运动的内分泌调节

運動的內分泌調節
副教授 溫德生
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內分泌系統
神經系統（nervous system）與內分泌系統 （endocrine system）均以引發運動和管制運動的功 能，惟兩者之間仍有些差異 神經系統的作用迅速，但不持久，且作用範圍較侷限； 內分泌系統的作用緩慢，但較持久，且作用範圍較廣 泛 人體的內分泌腺包括腦垂體、甲狀腺、副甲狀腺、腎 上腺、胰臟、睪丸和卵巢 內分泌腺釋出的激素（hormone）經血液運經某些特 定的目標器官（target organs），作用於它們的接 受器，因而達成調節的功能
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運動時電解質和水分的調節
電解質（electrolytes）指溶於血漿的各種陽離子 （如Na+，K+，Ca+2）和陰離子（如Cl-，HCO3-，PO4-3 等），為細胞的Mg+2等）正常功能所必需者。
運動時水分的平衡對維持心臟血管和體溫調節正常功 能十分重要。此一時期有些水分將因血壓↑和肌肉細 胞滲透壓↑，自血液中轉移到肌肉細胞中，再加上出 汗，使得血液的容積減少，導致血壓降低。
為確保血中葡萄糖和脂肪酸的供應不虞匱乏。
活動的肌肉必須依賴肝醣分解和糖原新生來獲得充足 的血糖，此過程需要升糖激素、腎上腺素、正腎上腺 素、和醣皮質固酮等四種激素參與調節。 此外，活動肌肉的葡萄糖ห้องสมุดไป่ตู้取，尚需胰島素的調節，
使血糖易於運送到肌肉細胞中進行醣解反應。
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運動時的能量代謝（續）
在持續運動的中期，醣類逐漸耗盡，必須開始動用脂 肪為能量的來源，亦即當血糖降低或肌肉中的肝醣減 少，激素的作用將加速脂肪的分解和β-氧化反應（脂 肪酸轉變為乙醯輔酶A）。 三酸甘油脂（triglycerides）之被脂解酶（lipase） 水解為游離脂肪酸和甘油，此過程需要腎上腺素、正 腎上腺素、醣皮質固酮、和生長激素等四種激素的調 節。 醣皮質固酮對脂肪代謝的作用最快，但十分短暫；之 後由其他的三種激素共同參與調節。
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與運動有關的激素（續）
9.升糖激素（glucagon）： 為胰臟蘭氏小島的α細胞所分泌，其作用為升高血糖 的濃度。
當血糖濃度降低至正常值以下（80～120毫克／100毫
升血液），將刺激升糖激素的釋放；但受過運動訓練 者的反應較緩慢。 作用機制為肝醣分解↑，醣原新生↑。
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與運動有關的激素（續）
此時，負責水分和電解質調節的激素為抗利尿激素 （ADH）和醛固酮，其目標器官為腎臟。
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運動時電解質和水分的調節（續）
當流經腎臟的血液容積降低，將刺激腎素（renin） 的分泌，此種酶先將血漿中的血管收縮素原 （angiotensinogen）轉變為活化型的血管收縮素
（angiotensinΠ）
血管收縮素的功能有二，其一為收縮小動脈，恢復動 脈系統的血壓，另一為刺激腎上腺皮質分泌留鹽激素， 將作用於腎臟的遠側腎小管，促進Na+的重吸收；由 於水分為被動吸收，故可使血液和容積恢復。
10.睪丸固酮（testosterone）： 為睪丸中的萊氏細胞所分泌，促進蛋白質的同化作用 ↑，骨骼肌的成長↑。
促進骨骼板閉合，限制骨骼的生長。
為重量訓練所致的肌肉肥大（hypertrophy）之必需
物質，人工合成的睪丸固酮常為運動員所濫用。
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運動時的能量代謝
持續性的運動必須藉醣類（初期）和脂肪（中期以後） 的代謝來維持肌肉中ATP的蘊含量，激素調節之目的
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運動時電解質和水分的調節（續）
當運動時的血液容積減少，將因增加血液的濃度而
剌激下視丘的滲透壓接受器（osmoreceptors）， 並促使腦垂體後葉釋出抗利尿激素（ADH）。
ADH將會促進遠側腎小管和集尿管（主要作用部位）
對水分的重吸收，因而恢復血液的容積。
以上兩種調節機制皆會減少尿液的形成
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5.礦物皮質固酮（mineralocorticoids）： 為腎上腺皮質所分泌，其中最重要者為醛固酮 （aldosterone），其作用為維持細胞外液的電解質
之平衡（Na+和K+）。
作用機制為腎臟對Na+和水的重吸收↑，腎臟對K+的排 泄↑。 當血液的容積減少（如出汗），將會利用刺激醛固酮 的分泌。
激素與接受器相互的關係，猶如鑰匙之於鎖，一旦開啟 將能觸動以下的作用： 促進生化反應所需的酶之合成
促進細胞生長和修補所需的結構性蛋白質之合成
促進調節性蛋白質之合成
改變細胞膜對物質的通透性
刺激細胞的分泌 改變細胞的新陳代謝
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激素分泌的調節
大多數激素的分泌皆經由負迴饋（negative feedback）的管制，亦即當調節目的已經達成，它的 分泌將不再進一步地增加，以維持內在環境的恆定
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滲透與過濾
