Chapter 11 Physiology of the Endocrine System Danian Zhu

1. Chapter 11 Physiology of the Endocrine System Danian Zhu

2. 第一节 概述 (general introduction) 1.内分泌系统(endocrine system)  一个信息传递系统  由内分泌腺、散在的内分泌细胞组成  与神经系统、免疫系统联系、配合  对机体多种功能进行调节  研究历史 (1902-)

3.  内分泌系统的组成 内分泌腺 (endocrine glands)  下丘脑 (hypothalamus)  垂体 (adeno- & neuro-hypophysis)  松果腺 (pineal gland)  甲状腺和甲状旁腺 (thyroid & parathyroid glands)  肾上腺 (adrenal cortex & medulla)  胰岛(pancreatic islet)  性腺 (gonad: testis & ovary)

5. 内分泌细胞 (endocrine cells) 消化道粘膜、皮肤、心、肺、肾、 脂肪细胞、胎盘等  内分泌系统的一般作用  维持内环境稳态  调节新陈代谢(物质和能量代谢)  促进细胞分化成熟及器官生长发育和功能  调控生殖器官发育成熟和生殖活动

6. 2.激素(hormone) •  激素的概念 •  激素的化学分类 •  含氮激素 • 胺类激素(amine hormone) • 多肽/蛋白质类激素 (polypeptide/protein hormone)  类固醇激素 (steroid hormone)  固醇激素 (sterol hormone)

7.  激素作用的特征  特异性—靶(target)器官(腺)、组织、细胞 特异性受体 (receptor)  信息传递— 第一、二信使(first & second messenger)  高效生物活性— 酶促反应逐级放大(激素的放大效应)  相互作用—协同作用(synergistic action) 拮抗作用(antagonistic action) 允许作用(permissive action)

8.  激素信息的传递方式  内分泌(endocrine)或远距分泌(telecrine) 经典的内分泌, 甲状腺激素  旁分泌(paracrine) 胃肠激素  自分泌(autocrine) 前列腺素  神经分泌(neurocrine) 神经肽

10.  激素的作用机制  第二信使学说(2nd messenger hypothesis) G蛋白耦联受体(G protein-coupled receptor) 受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase) 鸟苷酸环化酶受体(guanylate cyclase receptor)  基因表达学说(gene expression hypothesis) 胞浆受体(cytoplasmic receptor) 核内受体(intranuclear receptor) 受体的调节 上调或下调(up or down regulation)

11. 第二信使学说

12. 基因表达学说

13.  激素分泌的调节  反馈调节(下丘脑-腺垂体-靶腺) 下丘脑(HRP)→腺垂体(AHH)→靶腺(TH)  神经调节：交感↑→肾上腺髓质激素↑ 副交感(迷走)↑→胰岛素↑  效应物调节：血糖↑→胰岛素↑→血糖↓ 短反馈 长反馈 超短反馈 长反馈

14. 第二、三节 下丘脑与垂体的内分泌 • 1.下丘脑的神经内分泌细胞  肽能神经元(peptidergic neuron)  神经内分泌大细胞 (magnocellular neuroendocrine cell, MgC) 视上核、室旁核  神经内分泌小细胞 (parvocellular neuroendocrine cell, PvC) 促垂体区：正中隆起、视前区、腹内侧核、 视交叉上核、弓状核、室周核等

15. 2.下丘脑-腺垂体系统  垂体门脉系统(pituitary portal system) 下丘脑调节肽 (hypothalamic regulatory peptide) CRH, TRH, GnRH, GHRH, GHRIH), PRF, PIF, MRF, MIF 3.下丘脑-神经垂体系统  下丘脑-垂体束和神经垂体激素 血管升压素(vasopressin)、催产素(oxytonin)

17. 4.腺垂体(adenohypophysis)的内分泌 腺垂体激素 GH, PRL, TSH, ACTH, FSH, LH, MSH  生长激素(growth hormone)  分泌：脉冲/1~4 h, 慢波睡眠时↑  血浆结合蛋白：GHBP, IGFBP  受体：JAK2-STAT,PLC-DG  胰岛素样生长因子(insulin-like GF, IGF) 生长素介质(somatomedin, SM)

19.  生理作用 *促进生长：骨、软骨、肌肉、内脏等 由IGF-1介导 分泌异常时 幼年分泌过多—巨人症(gigantism) 分泌过少—侏儒症(dwarfism) 成人分泌过多—肢端肥大症(acromegaly) *促进代谢：蛋白质合成↑(正氮平衡) 脂肪分解↑ 糖利用↓, 血糖↑(过多→糖尿) *参与免疫反应：↑胸腺基质细胞分泌胸腺素

