生理學概述,內分泌 激素

　二、激素作用的一般特性

　　激素雖然種類很多，作用復雜，但它們在對靶組織發(fā)揮調節(jié)作用的過程中，具有某些共同的特點。

　�。ㄒ唬┘に氐男畔�傳遞使用

　　內分泌系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)一樣，是機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，以電信號為信息的攜帶者，在突觸或神經(jīng)-效應器接頭外處，電信號要轉變?yōu)榛瘜W信號，而內分泌系統(tǒng)的信息只是把化學的形式，即依靠激素在細胞與細胞之間進入信息傳遞。不論是哪種激素，它只能對靶細胞的生理化過程起加強或減弱的作用，調節(jié)其功能活動。例如，生長素促進生長發(fā)育，甲狀腺激素增強代謝過程，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)揮增強或減弱靶細胞內原有的生理化生化近程的作用。

　�。ǘ�）激素作用的相對特異性

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

　　（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，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體增加產(chǎn)熱量約4200000 J（焦耳）。激素與受體結合后，在細胞內發(fā)生一系列酶促放大作用，一個接一個，逐級放大效果，形成一個效能極市制生物放電系統(tǒng)。據(jù)估計，一個分子的胰高血糖素使一個分子的腺苷酸環(huán)化酶激活后，通過cAMP-蛋白激酶�？杉ず�參10000個分子的磷酸化酶。另外，一個分子的促甲狀腺激素釋放激素，可使腺垂體釋放十萬個分子的促甲狀腺激素。0.1μg的促腎上腺皮質激素釋放激素，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分泌40μg糖皮質激素，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的穩(wěn)定，對發(fā)揮激素的正常調節(jié)作用極為重要。

　�。ㄋ模┘に亻g的相互作用

　　當多種激素共同參與某一生理活動的調節(jié)時，激素與激素之間往往存在著協(xié)同作用或拮抗作用，這對維持其功能活動的相對穩(wěn)定起著重要作用。例如，生長素、腎上腺素、糖皮質激素及胰高血糖素，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有拮抗作用。甲狀旁腺激素與1，12-二羥維生素D₃對血鈣的調節(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制比較復雜，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程，或者是細胞內酶促反應的某一環(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，提高對兒茶酚胺的敏感性，增強其效應。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，但當孕酮濃度升高時，則可與醛固酮競爭同一受體，從而減弱醛固酮調節(jié)水鹽代謝的作用。前列環(huán)素（PGI₂）可使血小板內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cAMP減少，促進血小板的聚集。

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

　　三、激素作用的機制

　　激素作為信息物質與靶細胞上的受體結合后，如何把信息傳遞到細胞內，并經(jīng)過怎樣的錯綜復雜的反應過程，最終產(chǎn)生細胞生物效應的機制，一直是內分泌學基礎理論研究的重要領域。近一二十年來，隨著分子生物學的發(fā)展，關于激素作用機制的研究，獲得了迅速進展，不斷豐富與完善了關于激素作用機制的理論學說。激素按其化學性質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制也完全不同，現(xiàn)分別敘述。

　�。ㄒ唬┖�氮激素有作用機制棗第二信使學說

　　第二信使學說是Sutherland等于1965年提出來的。Sutherland學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，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，這種物質具有激活磷酸體酶從而催化糖原酵解的作用。實驗證明，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ATPA轉變?yōu)閏AMP。CAMP在磷酸二酯酶（phosphodiesterase）的作用下，降解為5ˊAMP。隨后，進一步發(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說，其主要內容包括：①激素是第一信使，它可與靶細胞膜上具有立體構型的專一性受體結合；②激素與受體結合后，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是使無活性的蛋白激酶（PKA）激活。PKA具有兩個亞單位，即調節(jié)亞單位與催化亞單位。CAMP與PKA的調節(jié)亞單位結合，導致調節(jié)亞單位與催化亞脫離而使PKA激活，催化細胞內多種蛋白質發(fā)生磷酸化反應，包括一些蛋白發(fā)生磷酸化，從而引起靶細胞各種生理生化反應（圖11-2）。

圖11-2 含氧激素作用機制示意圖

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 :蛋白激酶調節(jié)亞單位 PKc:蛋白激酶催化亞單位

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

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