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文档简介

1、第九章 内分泌第十章 内分泌 在第一章机体机能的调节中学习到动物体除神经系统外,还有体液调节方式,后者的一个重要部分就是激素调节,这是本章还要重点学习的内容。 学习本章要明确内分泌和激素的概念及激素的作用特点,掌握机体主要内分泌腺的生理功能及其调节,并借以更好地掌握体内许多功能的激素调节机理。第一节 概述中国古代就有制备激素制剂并药用的记载,11世纪宋代的大科学家沈括就记录了用皂或人尿中制取“秋石”,他自己及亲友服用均有“返老还童”的奇效。实际上秋石即性激素制剂(有争论)。十九世纪来,国际上对消化腺的功能已有了较深入的研究,其中尤以俄国/苏联学者巴甫洛夫为首的实验室最为突出,他们1897年发表

2、了总结性论著消化腺工作讲义,该工作获1904年诺贝尔生理学与医学奖。该书根据大量事实提出了“神经论”学说,并得到举世公认。在消化腺研究实验中,许多人先后发现了同一个事实:向十二指肠内注入胃酸浓度的盐酸,可引起胰液分泌增强。巴甫洛夫的一个学生多林斯基1894年发现时,在神经论主导思想指导下,只是简单地推断为迷走神经和内脏大神经参与的反射活动;1896年巴甫洛夫的另一位学生Popielski 同年发现这一现象后,他切断了XN、内脏大神经(破坏延髓)后仍出现,便推断为存在外周反射中枢,1901年再次研究该现象后,认为是“局部短反射”。19011902年法国人Wertheimer lepage 只保留

3、下小肠和胰腺之间的血管联系仍出现这一现象,(直接将HCL注入血液并不能引起胰液分泌)但是他不敢相信神经联系已切除干净。受法国人论文的启发,英国人Bayliss(伯力斯)和E.H.starling(斯塔林)重复了法国人的工作,他们相信神经联系已完全排除,因此推断为是一个“化学反射”,(非盐酸的另一种化学物质)后来starling又刮下小肠粘膜用酸浸泡后制成粗提液,静注给动物(狗)又引起胰液分泌量增加,他们1902年发表论文介绍了自己的工作,称为“促胰液素”。(secretin)1905年他们又采纳W.B.Hardy socretin的建议,用源于希腊文的动词创造了”激动”,将该类化学活性物质命名

4、为hormone,荷尔蒙/激素。(划时代的发现,新的调节方式. 巴甫洛夫实验室重复出承认了)内分泌是与外分泌相对而言的,汗腺、消化腺等外分泌腺其产物由导管输送出腺体,内分泌是指腺体分泌物没有专门的导管输送而直接释放入血液或组织液,再传递给特定的器官、组织或细胞,来活化或抑制其生理反应。内分泌腺或内分泌细胞分泌的生物活性物质称为激素,被H作用的器官或细胞称为靶细胞、靶器管。内分泌系统就是内分泌腺和分散存在于某些组织器管中的内分泌细胞组成的一个体内信息传递系统,它与神经系统密切联系,相互配合,共同调节机体的各种功能活动,维持内环境相对稳定。动物体内主要的内分泌腺有垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰

5、岛、性腺、松果体和胸腺;散在于组织器管中的内分泌细胞比较广泛,如消化道粘膜、心、肾、肺、皮肤、胎盘等部位,此外,在CNS内,特别是下丘脑存在兼有内分泌功能的神经细胞。随着内分泌研究的发展,关于激素传递方式的认识亦逐步深入。 如下图 激素是指由内分泌腺或散在的内分泌细胞所分泌的高效能的生物活性物质,它经组织液或血液传递而发挥其调节作用的。激素是生物体内特殊组织或腺体产生的,直接分泌到体液中(若是动物,则血液、淋巴液、脑脊液、肠液),通过体液运送到特定作用部位,从而引起特定激动效应(调节控制各种物质代谢或生理功能)的一种有机化合物。一、激素的分类激素的种类繁多,来源复杂,按其化学物质可分为两大类;

6、1.含氮类激素 肽类及蛋白质激素:下丘脑的调节肽,神经、腺垂体H,胰岛素、PTH、CT及胃肠激素 胺类激素:肾上腺素、NE、T4(T3) 2.类固醇(甾体)激素:肾上腺皮质、性腺;及1,25-(OH)2VD3此外,PGs广泛存在于许多组织之中,由花生四烯醇转化而成,可看作一组局部激素。北大P665 PGS似乎起着调节激素的作用,并不起激素体身那样的作用。主要激素的化学来源、英文缩写和化学元素性质见IV P371 41个,张玉生P254-257 53个,性质韩IIP262-263 55个性质,50肽+空间结构蛋白质多肽激素分子结构特征:(1)无游离的N、C端,(2)具二硫键的二十元环(3)活性多

