生理學(xué)概述,內(nèi)分泌 激素

　二、激素作用的一般特性

　　激素雖然種類很多，作用復(fù)雜，但它們?cè)趯?duì)靶組織發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的過(guò)程中，具有某些共同的特點(diǎn)。

　�。ㄒ唬┘に氐男畔�傳遞使用

　　內(nèi)分泌系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)一樣，是機(jī)體的生物信息傳遞系統(tǒng)，但兩者的信息傳遞形式有所不同。神經(jīng)信息在神經(jīng)纖維上傳輸時(shí)，以電信號(hào)為信息的攜帶者，在突觸或神經(jīng)-效應(yīng)器接頭外處，電信號(hào)要轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)信號(hào)，而內(nèi)分泌系統(tǒng)的信息只是把化學(xué)的形式，即依靠激素在細(xì)胞與細(xì)胞之間進(jìn)入信息傳遞。不論是哪種激素，它只能對(duì)靶細(xì)胞的生理化過(guò)程起加強(qiáng)或減弱的作用，調(diào)節(jié)其功能活動(dòng)。例如，生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，甲狀腺激素增強(qiáng)代謝過(guò)程，胰島素降低血糖等。在這些作用中，激素既不能添加成分，也不能提供能量，僅僅起著“信使”的作用，將生物信息傳遞給靶組織，發(fā)揮增強(qiáng)或減弱靶細(xì)胞內(nèi)原有的生理化生化近程的作用。

　�。ǘ�）激素作用的相對(duì)特異性

　　激素釋放進(jìn)入血液被運(yùn)送到全身各個(gè)部位，雖然他們與各處的組織、細(xì)胞有廣泛接觸，但有此激素只作用于某些器官、組織和細(xì)胞，這稱為激素作用的特異性。被激素選擇作用的器官、組織和細(xì)胞，分別稱為靶器官、靶組織和靶細(xì)胞。有些激素專一地選擇作用于某一內(nèi)分泌腺體，稱為激素的靶腺。激素作用的特異性與靶細(xì)胞上存在能與該激素發(fā)生特異性結(jié)合的受體有關(guān)。肽類和蛋白質(zhì)激素的受體存在于靶細(xì)胞膜上，而類固醇激素與甲狀腺激素的受體則位于細(xì)胞漿或細(xì)胞核內(nèi)。激素與受體相互識(shí)別并發(fā)生特異性結(jié)合，經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的反應(yīng)，從而激發(fā)出一定的生理效應(yīng)。有些激素作用的特異性很強(qiáng)，只作用于某一靶腺，如促甲狀腺激素只作用于甲狀腺，促腎上腺皮質(zhì)激素只作用于腎上腺皮質(zhì)，而垂體促性腺激素只作用于性腺等。有些激素沒(méi)有特定的靶腺，其作用比較廣泛，如生長(zhǎng)素、甲狀腺激素等，它們幾乎對(duì)全身的組織細(xì)胞的代謝過(guò)程都發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，但是，這些激素也是與細(xì)胞的相應(yīng)受體結(jié)合而起作用的。

　　（三）激素的高效能生物放大作用

　　激素在血液中的濃度都很低，一般在納摩爾（n mol/L）,甚至在皮摩爾（p mol/L）數(shù)量級(jí)，雖然激素的含量甚微，但其作用顯著，如1mg的甲狀腺激素可使機(jī)體增加產(chǎn)熱量約4200000 J（焦耳）。激素與受體結(jié)合后，在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生一系列酶促放大作用，一個(gè)接一個(gè)，逐級(jí)放大效果，形成一個(gè)效能極市制生物放電系統(tǒng)。據(jù)估計(jì)，一個(gè)分子的胰高血糖素使一個(gè)分子的腺苷酸環(huán)化酶激活后，通過(guò)cAMP-蛋白激酶�？杉ず�參10000個(gè)分子的磷酸化酶。另外，一個(gè)分子的促甲狀腺激素釋放激素，可使腺垂體釋放十萬(wàn)個(gè)分子的促甲狀腺激素。0.1μg的促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素，可引起腺垂體釋放1μg促腎上腺皮持激素，后者能引起腎上腺皮質(zhì)分泌40μg糖皮質(zhì)激素，放大了400倍。據(jù)此不難理解血中的激素濃度雖低，但其作用卻非常明顯，所以體液中激素濃度維持相對(duì)的穩(wěn)定，對(duì)發(fā)揮激素的正常調(diào)節(jié)作用極為重要。

　�。ㄋ模┘に亻g的相互作用

　　當(dāng)多種激素共同參與某一生理活動(dòng)的調(diào)節(jié)時(shí)，激素與激素之間往往存在著協(xié)同作用或拮抗作用，這對(duì)維持其功能活動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定起著重要作用。例如，生長(zhǎng)素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素及胰高血糖素，雖然使用的環(huán)節(jié)不同，但均能提高血糖，在升糖效應(yīng)上有協(xié)同作用；相反；胰島素則以降低血糖，與上述激素的升糖效應(yīng)有拮抗作用。甲狀旁腺激素與1，12-二羥維生素D₃對(duì)血鈣的調(diào)節(jié)是相輔相成的，而降鈣素則有拮抗作用。激素之間的協(xié)同作用與拮抗作用的機(jī)制比較復(fù)雜，可以發(fā)生在受體水平，也可以發(fā)生在受體后信息傳遞過(guò)程，或者是細(xì)胞內(nèi)酶促反應(yīng)的某一環(huán)節(jié)。例如，甲狀腺激素可使許多組織（如心、腦等）β-腎上腺素能受體增加，提高對(duì)兒茶酚胺的敏感性，增強(qiáng)其效應(yīng)。孕酮與醛固醛在受體水平存在著拮抗作用，雖然孕酮與醛固酮受體的親和性較小，但當(dāng)孕酮濃度升高時(shí)，則可與醛固酮競(jìng)爭(zhēng)同一受體，從而減弱醛固酮調(diào)節(jié)水鹽代謝的作用。前列環(huán)素（PGI₂）可使血小板內(nèi)cAMP增多，從而抑制血小板聚集；相反，血栓素A₂（TXA₂）卻能使血小板內(nèi)cAMP減少，促進(jìn)血小板的聚集。

