什么是激素？

一.定义

激素是由生物体产生的化学信使分子，在调节新陈代谢和身体的生理功能中起着有效的作用。激素是由内分泌腺或具有内分泌功能的细胞产生的。内分泌细胞是特殊分化的，对内外环境条件的变化敏感。当它们感受到内外环境变化的刺激时，就会合成并释放一定的激素。激素作为化学信使，不经导管进入循环系统，将条件信息带到特定的效应细胞，引起一些效应。由激素直接调节的效应细胞被称为激素的靶细胞。激素调节被称为体液调节，因为它通过体液传递给靶细胞。津液调节是在神经系统的统一控制下，全面系统地调节物质和能量的代谢，从而协调机体的各种生理功能。神经不仅可以控制内分泌系统的分泌，还可以直接分泌激素，有些激素还可以作用于神经系统，如甲状腺素，可以促进大脑发育。

第二，分类

激素根据其化学性质可分为三类:

1.含氮激素包括氨基酸衍生物激素、多肽激素和蛋白质激素。

2.甾醇类激素包括性激素和肾上腺皮质分泌的激素。

3.脂肪酸激素是二十烷酸衍生物，如前列腺素。

第三，特点

1.高特异性包括组织特异性和效应特异性。前者是指激素作用于特定的靶细胞、靶组织和靶器官。后者是指激素选择性地调节一代感恩过程中的特定环节。比如胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素都有升高血糖的作用，但胰高血糖素主要作用于肝细胞，通过促进肝糖原分解和加强糖异生，直接将葡萄糖输送到血液中；肾上腺素主要作用于骨骼肌细胞，促进肌糖原分解，间接补充血糖；糖皮质激素主要通过刺激骨骼肌细胞、分解蛋白质和氨基酸、促进肝细胞糖异生来补充血糖。

激素的作用是从激素和受体结合开始的。靶细胞介导的特异性性激素结合蛋白称为激素受体。受体一般为糖蛋白，其中一部分分布在靶质膜表面，称为细胞表面受体；有些分布在细胞内部，称为细胞内受体，如甲状腺素受体。

2.非常高效的激素与受体的亲和力很高，所以激素可以在很低的浓度下与受体结合，产生调节作用。血液中激素的浓度很低。一般蛋白质激素的浓度为10-10-12mol/L，其他激素为10-6-10-9 mol/L，而且激素是通过调节酶的量和活性来发挥作用的，可以放大调节信号。激素作用的强度与激素和受体之间的复合物数量有关，所以保持适当的激素水平和受体数量是维持机体正常功能的必要条件。例如，胰岛素分泌不足或胰岛素受体缺乏会导致糖尿病。

3.内分泌调节的多层次调节是多层次的。下丘脑是内分泌系统的最高中枢。它通过分泌神经激素即各种释放因子(RF)或释放抑制因子(RIF)来控制脑垂体的激素分泌，脑垂体通过释放促性腺激素来控制甲状腺、肾上腺皮质、性腺、胰岛等的激素分泌。相关层次之间存在控制与被控制的关系，但被控制者也可以通过反馈机制反作用于控制者。例如，下丘脑分泌促甲状腺素释放因子(TRF)，刺激垂体前叶分泌促甲状腺素(TSH)，使甲状腺分泌甲状腺素。当血液中的甲状腺素浓度上升到一定水平时，甲状腺素还可以反馈抑制TRF和TSH的分泌。

激素的作用不是孤立的。内分泌系统不仅存在上下级的控制和反馈关系，而且多种激素在同一水平上起调节作用。激素之间的相互作用既有协同作用，也有拮抗作用。比如血糖调节，胰高血糖素等升高血糖，胰岛素降低血糖。它们相互作用，将血糖稳定在正常水平。正负调节一个生理过程的两种激素维持着一定的平衡，一旦打破就会导致内分泌疾病。激素的合成和分泌由神经系统统一调节。顶端

