第二节　下丘脑与垂体

一、下丘脑的内分泌功能

下丘脑中许多核团的神经元兼有分泌细胞的功能。位于下丘脑内侧基底部促垂体区的小细胞肽能神经元分泌下丘脑调节肽，由垂体门脉系统运送到腺垂体，调节腺垂体激素的合成与释放，构成下丘脑-腺垂体门脉系统。而位于下丘脑视上核和室旁核的大细胞肽能神经元能合成血管升压素和催产素，经下丘脑-垂体束的轴浆运输到达并储存于神经垂体中，构成下丘脑-神经垂体系统。它们将从大脑皮质或中枢神经系统其他部位传来的神经信息转变为激素信息，以下丘脑为枢纽，把神经调节与体液调节联系了起来。图11-4所示为下丘脑与垂体的功能结构与联系。

图11-4　下丘脑与垂体的功能结构与联系
注：MgC表示大细胞肽能神经元；PvC表示小细胞肽能神经元。

（一）下丘脑调节性多肽

由下丘脑促垂体区肽能神经元分泌的能调节腺垂体活动的肽类激素统称为下丘脑调节性多肽（HRP）。迄今为止已发现了九种下丘脑调节性多肽，其化学性质和主要作用见表11-1。

表11-1　九种下丘脑调节性多肽的化学性质和主要作用

（二）下丘脑激素分泌的调节

各种下丘脑调节性多肽的作用机制略有不同。下丘脑调节性多肽与腺垂体靶细胞膜受体结合后，对腺垂体相应激素的释放进行调节。在机体遇到应激刺激时，CRH分泌增多，它具有昼夜节律，清醒时分泌增多，清晨6～8点时达高峰，0点时最低。GnRH、ACTH及皮质醇分泌节律均同步，因此临床上可通过24h尿液或血浆皮质醇的测定，通过观察其昼夜曲线来判断下丘脑-腺垂体-肾上腺皮质轴的功能。

二、下丘脑与垂体的功能结构与联系

（一）下丘脑-腺垂体门脉系统

腺垂体的血液供应主要来自垂体上动脉，由第一级毛细血管网、垂体门微静脉及第三级毛细血管网构成垂体门脉系统，第二级毛细血管网汇合成垂体静脉，垂体静脉出腺垂体后注入邻近的静脉。

下丘脑基底部的正中隆起、弓状核、腹内侧核、视交叉上核及室周核等处属于“促垂体区”。这些核团的神经元分泌神经肽或肽类激素，称为肽能神经元。它们接受高位中枢神经系统的控制。肽能神经元的短轴突末梢与垂体门脉系统第一级毛细血管网接触，将其自身合成的神经肽释放入血液，通过垂体门脉系统运输，调节腺垂体激素的分泌，腺垂体分泌的激素也可经垂体门脉系统反向流动，影响下丘脑的神经内分泌功能（图11-4）。

（二）下丘脑-神经垂体系统

位于下丘脑前部的视上核、室旁核既有典型的神经元功能，又具有合成、分泌血管升压素和催产素的功能。其轴突构成下丘脑-垂体束，不仅传导冲动，而且经轴浆运输将这两种激素运至神经末梢，并在神经垂体部位储存。当这些神经元兴奋时，神经垂体将激素释放入血液，因此，可将神经垂体视为下丘脑的延伸部分，下丘脑与神经垂体在结构与功能上成为一体（图11-4）。

三、腺垂体

腺垂体是体内最重要的内分泌腺，它分泌生长激素、催乳素、促黑（素细胞）激素、促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促卵泡激素和黄体生成素七种激素。

（一）腺垂体激素及其作用

1.生长激素

生长激素（GH）是腺垂体中含量较多的一种激素。人生长激素由191个氨基酸残基组成，相对分子质量为22000，其化学结构与人催乳素十分相似，二者除各具有特定的作用外，二者的作用范围还有一定的交叉。成人安静、空腹的情况下，血浆中生长激素的浓度，男性不超过5μg/L（一般为2μg/L），女性高于男性，但不超过10μg/L。儿童血浆中生长激素浓度高于成人。血浆中生长激素浓度还受睡眠、锻炼、血糖及性激素水平等多种因素的影响。入睡后生长激素分泌明显增加，约60min达到高峰，以后逐渐减少。生长激素在血中的半衰期为6～20min。