20.  生长素分泌的调节 *下丘脑激素的双重调节 GHRH GH (经常性调节) GHRIH GH (应激) *反馈调节 GHRH GH IGF-ⅠGHRIHGH *激素的影响：T3, T4, Glucagon, E2, T *其他因素：睡眠、代谢因素、运动、应激等

21.  催乳素(prolactin, PRL)  生理作用 *对乳腺的作用 促进乳腺发育(青春期协同雌、孕激素等) 发动和维持泌乳 (哺乳期) *对性腺的调节作用 调节卵巢内LH数量, 刺激LH受体生成 促黄体形成, 促进、维持P分泌(非哺乳期) 在卵巢水平抑制GTH发挥作用(哺乳期) *其他：参与应激反应、免疫调节作用

22.  分泌的调节 *受下丘脑PRF、PIF的双重控制 平时：以PIF(可能是DA)为主 妊娠期：雌激素→ PRL分泌↑ 授乳时：婴儿吮吸乳头→ PRL分泌(反射性) *其他：TRH、VIP、5-HT、阿片肽等  促黑激素：刺激黑色素细胞生成黑色素 受下丘脑MRF、MIF双重调节  促激素：GTH(含FSH、LH)、ACTH、TSH

23. 5.神经垂体激素  血管升压素(vasopressin, VP) (略) •  催产素(oxytocin, OXT) •  对乳腺作用：泌乳 • 射乳反射(milk-ejection reflex) • 营养性作用：维持哺乳期乳腺不萎缩 •  对子宫作用：促进子宫平滑肌收缩 •  其他：部分VP的作用(交叉性, 但有差别) •  分泌调节：神经反射、 • GnRH、DA、-END

25. 第四节 甲状腺的内分泌

26. 1.甲状腺激素的合成与代谢  甲状腺激素(thyroid hormone) 三碘甲腺原氨酸(3,5,3’-triodothyronine, T3) 四碘甲腺原氨酸(3,5,3,5’-tetraiodothyronine, T4) 逆-三碘甲腺原氨酸(3,3’,5’-triodothyronine, rT3)  合成 需甲状腺过氧化酶(thyroperoxidase, TPO)  腺泡细胞聚碘：I继发主动转运  碘活化： I→I2 酪氨酸碘化：发生在TG的酪氨酸残基上 碘化酪氨酸缩合：Tyrosine+I2→MIT、DIT MIT+DIT→T3、DIT+DIT→T4

27.  贮存、释放、运输和代谢  结合在TG上 特点：存于细胞外；存量大(50~120 days)  胞饮→水解→入血 T4量大，但T3活性高  血液中与T4、T3结合的蛋白 甲状腺素结合球蛋白(67%) 前白蛋白(20%) 白蛋白(13%) 20%在肝降解, 80%在外周组织脱碘

28. 2.甲状腺激素的生物学作用  对代谢的影响(能量、物质) 产热效应(能量代谢)：产热↑, BMR↑ 机制：诱导Na+-K+-ATP酶; 脂肪动员 甲亢：产热↑, BMR↑, 喜凉怕热 甲低：产热↓, BMR ↓, 喜热畏寒  物质代谢： * 蛋白质合成↑; 但过多, 则分解↑ 甲亢：肌乏力, 消瘦; 甲低：粘液性水肿

29. 物质代谢(续)： * 糖的吸收↑, 糖原分解↑→血糖↑; 外周组织对糖利用↑→血糖↓ 甲亢：血糖常↑, 有时出现糖尿 * 脂肪酸氧化分解↑ 胆固醇合成↑; 肝清除↑→胆固醇↓ 甲亢：血胆固醇含量常↓  对生长与发育的影响 尤其是：骨—骨化中心发育, 软骨骨化 脑—神经元发育 甲低：呆小症(cretinism)

30.  对神经系统等的影响 提高神经兴奋性 甲亢：烦躁不安, 易激动, 注意力不集中 甲低：反应迟钝, 情感淡漠, 思睡, 记忆力↓  对心血管活动的影响 心率↑, 心力↑, 心输出量↑, 心脏做功↑ 甲亢：可出现心动过速,甚至心衰 外周血管舒张(因生热), 有利于散热  影响生殖功能 甲亢：月经稀少, 甚至闭经 甲低：月经不规则, 甚至闭经、不孕、易流产

31. 3. 甲状腺功能的调节  下丘脑-腺垂体-甲状腺轴 TSH的作用：促T3、T4分泌 促甲状腺腺体增生 缺碘→单纯性/地方性甲状腺肿 甲亢：人甲状腺刺激免疫球蛋白(HTSI)  反馈调节： T3、T4→腺垂体TSH  自身调节：对碘供应变化的适应性调节  神经调节：环境影响(寒冷、应激等刺激) 自主神经对甲状腺的支配