第二节激素的作用机理

激素的调节作用是由特异性性激素受体介导的。激素到达靶细胞后，与相应的受体结合形成激素-受体复合物，将激素信号转化为一系列细胞内生化过程，表现出调节作用。定位不同的两类受体具有不同的调节机制。通过表面受体起作用的激素调节酶的活性，作用迅速而短暂。通过细胞内受体起作用的激素调节酶的合成，作用缓慢而持久。

一.分类

1.cAMP机制，如肾上腺素。

2.磷酸肌醇机制，如5-羟色胺。

3.酪氨酸激酶机制，如胰岛素

4.基因表达机制，如类固醇激素。

二、第二信使模式

(一)第二信使

含氮激素极性强，不能进入靶细胞(甲状腺素除外)，通过与靶细胞表面受体结合发挥作用。这些激素被称为第一信使，当它们与受体结合时，形成第二信使在细胞内传递信息并发挥作用。激素的前三种作用机制都属于第二信使模式。已经发现的第二信使是cAMP、cGMP、Ca2+、三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DAG)。它们具有以下特征:

1.激素诱导的

2.易于合成和失活(一步反应即可完成)

3.浓度低(10-7mol/L以下)，变化大，使用寿命短。

4.生成和失活都受激素控制，浓度水平可及时有效调控。

5.它可以调节细胞的新陈代谢。

(二)第二信使的产生

激素-受体-第二信使调节系统的膜装置包括三部分:受体、G蛋白和催化第二信使形成的酶。g蛋白是一系列鸟苷结合调节蛋白。激素-受体复合物形成后，受体发生变形，导致复合物与结合GDP的特异性G蛋白结合形成三元复合物，然后G蛋白发生变形，复合物解体形成G-GTP复合物，再与相关酶结合将其激活，形成第二信使。最后，G蛋白的GTP酶活性将GTP水解成GDP，释放出无活性的酶，为下一步反应做准备。

在特定G蛋白的转导下，腺苷酸环化酶和鸟苷酸环化酶分别催化cAMP和cGMP的生成。磷脂酶C催化磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解产生1，4，5-三磷酸(IP3)和二酰基甘油(DAG)。

(三)第二信使的作用

大多数第二信使通过直接激活蛋白激酶发挥调节作用。蛋白激酶是一类催化蛋白质磷酸化修饰的激酶，在生物调节中起重要作用。蛋白激酶的种类很多，根据底物氨基酸残基的不同可分为丝氨酸或苏氨酸激酶和酪氨酸激酶。根据其调节因子可分为camp依赖性蛋白激酶(PKA)、cAMP依赖性蛋白激酶(PKG)和Ca2+依赖性蛋白激酶(PKC)。CAMP和cGMP分别变构激活A激酶和G激酶。三磷酸肌醇增加Ca2+的浓度，二酰甘油增加C激酶对Ca2+的敏感性。

G激酶系统的调节作用往往与A激酶系统相反，组织中cAMP和cGMP的浓度变化往往相互增减。两者构成对立统一的调节系统。CAMP和cGMP在各自磷酸二酯酶的催化下水解失活。

三磷酸肌醇作用于细胞内钙库(线粒体和内质网)，促进钙的释放，使其浓度急剧上升。钙作为细胞内化学信使，通过激活C激酶和钙调素发挥其调节作用。PKC可以磷酸化很多蛋白质，比如糖原合成酶，磷酸化后活性降低。钙调素(CaM)是一种钙依赖性调节蛋白，广泛存在于所有真核细胞中，结构非常保守。是一种小分子酸性蛋白，分子量为16700，有四个钙结合位点。钙调素与钙结合后被激活，可刺激多种酶的活性，包括C激酶、腺苷酸环化酶、磷酸二酯酶、糖原磷酸化酶、糖原合成酶激酶等15酶。