7、肽两侧有成对的碱性氨基酸(激素原活化)ACTH族、LRH族、LH族及胰岛素族 各自共同的祖先基因进化、分化二、激素作用的一般特性 激素虽然种类很多,作用复杂,但它们在对靶组织发挥调节作用的过程中,具有某些共同的特点。(一)激素的信息传递作用 与神经系统类似 激素只能对靶组织的生理生化过程起加强或减弱作用,调节其功能活动。激素既不能添加成份,也不能提供能量,仅仅起着“信使”的作用,将生物信息传递给靶组织。(二)激素作用的相对特异性体液运输,广泛接触-作用选择性,相应的受体结合为前提,受体肽类和蛋白质类激素位于细胞膜上,而类固醇激素的受体位于胞浆或细胞核内。有些激素作用的特异性很强,如TSH-靶腺

8、甲状腺;而有些作用比较广泛,如生长素T4(T3)等,它们受体几乎遍布全身各组织。(三)激素的高效能生物放大作用激素在血液中的浓度都很低,一般在纳縻尔(nmol/l) 甚至皮mol/L数量级。虽然激素的含量甚微,但作用显著,如1mg的T4(T3)体热增约4200,000 J。酶促逐级放大;1个分子胰高血糖素使1个分子的AC激活后,通过CAMP蛋白激酶,可激活10,000个分子的磷酸化酶。1TRH106TSH,0.1µgCRH1µg ACTH40µg糖皮质激素(GC),0.1µgE-心率变化但至今末发现一个激素是酶或辅酶(四)激素间的相互作用当多种激

9、素共同参与某一生理活动的调节时,激素与激素之间往往存在着协同作用或拮抗作用,这对维持其功能活动的相对稳定起着重要作用。协同 (GH、E、糖皮质激素、胰高血糖素):升血糖拮抗 胰岛素允许作用 本身无直接效应,对另一激素的调节起支持作用。激素之间的协同作用与拮抗作用的机制比较复杂,可以发生在受体水平,(T4、T3心脑等-E能受体,儿茶酚胺敏感,P与醛固酮竞争受体)也可以发生在受体后信息传递过程,或者是细胞内酶促反应的某一环节。PGI2 血小板内,CAMP,抑制血小板聚集 血栓素A2(TXA2)血小板内,CAMP,+ 血小板聚集糖皮质激素的允许作用是最明显的,它对心肌和血管平滑肌并无收缩作用,但必须

10、有其存在,儿茶酚胺才能很好地发挥对心血管的调节作用。(抑制降解,细胞表面R,影响AC活性及CAMP生成等。(五)激素作用的时效激素本身存在产生-释放-作用灭活-排出等变化过程。激素在血液中的浓度常呈一定规律的变化,(昼夜周期、季节周期等)并受到其它激素或因素的调节。激素作用的时效(持续时间)不仅受灭活排出速度的影响,还取决于它的分泌方式(连续/断续)等。可以用半衰期表示激素的时效,其倒数也可以反应激素在血液中更新的速度。血桨中激素原有活性下降到一半所需的时间,称为激素的半衰期(half life)。 T4-6d,ACTH 25min ,一般只有几分钟。三、激素的一般机能概括地说,激素(也即内分

11、泌系统)的主要作用在于调节代谢、生长、发育、生殖、适应;及维持内环境的相对稳定两大方面。具体说可分为:1.通过调节物质代谢和水盐代谢,维持代谢的稳定性;2.促进细胞的增殖与分化,使各种组织、器管正常发育、生长及成熟,并影响衰老过程;3.影响中枢神经系统和植物性神经系统的发育和活动;4.促进生殖过程,包括生殖器管的发育和卵子、精子的成熟、排出以及受精、着床、妊娠、泌乳等过程;5.与CNS密切配合,使机体能更好地适应环境的变化。包括很广泛的反应,简单的如低等脊椎动物的防护性皮肤变色反应,复杂的有对寒冷的惯习和驯化,对感染和毒物的抵抗力。正如第一章所述,神经系统的调节往往是迅速及时的,而内分泌活动不

12、仅有助于长期防御,还是恢复过程所不可缺少的。 此外,激素还存在药理功能。这些作用是怎样实现的呢?T、E2 非常类似,作用不同,研究构造上的不同。四、激素作用的机制笼统地说,激素是通过相应的受体对靶细胞发挥作用。激素与受体结合,被活化的受体进一步又结合并活化(或抑制)酶类或转运过程,从而影响其内在的生理生化反应。所谓受体(receptor)是指一种蛋白质,它位于细胞膜上或细胞内,由于它的特殊结构而能与某些化学活性物质(如激素神经递质)专一性地结合,并触发一系列生理反应。立体构型相互诱导,亲合力(affinity)数量可变。激素按其化学性质分为两大类,它们的作用机制也完全不同。(基因表达出新蛋白质

