动物生理学第十一章

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,*,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,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,*,*,动物生理学第十一章,11.1 内分泌腺与激素,一、内分泌腺,神经系统 （,nervous system,）,内分泌系统（,endocrine system,）：,由内分泌腺和存在于某些器官中的内分泌细胞组成的一个体内信息传递系统。,1、人体内主要的内分泌腺有： （图）,垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰岛、性腺、松果体和胸腺。,2、散在于组织器官中的内分泌腺,3、神经内分泌细胞：中枢神经系统内，特别是下丘脑存在兼有内分泌功能的神经细胞。,激素：由内分泌腺或散在的内分泌细胞所分泌的高效的生物活性物质，在细胞间进行化学信息传递，发挥调节作用。,1、激素的传递方式 （图）,远距分泌,（,telecrine,）：,激素释放入血液，经血液循环运送到远距离的靶器官，发挥调节作用。,二、激素（hormone）,旁分泌,（,paracrine,),：,部分激素仅由组织液扩散而作用于邻近细胞。如胃肠激素。 旁分泌所分泌的激素称为,局部激素,（,local hormone,）。,自分泌,（,autocrine,）：,激素分泌到细胞外后又返转作用于分泌该激素的细胞自身，发挥自我反馈调节作用。如前列腺素等。,神经分泌,（,neurocrine,),：,或称神经内分泌（,neuroendocrine,），,指形态和功能都具有神经元特性的一些神经细胞，其轴突末梢能向细胞间液分泌神经激素（,neurohormone,）。,外激素,激素不同于酶,2、激素的化学分类,1）含氮激素：,蛋白质和肽类激素：主要包括下丘脑调节肽、胰岛素、降钙素、胃肠激素、腺垂体和神经垂体激素、甲状旁腺素。,胺类激素：儿茶酚胺类激素（肾上腺素、去甲肾上腺素）、甲状腺激素和褪黑素,2）类固醇激素（甾体激素）：包括肾上腺皮质激素、性腺激素和维生素D,3,3）脂肪酸衍生物激素：主要为前列腺素，由花生四烯酸转化而成。,内分泌细胞分类,细胞 起源 结构特点,含氮类激素 内胚层 粗面内质网丰富、,分泌细胞 或外胚层 分泌颗粒有膜包裹,类固醇激素 中胚层 滑面内质网丰富、,分泌细胞,线粒体呈管状，,含较多脂,内分泌细胞结构,含氮类激素,类固醇激素,11.2 甲状腺,（thyroid）,甲状腺是人体最大的内分泌腺。内含大量（300万个）腺泡。,腺泡由单层上皮细胞围成、腺泡腔内充满胶质。 （图）,甲状腺激素主要有两种：,甲状腺素（T,4,）和三碘甲腺原氨酸（T,3,）。它们都是酪氨酸碘化物。,一、甲状腺激素的合成、储存、释放、运输和代谢,1、甲状腺激素合成,原料：碘和甲状腺球蛋白。,在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上发生碘化，并合成甲状腺 激素。 （图）,2.,甲状腺激素的储存,T,4,和T,3,以肽链与球蛋白连接，储存于甲状腺滤泡腔的胶体中。,3.,释放,甲状腺受到促甲状腺素（TSH）刺激后，滤泡上皮细胞通过胞饮将连接T,4,、T,3,的甲状腺球蛋白胶质小滴吞入胞内，在蛋白水解酶的作用下释放T,4,或T,3,，进入血液。,4. 运输,结合型甲状腺激素：绝大多数与血浆中的甲状腺素结合蛋白结合。结合型无生物活性。,游离型甲状腺激素不足,1%,，具备激素活性，与结合型维持动态平衡。,5,. 代谢：甲状腺激素降解的主要途径是脱碘。脱碘在脱碘酶作用下进行。,二、甲状腺激素的生理作用,促进组织细胞的物质和能量代谢，促进机体的生长和发育。,1. 对代谢的作用,（1）产热效应,使肝、肾、心脏、胰腺、骨骼肌等组织的氧耗量增加，产热量增加。,主要原因：增强了细胞膜上钠钾泵的活动。,（2）促进葡萄糖和脂类的分解代谢。,（3）蛋白质代谢,正常生理剂量甲状腺素：促进蛋白质合成；,大剂量：蛋白质分解加速，尿氮增加，导致蛋白质的净分解代谢。,2.,对生长、发育的影响,促进组织分化、生长与发育成熟。,甲状腺素对胚胎期和出生后幼儿期脑的生长发育以及幼儿期骨的生长发育尤为重要。,3. 对神经系统的影响,甲状腺功能亢进时，中枢神经系统过度兴奋；,甲状腺功能低下时，中枢神经系统兴奋性低。,克汀病（cretinism，呆小症）,4. 作用机制,甲状腺激素通过载体介导的方式转运进入细胞内，主要通过与核受体结合，调节基因表达。但同时也能与核糖体、线粒体以及细胞膜上的受体结合，影响多种基因的转录及转录后机制。