生长激素的生理作用如下。

（1）促进生长：生长激素可促进物质代谢和生长发育，对机体各器官组织均有影响，尤其对骨骼、肌肉及内脏器官的作用更为显著。实验证明，幼年动物切除腺垂体后，生长即停滞，如能及时给予补充生长激素，则能使动物恢复生长发育。临床观察发现：幼年时期生长激素分泌不足，则生长停滞、身材矮小，称为侏儒症；幼年时期生长激素分泌过多，可引起巨人症。成年人生长激素分泌过多，由于骨骺已经闭合，长骨不会再生长，但肢端的短骨、颅骨及软组织可出现异常生长，表现为手足粗大、鼻大唇厚、下颌突出及内脏器官增大等现象，称为肢端肥大症。

生长激素的促进生长作用是通过诱导肝产生一种生长素介质而发挥作用的。生长素介质是一种化学结构与胰岛素相似的多肽类物质，又称为胰岛素样生长因子（IGF）。其主要作用是促进氨基酸进入软骨细胞，加速蛋白质合成，促进软骨细胞分裂增殖及骨化，使长骨增长。

（2）促进代谢：生长激素具有促进蛋白质合成、促进脂肪分解和升高血糖的作用。同时，它可使机体的能量来源由糖代谢向脂肪代谢转移，促进生长发育和组织修复。生长激素可促进脂肪分解，增强脂肪酸的氧化，使组织脂肪量减少。生长激素还可抑制外周组织对葡萄糖的摄取和利用，减少葡萄糖的消耗，升高血糖。生长激素分泌过多，可因血糖升高而引起糖尿病，称为垂体性糖尿病。

2.催乳素

催乳素（PRL）是含有199个氨基酸的蛋白质类激素，成人血浆中PRL浓度低于20 μg/L，其化学结构与生长激素相似，其主要作用如下。

（1）对乳腺的作用：催乳素能促进乳腺生长和发育，引起并维持乳腺泌乳。女性在青春期，乳腺发育主要与雌激素、孕激素、生长激素、甲状腺激素及催乳素等有关，多种激素相互协同。女性在妊娠期，催乳素、雌激素和孕激素分泌较多，使乳腺进一步生长发育，但过多的雌激素、孕激素对催乳素的泌乳作用有抑制效应，这可能是妊娠期间不泌乳的原因之一。女性分娩后，雌激素与孕激素水平迅速下降，催乳素才发挥其引起和维持泌乳的作用。

（2）对性腺的作用：催乳素与黄体生成素共同作用，促进黄体形成并维持孕激素分泌。在女性，催乳素具有促进排卵，促进黄体生成及促进雌激素、孕激素分泌的作用。在男性，催乳素可促进前列腺和精囊的生长，促进睾丸素的合成。

（3）在应激状态中的作用：在应激状态下，血中催乳素浓度升高且常与促肾上腺皮质激素和生长激素浓度同时升高，刺激停止后，数小时才恢复正常。

3.促黑激素

人类促黑激素（MSH）是结构与功能均与促肾上腺皮质激素有密切关系的多肽类激素，主要由腺垂体细胞分泌。其主要作用是促进黑素细胞中的酪氨酸酶的合成和激活，催化酪氨酸转变为黑色素，使皮肤、毛发、虹膜等颜色加深。

4.促激素

腺垂体分泌的促激素有促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促性腺素（包括促卵泡激素与黄体生成素）。

（1）促甲状腺激素（TSH）：促进甲状腺增生，合成并分泌甲状腺激素。

（2）促肾上腺皮质激素（ACTH）：促进肾上腺皮质增生，合成并分泌糖皮质激素。

（3）促卵泡激素（FSH）：它在女性称为FSH，而在男性称为精子生成素。在女性，FSH可促进卵泡生长、发育并成熟，并与黄体生成素协同作用，使卵泡分泌雌激素。而在男性，精子生成素可促进睾丸生成精子。

