内分泌学基础.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章,内分泌学基础,第一节 基本概念,一、激素和内分泌概念,人和动物体内有许多特异性的腺体和细,胞，它们能分泌一种或多种化学物质进入血液循,环。这些化学物质经血流转运到身体的特定器官,.,组织和细胞而发挥作用，产生效应，从而精确的,调节机体的新陈代谢活动。由于这些腺体和细胞,的分泌方式是把化学物质直接释放进入血液循,环，而并不象一般消化腺那样经过导管分泌到消,化管的管腔内，所以把这种分泌方式称为,“,内分,泌,”,（endocrine）；它们释放的化学物质称为,“,激素,”,（hormone），是一类化学信息分子；激素作用,的特定部位称为“靶”（target），包括靶器官、,靶组织和靶细胞。内分泌系统是指分散在体内各,个部位的内分泌腺体和细胞的总称。（图,2-,1）,内分泌的基本概念可用下列模式表示,H,E T,血液,E为具有内分泌功能的器官、组织和细胞；T为,激素的靶器官、靶组织和靶细胞；H为激素。整,个作用模式为一个动态过程，包括三个步骤：,E,分泌,H,；,H,进入血液后与蛋白质结合、变,化和转运；,H,随血液到达,T,后产生生理效应。,二、激素的分类,根据化学性质可以把目前所发现的几十种激,素划分为三大类：,（,1,）蛋白质与多肽激素 这类激素种类最多，,分子结构变化很大，肽链小到由,3,个氨基酸组成,的促甲状腺素释放激素，大到由,198,个氨基酸组,成的促乳素。同一种激素在不同物种中其结构,有程度不同的差异，而这些差异多发生在分子的非活性区域。这是蛋白质激素的特点之一。,（,2）氨基酸衍生物激素 这类激素分别由两种氨,基酸生成，一种是色氨酸，它转变成褪黑素和5-,羟色氨；另一种是酪氨酸，它是甲状腺素和儿茶,酚胺的来源。,（3）脂类激素 包括两类，一类是类固醇激素，,其基本结构为环戊烷多氢菲；另一类是前列腺素,它是部分环化的二十碳不饱和脂肪酸,。,三、激素作用的特点,作为化学信息分子，激素调控着多种生理功,能。表2.1是人类激素的主要功能和激素过量及缺,乏导致的主要疾病。激素虽然种类繁多，化学结,构各异，同其他化学信息分子如酶、变构蛋白、,DNA,等比较，,激素作用具有一些共同的特点,：,（,1,）激素是一种生理调节剂 激素参与细胞的功能活动主要是增强或者减弱细胞内新陈代谢,的理化过程，并不提供任何营养和能量。但激素,过量或不足都会对机体产生有害作用。,（,2,）激素作用有特异性 激素随血流遍布全身，,与体内各种组织细胞有广泛接触，但是一种激素,只对他自己的靶细胞有作用。各种靶细胞之所以,能识别特异的激素信息，是因为靶细胞的细胞膜,表面或者胞浆内存在着能与该激素发生特异性结,合的受体（,receptor,）。激素与受体结合和相互,作用的特异性是内分泌系统能进行调节功能的,一个重要因素。,（,3,）激素的放大作用 激素在血液中的生理浓度,很低，一般都在,ng/100mL,，甚至,pg/100mL,数量,级。这样微小的数量之所以能产生显著的生物效,应是由于激素信号逐级放大的结果。,（,4,）激素作用的相关性 不同的激素虽然有不同,的 生理效应，但其作用并不是孤立的，而是彼,此之间相互联系，相互影响的，激素作用的相关,性有以下几种形式,协同作用（,synergistic action,）、,拮抗作用（,antagonistic action,）、允许作用（,permission action,）、反馈作用（,feed back,）和竞争作用（,competitive binding,）。,5,）激素分泌的节律性 在正常生理情况下，激,素是定时分泌的，并且出现周期性变化，称为生,物节律或生物钟，可分日节律、月节律、季节律,和年节律。,激素的允许作用是指：有些激素并不能直接作用于器官、组织或细胞而产生生理作用，但是他的存在却为另一种激素的生理学效应创造了条件（即对另一激素起支持作用），这种现象称为激素的允许作用。