滲透（osmosis）：溶液中的水分子自高濃度處通過半通 透膜（例如細胞膜），向低濃度處移動；但在此情況下， 溶質無法通過。 過濾（filtration）：溶液中的水分子在半通透膜的兩側， 自高壓區向低壓區移動。 運動時，肌肉的收縮時壓迫動脈血管，使血壓增加，故有 利於水分自血管向外移動；肌肉因堆積代謝產物，形成水 分的濃度差，故有利於水分自細胞間質移向肌肉細胞。
避免運動時過度流汗導致的脫水
當血液中的電解質（主要為Na+）濃度增加，將刺激
下視丘的滲透壓接受器（osmoreceptors），間接地
促進ADH的分泌。
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與運動有關的激素（續）
2.生長激素（growth hormone, GH）：
為腦垂體前葉所分泌，其作用為藉促進胺基酸之運送
至肌肉細胞，來增加其生長發育。 藉提升脂解酶的活性，增進脂肪的代謝。 有氧運動可增加GH的分泌，且與運動強度有關。
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激素的分類（續）
非類固醇激素為水溶性，不易通過細胞膜，包括： 甲狀腺分泌的甲狀腺素（thyroxine）和三碘甲狀腺 素（triodothyronine），以及腎上腺髓質分泌的腎
上腺素（epinephrine），皆屬於胺基酸。
其餘的激素為胜肽或蛋白質 非類固醇激素的接受器位於細胞膜
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激素的功能
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與運動有關的激素（續）
3.甲狀腺激素（thyroid hormones, TH）： 包括甲狀腺素（thyroxine, T4）和三碘甲狀腺素 （triiodothyronine, T3），可增加人體的基礎代謝 率達60～100％。 其他的功能包括：蛋白質的同化作用↑，細胞粒腺體 的數目和大小↑，血糖（葡萄糖）的攝取↑，醣解和 醣原新生↑，脂肪酸的游離↑ 運動時，腦垂體前葉將釋出甲狀腺素刺激素 （thyroid-stimulating hormone, TSH），藉以增加 TH的分泌。 11
與運動有關的激素（續）
4.副甲狀腺素（parathyroid hormone, PTH）： 長期運動的結果可藉由PTH的作用，增加小腸對
Ca+2的吸收，減少腎臟對Ca+2的排泄，以及刺激蝕
骨細胞（osteoclast）。 以上的過程均有利於骨骼的重塑（remodeling）
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與運動有關的激素（續）
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與運動有關的激素（續）
7.兒茶酚胺（catecholamines）： 為腎上腺髓質所分泌，包括腎上腺素（epinephrine）和 正腎上腺素（norepinephrine），前者佔80％，後者佔 20％，均與打或跑反應（fight-or-flight response） 有關。 它們的作用猶如刺激交感神經的結果，包括心跳率↑， 心肌收縮力↑，代謝率↑，肌肉中的肝醣分解↑，骨骼 肌血流量↑（重新分佈），脂肪分解↑，呼吸率↑。 當運動強度超過最大耗氧量的50％，血中正腎上腺素的 濃度首先升高，俟強度續增至最大耗氧量的60～70％， 血中腎上腺素的濃度亦升高。 運動停止後，血中正腎上腺素濃度的降低較腎上腺素為 慢。 15
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激素的分類
激素可因化學結構的不同，分為類固醇激素 （steroid hormones）和非類固醇激素（nonsteroid hormones）兩種，前者為膽固醇（cholesterol）的 衍生物。 類固醇激素為脂溶性，易通過細胞膜，包括： 腎上腺皮質分泌的皮質酮（cortisol）和醛脂醇 （aldosterone） 睪丸分泌的睪丸酮（testosterone） 卵巢分泌的雌二醇（estrogen）和黃體酮 （progesterone） 類固醇激素的接受器位於細胞質或細胞核 4
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與運動有關的激素（續）
6.醣皮質固酮（glucocorticoids）： 為腎上腺皮質所分泌，其中最重要者為氫皮質酮 （hydrocortisone），其作用為醣原新生作用↑，促
進脂肪酸的游離↑，蛋白質的異化作用（釋出胺基酸）
↑，腎上腺素引起的血管收縮↑。 分泌過量將抑制骨骼的形成（造骨細胞↓）和導致肌 肉無力。
（homeostasis）， 例如胰島素（insulin）和血糖
的關係。 下調節（down-regulation）：當激素的分泌量增加 時，目標器官將會減少接受器的數目，以降低它對激 素的敏感性。
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與運動有關的激素
1.抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH）： 為腦垂體後葉所分泌，其作用為藉增加腎臟集尿管對 水分的通透性（重吸收↑）來保留體內的水分
與運動有關的激素（續）
8.胰島素（insulin）： 為胰臟蘭氏小島（islets of Langerhans）的β細胞 所分泌，其作用主要為降低血糖的濃度。
作用機制為血糖（葡萄糖）進入肌肉細胞↑，肝醣合
成↑，醣原新生作用↑。 當耐力性運動超過30分鐘，胰島素的分泌量將降低， 此乃胰島素接受器（insulin receptor）的敏感性增 加所致。