内分泌与激素

外分泌(exocrine)
指腺泡细胞产生的物质通过导管分泌到体内管腔或体外的分泌形式。
内分泌(endocrine)| 远距分泌(telecrine)| 血分泌(hemocrine)
指腺细胞将其产生的物质(即激素)直接分泌到血液或者细胞外液等体液中,并以它们为媒介对靶细胞产生调节效应的一种分泌形式。
激素通过血流将所携带的调节信息递送至机体远处的靶细胞,实现长距细胞间通讯,因此内分泌也称远距分泌或血分泌。
激素(hormone)
由内分泌腺或器官组织的内分泌细胞所合成和分泌的高效能生物活性物质,它以体液为媒介,在细胞之间递送调节信息。

除内分泌外,激素还可通过旁分泌、神经内分泌、自分泌、内在分泌、腔分泌(释放到体内管腔中)等短距细胞通讯方式传递信息。

激素的来源和作用

  • 激素的主要来源
    • 经典内分泌腺体:如垂体、甲状腺、甲状旁腺、胰岛、肾上腺、性腺等
    • 非内分泌腺器官的分泌:包括脑、心、肝、肾、胃肠道等器官的一些细胞除自身所固有的特定功能外、还兼有内分泌功能,如心肌细胞可生成心房钠尿肽等
    • 在一些组织器官中转化而生成:如血管紧张素 Ⅱ 和 1,25-羟维生素 D3 分别在肺和肾组织转化为具有生物活性的激素
  • 激素对机体整体功能的调节作用:维持机体稳态、调节新陈代谢、促进生长发育、调节生殖过程

激素的化学性质

  1. 胺类激素:多为氨基酸的衍生物
    1. 儿茶酚胺:
      • 肾上腺素等由酪氨酸经酶修饰而成(酪氨酸衍生物
      • 在分泌前通常储存在胞内分泌颗粒中
      • 水溶性强,与靶细胞膜受体结合而发挥作用
    2. 甲状腺素
      • 由甲状腺球蛋白分子裂解而来的含碘酪氨酸缩合物
      • 以甲状腺胶质的形式大量储存在细胞外的甲状腺滤泡腔
      • 脂溶性强,与细胞内受体结合发挥作用
    3. 褪黑素:以色氨酸为原料合成(色氨酸衍生物)。
  2. 多肽或蛋白质类激素:下丘脑、垂体、甲状旁腺、胰岛、胃肠道等部位分泌的激素大多属于此类。
  3. 脂类激素:指以脂质为原料合成的激素。
    1. 类固醇激素(三醇三酮):皮质醇(属于糖皮质激素)、雌二醇、胆钙化醇(未羟化的维生素 D3)、孕酮、睾酮、醛固酮
    2. 廿烷酸类:包括由花生四烯酸转化而成的前列腺素族(PG)、血栓烷类(TX)、白细胞三烯类(LT)等。

激素的作用机制

激素受体介导的细胞内机制

膜受体

胞内受体核受体

  • 激素:类固醇激素甲状腺素(T4)、三碘甲腺原氨酸(T3)。
  • 作用机制:
    • 基因表达学说:激素与胞质受体(核受体)结合形成激素受体复合物,后者再进入细胞核生效,即经过两个步骤调节基因转录及表达改变细胞活动,故又称二步作用原理。
    • 核受体介导的信号转导:核受体在与特定的激素结合后作用于 DNA 分子的激素反应元件,通过调节靶基因转录(如甲状腺激素可刺激 mRNA 的合成)以及所表达的产物引起细胞生物效应。

激素作用的终止

  • 完善的激素分泌调节系统能使内分泌细胞适时终止分泌激素:如下丘脑-腺垂体-靶腺轴系
  • 激素与受体解离,其下游的一系列信号转导过程也随之终止
  • 通过控制细胞内某些酶活性等:如磷酸二酯酶分解 cAMP 为无活性产物,终止细胞内信号转导
  • 激素受体被靶细胞内吞:如发生内化,并经溶酶体酶分解灭活
  • 激素在肝、肾等器官和血液循环中被降解为无活性的形式:如氧化还原、脱氨基、脱竣基、脱碘、甲基化或其他方式被灭活、清除
  • 有些激素在信号转导过程中常生成一些中间产物,能及时限制自身信号转导过程:如胰岛素受体介导的信号转导通路中,酪氨酸蛋白磷酸酶是胰岛素受体的靶酶,其活化后反而可催化胰岛素受体去磷酸化而失活,随后的信号分子也相继去磷酸化,于是信号转导终止,起到反馈调节作用