33. 甲状腺功能异常

34. 第五节 调节钙、磷代谢的激素 主要有三种：  甲状旁腺激素(parathyroid hormone, PTH) 由甲状旁腺主细胞分泌 主要作用：↑血钙, ↓血磷  降钙素(calcitonin, CT) 由甲状腺C细胞分泌 主要作用：↓血钙, ↓血磷 1,25-双羟维生素D3 由皮肤中的7-脱氢胆固醇变化而来 主要作用：促进钙的吸收, ↑血钙

36.  甲状旁腺激素(PTH)  生理作用：↑血钙, ↓血磷 *对骨组织的作用：动员骨钙入血 快速效应—几分钟, ↑骨细胞膜通透性 延缓效应—12-14 h~几天 , ↑破骨细胞活动 *对肾的作用：↑远曲小管/集合管重吸收钙 ↓近球小管重吸收磷 激活1-羟化酶, 活化VD3 *对小肠的作用：通过活化的VD3起作用  分泌调节：血Ca2+(最重要) 其他：VD3、血P、Mg2+、SS等

38.  降钙素(CT)  生理作用：↓血钙, ↓血磷; 比PTH快速而短暂 *对骨组织的作用： 抑制破骨细胞活动, 使溶骨过程↓ 成骨过程↑, 钙、磷沉积↑ Note：对成人作用小, 儿童作用大 *对肾的作用： ↓肾小管重吸收Ca2+、P、Mg2+、Na+、Cl  分泌调节：血Ca2+(最重要) 胃肠激素(进食后)：包括 Gastrin, CCK, Glucagon, Secr.等

39. 1,25-双羟维生素D3  生理作用：↑小肠吸收钙, ↑血钙 *对小肠的作用：VD3进小肠粘膜上皮细胞 →促进DNA转录→钙结合蛋白-D→ ↑小肠吸收钙, *对肾的作用：↑肾小管重吸收钙 *对骨的作用：动员骨钙入血 ↑成熟破骨细胞数的作用>激活成骨细胞 ↑PTH的作用  缺乏VD3：儿童—佝偻病; 成人—骨质疏松

40. 第六节 胰岛的内分泌

42. 1.胰岛的内分泌细胞 A细胞：20%, 胰高血糖素(glucagon) B细胞：75%, 胰岛素(insulin) D细胞：5%, 生长抑素(somatostatin) PP细胞：胰多肽(pancreatic polypeptide) 2. 胰岛素及其受体 胰岛素：51个氨基酸, A、B两条链, 二硫键相连 受体：分布广, 几乎所有细胞膜上 酪氨酸激酶活性的受体, 22四聚体 胞浆中存在胰岛素受体底物(IRS)

43. 3.胰岛素的生物学作用  总体：促进合成代谢  糖代谢：促进组织细胞对糖的利用 促进糖原合成, 抑制糖原异生 促进葡萄糖转变为脂肪酸→血糖↓  脂肪代谢：促进葡萄糖进入脂肪细胞 减少脂肪分解, 促进肝合成脂肪酸  蛋白质代谢：促进氨基酸进入细胞 促进DNA和RNA生成 加强蛋白质合成

44. 4.胰岛素分泌的调节  底物的调节作用  血糖水平：血糖↑→胰岛素分泌 血糖↓→胰高血糖素分泌  血氨基酸↑→胰岛素分泌  血脂肪酸、酮体↑→胰岛素分泌  其它激素的调节作用  胃肠激素(主要GIP), GH, T3、T4, 皮质醇等  胰高血糖素, 生长抑素, 儿茶酚胺  神经调节  交感→抑制分泌;  迷走→促进分泌

46. 第七节 肾上腺的内分泌

47. 肾上腺皮质和髓质

48. 1.肾上腺皮质的内分泌  组织与分泌的激素 球状带：盐皮质激素(醛固酮为代表) 束状带：糖皮质激素(皮质醇为代表) 网状带：性激素(为主)、糖皮质激素(少量)  血浆蛋白结合运输 皮质类固醇结合球蛋白(CBG)：75%~80% 血浆白蛋白：15% 游离型：5%~10%

49. 2.糖皮质激素的生理作用  对物质代谢的影响  糖：促进糖异生, 抗胰岛素作用 开源节流→血糖↑ 分泌过多：血糖↑, 甚至糖尿 功能低下：血糖↓  蛋白质：促进肝外组织蛋白分解→糖异生 分泌过多：肌肉消瘦, 骨质疏松 皮肤变薄, 淋巴组织萎缩

50.  脂肪：氧化分解↑→糖异生 分泌过多：脂肪重新分布→向心性肥胖  水盐：弱醛固酮作用 降低入球小动脉阻力, 使肾小球血浆流量↑, 滤过量↑, 有利水排出 分泌减少：肾排水障碍, 严重者“水中毒”, 低血Na+, 全身浮肿  对血细胞的影响 红细胞、血小板、中性粒细胞数量↑ 淋巴细胞、嗜酸粒细胞数量↓