三磷酸肌醇和二酰甘油的寿命都很短。前者水解产生肌醇，后者磷酸化产生磷脂酸。磷脂酰肌醇二磷酸可以通过磷脂酰肌醇循环再生。

第三，基因表达模式

甾体激素属于非极性分子，容易通过质膜进入细胞，通过与细胞内特异性受体结合，发挥调节特定基因表达的作用。甾体激素的受体是一种多亚基蛋白，与激素结合后发生变形，暴露出DNA结合位点。该复合物在与特定的DNA序列(增强子)结合后，可以加速受控基因的转录和表达。比如糖皮质激素和肝细胞受体结合，可以促进糖异生中四种关键酶的合成。

第四，激素的合成与失活

(1)合成

1.蛋白质和多肽激素是基因表达的产物。

蛋白质激素基因表达的初始产物是无活性的激素原，经剪切加工成激素原，再经酶激活成为活性激素。激素原的n-末端具有由20-30个残基组成的信号肽序列。例如，胰岛素基因的表达产生由105个残基组成的胰岛素原，经过剪切后成为具有两个肽链的胰岛素，***51个残基。

多肽激素通常比它们的前体小得多。比如催产素和加压素都是九肽，它们的前体是催产素原，分别由160个残基和215个残基组成。后者被剪切产生活性激素和相应的载体蛋白，结合成复合物，包装在囊泡中，转运到神经垂体。分泌过程中，激素与转运蛋白分离。此外，脑垂体分泌一种由265个残基组成的黑皮质素原。它在不同的细胞中以不同的方式切割和加工，产生多种激素，包括促肾上腺皮质激素、脂肪分解激素、促黑素、阿片肽、内啡肽和调节疼痛的脑啡肽。

2.氨基酸衍生激素

甲状腺素是来源于甲状腺球蛋白酪氨酸残基的酪氨酸衍生物。甲状腺球蛋白是一种660kd的糖蛋白，含有数百个酪氨酸残基。为了合成甲状腺素，一些残基被用作酪氨酸供体，通过碘化、缩合和水解产生甲状腺素。

肾上腺素也是酪氨酸衍生物，属于儿茶酚胺。由游离酪氨酸的羟基化和脱羧形成。

3.类固醇激素

肾上腺皮质激素和性激素是以胆固醇为前体，通过切断侧链和羟基化合成的。

4.脂肪酸激素

前列腺素和其他脂肪族激素是以花生四烯酸为前体合成的。

(B)激素的储存和释放

1.氮激素:氮激素的释放是受调节的。合成后，这些激素以膜泡的形式储存在胞质溶胶中，只有当内分泌细胞受到刺激时，才会释放到胞外。这种受控分泌机制与其快速而短暂的作用有关。这可以在需要的时候大量分泌，及时发挥调节作用。

2.固醇激素:合成后立即释放，进入血液，不储存在细胞内。因此，调控其分泌的关键是控制其合成速度。这与其缓慢而长期的效果是一致的。

(3)运输

类固醇和甲状腺素是脂溶性分子。当在血液中运输时，它们中的大多数与特定的载体蛋白结合，只有少数是游离的。比如甲状腺素结合甲状腺素结合球蛋白，皮质醇结合皮质类固醇结合球蛋白。

(4)失活

激素必须快速灭活，才能保证及时适度的调节生理功能。失活的主要部位是肝脏和肾脏。多肽和蛋白激素在特定的肽酶和蛋白酶的催化下水解失活。胺类激素(肾上腺素等。)被单胺氧化酶催化氧化和脱氨基而失活。类固醇通过侧链去除、还原和羟基化而失活。许多激素的代谢产物从尿液中排出。大多数激素在体液中的半衰期只有几分钟。比如胰岛素的半衰期是5-15分钟。在肝脏中，胰岛素分子中的二硫键首先被还原生成游离的AB链，然后被胰岛素酶水解成氨基酸而失活。