,例如糖皮质激素本身对血管平滑肌没有收缩作用，但是只有在糖皮质激素存在的情况下，儿茶酚胺才能发挥它对心血管的作用；孕激素的生物作用需要雌激素的存在等。,（,6,）激素的调节 激素的分泌受神经和体液因素,调节，主要包括神经性调节和反馈性调节两种主,要调节方式，此外内分泌腺本身也有一定自身调,节的能力。这种调节灵敏度和调节幅度都较小，,但作为上述两种调节的辅助仍有一定的生理意义,.,四、性激素,类固醇激素（或甾体激素）有性激素和肾上腺,皮质激素。,在性激素中，,包括以,18,个碳原子雌烃为,基本结构构型的类固醇激素（图,2.2,），主要有雌,二醇、雌三醇、雌酮及人工合成的炔雌醇、乙烯,雌酚等。其次是以,19,个碳原子雄烃为基本结构构,型的类固醇（图,2.3,），主要有雄酮、睾丸酮、异,雄酮、脱氢异雄酮及人工合成甲基睾丸酮等。还,有以,21,个碳原子孕烃为基本结构构型的类固醇激,素（图,2.4,），主要包括孕激素中的孕酮、孕二醇,及人工合成的口服避孕药如炔诺酮。,由图不难看出，在类固醇激素碳环的基本结构,17,位处（,C,17,）有一个羰基或羟基，或一个被取代,的二碳支链；,3,位处（,C,3,）都有羟基或羰基，,A,环,上有一个不饱和羰基，若被饱和，生理活性完全消失。这是激素在体内失去活性的一般机制。,被还原的激素，,3,位和,5,位的碳原子变成不对称碳,因此，每种激素都有四种完全被还原的几何异构,体。羰基经过还原（氧化）后变成羟基，羟基能,以,C,10,的甲基为定位而排列成顺式和反式两种。,雌激素是由卵巢的卵泡和黄体分泌的。主要是,雌二醇、雌酮和雌三醇，后二者是前者的代谢产,物。它们的活性比为,100,：,10,：,3其中雌二醇活,性最强，在卵泡液中占全部活性的,90%,。人工合,成的二苯乙烯衍生物，具有显著的雌激素生物活,性，但不属于类固醇化合物。其中主要有乙烯雌,酚，口服时，其活性比天然激素大的多。,具有雄激素生物活性的物质，主要是睾酮、脱,氢异雄酮、,4,-,雄烯二酮、雄酮等。睾酮是从男性,睾丸组织分泌出来的，女性的雄激素是由肾上腺,皮质产生的。在体内代谢过程中，睾酮被还原成,雄酮、异雄酮和原胆烷醇酮。人工合成的甲睾,酮、酮丙酸睾酮 不存在自然界内。,孕酮是由卵巢的黄体产生的，肾上腺皮质也能,制造微量的孕酮。孕酮能促进子宫和乳腺的发育,帮助受精卵着床及胚胎正常发育。在临床上常用,孕酮防止流产和子宫功能性出血,.,第二节,激素作用机制,一、激,素作用的,历程,(,一,),生物合成 激素在体内的生物合成都是在基,因控制下进行的。合成途径大体上可分为由激素,的结构基因通过转录和翻译形成和通过胞内存在,的酶系催化合成两类。,(,二,),释放 释放是指激素从腺体细胞释放到胞外,液或血液中。外界刺激和体内刺激都可影响激素,的释放。激素的释放是激素信息传递过程中很重,要的环节。激素释放到细胞外后，他们在血液中,的排除速率都是恒定的。在胞外液或血液中，,(,一,),生,物合成 激素在体内的生物合成都是在基,因控制下进行的。合成途径大体上可分为由激素,的结构基因通过转录和翻译形成和通过胞内存在,的酶系催化合成两类。,(,二,),释,放 释放是指激素从腺体细胞释放到胞外,液或血液中。外界刺激和体内刺激都可影响激素,的释放。激素的释放是激素信息传递过程中很重,要的环节。激素释放到细胞外后，他们在血液中,的排除速率都是恒定的。在胞外液或血液中，,激素的浓度对激发靶器官起着关键的作用。为此,只有通过调节激素的释放速度才能达到和维持一,种具有效应浓度的阈值，因此激素的释放是一种,极为精巧的控制过程。,(,三,),运,转 激素释放后经过血液循环到达各自的,靶细胞的过程称为激素的运转。较多的激素是经,内分泌腺体周围的间隙液扩散到血液中，然后经,过血液循环到达靶器官。而组织激素的靶细胞就,在分泌细胞附近，激素只在细胞间隙液中局部扩,散。