第十二章 内分泌系统-生理学-中大

第十二章内分泌系统(Endocrine System)本章导读当熟知了人体各器官系统在神经系统调控整合下，齐心协力地奏出动听的"生命进行曲"后，您知道人体内的内分泌系统是如何工作的吗？内分泌系统由人体各内分泌腺和分布于全身各组织的内分泌细胞组成，它通过分泌高效能的化学物质──激素来实现其对机体生理功能和内环境稳态的调控作用。

别看它们其貌不扬，但在调节机体的新陈代谢、生长发育和生殖与行为等方面具有惊人的本领，是维持基本生命活动必不可少的。

人体内六个主要的内分泌腺是脑垂体、甲状腺、甲状旁腺、胰腺的胰岛、肾上腺及性腺。

脑垂体作为内分泌腺的"首领"，除通过释放促激素有的放矢地管理着甲状腺、肾上腺及性腺外，还分泌某些专门负责骨骼生长、乳腺成熟与泌乳、命令黑色素细胞工作、管理肾脏排尿、升高血压和催产的激素。

甲状腺激素不像脑垂体激素那样专职，它的作用广泛，全面指挥和影响着人体各项生理功能，例如通过促进新陈代谢，命令蛋白质、脂肪、糖类充分"燃烧"，释放出维持生命的能量；并与生长激素相互配合，让身体长得更健美结实；还能加强心跳，提高消化力，防止贫血，增强大脑智力和肌肉收缩。

胰腺中的胰岛分泌胰岛素和胰高血糖素，两者相互协调与制约，共同维持机体血糖的平衡。

肾上腺分泌的盐、糖皮质激素分别调控着机体三大营养物质及水盐代谢，并在应激、造血、抗炎与抗过敏，以及升高血压等方面发挥重要作用。

肾上腺髓质分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素作为强心剂，在生命垂危时维持血压和加强心脏的收缩。

甲状旁腺激素、降钙素和维生素D这三种激素默契配合，调节正常钙、磷代谢，从而维持骨骼坚硬的性质。

另外，健康人体内的前列腺素及褪黑素能配合其他内分泌腺一起工作，协调体内的许多生命环节。

身体内的内分泌腺分散地定居于身体各处，但它们的工作并不是独立的，而是同机体其他器官一样，受人体生命活动的最高"司令部"大脑皮层的统帅。

大脑与内分泌腺之间的联系非常巧妙，一种方式是由脑发出神经直接支配内分泌腺；另一种是通过下丘脑内分泌细胞分泌激素指挥脑垂体，再由脑垂体运用它的激素管辖其他靶腺；相反，其他内分泌腺又通过反馈机制影响腺垂体或下丘脑的功能。

这就保证了内分泌腺可根据机体实际需要合成释放激素，维持血中激素的动态平衡，从而保持了机体内环境的稳定。

由上可见，内分泌是人体内一个多么奇异深邃的系统，具有各式各样的奇异功能。

一旦某个内分泌腺发生疾病，将会引起一些稀奇古怪的病症。

人们常说的巨人症、侏儒症、肢端肥大症、尿崩症、呆小病，糖尿病、骨质疏松及佝偻病；还有不太熟悉的柯兴氏综合症、阿狄森氏病、西蒙氏病等都是相应的内分泌激素紊乱的结果。

所以在学习内分泌生理学知识的过程中要结合分析临床病症，为今后学习内分泌病理学、内分泌药理学以及临床内分泌学奠定扎实的基础。

二十世纪70年代以后，随着内分泌基本理论与激素测定技术的突破，内分泌学进入了一个蓬勃发展的新时代。

新激素、新理论、新病种层出不穷，多项科研成果荣获了世界最高的诺贝尔生理学医学奖。

因此，医学生在学习内分泌生理学基本知识的同时，要结合目前内分泌学领域新知识、新理论、新技术发展迅速并具有广阔应用前景的特征，进行创新性、研究性地学习是非常重要的。

