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第十一章 内分泌
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第一节 概 述
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内分泌的发现 1849年Berthold证明给阉割的公鸡移植睾丸组织可以防止鸡冠萎缩
1902年Bayliss和Starling证明盐酸刺激去神经小肠时可以引起胰液分泌,并从小肠中提取出促胰液素(secretin) 1905年Starling首次将这类物质命名为激素。 Berthold
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激 素 hormone 激素是由内分泌细胞产生的具有高度生物活性的有机化学物 质,它经血液或组织间液转运或扩散,作用于特定的器官、组织、细胞,精细调节机体的新陈代谢。
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内分泌的形式 远距分泌 telecrine 旁分泌 paracrine 自分泌 autocrine 内在分泌 intracrine 外在分泌
远距分泌 telecrine 神经内分泌 neuroendocrine 旁分泌 paracrine 自分泌 autocrine 内在分泌 intracrine 外在分泌 Ectocrine
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内分泌与外分泌的区别 内分泌激素 胰岛素 胰高血糖素 生长抑素 胰抑素 外分泌液 胰蛋白酶 胰脂肪酶 胰淀粉酶 水和碳酸氢盐
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神经与内分泌信号传递的比较
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激素的分类 肽类: 多数激素 胺类: 肾上腺素、去甲肾上腺素、 多巴胺、甲状腺激素 类固醇类: 肾上腺皮质激素、性激素
肽类: 多数激素 胺类: 肾上腺素、去甲肾上腺素、 多巴胺、甲状腺激素 类固醇类: 肾上腺皮质激素、性激素 脂肪酸衍生物: 前列腺素
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激素的作用机制 与G蛋白耦联的受体 多数蛋白质肽类激素/cAMP和三磷酸肌 醇/二酰基甘油系统 细胞内受体-转录因子
类固醇激素、甲状腺激素受体 具有酶活性的受体 酪氨酸激酶:胰岛素\IGF-I受体 Janus酪氨酸激酶: 生长激素/催乳素受体 鸟苷酸环化酶:心房钠尿肽
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激素的放大效用
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内分泌腺体与组织 内分泌腺体 内分泌组织 心脏:心房钠尿肽 肾脏:促红细胞生成素 肾素 二羟VitD3 胃肠道:胃泌素 缩胆囊素 促胰液素
肾素 二羟VitD3 胃肠道:胃泌素 缩胆囊素 促胰液素 脂肪: 瘦素 胎盘:绒毛膜促性腺激素 绒毛膜生长激素 雌激素 孕激素
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第二节 下丘脑和垂体的内分泌
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下丘脑与腺垂体 下丘脑与神经垂体 促垂体细胞 室旁核 正中隆起 垂体门脉系统 视上核
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一、下丘脑调节肽:9种 作用:调节腺垂体激素的合成释放 促肾上腺皮质激素释放激素 CRH 促甲状腺激素释放激素 TRH
促性腺激素释放激素 GnRH 生长激素释放激素 GRH; 生长激素释放抑制激素 (生长抑素SST)GIH 催乳素释放因子 PRH; 催乳素释放抑制因子 (多巴胺 dopamine)PIH 促黑素细胞激素释放因子MRF; 促黑素细胞激素释放抑制因子 MIF 作用:调节腺垂体激素的合成释放 MRF MIF MSH
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二、腺垂体的细胞与7种激素 生长激素细胞 生长激素(GH) 催乳素细胞 催乳素(PRL) 促甲状腺细胞 促甲状腺激素(TSH)
促性腺细胞 黄体生成素(LH) 卵泡刺激素(FSH) 促肾上腺皮质细胞 促肾上腺皮质激素(ACTH) 促黑素细胞激素(MSH) MSH 黑色素代谢
