高中生物激素调节之内分泌系统的生理学基础

张九九

一、内分泌系统的组成与激素的概念

1.内分泌系统的组成

机体内具有内分泌功能的细胞称为内分泌细胞（endocrine cell），由内分泌细胞组成的细胞群或具有内分泌功能的组织称为内分泌组织（endocrine tissue）。内分泌组织可参与形成器官，如果此器官主要发挥内分泌功能就称为内分泌腺（endocrine gland）。内分泌组织及内分泌腺在体内的分布非常广泛，其分泌的激素直接进入血液、淋巴或组织液，随体液运送到所作用的靶器官，影响其活动。

人体内由内分泌组织形成的内分泌腺有垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、松果体、胸腺等。

此外，有些内分泌组织或细胞分散存在于其他器官或组织中，如胰腺内的胰岛、睾丸内的间质细胞、卵巢内的卵泡和黄体、消化道管壁内的内分泌细胞以及神经系统等。

2.激素

激素（hormone）是由内分泌细胞分泌，在细胞与细胞间传递信息的化学物质，是体液调节的物质基础。每一激素通过其特有的传递方式和作用机制，参与调节机体的新陈代谢、生长发育等功能活动，对维持机体的稳定状态发挥重要作用。

（1） 激素的分类

激素有多种分类方法，目前最常用的方法是按化学结构将激素分为三大类。第一类为含氮类激素，这类激素又可分为胺类（如肾上腺素）、肽类（如血管升压素）和蛋白质类（如胰岛素）激素；第二类为类固醇激素，如肾上腺皮质激素；第三类是固醇类激素，如维生素D。不同的内分泌腺、组织可分泌一种或多种激素。

（2） 激素作用的一般特征

各种激素对靶细胞所产生的调节效应不尽相同，但仍具有以下共同作用特征。

1）作用的相对特异性 激素有选择地作用于某些靶器官或靶细胞的特性，称为激素的特异性。激素特异性的本质是因为靶细胞膜或胞浆内存在有能与激素结合的特异性受体。激素作用的特异性是内分泌系统实现有针对性调节功能的基础。

2）信息传递作用 激素所起的作用是传递信息，由内分泌细胞发布的调节信息以分泌激素这种化学方式传递给靶细胞，从而使靶细胞原有的生理生化过程增强或减弱。与膜受体结合的激素通常作为“第一信使”，进一步引起胞质中“第二信使”的生成，然后引起细胞产生某种生物效应。

3）高效作用 在生理状态下，激素的血浓度很低，一般在纳摩尔（nmol/L），甚至在皮摩尔（pmol/L）数量级，但激素的作用十分显著。激素与受体结合后，通过引发细胞内信号转导程序，经逐级放大，可产生效能极高的生物放大效应。

4）相互作用 各种激素的作用可以互相影响，主要表现在三个方面：①相互协同：表现为多种激素联合作用时所产生的效应大于各激素单独作用时所产生效应的总和。如生长激素、糖皮质激素、肾上腺素等具有协同的升高血糖的作用。②相互拮抗：如胰岛素可降低血糖，与肾上腺素等的升高血糖作用相拮抗。③允许作用：指的是某些激素本身并不能对某器官或细胞直接发生作用，但它的存在却是另一种激素发挥生物效应的必要基础。如皮质醇本身并不能引起血管平滑肌收缩，但只有它存在时，去甲肾上腺素才能更有效地发挥其缩血管作用。

（3） 激素信息的传递方式

1）远距离分泌 激素释放后直接进入毛细血管，经血液循环运送到远距离的靶器官。

2）旁分泌 激素释放后进入细胞外液，通过扩散到达邻近的靶细胞。

3）神经分泌 神经细胞合成的激素沿轴浆流动运送到所连接的组织，或从神经末梢释放入毛细血管，由血液运送至靶细胞。

4）自分泌 激素被分泌入细胞外液后，又作用于分泌细胞自身。

（4） 激素的作用机制

1）靶细胞的激素受体 激素对靶细胞的作用首先与相应受体结合，启动靶细胞内一系列信号转导程序，最终改变细胞的活动状态，引起该细胞固有的生物效应。目前已知的激素受体主要有细胞膜受体和细胞内受体。

2）第二信使学说 该学说认为含氮激素到达靶细胞后，与细胞膜上的特异性受体结合，激活鸟苷酸调节蛋白（简称G蛋白），继而激活膜上的腺苷酸环化酶，促使ATp转变为环磷腺苷（cAMp），后者再通过激活细胞内无活性的蛋白激酶系统，使蛋白质磷酸化，从而引起特有的生理效应。将激素称为第一信使，cAMp则称为第二信使。近年来认为可能是第二信使的物质还有环磷鸟苷、Ca2+、前列腺素及三磷酸肌醇等。

3）基因表达学说 类固醇激素可通过扩散进入细胞内，先与胞浆受体结合成复合物，使受体发生变构，同时获得穿过核膜的能力而进入细胞核内，再与核受体形成复合物。此激素—核受体复合物再与染色质的非组蛋白的特异位点结合，从而启动或抑制该部位的DNA转录，促进或抑制mRNA的形成，结果诱导或减少某种蛋白质的合成，而引起相应的生理效应。

