓度的变化会对机体生理功能产生巨大的影响。

（三）激素作用的相对特异性激素被释放入血后，可到达全身各个部位，与各种组织细胞广泛接触，但它对组织和细胞是有选择性地发挥调节作用的，如促甲状腺激素只作用于甲状腺，而促肾上腺皮质激素只作用于肾上腺皮质，这种选择性称为激素作用的特异性。

有些激素的作用比较广泛，没有特定的靶腺，如生长激素、甲状腺激素等，可作用于几乎全身各部位的细胞。

激素作用的特异性是与靶细胞上存在能与该激素发生特异性结合的受体（receptor）有关的。

激素受体是指靶细胞上能识别并专一性地与某种激素结合，继而引起各种生物效应的功能蛋白质，换句话说，受体是细胞接受激素信息的装置。

受体与激素的结合具有高亲和力、可逆性和饱和性的特征。

激素受体可按其在细胞中的位置分为细胞膜受体和细胞内受体两类，前者存在于细胞膜上，主要与含氮激素（甲状腺激素除外）结合，然后经G蛋白介导，调节细胞内效应器酶的活性，引起生物效应；后者可分为胞质受体与核受体，可与类固醇激素结合，进而调节基因转录过程。

受体也与其他蛋白质一样，处于不断合成与降解的动态平衡之中，受体的数量及其与激素结合的亲和力均可受生理和病理因素的影响。

通过激素受体调节，可使受体的数量及亲和力与激素的分泌量相适应，以调节靶细胞对激素的敏感性和反应强度。

有关受体调节的机制非常复杂，至今尚未完全阐明，可能与受体内化、受体磷酸化、受体构象变化及膜的流动性等因素有关。

（四）激素间的相互作用对某一生理功能的调节可有多种激素共同参与，此时在激素与激素之间往往存在着相互影响，表现为竞争作用、协同作用、拮抗作用和允许作用，以维持机体功能活动的稳态。

例如生长激素、肾上腺素、胰高血糖素及糖皮质激素均可升高血糖，通过作用于不同环节，在升糖效应上有协同作用；而胰岛素则降低血糖，与上述激素的升糖效应相拮抗。

甲状旁腺激素与1，25一二羟维生素D 3对血钙的调节有协同作用，而降钙素则产生拮抗作用。

此协同或拮抗作用可发生在受体水平，也可发生于受体后信号转导过程或细胞内酶促反应的某一环节，如甲状腺激素可使心、脑等组织的β一肾上腺素能受体数量增加，提高对儿茶酚胺的敏感性，增强其效应，在受体水平起协同作用；前列环素（PG12）可使血小板内cAMP 增多，抑制血小板聚集，而血栓烷A 2却相反，使血小板内 cCAMP 减少，促进血小板聚集，此为受体后信息传递途径上的相互作用。

另外，有的激素本身并不能直接对某些器官组织或细胞产生生物效应，但在它存在的条件下，却可使另一种激素的作用明显增强，这种现象称为允许作用（permissive action ）。

如糖皮质激素本身对心肌和血管平滑肌并无收缩作用，但是，只有在它存在时，儿茶酚胺才能充分发挥对心血管的调节作用。

允许作用的机制尚不十分清楚，新近的研究表明，糖皮质激素不但可调节细胞表面肾上腺素能受体的数量，而且也可以调节受体介导的细胞内信号转导过程，如影响腺昔酸环化酶的活性及cAMP 的生成等。

第二节 下丘脑和垂体的内分泌在结构与功能上，下丘脑与垂体的联系非常密切，可将它们看成是一个下丘脑一垂体功能单位（hypothalamus -hypophysis unit ）（图3一1）。

下丘脑一垂体功能单位包括下丘脑一腺垂体系统（hypothalamo-adenohypophysis system)和下丘脑一神经垂体系统（hypo-thalamo-neurohypophysis system ）两部分。

位于下丘脑内侧基底部促垂体区（hypophysiotrophic area)的小细胞肽能神经元分泌下丘脑调节肽，由垂体门脉系统( hypophysial portal system ）运送到腺垂体，调节腺垂体激素的合成与释放，构成下丘脑一腺垂体系统；而位于下丘脑视上核和室旁核的大细胞肽能神经元合成血管升压素（vasopressin, VP ）和催产素（oxytocin, OXT ），经下丘脑垂体束（hypothalamohypophysial tract ）的轴浆运输到达并贮存于神经垂体，构成下丘脑－神经垂体系统。