第一节概述(Overview)内分泌系统是由机体各内分泌腺和分散存在于某些组织器官中的内分泌细胞所构成的信号系统。

它既能独立地完成信息传递，又能与神经系统在功能上紧密联系，相互配合，共同调节机体的各种功能活动，维持内环境的相对稳定，以适应内、外环境的变化。

人体内主要的内分泌腺包括脑垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰岛、性腺及松果体和胸腺。

内分泌细胞广泛分布于各组织器官中，如消化道粘膜、心、肺、肾、皮肤、胎盘，以及中枢神经系统的下丘脑等。

这些内分泌腺或内分泌细胞依靠分泌一类高效能的生物活性物质──激素(hormone)，在细胞与细胞之间进行化学信息传递，发挥其调节作用。

内分泌系统庞大，分泌的激素种类繁多，作用广泛，涉及到生命进程中的所有组织器官。

人的内分泌系统主要调节机体的新陈代谢、生长发育、水及电解质平衡、生殖与行为等基本生命活动，还参与个体情绪与智力、学习与记忆、免疫与应激等反应。

随着内分泌学研究的迅速进展，发现越来越多的非内分泌细胞也能分泌化学信息物质，例如神经细胞分泌的肽类，组织细胞产生的前列腺素与生长因子，大鼠和人心房肌细胞提取的心房钠尿肽、血管内皮细胞分泌的NO和内皮素，以及由免疫活性细胞分泌的细胞因子等。

它们是否应包括在激素范畴中，尚在争议。

随着动物向高级阶段进化，在细胞之间传递信息的物质将会多种多样，错综复杂。

研究认为人体所有细胞都有产生激素的共同基因，都具有合成和分泌激素的潜能。

这扩展了激素的内涵与界限并对内分泌系统和激素的概念提出了新挑战。

大多数激素由内分泌细胞分泌后，经血液运输至远距离的靶组织或靶细胞发挥作用，这种作用方式称为远距分泌(telecrine)；有些内分泌细胞分泌的激素经组织液直接弥散至邻近细胞而发挥作用，称为旁分泌(paracrine)；下丘脑有某些神经内分泌细胞分泌的激素经神经纤维轴浆运输至末梢释放入血，称为神经分泌(neurocrine)，所分泌的激素称为神经激素(neurohormone)；另外，有些激素分泌后在局部扩散又反馈作用于产生该激素的内分泌细胞本身，这称为自分泌(autocrine)（图12-1）。

一、激素的分类(Classification of hormones)激素来源复杂，种类繁多，分类多样（表12-1）。

现按其化学性质分为三大类。

（一）蛋白质和肽类激素该类激素分别由三个氨基酸到小分子蛋白质组成，主要包括下丘脑调节肽、腺垂体及神经垂体激素、甲状旁腺激素、降钙素、胰岛素、胃肠激素等。

（二）胺类激素主要为酪氨酸衍生物，包括甲状腺和肾上腺髓质激素。

（三）类固醇激素主要有肾上腺皮质激素与性腺激素。

另外，胆固醇的衍生物──1，25-二羟维生素D3也被归为固醇类激素。

此外，前列腺素广泛存在于各种组织中，由花生四烯酸转化而成，称为脂肪酸衍生物激素。

二、激素作用的一般特性(General characteristics of hormone action)激素虽然种类繁多，作用复杂，但在对靶组织发挥调节作用中，表现出某些共同特性。

（一）激素的信息传递作用激素在内分泌细胞与靶细胞之间充当"化学信使(chemical messenger)"的作用，仅是将生物信息传递给靶细胞，从而加速或减慢、增强或减弱其原有的生理生化反应。

例如，生长激素促进生长发育，甲状腺激素增强代谢过程，胰岛素降低血糖。

在反应过程中，激素既不添加新成分、引起新反应，也不提供额外能量。

（二）激素的高效能生物活性生理状态下激素在血液中浓度甚微，一般在nmol/L，甚至pmol/L浓度，但其作用却非常明显。

这主要是激素与受体结合后，在细胞内发生一系列酶促放大作用，形成了一个高效能的生物信息放大系统。

例如，一分子的促甲状腺激素释放激素，可使腺垂体释放十万个分子的促甲状腺激素；0.1mg的促肾上腺皮质激素释放激素，可引起腺垂体释放1mg促肾上腺皮质激素，后者再引起肾上腺皮质分泌40mg糖皮质激素，放大了400倍。