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1. 生长激素 Growth Hormone (GH)
191 aa, Mr.22,000 不同种属结构差异大 与催乳素结构类似 生长激素和催乳素均通过具有酪氨酸激酶受体发挥作用 促生长和调节物质代谢
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生长激素的促生长作用 对所有器官和组织,特别是骨骼、肌肉和内脏 促进软骨细胞、肌细胞和骨细胞蛋白质合成和增生
诱导肝脏表达胰岛素样生长因子IGF介导某些作用 IGF---生长激素介质 somatomedin 生长激素分泌过多 如果骨骺尚未闭合:巨人症 gigantism 如果骨骺闭合:肢端肥大症 acromegaly 生长激素分泌过少 侏儒症 dwarfism
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肢端肥大症
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甲状腺激素 生长激素 呆小症 侏儒症
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生长激素的促代谢作用 促进蛋白质的合成和脂肪的分解 促进肝脏葡萄糖的释放和抑制肌肉对葡萄糖的利用,因此升高血糖
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生长激素的分泌调节 GH IGF 腺垂体 促进 抑制 血糖下降 应激刺激 下丘脑 慢波睡眠 运动 GHRH GHRIH (SST,生长抑素)
甲状腺激素 雌激素 雄激素 GH IGF 腺垂体 促进 抑制
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2. 催乳素 Prolactin (PRL) 199 aa, 结构与GH类似,作用交叉 乳腺生长和泌乳 对性腺的作用: 对母体行为的影响
青春期:雌激素(导管)孕激素(小叶) 妊娠期:雌激素\孕激素\催乳素 哺乳期:催乳素 对性腺的作用: 哺乳-高浓度催乳素-抑制下丘脑GnRH-抑制垂体FSH/LH-排卵抑制 (闭经溢乳综合症) 催乳素/黄体生成素协同促进卵巢黄体的生成和睾丸合成睾丸酮. 催乳素促进前列腺和精囊腺的生长 对母体行为的影响
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催乳素分泌的调节 下丘脑催乳素释放因子(PRF) 下丘脑催乳素释放抑制因子(PIF=DA) 吸吮乳头-PRF PIF -催乳素分泌
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3. 多种腺垂体激素的前体---阿黑皮素原POMC
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促黑素细胞激素 melanocyte stimulating hormone (MSH)
POMC是MSH前体; MSH的作用主要促进皮肤黑色素细胞合成黑色素,使皮肤和毛发颜色变黑; 人血液中检测不到a和b-MSH; ACTH的4-11 aa 与a-MSH 相同,因此具有MSH作用。
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三、两种神经垂体激素 9 aa 抗利尿激素(ADH)和催产素(OXT) 由下丘脑室旁核和视上核大细胞合成 室旁核 由神经垂体储存和释放
与运载蛋白一起由神经垂体释放 室旁核 视上核
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1. 抗利尿激素或加压素 antidiuretic hormone (ADH) vasopressin (VP)
V1a 血管平滑肌 收缩血管 IP3/DAG V1b 腺垂体 释放ACTH IP3/DAG V 肾脏 重吸收水 cAMP 血浆渗透压和血容量是调节ADH分泌的主要因素 PVN SON
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2. 催产素 Oxytocin (OXT) (1) 收缩子宫或输精管 胎儿压迫产道 中枢—神经垂体 + 催产素 子宫平滑肌 收缩
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(2) 射乳反射 milk ejection reflex
吸吮乳头-下丘脑/垂体分泌催产素-乳腺导管收缩-乳汁排出 易建立条件反射 射乳反射还促进催乳素分泌和抑制GnRH分泌,因此哺乳期妇女有停经现象