（4）黄体生成素（LH）：它在女性称为LH，在男性称为间质细胞刺激素，可刺激睾丸间质细胞分泌雄激素。

（二）腺垂体激素分泌的调节

1.生长激素分泌的调节

（1）下丘脑对生长激素分泌的调节：腺垂体生长激素的分泌受下丘脑GHRH与GHRIH的双重调节，前者促进生长激素分泌，后者则抑制其分泌。分泌GHRH的神经元主要位于下丘脑弓状核和腹内侧核，产生GHRIH的神经元主要分布于下丘脑室周核及弓状核等处。这些核团之间有广泛的突触联系，形成复杂的神经环路，通过多种神经肽或神经递质相互促进与制约，共同调节GH的分泌。一般认为，GHRH对GH的分泌起经常性的调节作用，而GHRIH则主要在应激刺激引起GH分泌过多时才对GH分泌起抑制作用。GHRH和GHRIH二者相互配合，共同调节腺垂体GH的分泌（图11-5）。

（2）反馈调节：生长激素与其他腺垂体激素一样，也可对下丘脑和腺垂体发挥负反馈调节作用。实验表明，不仅GH能反馈抑制下丘脑GHRH的释放，而且GHRH对其自身释放也有负反馈调节作用。此外，IGF-1对GH的分泌也有负反馈调节作用。在体外培养的垂体细胞，IGF-1可直接抑制GH的基础分泌和GHRH刺激引起的分泌。在整体动物中，IGF-1能刺激下丘脑释放GHRIH，从而抑制腺垂体分泌GH。可见，IGF-1可通过下丘脑和腺垂体两个水平对GH的分泌进行负反馈调节（图11-5）。

（3）睡眠的影响：人在进入慢波睡眠时，GH分泌增加，转入快波睡眠后，GH分泌减少。慢波睡眠时GH的分泌增多，有利于机体的生长发育和体力的恢复。

（4）性别：性别主要影响GH的分泌模式。在实验中发现，雄鼠的GH表现为明显的脉冲式分泌，而雌鼠为持续性分泌。在人类，青年女性GH的连续分泌比青年男性明显，其机制可能与性激素的水平有关。

（5）代谢因素：能量供应缺乏或耗能增加时，如饥饿、运动、低血糖及应激反应等，均可引起GH分泌增多。血糖降低是刺激GH分泌最有效的因素，相反，血糖升高则可抑制GH的分泌。当血中氨基酸增多时，也可引起GH分泌增加，而游离脂肪酸增多时则使GH的分泌减少。

2.催乳素分泌的调节

催乳素分泌受下丘脑的双重调节。下丘脑催乳素释放因子（PRF）可促进其分泌，催乳素释放抑制因子（PIF）则抑制其分泌。在妊娠期，PRL分泌显著增加。在婴儿吸吮乳头时反射性引起PRL大量分泌，这是一种典型的神经-内分泌反射。当乳头受到刺激时，冲动传到下丘脑，促使PRF释放增多导致腺垂体分泌PRL增加。人的精神活动对泌乳有重要影响，当乳母受到各种意外刺激引发剧烈情绪反应时，会使泌乳量明显减少。

3.促黑激素分泌的调节

肾上腺皮质功能不足的患者，负反馈作用减弱，使促黑激素分泌增多，发生皮肤色素沉着。促黑激素的分泌还受下丘脑促黑激素释放因子和促黑激素释放抑制因子双重调节，前者促进促黑激素的分泌，后者则抑制其分泌。平时以促黑激素释放抑制因子的作用占优势。

图11-5　生长激素的作用与分泌的调节
注：GH表示生长激素；SS表示生长抑素；GHRH表示生长激素释放激素；IGF-1表示胰岛素样生长因子-1；表示兴奋作用；表示抑制作用。