激素作用的一般特性

  1. (相对)特异作用:激素作用的特异性主要取决于分布于靶细胞的相应受体。各种激素只选择性作用于与其亲和力高的特定目标——靶器官、靶腺、靶组织和靶细胞,以及靶蛋白、靶基因等。激素的作用范围存在很大差异:
    • 作用局限:如腺垂体分泌的促激素主要作用于外周靶腺。
    • 作用广泛:
      • 生长激素促黑素、甲状腺激素和胰岛素等的作用可遍及全身各器官组织没有明确靶腺),这取决于激素受体的分布范围。
      • 有些激素可与多个受体结合,即有交叉现象,只是与不同受体亲和力有所差异。如胰岛素既可与其受体结合也可与胰岛素样生长因子结合,糖皮质激素既可与糖皮质激素受体也可与盐皮质激素受体结合等。
  2. 信使作用:激素仅起传递信息的作用,激素对其所作用的细胞,既不赋予新功能,也不提供额外能量。
  3. 高效作用:激素的信号转导环节具有生物放大效应
  4. 相互作用:
    1. 协同作用:
      • 生长激素、肾上腺素、糖皮质激素和胰高血糖素都具有升高血糖的作用,它们共同作用时,在升高血糖的效应上远远超过了它们各自单独的作用,所以它们有着协同作用。
    2. 拮抗作用:
      • 升糖激素的升血糖效应与胰岛素的降血糖效应相拮抗
      • 甲状旁腺素的升血钙效应与降钙素的降血钙效应相拮抗
    3. 允许作用
      1. 糖皮质激素对儿茶酚胺:糖皮质激素本身无缩血管作用,但它缺乏或不足时,儿茶酚胺类激素对心血管的作用就难以充分发挥,这可能是由于糖皮质激素可调节儿茶酚胺类受体的表达或者调节受体后的信号转导通路。
      2. 醛固酮对儿茶酚胺:作用强于糖皮质激素。
      3. 甲状腺激素对儿茶酚胺:甲状腺激素可增加心肌细胞膜上 β 受体的数量和亲和力。
      4. 雌激素对缩宫素:雌激素可增强子宫平滑肌对儿茶酚胺的敏感性。
    4. 竞争作用:
      • 如盐皮质激素(醛固酮)与孕激素在结构上有相似性,盐皮质激素和孕激素都可结合盐皮质激素受体,但盐皮质激素与盐皮质激素受体的亲和力远高于孕激素,所以,盐皮质激素在较低浓度就可发挥作用。当孕激素的浓度较高时,可竞争结合盐皮质激素受体,而减弱盐皮质激素的作用。

激素分泌节律及其分泌的调控

生物节律性分泌

  • 短者以分钟或小时为周期的脉冲式分泌
    • 一些腺垂体激素
  • 多数表现为昼夜节律性分泌
    • 生长激素和皮质醇等的分泌
  • 长者以月、季等为周期的分泌
    • 女性的性激素呈月经周期性分泌
    • 甲状腺激素甚至存在季节性周期波动