,（四）在靶组织中引发反应,(,五,),灭活 激素的灭活是激素作用的终结。灭活,是,指激素从血液中降解或清除，使血中激素活性,降低，而激素的灭活有促使激素的合成和释放。,激素的活性下降或破坏，是由于它们在组织中被,酶解而发生结构变化，其代谢产物通过尿或胆汁,排出。例如类固醇激素的灭活是与葡萄糖醛酸或,硫酸结合，使之溶于水中，从尿液和胆汁中排出,.,所以可以把激素看成是内分泌细胞与靶细胞之间,的一种信息流。这种信息流从本质上讲可以认为,是这两种类型细胞的基因之间在细胞外进行通讯,的物质流图,2.6,。,二、激素受体,1.,受体的概念,药物、神经递质和激素等活性物质产生生物效,应必须先与靶细胞上某一特定部位结合。这一结,合部位称为结合位点（,binding site,），也称为受点,（,receptor site,）；这一结合部位是存在于某一特,异高分子上的，这一特异高分子就是受体,（,receptor,）。我们可能分离提纯受体，但不能分,离受点，这与酶可以分离却不能分离其活性中心,的道理一样。凡是能够与特异性受体缩合并发挥,生物效应的药物、递质或激素等活性物质统称为,配基或配体（,ligand,）。这种结合并非简单,的钥,匙与,锁的关系，而是二者的构像发生相适应,的改,变,称,为“诱导契合”（,induced fit,）。从生理,学意,义,讲,受,体具备双重功能，一是从包围在细,胞外,的,无,数分,子中识别和结合某种特异性的激素,，二,是,把,激素,受体复合物的信息进行换能，从而,改变,靶,细,胞内,原来存在的生化反应的速率以导致,激素,最,终,的生,物效应。,传,统的激素受体概念是“靶细胞表面或亚细胞组,分中的一种天然高分子，它可以识别有生物活力,的激素并与其特异结合，生成的复合物能,激活或,开动一系列生物化学变化,，,从而导致激素最终的,生物效应”。也有观点认为那些存在于细胞,上能,结合识别激素，但不一定,能激活或根本不,产生生,物效应的,高分子，或者已从细胞上溶解下来,，但,仍能,结合识别激素的高分子（又称可溶性受,体）,都可,以定义为激素受体”。后者强调,了“结合识别”（,binding recognition,）。,（,2,）受体的类型与特性,激,素只能与特定的受体结合而发生作用，受体,能识别该种激素，产生特有的生理效应。受体可,以分为以下两种：一是含氮激素的受体，存在于,细胞膜上，能与蛋白质或胺类激素相结合的糖蛋,白的大分子物质成为,膜受体,（,membrane,receptor,）；二是类固醇激素受体，存在于细胞浆中的称,胞浆受体,（,cytosol,receptor,），存在于细胞核内的称为,核受体,（,neuclear,receptor,）。,受体具,有以下,特性：,(1),严格的结构特异性 一种受体只能与一定构像的,配体结合，结合是非共价的，所以是可逆的。,(2),饱和性 能结合激素的受体数目是有限的，随着,生理状况的变化，受体数产生相应的增减。,(3),组织特异性 只有靶细胞才能对相应的激素发生,反应。但是一种激素可以有几种靶细胞，反之,，一种靶细胞可受到不同激素的作用。,(4),亲和力 亲和力的大小与激素的正常生理浓度相,适应。受体结合的亲和力受内环境,pH,值、温度和,其他受体的影响。,（,5,）受体与相应的激素结合后，能把激素信息转,换成一系列生化过程，最终产生生理效应。,（,6,）生理效应的强弱与激素,-,受体复合物的浓度成,正比，其浓度是受体数目、激素浓度和亲和力的,函数。,三、激素的作用原理,1.,基本模式,图,2.7,是激素作用的简单模型。激素（,H,）进入靶细胞并且在在细胞核中与受体（,R,）相互作,用，形成激素,-,受体复合物，然后通过复杂过程作,用于,DNA,上，进行基因转录而产生特异性,mRNA,，通过转译过程合成产生各种生理功能的,特异性蛋白质。