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第三节 甲状腺的内分泌
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甲状腺功能低下 甲状腺功能亢进 缺碘性甲状腺肿
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一、甲状腺激素的种类 甲状腺激素主要有:四碘甲腺原氨酸(T4)-又称甲状腺素,三碘甲腺原氨酸(T3),逆三碘甲腺原氨酸(rT3) 。
在腺体或血液中T4的含量占绝大多数,但T3的活性比T4强约10倍。
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“碘泵”的摄碘 二、 甲状腺激素的合成(三步) I- 摄碘 I- 实际是Na+-K+泵活动提供能量完成的,∴是继发性主功转运。
20~50倍 I- ‖ [I-]o 摄碘 1.腺泡摄碘 甲状腺对碘的摄取是依靠腺泡壁上皮细胞膜上的“碘泵”逆着电化学梯度继发性主功转运的。 临床常根据摄取放射碘的能力来检测甲状腺的功能状态。 ∧ 泵 [I-]i -50mV I- “碘泵”的摄碘 实际是Na+-K+泵活动提供能量完成的,∴是继发性主功转运。 ClO4-、SCN-能与I-竞争转运。
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I- I或I2 TG-酪氨酸 TG-酪氨酸-I TG-酪氨酸-I2
过氧化酶 活化 I或I2 + 3. 酪氨酸碘化 腺泡腔内贮存着由腺泡上皮细胞核糖体合成的甲状腺球蛋白(TG)。 酪氨酸碘化部位在腺泡上皮细胞与腺泡腔的交界处。 TG-酪氨酸 过氧化酶 碘化 TG-酪氨酸-I (MIT) 碘活化和酪氨酸碘化都由过氧化酶TPO催化 + 硫尿嘧啶与硫尿类药物可抑制TPO TG-酪氨酸-I2 (DIT)
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甲状腺激素的合成与分泌(小结) 合成需三步: 腺泡聚碘 碘的活化 酪氨酸碘化 甲状腺球蛋白(TG) 过氧化酶TPO
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2.释放 三、甲状腺激素的贮存、释放、运输和代谢 1.贮存 贮存于细胞外(贮量T4>T3),贮存量大,可供机体利用2-3月。
2.释放 当甲状腺受到TSH刺激后,细胞将腺泡腔内的TG胞饮摄入细胞内,TG与溶酶体融合,在溶酶体蛋白水解酶的作用下,分离出T3和T4,释放入血(T4占90%),MIT和DIT在脱碘酶作用下而脱碘,脱下的碘供重新合成甲状腺素。
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3.运输 结合状态(TBG,TBPA,Albumin)和游离状态二种形式运输。T4主要以结合型存在(占99%以上),T3主要以游离型存在,只有游离型才有生物活性。结合型与游离型可以互相转换,使游离型的T4与T3在血中保持一定浓度。 4.代谢 T3的半衰期为1.5天,T4的半衰期为7天。T3与T4的20%在肝脏、80%在靶组织中被脱碘酶脱碘。 T4脱碘后可转化为T3和rT3,血液中75%的T3来自T4脱碘。
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四、甲状腺激素的生物学作用 通过细胞核受体以转录因子方式发挥作用 调节新陈代谢 促进物质与能量代谢 促进生长和发育过程 提高神经\心脏兴奋性
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1. 对基础代谢率的影响 促进氧化速率和产热,提高基础代谢率, 但需要一定潜伏期; 主要影响肝、心、肾、骨骼肌、表皮、
但需要一定潜伏期; 主要影响肝、心、肾、骨骼肌、表皮、 胰腺、唾液腺、腺垂体等, 对脑、性腺、肺、脾和胃等影响较少; 提高钠-钾泵的活性和促进脂肪酸氧化; 甲亢:喜凉怕热;甲低:喜热恶寒。
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2.促进三大代谢 甲亢时蛋白质、糖原、脂肪分解代谢增强, 因此常感饥饿、食欲旺盛,但消瘦。 蛋白质:生理剂量促进蛋白质合成,呈正氮平衡;
甲低时,蛋白质合成减少,呈负氮平衡,肌无力, 黏蛋白增多,出现黏液性水肿; 甲亢时加速蛋白质分解,肌无力。 糖:生理剂量促进小肠对糖的吸收,促进糖的分解 和利用,有降低血糖作用;甲亢时,促进糖原分解 和糖的生成,升高血糖,可出现糖尿。 脂肪:促进脂肪分解和脂肪酸的氧化。 促进胆固醇的合成与降解,但以降解为主。 甲亢时血胆固醇含量低于正常,甲低时高于正常。 甲亢时蛋白质、糖原、脂肪分解代谢增强, 因此常感饥饿、食欲旺盛,但消瘦。
