第十一章　内　分　泌

学习目标

掌握：激素的概念，几种主要激素（生长激素、甲状腺激素、糖皮质激素、胰岛素等）的生理学作用及其分泌调节。

熟悉：激素的作用方式和作用机制，下丘脑调节肽。

了解：激素的化学分类，肾上腺髓质的功能。

人体内的腺体或细胞转移并释放某种化学物质的过程称为分泌（secretion），包括外分泌和内分泌。外分泌是指外分泌腺通过导管将分泌物排放到体表或体腔的过程。内分泌是指细胞的分泌物不经导管排出而直接进入血液或其他体液的过程。

第一节 概 述

一、内分泌系统和激素

内分泌系统包括内分泌腺（如下丘脑、垂体、甲状腺等）、内分泌组织（如胰岛）和散在于各系统或组织内的内分泌细胞。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，可经组织液或血液传递而发挥其调节作用，此种化学物质称为激素（hormone）。

激素传递信息的方式有多种：大多数激素分泌后经血液运输至远距离的靶细胞或组织而发挥作用，这种方式称为远距分泌；有的激素分泌后可由组织液直接弥散于邻近细胞而发挥作用，称为旁分泌；下丘脑某些核团的神经细胞，不仅具有神经元的结构与功能，而且还兼有合成与分泌激素的功能，这些神经细胞分泌的激素经神经纤维轴浆流动运送至末梢释放，这类细胞称为神经内分泌细胞，它们产生的激素称为神经激素，这种方式称为神经内分泌；激素也可以作用于分泌它的自身细胞，这种方式称为自分泌（图11-1）。

内分泌系统是人体的一个重要的功能调节系统，在神经系统主导之下，通过体液途径传播生物信息，调节机体的各种生理功能，维持人体内部的协调统一和内环境的相对稳定。

二、激素作用的一般特征

激素的化学结构各异，但它们在发挥作用的过程中却具有共同的特征。

图11-1　激素传递信息的方式

（一）激素的信息传递作用

激素是一种化学信息物质，通过组织液或血液，能将生物信息由内分泌细胞传递到靶细胞，以加强或减弱细胞内原有的功能活动。激素在细胞之间起信息传递的作用，它本身并不直接参与细胞的物质和能量代谢过程，仅仅起“信使”的作用。激素在完成信息传递后便分解失活。

（二）激素的高效能

激素在血液中含量极少，一般用纳摩尔（nmol/L）甚至皮摩尔（pmol/L）表示。激素含量虽少，但其作用很强。当激素与受体结合后，细胞内发生一系列酶促反应，发挥高效能生物放大作用。例如，1分子肾上腺素可以使肝脏产生1亿分子以上的1-磷酸葡萄糖。激素分泌量的多或少，表现为腺体功能亢进或不足。

（三）激素作用的特异性

激素选择性地作用于某些器官、组织及细胞的特性称为激素作用的特异性。激素作用的特异性与其特异性受体有关，只有激素与特异性受体结合才能发挥其调节作用。被激素识别并发挥作用的器官、组织和细胞，分别称为该激素的靶器官、靶组织和靶细胞。有些激素只有一种靶腺或靶细胞，如腺垂体分泌的促激素只作用于相应靶腺。有些激素可有若干靶细胞，广泛作用于全身的组织细胞，例如，生长素可促进骨骼和肌肉蛋白质合成，从而影响组织的生长、发育。

（四）激素间的相互作用

多种激素共同参与调节某一生理过程时，它们之间的作用是相互联系、相互依赖、相互影响的。

（1）协同作用：多种激素调节同一生理过程时，共同引起一种生理功能的增强或减弱，如胰高血糖素与肾上腺素都有升高血糖的作用。

（2）相互拮抗：两种激素调节同一生理过程可产生相反的生理效应，如胰岛素能降低血糖，而胰高血糖素等则升高血糖，这些激素的作用相互拮抗，共同维持血糖的正常浓度。

（3）允许作用：有的激素本身并不能直接对某些器官、组织、细胞产生生理效应，但是它的存在可使另一种激素作用明显增强（即一种激素为另一种激素的调节起支持作用），这种现象称为允许作用。如糖皮质激素对血管平滑肌无收缩作用，但是由于它的存在，儿茶酚胺才能发挥对血管的生理效应。

三、激素的分类

激素的种类很多，来源复杂，按其化学性质分为如下几类。

（一）蛋白质和肽类激素

蛋白质激素：胰岛素、甲状旁腺激素、腺垂体分泌的各种激素等。肽类激素：下丘脑调节肽、神经垂体激素、降钙素、胰高血糖素等。

其共同特点是它们均易被胃肠道消化酶水解，药用时不宜口服，应予以注射。

（二）胺类激素

胺类激素属于含氮激素，主要包括肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激素等。胺类激素的特点是不宜口服（除甲状腺激素外）。