激素作用下产生的第二信使也要及时灭活。CAMP和cGMP在特异性磷酸二酯酶的催化下水解成相应的5’核苷酸。胞质溶胶中释放的钙离子被内质网中的钙泵转运回内质网钙池。三磷酸肌醇和二酰甘油进入磷脂酰肌醇循环，重新合成磷脂酰肌醇二磷酸。

在激素调节中被磷酸化的酶或蛋白质被磷蛋白磷酸酶水解以除去磷酸基团。

佛波酯是DAG的类似物，能激活PKC，但不能使其失活，作用持久，所以是一种致癌物。许多癌基因的产物具有酪氨酸激酶活性，但不受调控，从而致癌。顶端

第三部分激素介绍

一.含氮激素

(1)肾上腺素

1.结构和世代

肾上腺髓质分泌的激素有肾上腺素和去甲肾上腺素(去甲肾上腺素)。这两种物质也是交感神经末梢的化学介质。两者都是由酪氨酸转化而来。酪氨酸在酪氨酸酶的催化下羟基化、脱羧、再羟基化生成去甲肾上腺素，再甲基化成为肾上腺素。

2.生理机能

肾上腺素的生理作用类似于交感神经兴奋，两者都对心脏和血管产生作用，可使血管收缩，加强心脏活动，使血压急剧升高，但对血管的作用是不连续的。另一方面能促进分解代谢，尤其对糖代谢影响最大，能加强肝糖原的分解，使血糖迅速升高。这个功能是身体应对突发情况的能力。此外，它还能促进蛋白质、氨基酸和脂肪的分解，增强人体的新陈代谢，提高体温。

去甲肾上腺素的作用是不同的。它对血管有很强的作用，是升压药，而肾上腺素是强心剂，使心跳加快。去甲肾上腺素对糖代谢的作用较弱，仅为肾上腺素的二十分之一。

麻黄碱在化学结构和生理功能上与肾上腺素相似，在医学上可以替代肾上腺素。这种物质叫做肾上腺皮质激素。

3作用机制

肾上腺素与细胞表面受体结合，激活偶联的腺苷酸环化酶，催化ATP分解为cAMP和焦磷酸。CAMP激活蛋白激酶，蛋白激酶能激活磷酸化酶激酶，磷酸化酶激酶又激活磷酸化酶分解糖原。这是五级级联放大，信号放大300万倍，从10-8-10-10 m肾上腺素在几秒钟内产生5mM葡萄糖。

肾上腺素还能分解肌糖原，产生乳酸；分解脂肪细胞中的三酰甘油，产生游离脂肪酸。此外，蛋白激酶可以磷酸化许多蛋白质，如组蛋白、核糖体蛋白、脂肪细胞膜蛋白、线粒体膜蛋白、微粒体蛋白和溶菌酶。

(2)甲状腺素

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甲状腺素主要是四碘甲状腺原氨酸(T4)，但也有少数三碘甲状腺原氨酸(T3)和抗三碘甲状腺原氨酸(rT3)。甲状腺过氧化物酶首先催化碘离子生成活性碘(I2)，然后碘化甲状腺球蛋白中的酪氨酸生成3，5-二碘酪氨酸(DIT)。两个分子再次反应形成甲状腺素。甲状腺球蛋白在溶酶体中被蛋白酶水解时，释放出T3和T4，并与肝脏合成的甲状腺素结合球蛋白结合进行转运。

2.功能

能刺激糖、蛋白质、脂肪和盐的代谢，促进机体的生长和组织分化，对中枢神经系统、循环系统、造血过程和肌肉活动有显著作用。总体表现为增强新陈代谢，引起耗氧量和产热量的增加，促进智力和体质的发展。

3.作用机理

甲状腺素是脂溶性的，可以进入细胞。与受体结合后，可以激活特定基因，促进转录，合成蛋白质。此外，线粒体和质膜中还有受体，能促进ATP的形成。甲状腺素也能影响儿茶酚胺的作用。