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3. 对生长发育的作用 促进生长与分化 蝌蚪无甲状腺激素不能变成蛙 诱导神经生长因子合成 促进神经元树突与轴突的形成
蝌蚪无甲状腺激素不能变成蛙 诱导神经生长因子合成 促进神经元树突与轴突的形成 促进髓鞘与胶质细胞的生长 促进神经元的分裂 促进长骨的生长和牙齿的发育
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胎儿甲状腺激素的合成与呆小症 母体甲状腺激素不能通过胎盘屏障
胎儿甲状腺在孕期11-12周开始有合成甲状腺激 素的能力,13-14周时开始TSH的刺激下合成甲状腺激素。 婴幼儿期缺乏甲状腺激素出现呆小症(cretinism) 智力发育障碍、个子矮小、牙齿发育不全和其它甲状腺功能低下的症状。须生后3个月前补充甲状腺激素,过迟难以奏效。
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呆小症与侏儒症 甲状腺激素 生长激素 呆小症 侏儒症
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4. 兴奋神经和心血管系统 兴奋中枢神经系统 兴奋心脏-增加心肌b1受体 甲亢时,易激动、自控能力差,喜怒失常 烦躁不安,注意力不集中。
兴奋中枢神经系统 甲亢时,易激动、自控能力差,喜怒失常 烦躁不安,注意力不集中。 甲低时,表情淡漠,终日思睡,记忆力减退。 兴奋心脏-增加心肌b1受体 甲亢时,心动过速,心排出量和耗氧量增加, 可出现心力衰竭。
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五、甲状腺激素的分泌调节 1. 下丘脑-垂体-甲状腺轴 寒冷 甲亢时出现类似TSH的免疫球蛋白
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2. 甲状腺的自身调节 在无TSH调节下仍能发生 缺碘和碘增加时,甲状腺运碘机制加强 Wolff-Chaikoff效用
过量碘产生抗甲状腺聚碘效用
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第五节 肾上腺的内分泌 皮质和髓质两个内分泌腺 球状带 15% 盐皮质激素 醛固酮 50% 糖皮质激素 皮质醇 皮质酮 束状带 皮质 网状带
15% 盐皮质激素 醛固酮 50% 糖皮质激素 皮质醇 皮质酮 束状带 皮质 网状带 7% 性激素 髓质 Medulla 髓质 肾上腺素 去甲肾上腺素 多巴胺
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一、肾上腺皮质激素(甾体激素、类固醇激素)
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二、肾上腺皮质激素的转运 皮质醇:75%-80% 与CBG结合 少量与白蛋白结合 5%-10%呈游离状态 皮质酮:少量与CBG结合
5%-10%呈游离状态 皮质酮:少量与CBG结合 醛固酮:主要以游离形式存在 雌激素促进肝脏CBG的合成
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四、肾上腺皮质激素的作用机制 细胞内受体 转录因子
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五、肾上腺皮质激素的作用 (一)糖皮质激素的作用 1.三大代谢 糖:升高血糖 抑制组织利用葡萄糖(脑和心除外) 促进糖异生
脂肪: 促进分解和脂肪酸氧化 为糖异生提供原料 蛋白质:促进肝外组织特别是肌肉蛋白质水解 促进糖异生和血糖升高
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Cushing’s Syndrome 亢进:糖尿、向心性肥胖、肌肉萎缩、皮肤菲薄紫纹
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糖皮质激素的作用 (continued) 2. 血细胞 3.抗炎症、抗过敏 4. 胃黏膜屏障 5. 允许作用:允许儿茶酚胺的升压和代谢作用
增加血小板、红细胞、中性粒细胞的数目 减少淋巴细胞、嗜酸性和嗜碱性粒细胞的数目 3.抗炎症、抗过敏 拮抗细胞因子作用和稳定溶酶体膜 抑制抗体生成和组织胺释放 4. 胃黏膜屏障 促进胃酸和胃蛋白酶分泌,破坏胃黏膜屏障 5. 允许作用:允许儿茶酚胺的升压和代谢作用 6. 应激作用:stress
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糖皮质激素的分泌节律与调节 1.糖皮质激素的分泌节律