13、或酶,改变膜通道,胞内酶活化或抑制)(一)含氮类激素的作用机制第二信使学说第二信使学说是Earl Sutherland等于1965年提出来的。NE + 肝细胞 糖元醇解 NE+膜- ? + 胞浆 “ ? “即cAMP环磷腺苷 耐热因子第二信使学说主要包括: 如图 许多含氮类激素是以cAMP为第二信使调节细胞功能活动的,但有些含氮类激素的作用信息并不以cAMP为媒介进行传递,如胰岛素、催产素、催乳素、某些下丘脑调节肽和生长因子等。实验表明,这些激素作用于膜受体后,往往引起细胞膜磷脂酰肌醇转变为三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG),并导致泡浆中Ca2+深度增多,这三者从不同途径促进蛋白质磷酸化,

14、从而调节细胞的功能活动。如图(二)类固醇激素的作用机制基因表达学说甾体激素在腺体产生后不贮存,而立即释放,在循环系统中它绝大部分与相应的载体蛋白结合(没有活性),这样可以限制激素扩散到组织中去,以延长它的时间。游离状态的甾体激素,由于分子小(MW仅为300左右)呈脂溶性,因此可以透过细胞膜进入细胞。在进入细胞之后,经过两个步骤影响基因表达而发挥作用,故把此种作用机制称为二步作用原理,或称为基因表达学说。如图这个过程是缓慢的,要几小时或一天多。GH、甲状腺激素虽属含氮激素,但其作用机制却与类固醇H相似,它可进入细胞内,但不经过与胞浆受结合即进入核内,与核受体结合调节基因表达。而胰岛素促蛋白合成经

15、24h起作用。应该指出,含氮类激素可作用于转录与翻译阶段而影响蛋白质的合成;反过来,类固醇激素也可以作用于细胞膜引起基因表达学说难以解释的某些现象。三、激素分泌的调节(一)激素的合成、储存、释放和转运1.激素的合成 (1)含氮激素 核糖体上mRNA翻译合成激素前体(前激素原Pre-prohormone、激素原prohormone)分泌颗粒中酶解脱去部分肽段肽类和蛋白质激素(2)类固醇激素 早期线粒体内合成后期滑面内质网上由胆固醇经一系列酶促后应完成的。2.激素的储存 一般由高尔基器加工,形成分泌颗粒,在细胞内储存,通常量较小,而甲状腺激素则以甲状腺球蛋白形式在腺泡腔内储存,量较大。3.激素的释

16、放 (分泌甾体还包括合成步)呈节律性和阶段性与刺激强度适应激素的释放方式大致分两类,一类是通过兴奋分泌偶联机制将储存于分泌颗粒或脂滴中的激素释放出去,例如肾上腺释放儿茶酚胺。另一类是PrePro或Pro经过分子断裂过程转变为有活性的激素,然后释放出来,如T4(T3)。4.激素的转运 有以下4种方式:(1)入血液远距分泌;(2)进入组织间液,为旁分泌;(3)轴突轴浆流的神经分泌;(4)一些胃肠激素,除通过血液转运发挥作用外,还可直接进入胃肠腔,这是外分泌(exocrine)。(二)激素分泌调节的路径 (主要有三个)1.受神经系统的直接支配 有些内分泌组织在发育上,其神经系统共同来自外胚层,因此它

17、们之间有密切的联系。这些内分泌组织就受神经系统的直接支配。如其它神经组对下丘脑内分泌功能的调节,内脏大神经肾上腺髓质等。2.受神经系统的间接控制 甲状腺边缘叶下丘脑垂体 肾上腺皮质 性腺3.受血液中某些化学物质的调控如血糖胰岛素,血钙PTH、CT等也包括受另一种激素的调节多元调控,激素间的相互制约、依赖而受到调控酶的分步剪裁调控。此外,激素分泌最终受遗传密码的控制,在某些遗传缺陷病中,会出现激素分泌紊乱。 胰高血糖素 GIH 胰岛素 血糖 血管紧张素原(13肽)- 肾素血管紧张素 转换酶 血管紧张素II 8肽血管平滑肌收缩 血管紧张素III 7肽醛固酮合成(三)激素分泌调节的形式 (参见一章“

18、调节控制”)1.反馈调节 正负反馈,长短超反馈2.非反馈调节 动员、应激、应急 详见“肾上腺一节”四、内分泌生理研究方法 腺体切除、埋植,提取分析、亚显微结构、离体培养、电生理方法、免疫组比等。激素测定:生物测定法、在体/离体 确实可靠/不易重复比较(韩267268)化学测定法:根据特殊的结构特点,如T4含I等,适用局限。放射免疫测定方法(RIA):10-9 10-12g/ml 灵敏特异/免疫反应性(应用最广)酶免疫测定法(EIA):灵敏特异/免疫反应性;稳定性易受影响 放射受体法(RRA):兼有生物法和RIA的优点,方向。 兴奋剂:1998年国际奥委会规定检出灵敏度为2ng/ml,相当于是1