(3)下丘脑和垂体激素

1.下丘脑激素下丘脑分泌激素释放因子和释放抑制因子，调节垂体前叶的功能。主要包括:

l促甲状腺激素释放因子(TRF)是一种三肽，能促进促甲状腺激素(TSH)的分泌。N端的焦谷氨酸可以防止氨肽酶被破坏，C端的酰胺可以防止羧肽酶被水解。

黄体生成素释放因子(LRF)是一种在N-末端含有焦谷氨酸，在C-末端含有酰胺的十肽。

l促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)是9-11肽。

生长激素释放抑制因子(GRIF)是一种14肽，分布广泛，功能多样。它不仅抑制生长激素的分泌，而且抑制胰岛素、胰高血糖素和胃肠激素的分泌。

2.垂体激素垂体分为前叶、中叶和后叶三部分，通过垂体柄与下丘脑相连。前、中叶可以自行合成激素，后叶只能储存和分泌激素，激素来源于下丘脑。

(1)前叶激素由下丘脑直接控制，调节某些内分泌器官的发育和分泌，与动物的生长、性别和代谢密切相关。

l生长激素(GH)是蛋白质，能刺激骨骼和软骨的生长，促进粘多糖和胶原蛋白的合成，影响蛋白质、糖和脂质的代谢，最终影响体重的增加。

l促甲状腺激素(TSH)是一种糖蛋白，能促进甲状腺的发育和分泌，从而影响全身代谢。

l黄体生成素(LH)糖蛋白促进卵泡发育为黄体，促进胆固醇转化为黄体酮并分泌黄体酮，阻止排卵，抑制发情，或促进睾丸间质细胞发育，刺激睾丸激素分泌。

l促卵泡激素(FSH)糖蛋白促进卵巢或睾丸的发育，促进卵泡或精子的产生和释放。

l催乳素(LTH)单链多肽刺激乳汁分泌，刺激并维持黄体孕酮分泌。

l促肾上腺皮质激素(ACTH)是一种有39个残基的线性多肽，能促进胆固醇转化为肾上腺皮质酮，刺激肾上腺皮质分泌激素。它通过营地工作

l脂肪酸释放激素(LPH)有β和γ两种，能促进脂肪水解。生理条件下分泌很少，分解脂肪的效果不明显。

l内啡肽(EP)激素:有镇痛作用，针刺麻醉时脑脊液含量增加。

根据结构，前叶激素可分为三类，生长激素和催乳素为一类，均为单链蛋白；促甲状腺激素、促黄体激素、促卵泡激素都是糖蛋白，它们的α亚基结构相似，但β亚基结构不同。促肾上腺皮质激素、脂肪酸释放激素和脑肽激素都是由前体加工而成的。每一类激素都有相似的结构和同源序列，抗体有交叉反应，受体也有一定的亲和力。同种激素很可能是由同一基因进化而来的。

(2)中部叶片只有促黑素细胞激素(MSH)，可以调节动物表皮细胞色素的增减。

(3)催产素和加压素，都是九肽。前者使多种平滑肌收缩，有引产、排乳作用；后者也被称为抗利尿激素(ADH)，当大量失血时，它会收缩小动脉，减少排尿，并升高血压。

(4)胰岛素

1.结构胰岛素由胰岛β细胞分泌，AB两条链，分别有21和30个残基。两条链由两个二硫键连接，A链也有一个分子内二硫键。它的高级结构是其活动所必需的。

2.胰岛素的主要功能是降低血糖。一方面可以提高组织吸收葡萄糖的能力，另一方面可以抑制肝糖原的分解，促进肝糖原和肌糖原的合成。此外，胰岛素还抑制脂肪分解，促进蛋白质合成，增加葡萄糖的有氧分解过程。因此，胰岛素对靶细胞的作用是全面的。