由此可见，如果内分泌腺分泌的激素稍有变化，即可引起机体功能明显改变。

所以维持体液中激素水平相对稳定，对保证各组织器官功能正常极其重要。

（三）激素作用的相对特异性激素的作用具有较高的组织和效应特异性，即某种激素由血液运输至全身各处后，虽然它们与全身组织细胞广泛接触，但仅选择性地作用于某些器官、组织及细胞，产生特定的生物学效应。

激素作用的器官、组织或细胞，分别称为靶器官(target organ)，靶组织(target tissue)和靶细胞(target cell)。

有些激素专一地选择性作用于某一内分泌腺体，该腺体则被称为激素的靶腺(target gland)。

激素作用的特异性与靶细胞上存在能与该激素发生特异性结合的受体有关。

这种激素与靶细胞间的特异性关系是内分泌系统实现其调节作用的基础。

体内各类激素作用的特异性差异很大，有的激素只作用于某一靶腺或靶细胞，如促甲状腺激素仅作用于甲状腺腺泡细胞，促进甲状腺激素分泌；而有些激素作用比较广泛，如生长激素、甲状腺激素等，几乎可影响全身大多数组织细胞的代谢过程，这主要取决于各种激素受体在体内分布的范围。

（四）激素间的相互作用当多种激素共同参与调节机体某种生理活动时，激素间常出现协同作用(synergistic action)和拮抗作用(antagonistic action)。

协同作用是指多种激素同时作用某一特定反应时，引起的效应比单独应用其中任何一种激素时的作用明显增强或减弱。

肾上腺素和去甲肾上腺素对心脏的作用就是一个很好的例子。

这两种激素中，每一种单独作用时可以增加心率，而以同一浓度共同作用时，则可以使得心率增加得更高，起到了协同作用；拮抗作用是指两种激素的效应相反，例如，胰岛素能降低血糖，而生长激素、肾上腺素、胰高血糖素以及糖皮质激素则起升高血糖的作用。

另外，有的激素本身并不能直接对某些器官、组织的细胞产生生理效应，但它的存在却使另一种激素的作用明显增强，即对另一种激素的效应起支持作用，这种现象称为允许作用(permissiveness)。

糖皮质激素对儿茶酚胺类激素具有显著的允许作用。

糖皮质激素本身对心肌和血管平滑肌并无直接的收缩作用，但必须有它的存在，儿茶酚胺才能充分发挥其对心血管活动的调节作用。

如果去除糖皮质激素，儿茶酚胺的缩血管作用大大减弱。

近年来的研究发现，以上所述的激素间相互作用的机制十分复杂，可分别发生在受体、受体后的信息传递，以及胞内酶促反应等水平上。

通过激素间的相互作用扩大了激素作用的范围，提高了激素调节作用的效力。

三、激素作用的原理(Mechanisms of hormone action)激素作用原理的研究是内分泌学基础理论研究的重要领域。

近年来，随着分子生物学的发展，对二十世纪六十年代研究者提出的分别用来解释含氮类激素（蛋白质和肽类，以及胺类激素的统称）和类固醇激素作用机制的"第二信使学说"和"基因表达学说"，进行了不断的补充与完善，从而使我们对激素作用机制的认识更加深入。

激素对靶细胞发挥调节作用的实质是受体介导的细胞信号转导机制。

它大体包括三个基本环节：激素受体的活化、激素-受体复合物的信号转导，以及由所转导的信号引起的靶细胞的生物效应。

（一）激素受体的活化与调节1．激素受体的活化激素受体是指存在靶细胞中能识别并专一性结合某种激素，并引起各种生物学效应的功能蛋白质。