4.促激素分泌的调节

促激素具有促进相应的靶腺增生和分泌功能。它们分别作用于各自的靶腺形成下丘脑-垂体-靶腺轴调节方式。

四、神经垂体

神经垂体储存和释放的激素有血管升压素（抗利尿激素）和催产素两种，均为九肽，已由人工合成，并广泛应用于临床。神经垂体不含腺细胞，无分泌功能。

（一）神经垂体激素及其作用

血管升压素（VP）也称抗利尿激素（ADH），主要由下丘脑视上核合成。催产素（OXT）主要由室旁核合成。两个核团的激素与同时合成的神经垂体激素运载蛋白结合形成复合物，包装于囊泡中，呈分泌小颗粒状，经下丘脑-垂体束轴浆，运送至神经垂体储存。机体受到刺激时，下丘脑神经元兴奋，神经冲动沿轴突传导到神经末梢，发生去极化，Ca2+内流入神经末梢，促使神经末梢分泌囊泡以出胞方式将神经垂体激素与运载蛋白一同释放入血液（详见第八章肾脏的排泄功能）。

1.血管升压素的生理作用

生理状态时VP浓度很低，其主要功能是抗利尿作用，因此又称为抗利尿激素（ADH）。VP分泌不足则尿量大增，每日可达5～10L，称为尿崩症（详见第八章肾脏的排泄功能）。

应激情况下，下丘脑视上核分泌VP增加，可引起外周小动脉收缩，维持一定血压。因此VP常用作肺、食管及子宫等微血管出血时的止血药。

2.催产素的生理作用

催产素的作用是促进排乳及刺激子宫收缩。

（1）对乳腺的作用：哺乳期乳汁储存于腺泡中，催产素可促进乳腺腺泡和导管周围肌上皮细胞收缩，腺泡内压升高，将乳汁由输乳管排出。

（2）对子宫的作用：催产素对非孕子宫作用较弱，妊娠末期子宫平滑肌对催产素较敏感。雌激素可提高子宫对催产素敏感性，而孕激素的作用则相反。

催产素在临床上的作用，主要是诱导分娩和预防或减少产后出血。

（二）神经垂体激素分泌的调节

1.血管升压素分泌的调节

在正常饮水的情况下，血浆中血管升压素的浓度很低，仅1～4ng/L。生理剂量的VP可促进肾脏远端小管和集合管对水的重吸收，发挥其抗利尿作用。在机体脱水和失血等情况下，VP的释放量明显增加，能发挥其升高和维持血压以及保持体液的作用（详见第八章肾脏的排泄功能）。

2.催产素分泌的调节

吸吮乳头的感觉信息沿传入神经纤维传到下丘脑，反射性地引起催产素分泌增加，使乳腺腺泡和导管周围肌上皮细胞收缩，腺泡内压力增高，促进乳汁排出，即射乳反射。射乳反射是典型的神经-内分泌反射。在性交过程中，阴道及子宫颈受到的机械性刺激也可通过神经反射途径引起催产素分泌和子宫肌收缩，以利于精子在女性生殖道内的运行。多巴胺与β-内啡肽可抑制下丘脑GnRH的释放，使腺垂体促性腺激素分泌减少，导致哺乳期月经周期暂停。由于哺乳活动可反射性地引起催乳素和催产素释放，因此可促进乳汁分泌与排出，加速产后子宫收缩复原。

知识链接

席汉氏综合征

当产后发生大出血、休克时间过长时，就可能造成脑垂体前叶功能减退的后遗症，表现为消瘦、乏力、脱发、畏寒、闭经、乳房萎缩等，严重者可致死，临床上将其称为席汉氏综合征。

席汉氏综合征的治疗比较棘手。如果脑垂体坏死的部分不多，脑垂体中还有较多的具有功能的腺细胞，则可以用下丘脑分泌的神经多肽促进脑垂体前叶的功能。LHRH（常用国产药品的名称为戈那瑞林）就是这类药物。平时一般采用药物替代疗法，即应用甲状腺素、肾上腺皮质激素、雌激素、孕激素等作为各种激素的替代疗法，这些方法可以在一定程度上控制及改善症状。