,2.,类固醇激素作用模式,类固醇激素要发挥生理效应必须经过两个步,骤：一是激素与胞浆中特异性受体蛋白结合成激,素,-,受体复合物；二是进入核内作用于基因表达。,所以类固醇激素的作用常常被称为“两步作用,机制，,或,称为“基因调节学说”,（,gene regulation hypothesis,）。类固醇激素,的作用方式可用一个简单的模型表示,图,2.8,这个模,型的基本要点包括：类固醇激素（,S,）为小分子,其相对分子质量为,300,左右且为脂溶性，故很容易,穿过细胞膜，在非靶细胞中不存在特异性受体。,因此，类固醇激素能自由进出质膜，不可能保留,在细胞内。类固醇激素通过被动扩散的过程进,入靶细胞内，靶细胞质与受体蛋白（二聚体）相,结合，受体的构像发生改变形成具有活性的激素,-,受体复合物，并向细胞核转移。胞浆受体以二聚,体形式（,AB,）存在。,A,与,B,亚基分别与两分子的类,固醇激素结合。活性激素,-,受体复合物在一定条,件下（如适宜的温度）被细胞核摄取，转变为核,内激素,-,受体复合物。核内激素,-受体复合物通过,B,亚基与染色质上的一种非组蛋白（酸性蛋白）结,合，这样就使激素,-,受体复合物积聚在受激素控制,的基因组区域内。只要,B,亚基结合于染色质接受部,位后，调节亚基（,A,）就会从二聚体中解离出来，,迅速解离为,A,和,B,两个亚基复合物。,B,亚基接受部,位附近的基因就是,A,亚基的作用部位。,A,亚基复合,物与染色质中的,DNA,结合。在它们二者的共同作,用下，激活了,DNA,某一部位的摸板并使,RNA,聚合酶与这段,DNA,结合以进行转录。由转录而,产生的特异性,mRNA,转移到核糖体上，通过转译,过程合成特异性蛋白。由这种特异性蛋白产生,各种生理效应。现已证明，不同靶细胞上的同一,类固醇激素的受体是完全相同的，不存在亚型。,上述模型存在一定缺陷，但是仍然是解释类固醇,激素作用原理的较好模型。,第三节 抗激素及其作用机制,一、抗激素的概念,抗激素（,antihormone,）泛指能在不同程度上对,激素所诱导的反应产生拮抗或使其减弱的物质。,拮抗的机制和部位不同。拮抗作用包括：通过,激素抗体的作用或抑制某种激素的促激素和释放,激素降低血液活性 激素的水平；干扰激素的合,成、分泌和释放；改变激素在血液中结合与游,离的比值；干扰激素与受体的结合；加速激,素的代谢及降解速度。拮抗作用涉及的范围广泛,拮抗物的化学类型多种多样，主要的抗激素类型,包括抗雄激素（类固醇和非类固醇）、抗雌激,素、抗孕激素、抗糖皮质激素、抗盐皮质激素、,儿茶酚胺的拮抗物、多肽激素的拮抗物等。有的,特异性很强，有的则是广谱的。在药物临床应用,上要求抗激素活性高、毒性低、没有内在激素活,性、特异性强和无副作用。抗激素已经成为抗生,育、抗肿瘤、治疗疾病和内分泌失调等方面的重,要药物。,二、抗激素作用的分子机制,这里主要介绍竞争性拮抗物作用机制的理论模型,.,1.,别构模型,各种配体（如激动剂或拮抗剂）各具有不同的结,合位置，受体处于两种构像状态（活性态与非活,性态）的平衡之间。如图,2.9,（,a,）所示，每种受体,分子还具有两个亚基，各含有一个激动剂的结合,位置和一个拮抗剂的结合位置。激动剂只能结合,到活性态的受体结合位置上，而拮抗剂则只能,结合到非活性态的位置上。一种配体与某种状态,的受体结合之后，改变了受体两种状态之间的平,衡使被结合的那种状态的受体数量增加。,2.,位阻,-,别构复合模型,在别构模型的基础上，提出位阻,-,别构复合模,型，来解释分子结构近似的配体（如激素与其竞,争性拮抗的类似物）与相同结合位置的竞争现象,（,图,2.9 b,）,。这个模型也假定受体存在活性,和非活性两种状态，当没有配体时平衡朝向无活,性态方向。当然，如果它们对两种状态的受体具,有不同的亲和性，也能改变受体构像的平衡。,任何只结合活性态受体的配体是激动剂，任何只,结合非活性态受体的配体是拮抗剂，有些配体对,活性态和非活性态都能表现出某种程度的结合，,是部分激动,-,拮抗剂。,