19、g糖放入5个标准游泳池中的浓度。肽类GH或HEPO,检测代谢产物 89年汉城奥运会上,加拿大约翰逊 9/79;悉尼血检第二节 下丘脑和垂体下丘脑和垂体在形态和机能上都有密切的联系。下丘脑的一些神经元既分泌激素(神经激素),具有内分泌细胞的作用,又保持典型神经细胞的功能。可将从大脑或CNS其它部位传来的神经信息转变为激素信息,起着换能神经元的作用,从而以下丘脑为枢纽,把神经调节与体液调节联系起来。所以,下丘脑与垂体一起组成下丘脑-垂体功能单位。一、下丘脑和垂体的结构特点(主要为复习)(一)下丘脑下丘脑是间脑下面(第三脑室底面)一个对称性结构。 包括三个部分:前区(视上区):视上核、室旁核等 后区

20、(乳头区):乳头体核等 中区(结节区):背内侧核、腹内测核、结节核、弓状核等凡能分泌神经肽或肽类激素的神经分泌细胞称为肽能神经元。下丘脑的肽能神经元主要存在于视上核、室旁核与促垂体区核团。促垂体区核团位于下丘脑的内侧基底部,主要包括正中隆起、弓状核、腹内侧核、视交叉上核及室周核等,多属于小细胞肽能神经元,其轴突投射到正中隆起,轴突末稍与垂体门脉系统的第一级毛细血管网接触。如图(二)垂体 位于颅底蝶骨垂体窝内,借漏斗与下丘脑相联。从功能上把垂体分为神经垂体和腺垂体,与解剖学中垂体后叶、前叶的含义不同,其对应关系如下: 漏斗:漏斗柄和正中隆起神经垂体垂体神经部 中间部 后叶 腺垂体 结节部 远侧部

21、 前叶(三)下丘脑和垂体间的联系 1.下丘脑与神经垂体 视上核与室旁核的神经元轴突延升止于神经垂体,形成下丘脑-垂体束。胞体合成H,轴浆运输2.下丘脑与腺垂体 促垂体区核团神经元轴突投射到正中隆起,将下丘脑调节肽释放入第一级毛细血管网(结节-漏斗束、下丘脑-垂体门脉系统)下丘脑多突室管膜细胞(短突、长突),经垂体门脉系统,到第二级毛细血管网转运到腺垂体,调节后者的分泌活动。二、下丘脑调节肽 下丘脑促垂体区肽能神经元分泌的肽类激素,主要的作用是调节腺垂体的活动,因此称为下丘脑调节肽(hypothalamus requlatory peptide,HRP)。1986年Guillemin实验室从30

22、万只羊的下丘脑中成功地分离出几毫克TRH,并在一年后确定其化学结构为三肽。1971年schally 从16万头猪GnRH,又经过六年的研究,阐明其化学结构为10肽。此后,GHRIH、CRH与GHRH相继分离成功,并确定了化学结构,此外还有4种HRP尚未弄清其化学结构,所以暂称因子,现在已能人工合成HRP。HRP除调节腺垂体功能外,它们几乎都具有垂体外作用。而且它们也不仅仅在下丘脑“促垂体区”产生,还可以在CNS其它部位及许多组织中找到它们的踪迹,使人们更加深入地研究它们的作用。(一)促甲状腺激素释放激素(thyrotropin releasing,TRH)(焦)谷-组-脯-NH2 静注1mgT

23、RH,12min TSH20 倍 1020min机制可能是与膜上受体结合后,经过IP3-DG系统起作用。TRH也促进垂体催乳素的释放。已人工合成多种,用于催乳。除了下丘脑含有较多的TRH外,在大脑和脊髓等中枢神经部位也发现有TRH存在,其作用可能与神经信息传递有关。(二)促性腺激素释放激素(gonadotropin-r,GnRH,LRH)10肽,(焦)谷-组-色-丝-酪-甘-亮-精-脯-甘-NH2. GnRH促进腺垂体合成与释放促性腺激素。静注100mgGnRH,10min后,血中LH、FSH浓度明显增加,LH更加显著。下丘脑释放GnRH的特征是脉冲式释放,因而造成血中LH与FSH浓度也呈脉冲