二、下丘脑与垂体的功能

教学过程中，对下丘脑与神经垂体、腺垂体之间的联系方式不清楚

体内某些特化的神经细胞（结构上属于神经系统而非内分泌系统）能分泌一些生物活性物质，经血液循环或通过局部扩散调节其他器官的功能；这些生物活性物质叫做神经激素；合成和分泌神经激素的那些神经细胞叫做神经内分泌细胞。哺乳动物的下丘脑能产生多种神经激素，例如，下丘脑产生的催产素和抗利尿激素经由神经垂体分泌入血，调节子宫肌收缩及肾脏对水的重吸收。下丘脑肽能神经内分泌细胞产生和释放抑制激素经血流到达腺垂体，调节腺垂体相应激素的合成和分泌。神经激素沿着轴突传递，进而在某些特化区域释放入血，从而在感觉刺激与化学应答之间构成一种联系。神经内分泌的调节方式将机体的两大调节系统——神经系统与内分泌系统有机地结合在一起，大大扩大了机体的调节功能。

下丘脑与垂体在结构与功能上的联系非常密切，可视作下丘脑—垂体功能单位，包括下丘脑—腺垂体系统和下丘脑—神经垂体系统两部分。

1.下丘脑—腺垂体系统

下丘脑与腺垂体之间并没有直接的神经联系，但存在独特的血管网络，即垂体门脉系统，这种结构可经局部血流直接实现腺垂体与下丘脑之间的双向沟通。

（1） 下丘脑调节肽下丘脑内侧基底部有主要由正中隆起和弓状核组成的下丘脑促垂体区。此区的肽能神经元可分泌一些神经肽，这些神经肽经垂体门脉到达腺垂体，调节腺垂体的分泌活动，故称其为下丘脑调节肽。

（2） 腺垂体激素腺垂体是人体最重要的内分泌腺，其中，前叶占腺垂体的绝大部分，在内分泌功能方面起重要作用。

已知腺垂体分泌的激素有七种：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、卵泡刺激素和黄体生成素。其中，生长激素、催乳素、促黑素细胞激素直接作用于靶组织或靶细胞，调节物质代谢、个体生长、乳腺发育及泌乳，以及黑色素代谢等生理过程。促甲状腺激素（TSh）、促肾上腺皮质激素（ACTh）、卵泡刺激素（FSh）和黄体生成素（Lh）可特异性作用于各自的靶腺而发挥调节作用，故统称为促激素。下面重点介绍生长激素和催乳素的分泌调节及生理作用，其他几种激素则在相关章节中介绍。

1）生长激素（growth hormone，Gh） 生长激素是一种蛋白质激素，其分泌受生长激素释放激素和生长抑素的双重调节，前者使生长激素的分泌增加，后者使生长激素分泌减少，通常生长激素释放激素占优势。

生长激素对人体各组织、器官的生长均有促进作用，尤其是对骨骼、肌肉及内脏器官的作用更为显著。人在幼年时期若缺乏生长激素，易患侏儒症（身材矮小，但智力发育正常）；若生长激素过多，则发生巨人症。另外，生长激素还可促进蛋白质合成，减少蛋白质分解；加速脂肪的分解利用，使组织的脂肪量减少。

2）催乳素（prolactin，pRL） 催乳素也是一种蛋白质激素，人催乳素的重要生理作用是促进妊娠期乳腺进一步发育，并使乳腺开始泌乳和维持泌乳。在妊娠期间，催乳素、雌激素和孕激素分泌增加，使乳腺进一步发育成熟，并具备泌乳能力，但此时人体催乳素并不刺激乳腺分泌乳汁，这是由于血中雌激素和孕激素浓度较高，同催乳素竞争受体。分娩后，血中雌激素与孕激素浓度显著降低，催乳素才能发挥其启动和维持泌乳的作用。婴儿吸吮乳头，可发射性地促进下丘脑催乳素释放因子和腺垂体催乳素的分泌增加。

2.下丘脑—神经垂体系统

神经垂体不含腺细胞，其自身不能合成激素。神经垂体激素实际上是由下丘脑视上核和室旁核等部位的大细胞神经元合成的。大细胞神经元轴突向下投射到神经垂体，形成下丘脑—垂体束。视上核和室旁核合成的血管加压素和缩宫素经轴浆运输到神经垂体的末梢并储存，机体需要时由此释放入血。

（1） 血管加压素（vasopressin，Vp）血管加压素也称抗利尿激素，可使血管广泛收缩，尤其是内脏血管，升高血压；还可促进肾脏对水的重吸收，产生抗利尿作用。血管加压素的分泌主要受血浆渗透压、血容量和血压变化的调节。生理情况下，血中抗利尿激素的浓度很低，抗利尿的作用较明显，而对血压却几乎没有调节作用。但在大失血的情况下，血浆中血管加压素浓度显著升高时，方表现出缩血管的作用，对维持血压有一定的意义。

（2） 缩宫素（oxytocin，OXT）缩宫素的主要靶器官是乳腺和子宫，可促进子宫平滑肌收缩，但非孕子宫对缩宫素的敏感性很低，妊娠晚期的子宫对缩宫素的敏感性大大提高。在分娩过程中胎儿对子宫、宫颈和阴道的牵拉刺激可反射性地引起缩宫素分泌增加，促使子宫收缩加强，有利于分娩过程的进行。缩宫素还具有营养乳腺，促进乳汁排出的作用。此外，缩宫素对神经内分泌、学习记忆、痛觉调制、体温调节等生理功能也有一定的影响。

图片总结

（以上内容选自 药理学 (高等院校药学与制药工程专业规划教材)