这样，下丘脑的一些神经元既保留了典型的神经细胞的功能，又能分泌激素，具有内分泌细胞的功能。

它们可将从大脑皮层或中枢神经系统其他部位传来的神经信息转变为激素信息，以下丘脑为枢纽，把神经调节与体液调节联系起来。

一、下丘脑调节肽下丘脑促垂体区的神经核团主要分布于下丘脑的内侧基底部，包括正中隆起，弓状核、腹内侧核、视交叉上核及室周核等，这些部位的神经元胞体比较小，可分泌肽类激素，属于小细胞肽能神经元，主要产生调节腺垂体激素释放的激素。

由下丘脑促垂体区肽能神经元分泌的，能调节腺垂体活动的肽类激素，统称为下丘脑调节肽（hypothalamic regulatory peptides, HRP ）。

1968年，Guillemin 实验室首次从30图3－1 下丘脑－垂体功能单位模式图 1.单胺能神经元 2、3、4、5.下丘脑各类肽能神经元万头羊的下丘脑中成功地分离出几毫克促甲状腺激素释放激素(TRH)，并于一年后确定其结构为三肽。

1971年Schally实验室从16万头猪的下丘脑中提纯了GnRH，并鉴定其为十肽。

尔后，生长激素释放抑制激素（GHRIH）、促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）及生长激素释放激素（GHRH）被相继分离成功。

另外还有四种对腺垂体催乳素和促黑激素的分泌起促进或抑制作用的物质，因其化学结构尚未被确定，故暂称为因子。

因此，迄今为止共发现九种下丘脑调节肽，其化学性质及主要作用见表3-1。

表3－1下丘脑调节肽的化学性质和主要作用各种下丘脑调节肽的作用机制略有不同。

下丘脑调节肽与腺垂体靶细胞膜受体结合后，有些调节肽以cAMP、IP3 / DG或Ca2＋作为第二信使，如CRH,GHRH,GHRIH,有的仅以IP3/ DG和Ca2＋为第二信使，如TRH, GnRH。

通过这些机制，下丘脑调节肽对腺垂体相应激素的释放进行调节。

由于TRH、GnRH及CRH均呈现脉冲式释放，因此血液中相应的腺垂体激素也出现脉冲式的波动。

例如，每间隔一定时间从恒河猴的垂体门脉血管采集一次血样，可看到血中GnRH的含量呈现脉冲式的波动，即每1一2h出现一个脉冲。

大鼠GnRH 的分泌每隔20一30min出现一个脉冲，血中LH和FSH浓度也随之发生相应的波动。

给大鼠注射抗GnRH 血清后，则血中LH与FSH浓度的脉冲式波动消失，证明血中LH与FSH的脉冲式波动是由下丘脑脉冲式释放GnRH引起的。

值得注意的是，下丘脑调节肽除在下丘脑促垂体区产生外，还可以在中枢神经系统其他部位以及身体的许多组织中生成。

它们除调节腺垂体活动外，还有许多其他调节功能。

下丘脑肽能神经元的活动受高位中枢及外周传入信息的影响。

影响肽能神经元活动的神经递质的种类及分布也较为复杂，大体可分为两大类，一类是肽类物质，如脑啡肽、β一内啡肽、血管活性肠肽、P物质、神经降压素及缩胆囊素等；另一类递质是单胺类物质，主要有多巴胺（DA）、去甲肾上腺素(NE)和5-经色胺（5-HT)。

各种神经递质对下丘脑调节肽分泌的调节作用也很复杂，例如单胺能神经元可直接或间接地调节下丘脑肽能神经元的活动，三种单胺类递质对下丘脑调节肽分泌的作用也有明显的区别（表3一2）。

同样，肽类递质对下丘脑调节肽分泌的调节作用也十分复杂。

例如β一内啡肽和脑啡肽可抑制CRH和GnRH的释放，但可促进TRH和GHRH的释放。

近年来，从绵羊的下丘脑提取到一种能激活腺垂体细胞腺苷酸环化酶的肽，称为垂体腺苷酸环化酶激活肽（pituitary adenylyl cyclase activating polypeptide, PACAP)。