24、式波动。从垂体门脉血管收集血样分析,在恒河猴每隔12h波动一次;在大鼠 ,GnRH每隔20-30min释放一次。用青春期前幼猴破坏弓状核,给予外源GnRH 模式不同,能否激发青春期发育实验可见,激素呈脉冲式释放对发挥其作用是十分重要的。GnRH作用于腺垂体GTH细胞膜,可能也是通过磷脂酰肌醇信息传递系统导致细胞内Ca2+ 浓度增加而实现。在人的下丘脑,GnRH 主要集中在弓状核,内侧视前区与室旁核。除下丘脑外,在脑的其它区域如间脑、边缘叶以及松果体、卵巢、睾丸、胎盘等组织中,也存在着GnRH。GnRH对性腺的直接作用则是抑制性的,特别是药理剂量的GnRH。(三)生长抑素与生长释放激素GHRIH

25、是由116个Aa 的大分子肽裂解而来的14肽,其分子结构呈环状,在第3位和第14位半胱胺酸之间有一个二硫键:H3+N-丙-甘-半胱-赖-天酰-苯丙-苯丙-色 SS -OOC-半胱-丝-苏-苯丙-苏-赖GHRIN是作用比较广泛的一种神经激素,它的主要作用是抑制腺垂体GH的基础分泌,也抑制腺垂体对多种刺激所引起的GH 分泌反应,包括运动、进餐、应激、低血糖等。另外,GHRIH还抑制LH、FSH、TSH、PRL及ACTH的分泌。(-)胰高血糖素及肠胃道激素,(+)胰岛素分泌除下丘脑外,其它部位如大脑皮层、纹状体、杏仁核、海马以及脊髓、交感受神经、胃肠、胰岛、肾、甲状腺与甲状旁腺等组织广泛存在生长抑素

26、。从脑与胃肠纯化出的GHRIH28是GHRIH14 N端向外延伸而成。GHRIH的垂体外作用比较复杂,它在NS可能起递质或调质的作用;生长抑制对胃肠运动与消化道激素的分泌均有一定的抱制作用,它还抑制胰岛素、胰高血糖素、肾素、PTH以及CT的分泌。GHRIH GHRH +腺垂体GH细胞的膜受体 细胞内cAMP和Ca2+而发挥作用。由于下丘脑中GHRH的含量较少,致化学提取困难。1982年有人首先从一例患胰腺癌伴发肢端肥胖症患者的癌组织提纯一种GHRH94 ,1983年从大鼠下丘脑中提纯了GHRH43,近年用DNA重组技术得到GHRH40与GHRH44的基因,克隆化并在酵母系统中传代和表达,以提供

27、充足廉价的GHRH。 产生GHRH的神经元主要分布在下丘脑弓状核及腹内侧核。GHRH呈脉冲式释放,从而导致腺垂体GH分泌也呈脉冲式。一般认为,GHRH是GH 分泌的经常性调节者,而GHRIH则是应激刺激GH分泌过多时,才显著地发挥对GH 分泌的抑制作用。二者配合。(四)促肾上腺皮质释放激素(CRH)41肽腺垂体中存在大分子的促阿卡-黑素细胞质素原(POMC),简称阿黑皮质素,在CRH作用下经酶分解出ACTH、溶脂激素(lipotropin,-LRH)和少量的-内啡肽。31肽。静注CRH520分后,血中ACTH浓度增加520倍。分泌CRH的神经元主要分布在下丘脑旁室核,在下丘脑以外部位,如杏仁核

28、、松果体,胃肠、胰腺、肾上腺、胎盘等处广泛存在。下丘脑的CRH以脉冲式释放,并呈现昼夜周期节律,其释放量6-8点 0点,这与ACTH及皮质醇同步。机体遇到应激刺激,信息汇集于CRH的神经元,然后通过CRH引起垂体-肾上腺皮质系统反应。CRH作用机制类GHRH(五)催乳素释放抑制因子与催乳素释放因子下丘脑对腺垂体PRL的分泌有抑制和促进两种作用,但平时以抑制作用为主,PIF和PRF的化学结构尚不清楚,由于多巴胺可直接抑制腺垂体PRL的分泌等,有人提出多巴胺可能就是PIF的观点。(六)促黑素细胞激素释放因子与抑制因子MRF与MIF可能是催产素裂解出来的两种小分子肽。三、调节下丘脑肽能神经元活动的递

29、质HRP分泌的调控一方面受体液中激素 、代谢物的反馈调节,另外受脑内神经递质的调控。下丘脑肽能神经元与来自脑其它部位的神经纤维有广泛的突触联系,其神经递质比较复杂,可分为两大类:一类递质是肽类物质,如脑啡肽、-内啡肽、神经降压素、P物质、血管活性肠肽及CCK-PZ等;另一类递质原胺类物质,主要有多巴胺(DA)、NE与5-HT。单胺类递质对几种HRP的作用 TRHGnRHGHRHCRHPRF (TSH)(LH,FSH)(GH)(ACTH)(PRL) NE DA 5-HT近年来的研究表明,阿片肽对下丘脑的调节肽的释放有明显的影响。 脑啡肽 (+)TRH、GHRH(+)TSH、GH -内啡肽 (-)