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下丘脑 CRH, AVP 短反馈 + - 垂体前叶 POMC ACTH - - + 肾上腺皮质 糖皮质激素 皮质醇,皮质酮 长反馈
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(二)醛固酮的作用 作用:保钠、保水、排钾 部位:远曲小管、集合管、汗腺、肠道 机制:钠离子通道和Na+-K+-ATP酶表达
作用:保钠、保水、排钾 部位:远曲小管、集合管、汗腺、肠道 机制:钠离子通道和Na+-K+-ATP酶表达 Aldosterone MR Cortisol 保钠 保水 排钾 X 11b-HSD2 cortisone Why are mineralocorticoid receptors so nonselective? Funder JW Curr Hypertens Rep 2007;9:
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醛固酮分泌的调节 (+) (-) 肝脏 (+) 肾动脉压下降 肾血流量减少 肾脏肾素 心房钠尿肽 血管紧张素原 血管紧张素-I 肺部
(+) (-) 肾动脉压下降 肾血流量减少 肾脏肾素 心房钠尿肽 血管紧张素原 血管紧张素-I 肺部 血管紧张素 转化酶 肝脏 血管紧张素-II IP3,DAG (+) 血钾升高 血钠降低 肾上腺皮质 醛固酮
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六、肾上腺髓质 来源与胚胎外胚层 占肾上腺的28% 交感神经节前纤维直接支配 肾上腺髓质细胞呈嗜铬反应,称嗜铬细胞
主要分泌肾上腺素和去甲肾上腺素 (4:1),少量分泌多巴胺
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(一)肾上腺髓质激素的合成 苯乙醇胺-N-甲基转移酶(PNMT)
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(二)肾上腺素能受体 a 受体:磷脂酰肌醇 收缩血管 b 受体:cAMP b1 受体:心脏的正性变力和正性变时
去甲肾上腺素: a 受体 > b1 受体,对b2 受体几无作用 肾上腺素: a 受体、 b1 受体、b2 受体
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(三)肾上腺髓质激素的作用 心血管 去甲肾上腺素:外周血管收缩-血压升高-压力反射-心率减慢-心输出量降低
肾上腺素:增强心脏的收缩力和加快心率 扩张肝脏和骨骼肌血管,外周阻力下降 代谢:促进糖原分解、脂肪分解氧化 应急作用:emergency, 警觉状态
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(四)肾上腺髓质激素分泌的调节 交感神经调节 乙酰胆碱-N受体-促进肾上腺髓质激素分泌 糖皮质激素诱导 多巴胺羟化酶 PNMT 自身调节
多巴胺、去甲肾上腺素抑制酪氨酸羟化酶 肾上腺素抑制PNMT
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第六节 胰 岛 Pancreatic Islet
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胰岛的细胞 A细胞:胰高血糖素 % B细胞:胰岛素 % D细胞:生长抑素 % PP细胞:胰多肽 %
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胰岛素
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胰岛素的作用 糖:增加去路,减少来源 促进组织对葡萄糖的摄取和利用 促进糖原合成 抑制糖异生 促进葡萄糖转化为脂肪酸
促合成(战略储备激素) 糖:增加去路,减少来源 促进组织对葡萄糖的摄取和利用 促进糖原合成 抑制糖异生 促进葡萄糖转化为脂肪酸 脂肪:促进脂肪合成、抑制脂肪分解 蛋白质:促进蛋白质合成、抑制蛋白质分解 促进机体生长 糖尿病:缺乏胰岛素,多吃多喝多尿消瘦,糖尿、酮血症和酸中毒
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胰岛素的结合位点 酪氨酸激酶
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胰岛素分泌的调节 血糖:最重要的因素,甚至胰岛细胞的增殖 氨基酸和脂肪酸 激素的相互作用 神经调节 肠道激素 迷走神经:促进 交感神经:抑制
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