　　另外，有的激素本身并不能直接對(duì)某些器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生生理效應(yīng)，然而在它存在的條件下，可使另一種激素的作用明顯增強(qiáng)，即對(duì)另一種激素有調(diào)節(jié)起支持作用。這種現(xiàn)象稱為允許作用（permissive action）。糖皮質(zhì)激素的允許作用是最明顯的，它對(duì)心肌和血管平滑肌并元收縮作用，但是，必須有糖皮質(zhì)激素有存在，兒茶酚胺才能很好地發(fā)揮對(duì)心血管的調(diào)節(jié)作用。關(guān)于允許作用的機(jī)制，至今尚未完全清楚。過(guò)去認(rèn)為，允許作用是由于糖皮質(zhì)激素抑制兒茶酚-O-甲基移位酶，使兒茶酚胺降解速率減慢，導(dǎo)致兒茶酚胺作用增強(qiáng)�，F(xiàn)在通過(guò)對(duì)受體和受體水平的研究，也可以調(diào)節(jié)受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)住處傳遞過(guò)程，如影響腺苷酸環(huán)化酶的活性以及cAMP的生成等。

　　三、激素作用的機(jī)制

　　激素作為信息物質(zhì)與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合后，如何把信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)，并經(jīng)過(guò)怎樣的錯(cuò)綜復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，最終產(chǎn)生細(xì)胞生物效應(yīng)的機(jī)制，一直是內(nèi)分泌學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重要領(lǐng)域。近一二十年來(lái)，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，關(guān)于激素作用機(jī)制的研究，獲得了迅速進(jìn)展，不斷豐富與完善了關(guān)于激素作用機(jī)制的理論學(xué)說(shuō)。激素按其化學(xué)性質(zhì)分為兩在類棗含氮激素和類固醇激素，這兩類激素有作用機(jī)制也完全不同，現(xiàn)分別敘述。

　�。ㄒ唬┖�氮激素有作用機(jī)制棗第二信使學(xué)說(shuō)

　　第二信使學(xué)說(shuō)是Sutherland等于1965年提出來(lái)的。Sutherland學(xué)派在研究糖原酵解第一步所需限速酶棗磷酸化酶的活性時(shí)，發(fā)胰高血糖素與腎上腺素可使肝勻漿在APT、Mg²⁺與腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase,AC）的作用下產(chǎn)生一種新物質(zhì)，這種物質(zhì)具有激活磷酸體酶從而催化糖原酵解的作用。實(shí)驗(yàn)證明，它是環(huán)-磷腺苷（cyclic AMP,cAMP），在Mg²⁺存在的條件下，腺苷酸化酶促進(jìn)ATPA轉(zhuǎn)變?yōu)閏AMP。CAMP在磷酸二酯酶（phosphodiesterase）的作用下，降解為5ˊAMP。隨后，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)cAMP之所以能激活磷酸化酶，是由于cAMP激活了另一種酶，即依賴cAMP的蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase,cAMP-PK,PKA）而完成的。

　　Sutherland綜合這些資料提出第二信使學(xué)說(shuō)，其主要內(nèi)容包括：①激素是第一信使，它可與靶細(xì)胞膜上具有立體構(gòu)型的專一性受體結(jié)合；②激素與受體結(jié)合后，激活漠上的腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)；③在mg²⁺楔存在的條件下，腺苷酸環(huán)化酶促使ATP轉(zhuǎn)變?yōu)閏AMP，cAMP是第二信使，信息由第一信使傳遞給第二信使；④cAMP是使無(wú)活性的蛋白激酶（PKA）激活。PKA具有兩個(gè)亞單位，即調(diào)節(jié)亞單位與催化亞單位。CAMP與PKA的調(diào)節(jié)亞單位結(jié)合，導(dǎo)致調(diào)節(jié)亞單位與催化亞脫離而使PKA激活，催化細(xì)胞內(nèi)多種蛋白質(zhì)發(fā)生磷酸化反應(yīng)，包括一些蛋白發(fā)生磷酸化，從而引起靶細(xì)胞各種生理生化反應(yīng)（圖11-2）。

圖11-2 含氧激素作用機(jī)制示意圖

H：激素 R：受體 GP：G蛋白 AC：腺苷酸環(huán)化酶PDE：磷酸 二酯酶

RKr :蛋白激酶調(diào)節(jié)亞單位 PKc:蛋白激酶催化亞單位

　　以cAMP為第二信使學(xué)說(shuō)的指出，推動(dòng)了激素作用機(jī)制的研究工作迅速深入發(fā)展。近年來(lái)的研究資料表明，cAMP并不是唯一的第二信使，可能作為第二信使的化學(xué)物質(zhì)還有cGMP、三磷酸肌醇、二酰甘油、Ca²⁺等。另外，關(guān)于細(xì)胞表現(xiàn)受體調(diào)節(jié)、腺苷酸環(huán)化酶活化機(jī)制、蛋白激酶C的作用等方面的研究都取得了很大進(jìn)展，現(xiàn)概述如下：

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