30、GnRH四、腺垂体分泌的激素 腺垂体来自胚胎口的外胚层上皮,是由6种腺细胞上皮组织,可分泌7种激素,ACTH细胞分泌ACTH、MSH、-LPH,腺垂体是体内最重要的内分泌腺,它分泌的七种激素中TSH、ACTH、FSH与LH均有各自的靶腺,分别形成下丘脑-垂体-靶腺(甲状腺、肾上腺皮质、性腺)轴,称促激素。七种腺垂体激素根据其化学组成可分为三类: 分类名称与简称化学结构主要功能备注 肽类HACTH39肽 4500d 1-24位活性部分无种间差异 MSH-13Aa,-18 蛋白质HGH人191MW22000促进生长,促进代谢种间差异大 PRL199并有三个二硫键 MW 22000 24000()对

31、乳腺、性腺 糖蛋白HFSH34000(人) 96 LH27400() 96 TSH 96Aa ,110Aa MW =28000,约24Aa 同类激素间,由于结构上的相似性,在作用上有弱的交叉活性。下面简述GH、PRL和MSH,腺垂体分泌的促激素(TSH、ACTH、LH、FSH)放在有关靶腺的机能调节中叙述。(一)生长素生长素(gromth hormone,GH;或somatotropin)HGH, 191肽22000与PRL弱交叉各种动物20000-50000不等;不同种类动物的生长素,其化学结构与免疫性质有较大的差别,除猴的GH 外,其它动物的GH对人无效。1.生长素的作用 促进物质代谢与生

32、长发育,对机体的各个器管与各种组织均有影响,尤其对骨骼、肌肉及内脏器管的作用更为显著,因些又被称为躯体刺激素(somatotropin)。(1)促进生长作用:机体生长受多种因素的影响,而GH是起关键作用的调节因素。幼年朱儒症、巨人症,成年后,长骨骨骺已经钙化,不再生长,GH 只能使软骨成分较多的 脚肢端短骨、面骨及其软组织生长异常,以致出现 足粗大,鼻大唇厚、下颌突出等症状,称为肢端肥大症。正常成年男子空腹安静状态,血液中5g/L。女子10g/LGH的促生长作用是由于它能促进骨、软骨、肌肉以及其它组织细胞分裂增殖,蛋白质合成增加,但不是GH 的直接作用,而是GH诱导肝产生的生长介素(somat

33、omedin,SM)发挥作用。因SM化学结构与胰岛近似,故又称为胰岛素样生长因子(IGF)。IGF-I是70肽,与IGF-I分子组成的氨基酸有70%是相同的IGF-是67肽,主要存在于胚胎期,它与IGF-I的促生长作用更强。生长介素的作用是促进软骨生长,它除了可促进硫酸盐进入软骨组织外,还促进氨基酸进入软骨细胞,增强DNA、RNA和蛋白质的合成,促进骨组织增殖与骨化,使长骨加长。血中的生长介素,绝大部分与生长介素结合蛋白结合,被运送到全身各处。除肝外,肌肉、肾、心与肺等组织也能产生生长介素,可能以旁分泌的方式,在局部起作用。促进(2)促进代谢作用:GH可通过SM促进氨基酸进入细胞,加速软骨、骨

34、、肌肉、肝、肾、心、肺、肠、脑及皮肤等组织的蛋白质合成增强;GH 促进脂肪分解,增强脂肪酸氧;抑制外周组织摄取与利用葡萄糖,减少葡萄糖的消耗,提高血糖水平,后二者机制不清似与SM无关。 2.生长素分泌的调节 丘脑GHRH的脉冲式释放决定了GH每隔1-4小时出现一次波动的脉冲式分泌,GHRIH抑制GH 分泌。 IGF-I 可通过下丘脑和垂体两个水平对GH 负反馈调节。 睡眠的影响:人觉醒和异相睡眠时,GH分泌较少,进入慢波睡眠后,GH分泌60min高峰,对促进生长和体力恢复是有利的。50岁以后,GH这种分泌峰消失。 代谢因素的影响:低血糖刺激分泌,i.v.胰岛素使血糖降500mg/l以下,经30