3.机制葡萄糖可以自由通过肝细胞，但通过心肌、骨骼肌、脂肪细胞时需要借助质膜上的葡萄糖载体系统。这是这些组织利用糖的限速步骤，胰岛素可以加速其转运过程。

胰岛素可以促进肝脏葡萄糖激酶的合成，葡萄糖激酶是肝脏利用葡萄糖的第一个限速酶。肌肉中的葡萄糖磷酸化是由己糖激酶催化的，胰岛素可以增加其活性。

糖原合酶有两种类型:活化型(I)和非活化型(D)，蛋白激酶催化活化型向非活化型转化。肝细胞表面有胰岛素受体。胰岛素可增加肝脏cGMP浓度，促进cAMP分解，从而抑制蛋白激酶，促进糖原合成。

(5)胰高血糖素

1.胰岛α细胞分泌的多肽激素，由29个残基组成。胰高血糖素先合成，切断C端8肽后成为活性激素。

2.功能增加血糖。能促进肝糖原的分解，加速糖的异源化，增加蛋白质和脂类的分解代谢。与肾上腺素不同，它不作用于肌糖原，也不受肾上腺素能阻滞剂的抑制。

3.该机制与靶细胞表面的受体结合，激活鸟苷酸条件蛋白，鸟苷酸条件蛋白激活腺苷酸环化酶，腺苷酸环化酶增加cAMP浓度，促进糖原分解。它的受体是脂蛋白，而胰岛素受体是糖蛋白。

㈥甲状旁腺激素

甲状旁腺素和降钙素是甲状旁腺分泌的多肽激素，作用于骨基质和肾脏，调节钙磷代谢。前者增加血钙，后者降低血钙。此外，1，25-二羟基胆骨化醇也是一种激素，由肾脏分泌，能促进小肠上皮细胞合成钙离子携带蛋白，增强钙的吸收。

第二，固醇激素

甾醇类激素都是环戊烷多菲衍生物，区别在于侧链的不同。它的合成是从胆固醇到孕酮，然后生成其他激素。

(1)肾上腺皮质激素

从肾上腺皮质中可以提取出数十种类固醇晶体，其中7种统称为肾上腺皮质激素，可以纠正肾上腺切除带来的致命症状。其他的是雄激素、雌激素和孕酮。

皮质类固醇按其生理功能可分为糖皮质激素和盐皮质激素。前者包括皮质醇、可的松、皮质酮，其中皮质醇最为重要。其作用复杂，主要是升高血糖，大剂量时也有减轻炎症和过敏反应的作用。后者的作用是保钠排钾，调节水盐代谢，其中醛固酮作用最强。

类固醇可以进入细胞，与细胞内受体结合。激活和易位后，复合物进入细胞核，诱导特定蛋白发挥作用。

(2)性激素

雌激素包括雌二醇和孕酮。前者促进性器官发育，后者起到保胎的作用。雄性激素，包括睾酮和雄酮，可以促进性器官的发育。

雄激素和雌激素在结构上非常相似，可以相互转化。在动物中有一定的比例，保持平衡。

第三，脂肪族激素

脂肪族激素是指前列腺素(PG)。它是最初在精液中发现的二十烷酸的衍生物。事实上，它广泛存在于人体内，具有多种功能。不是某个特定腺体产生的，有的只能在局部发挥作用，所以有人认为不是激素。

前列腺素类有16种，其基本结构是前列腺烷酸，有一个环戊烷和两个侧链。根据取代基的不同，可分为A-I等9类，其中EFABI是最重要的5类。

各种前列腺素结构相似，但功能相差甚远。PGE和PGF对生殖系统有显著影响，PGF2α可用于引产，PGI2对其有拮抗作用。很多组织都有前列腺素表面受体，结合后可以改变cAMP浓度，但对不同组织的作用不同。此外，前列腺素可加重炎症，而阿司匹林可干扰其酶促合成，减轻炎症。