激素分泌的调控

体液调节
  • 直接反馈调节:
    • 很多激素都参与体内物质代谢的调节,这些物质代谢导致的血液中理化性质的变化,又反过来调节相应激素的分泌水平,形成直接反馈效应
    • 这种激素作用所致的终末效应对激素分泌的影响能更直接、及时地维持血中某种成分浓度的相对稳定
    • 有些激素的分泌受自我反馈的调控:钙三醇生成增加到一定程度时即可抑制其合成细胞内的1α-羟化酶系活性,限制钙三醇的生成和分泌,从而使血中钙三醇水平维持稳态
    • 有些激素的分泌直接受功能相关联或相抗衡的激素的影响:胰高血糖素和生长抑素可以旁分泌的方式分别刺激和抑制胰岛β细胞分泌胰岛素,这些激素的作用相互抗衡、相互制约,共同维持血糖的相对稳定
  • 多轴系反馈调节:轴系是一个有等级层次的调节系统,系统内高位激素对下位内分泌活动具有促进性调节作用,而下位激素对高位内分泌活动多起抑制性作用,从而形成具有自动掠制能力的反馈环路
    • 分类:
      • 长反馈:是指调节环路中终末靶腺或组织分泌的激素对上位腺体活动的反馈影响
      • 短反馈:是指垂体分泌的激素对下丘脑分泌活动的反馈影响
      • 超短反馈:为下丘脑肽能神经元活动受其自身分泌的调节肽的影响
    • 轴系:
      • 下丘脑-垂体-甲状腺轴
      • 下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴
      • 下丘脑-垂体-性腺轴
    • 特点:
      • 轴系中任何一个环节发生障碍都将引起该轴系的激素分泌稳态遭受破坏而致病
      • 轴系还受中枢神经系统(如海马、大脑皮层等脑区)的调控
      • 轴系中也有正反馈控制:卵泡在成熟发育的进程中,它所分泌的雌激素在血液中达到一定水平后,可正反馈地引起 LH 分泌出现高峰,最终促发排卵
神经调节

神经活动对激素分泌的调节具有特殊意义

  • 在应激状态下,交感神经系统活动增强,肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素增加,协同交感神经广泛动员机体潜在能力,增加能量释放,以适应活动需求
  • 夜间睡眠时迷走神经活动占优势,可促进胰岛β细胞分泌胰岛素,有助于机体积蓄能量、休养生息
  • 婴儿吸吮母亲乳头通过神经反射引起母体催乳素和缩宫素释放,发生射乳反射;进食期间迷走神经兴奋,促进G细胞分泌促胃液素等

甲状腺内分泌

  • 甲状腺:
    • 甲状腺是人体最大的内分泌腺,正常成年人的甲状腺重 15–30g,血液供应十分丰富
    • 甲状腺激素由滤泡上皮细胞合成,并以胶质形式储存于滤泡腔中
    • 甲状腺是唯一能将生成的激素大量储存于细胞外的内分泌腺
    • 在甲状腺滤泡之间和滤泡上皮细胞之间,还存在滤泡旁细胞(又称C细胞),能够分泌降钙素,主要参与机体钙、磷代谢和稳态的调节
  • 甲状腺激素:
    • 四碘甲腺原氨酸(T4,甲状腺素):分泌量最大,约分泌总量的 90%
    • 三碘甲腺原氨酸(T3):约占分泌总量的9%,生物活性最强
    • 逆三碘甲腺原氨酸(rT3):约占分泌总量的 1%,不具有 TH 生物活性

下丘脑-垂体及松果体内分泌

下丘脑-腺垂体系统内分泌 下丘脑调节激素下丘脑调节肽 垂体门脉系统:可经局部血流直接实现下丘脑与腺垂体之间的双向沟通,而无需通过体循环。 小细胞神经元/神经内分泌小细胞: 与垂体门脉中的初级毛细血管丛密切接触,其分泌物可直接释放到垂体门脉血液中 这些【小细胞神经元】能产生多种调节腺垂体(垂体前叶)分 …

胰岛内分泌

胰岛内分泌细胞按形态学特征及分泌的激素至少有五种:

  • α(A)细胞分泌胰高血糖素,约占胰岛细胞总数的 25%;
  • β(B)细胞分泌胰岛素,占 60%–70%;
  • δ(D)细胞分泌生长抑素(SS),约占 10%;
  • F(PP)细胞分泌血管活性肠肽(VIP),D1(H)细胞和分泌胰多肽(PP),两者数量很少。

肾上腺内分泌

肾上腺皮质激素 肾上腺皮质由外向内依次分为: 球状带:分泌盐皮质激素(MC),如醛固酮。 束状带:分泌糖皮质激素(GC),包括皮质醇/氢化可的松(主要,90%)(对糖代谢作用最强)、皮质酮(10%) 网状带:分泌极少量的雄激素(“情网”),主要是脱氢表雄酮、雄烯二酮。 双侧肾上腺被切除的动物由于缺乏 …

钙调节激素的内分泌

甲状旁腺主细胞分泌的甲状旁腺激素(PTH)、甲状腺 C 细胞分泌的降钙素(CT)以及由皮肤、肝和肾等器官联合作用生成的 1,25-二羟维生素 D3 是共同调节机体钙、磷代谢稳态的三种基础激素,称为钙调节激素