35、-60min血中GH2-10倍,高血糖可使GH,意义在于抑制外周组织对葡萄糖的利用,而脑组织利用基本不受影响,血中Aa 脂肪酸(+)GH 分泌,有利于机体对它们的代谢利用。 此外,运动、应激刺激、甲状腺激素、E 均能(+)(二)催乳素PRL 199肽含三个二硫键,w22000、24000(羊)血中大分子可能是前体、聚合休。成人血浆中浓度吞噬体水解T4 T3入血MIT、DIT脱碘,释放的T4 约占甲状腺激素总量的90%以上,活性 T3约大5倍。3.运输 入血的T4 99.8%与甲状腺结合球蛋白(TBG)、甲状腺素结合前白蛋白(TBPA)白蛋白结合,其余为游离状态,两者之间可互相转化,维持动态平衡

36、.T3与各种蛋白质的亲合力小的多,主要与TBG结合,量约为T4 结舍量的3%,T3主要为游离形式,更能进入细胞发挥作用。正常成人血清T451142nmol/l, T3 1.23.4nmol/l.4.代谢 血浆中半衰期T4 7天,T3 1.5天,20%肝降解经胆汁入肠排出, T3(45%)其余80%的T4在外周组织脱碘酶 比例可变,T4少时,妊娠、饥饿、应T2(55%) 激、代谢紊乱、肾功能衰竭血液中的T3有75%来自T4,其余来自甲状腺。T3和r T3可再经脱碘变成二碘,一碘及不含碘的甲状腺氨酸。还有少量的T4和T3在肝、肾、氨基或酸基,随尿排出体外。二、甲状腺激素的生物学作用T4不仅可作为T

37、3的激素原,自身也占35%的左右的作用。在体外刺激大鼠红细胞生成作用T4比T3 等。甲状腺激素的主要作用是促进物质与能量代谢,促进生长和发育过程。T4(T3)除了与核受体结合,影响转录过程外,在核糖体、线粒体(线粒体中形成ATP的氧化磷酸化过程,基础代谢的生理效应)、以及细胞膜上也发现了它的结合位点,可能对转录后的过程、线粒体的生物氧化作用以及膜的转运功能均有影响,所以,甲状腺激素的作用机制十分复杂。(一)对代谢的影响 对象正常水平过高不足 蛋白质代谢作用于核受体加速蛋白质与各种酶的合成,正氮平衡加速分解,骨骼 负氮平衡,消瘦蛋白质合成少肌无力 粘液性水肿 糖代谢促小肠吸收,增强糖原分解 增强

38、 胰高、GH生糖,外周利用糖尿 脂肪代谢分解血胆固醇 产热效应耗氧率 产热量 BMR 怕热 多汗喜热恶寒T4(T3)引直起生热作用,潜伏期较长T4 24-28H T318-36H 强3-5倍,但持续时间短。心、肝、骨骼肌、肾明显,而脑、肺、性腺、皮腺等组织的耗氧率则不受影响。(二)对生长与发育的影响 甲状腺激素 具有促进组织生长、分化与发育成熟的作用。不可缺少,特别是对骨和脑的发育尤为重要。妊娠期缺碘尚不致影响骨发育,但脑发育已经受损,若生后三个月以前仍未被给T4(T3),则将患呆小症(又称克汀病)。智力-民族素质-碘化盐、碘化油、海带;(成年 厚皮病)(三)对神经系统的影响T4(T3)不但影

39、响CNS的发育,对已分化成熟的神经系统活动也有作用,可提高神经系统兴奋性(以交感为最)。甲亢时,CNS兴奋性增高,表现注意力不够集中,过敏凝虑、多愁 感,喜怒失常、烦躁不安、睡眠不好而且多梦幻,以及肌肉纤颤等。相反,甲状腺功能低下时,CNS兴奋性低,出现记忆力减退等,说话和行动迟缓,淡漠无情与终日思睡状态。(四)其它效应1.心脏活动 心率心缩力 甲亢 心肌肥大2.促性腺发育,正常功能。3.维持正常泌乳机能。4.(+)消化道运动与分泌。三、甲状腺功能的调节甲状腺功能活动主要受下丘脑与垂体的调节,还进行一定程度的自身调节。(一)下丘脑-垂体-甲状腺轴 TSH糖蛋白28000(96Aa 似LH、FS

40、H、HCG 110Aa 牛28300-13600、14700) 血中浓度2-11mU/L 半衰期约60min ,脉冲式释放,24小时一次波动,在此基础上还有日周期变化,清晨高而午后低。(如右图)TSH可促进甲状腺腺细胞增生,腺体增大(长期),和T4(T3)合成与释放的各个环节。(二)T4(T3)的反馈调节 降低对TRH反应血中游离T4-垂体产生一种抑制性蛋白 TSH合成释放(三)甲状腺的自身调节有限度的慢的调节系统。适应碘的供应变化,调节自身对碘的摄取,以及合成与释放T4(T3),不受TSH有无决定。(四)自主神经对甲状腺活动的影响刺激交感N,同侧合成增加,刺激胆碱能纤维T4(T3)分泌抑制。