（三）类固醇激素

类固醇激素由肾上腺皮质和性腺分泌，包括糖皮质激素、盐皮质激素、雌激素、孕激素、雄激素等。

这类激素特点是可以口服。此外，1，25-二羟基维生素D3也被视为类固醇激素，前列腺素则属脂肪酸衍生物。

四、激素的作用原理

由于激素的化学性质不同，对靶细胞的作用机制也有所不同。

（一）细胞膜受体介导的信号转导机制

1.激素的受体分类

根据靶细胞中受体存在的部位不同，可将受体分为细胞膜受体和细胞内受体。

2.激素受体调节

为了适应机体的需要，受体的数量及受体与激素的亲合力均可发生改变，这种现象称为激素受体调节。激素与受体的结合力称为亲合力。亲合力可随生理或药理因素的变化而改变，受体数目可受激素浓度的影响。当血液中某种激素浓度升高时，靶细胞中该激素受体数量减少及亲合力降低，称为减量调节或简称下调（downregulation）。当激素浓度降低时，受体的数量增多和亲合力又迅速回升，称为增量调节或简称上调（upregulation）。

3.含氮激素的作用机制（第二信使学说）

含氮激素有较强的极性，它们的分子体积多较大。含氮激素从内分泌腺分泌出来，经由血液到达靶细胞后，并不直接进入细胞内发挥作用，而是与靶细胞膜上具有立体构型的专一性受体（R）结合。激素与受体结合后，激活细胞膜上鸟苷酸调节蛋白（简称G蛋白），继而激活膜上的腺苷酸环化酶，在Mg2+参与下，促使三磷腺苷（ATP）转变为环磷酸腺苷（cAMP），cAMP再激活细胞内使无活性的蛋白激酶系统（PKA），PKA具有两个亚单位，即蛋白激酶调节亚单位（PKr）与蛋白激酶催化亚单位（PKc）。cAMP与蛋白激酶调节亚单位结合，导致蛋白激酶调节亚单位与蛋白激酶催化亚单位脱离而使PKA激活，催化细胞内多种蛋白质发生磷酸化反应，从而引起靶细胞各种生理生化反应，如腺细胞的分泌、肌肉细胞的收缩、神经细胞动作电位的出现、细胞膜通透性的改变、细胞分裂与分化及各种酶的反应等（图11-2）。

图11-2　含氮激素的作用机制示意图
注：H表示激素；R表示受体；GP表示G蛋白；AC表示腺苷酸环化酶；PDE表示磷酸二酯酶。

从含氮激素的作用机制来看，激素把信息传递至靶细胞表面，然后，环磷酸腺苷从细胞表面获得信息并传送到靶细胞内的有关酶系，从而发挥激素对靶细胞功能的调节作用。因此，人们把激素叫做第一信使，而把cAMP称为第二信使，并把这一类激素的作用机制学说称为第二信使学说。

近年来的研究资料表明，cAMP并不是唯一的第二信使，可能作为第二信使的化学物质还有cGMP、三磷酸肌醇、二酰甘油、Ca2+等。另外，关于细胞受体调节、腺苷酸环化酶活化机制、蛋白激酶C的作用等方面的研究都取得了很大的进展。

（二）细胞内受体介导的信号转导机制

类固醇激素作用的机制，即基因表达学说认为，类固醇激素相对分子质量较小，脂溶性较高，到达靶细胞后可透过细胞膜。进入细胞内的某些激素，如糖皮质激素，先与细胞质内的特异受体结合，形成激素-受体复合物，导致受体蛋白结构改变而增强激素-受体复合物对染色质的亲合力，从而使激素-受体复合物容易透过细胞核膜进入细胞核内，并与激素反应元件结合，形成激素-受体复合物，进而启动特异性基因转录，促进特异性mRNA生成，诱导蛋白质或酶蛋白合成，发挥特定的生理功能。还有的激素（如性激素）进入细胞内，可直接穿过细胞核膜进入细胞核中，与细胞核中的受体结合，调节基因表达。糖皮质激素可不通过基因调节机制，作用于细胞膜而发挥生理效应，也可直接作用于靶细胞溶酶体，使溶酶体膜稳定而不易破裂。激素的作用机制是非常复杂的，如甲状腺激素虽属含氮激素，却易透过细胞核膜直接进入细胞核内，通过基因表达发挥调节作用。

细胞内受体介导亲脂性激素信号转导过程示意图见图11-3。

图11-3　细胞内受体介导亲脂性激素信号转导过程示意图
注：HRE表示激素反应元件；DNA表示脱氧核糖核酸；mRNA表示信使核糖核酸。

知识链接

“内分泌”概念的提出

法国生理学家ClaudBernard在1855年1月的一次演讲中首次提出了“internal secretion（内分泌）”这一概念。ClaudBernard根据实验结果发现，肝脏具有胆汁形式的外分泌功能和将所生成的葡萄糖直接分泌到血液中的内分泌功能。ClaudBernard提出了外分泌活动需要通过固定管道结构释放分泌物而发挥作用的一种新的分泌方式。尽管他当初的内分泌概念与当今的内分泌概念不完全一致，却启迪了人们的研究思路。在此前的1849年，德国医生Berthold基于其对阉割小公鸡的实验观察——没有神经联系的移植睾丸能使鸡冠正常生长的现象，得出了睾丸可能向血液释放某些物质以维持动物雄性行为和副性征的结论。在内分泌学发展史上，这是第一个最成功和明确的内分泌腺实验，后人评价他开辟了一条通向新的科学领域的道路。