41、第四节 甲状腺素、降钙素与1,25(OH)2VD3PTH与甲状腺分散的C细胞分泌的CT(calcitonin)以及1,25-二羟VitD3共同调节钙磷代谢,控制血浆中钙和磷的水平。一、甲状旁腺激素甲状旁腺素主细胞内先合成115肽(prepro-PTH),脱掉N端25肽,生成90肽的Pro-PTH 再脱去6个Aa ,变成PTH: 84Aa的直链肽,MW 9000(牛 9500)生物活性决定于N端的第1-27Aa。 在甲状旁腺主细胞内,部分PTH分子可在第33位与第40位氨基酸残基之间裂解,形成两个片段,可与PTH一同入血,正常人血浆10-50 ng/L半衰期为20-30min 肝水解变活,经肾排

42、出。(一)PTH的生物学作用PTH是调节血钙水平的重要激素,它有升高血钙和降低血磷含量的作用,人切除甲状腺 术不慎误将甲状旁腺摘除,可引起严重的低血钙,神经和肌肉的兴奋性异常增高,可发生低血钙性 足搐搦,严重时可因呼吸痉孪造成窒息。(过多,脱钙性骨炎及骨质疏松症) PTH对靶器管的作用是通过CAMP系统而实现的。1.动员骨钙入血,使血钙浓度升高,其快速效应在作用后数分钟即可发生,是将位于骨膜和骨质之间的骨液中的钙(细胞外液的1/3)用钙原转运至血中。在PTH作用后1214H出现延缓效应,通常在几天或几周后达高峰,是通过刺激破骨细胞生成与活动增强而实现的。二效应配合快、久。2.PTH促进远球小管

43、对钙的重吸收,还抑制近球小管对磷的重吸收。血尿成分发生相应变化,3.PTH可激活肾脏中的-羟化酶,使25-(OH)-D3转变为有活性的1,25-(OH)2-D3,进而发挥促进小肠吸Ca+ 等作用。(二)PTH分泌的调节主要受血钙浓度的调节。血Ca2+略降,PTH迅速增加,血Ca2+PTH;长时间的变化,将引起甲状旁腺的增生或萎缩,血磷 ,可使血钙,而刺激PTH 的分泌。血Mg2+ 浓度很低时,可使PTH分泌减少。另外,生长抑素也能抑制PTH分泌。二、降钙素降钙素是含有一个二硫键的32肽,MW3400(3800)。正常人血清浓度为1020ng/L,血浆半衰期小于1h ,主要在肾降解并排出。CT整

44、个分子皆为激素活性所必需。(IV396)尚未发现过多、过少引起的疾病。 可用来治疗, 原因不明的婴儿高血糖症,用PTH过多而引起的同血钙症(一)降钙素的生物学作用CT的主要作用是降低血钙和血磷,其主要靶器官是骨和肾发挥作用。1.抑制破骨细胞活动,减弱溶骨过程,增强成骨过程。减少钙磷释放,沉积增加,作用发挥快,15min抑70%持续几天,由于成年人破骨少(每天补液0.8克钙,又PTH对抗更强)影响小,但对儿童(释钙5g/d以上)血钙调节作用十分明显。2.CT能抑制肾小管对钙、磷、钠及氯的重吸收,多排。(二) 降钙素分泌的调节 主要血钙浓度调节。对血钙作用与PTH比较,差别在于CT分泌启动较快,1

45、小时即可达高峰;而PTH需儿个小时;CT作用短期,被有力的PTH作用克服后,后者发挥长期调节作用,因此,CT对高钙饮食引起的血钙升高回复合到正常水平起着重要作用。这可能与几种胃肠激素(胃泌素、促胰液素、胰高血糖素)的分泌促进有关。三、1,25-二羟维生素D3体内的VD3主要由皮肤中7-脱氢胆固醇经日光中的紫外线照射转化,也可由动物性食物中获取。无活性的VD3经肝、肾两次羟化为1,25-(OH)2-D3起作用:(1)促进小肠粘膜上皮细胞对钙的吸收,是通过调节转录合成钙结合蛋白(calacium-binding protein)而实现的。PTH在增强钙同时也促进磷的吸收。(2)对骨钙动员(血钙低,提高破骨细胞活性)和骨盐沉积(血钙、血磷高,刺激成骨细胞活动)均有作用。另外,1,25-(OH)2-D3能增强PTH对骨的作用。(血Ca+神经肌肉兴奋性增高,可引起动物肢体抽搐和痉孪(强直);并可由于细胞及毛细血管壁的通透性下降,容易发生水肿;或血凝固性降低)第五节 肾上腺肾上腺包括中央部的髓质和周围部的皮质两个部分,两者在发生、结构与功能上均不相同,实际上是两种内分泌腺。鸟类的肾上腺髓质组织散在分布

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