,下丘脑,垂体,甲状腺轴调节,精神刺激、寒冷等,下丘脑,（,+,）,TRH,（,+,）,腺垂体,（,+,）,TSH,（,+,）,甲状腺,甲状腺激素,三、甲状腺机能的调节： 甲状腺的功能活动主要受下丘脑和腺垂体的调节。,1、促甲状腺激素 TSH,(Thyroid-stimulating hormone),2、促甲状腺激素释放激素TRH,(TSH-releasing hormone),3、甲状腺激素的反馈调节,血中游离甲状腺素对TSH分泌的负反馈调节作用。其机制,是甲状腺激素能诱导腺垂体TSH细胞产生一种抑制性蛋白，它使TSH合成与释放减少,同时使腺垂体对TRH的反应能力减弱。,(,),TSH调控腺泡细胞生长、碘的摄取、甲状腺激素的合成和分泌。,下丘脑分泌的TRH直接控制腺垂体TSH细胞的分泌。,11.3 下丘脑与垂体,一、垂体结构 （Fig）,二、,神经垂体,储存和释放下丘脑神经内分泌细胞分泌的神经激素的部位，本身不含腺体细胞，不能合成激素。,合成部位：,ADH在下丘脑的视上核的神经内分泌细胞中合成；,催产素主要是在下丘脑的室旁核中合成。,神经分泌系统 （图11-6）,抗利尿激素（,ADH,）,或血管升压素（,vasopressin),催产素,(,oxytocin, OT),：,促进乳腺排乳和刺激子宫收缩。,三、腺垂体,腺垂体是体内最重要的内分泌腺，至少分泌七种激素。,促肾上腺皮质激素（,ACTH,）,促甲状腺素（,TSH,）,卵泡刺激素（,FSH,）,黄体生成素（,LH,）,催乳素（,PRL,）,生长素（,GH,）,黑色细胞刺激素（,MSH,）（,促黑激素）,促激素,（trophic hormone）,下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴,下丘脑-垂体-甲状腺轴,下丘脑-垂体-性腺轴,前4种激素作用于其他内分泌腺（靶腺），分别形成：,四、生长激素 （growth hormone，GH）,1、结构：GH是单链蛋白质。,2、作用：促进物质代谢与生长发育。,生长素与甲状腺素等协同作用，促进生长。,生长素并不是直接刺激细胞生长，而是作用于肝，诱导肝产生,生长介素,（somatomedins，SM）或称胰岛素样生长因子,（insulin-like growth factor, IGF），SM通过血液运送到全身各处，再作用于细胞，促进生长。,侏儒症(dwarfism)、巨人症(gigantism)、肢端肥大症(acromegaly),生长素对代谢的作用：促进蛋白质合成，促进脂肪分解（促进脂肪酸在肝内转化称葡萄糖），抑制糖原分解。,生长素的抗胰岛素作用： 生长素提高血糖水平；,胰岛素降低血糖,下丘脑与神经垂体和腺垂体的联系密切。,视上核和室旁核的神经元轴突延伸终止于神经垂体，形成下丘脑垂体束。,下丘脑与腺垂体之间通过垂体门脉系统发生功能联系。,五、下丘脑与腺垂体的机能联系,下丘脑,-,垂体门脉,血管沿垂体柄向上终止于正中隆起的毛细血管网，向下终止于腺垂体中的毛细血管网。血流方向是从下丘脑到腺垂体。,（图）,2. 下丘脑调节腺垂体的神经-体液学说：,各种外界刺激引起的传入冲动作用于下丘脑的神经分泌细胞，使其末梢分泌下丘脑调节肽，并进入毛细血管，由门脉血流运到腺垂体去促进或抑制相应的激素分泌。,3. 下丘脑调节肽,已知的下丘脑调节肽有9种，其中化学结构已经明确的有5种，称为激素；化学结构尚未清楚的4种，暂时称因子。,3. 下丘脑调节肽（hypothalamus regulatory peptide, HRP),促甲状腺素释放激素 TRH,(,thyrotropin-releasing hormone,),3肽,促肾上腺皮质激素释放激素 CRH,(corticotropin-releasing hormone),41肽,促性腺激素释放激素 GnRH,(gonadotropin-releasing hormone),10肽,生长激素释放激素 GHRH,(growth hormone releasing hormone),多肽 （43，44）,生长激素释放抑制激素GIH 或 生长抑素,（,somatostatin,）,14肽,催乳素释放因子 结构不清,催乳素释放抑制因子 结构不清,促黑激素释放因子 结构不清,促黑激素释放抑制因子 结构不清,六、神经内分泌 的反馈调节,下丘脑,腺垂体,靶腺体形成一个神经内分泌系统，存在多种反馈调节。,反馈有三种形式： （Fig）,1. 长环反馈 （long-loop feedback）,靶腺分泌 的激素通过血液循环作用于腺垂体或下丘脑，影响腺垂体促腺素的分泌。,如血中糖皮质激素浓度增高时，可反馈性的直接抑制下丘脑释放CRH及腺垂体合成、释放ACTH。,2. 短环反馈 （short-loop feedback）,腺垂体分泌的激素和促激素通过对下丘脑的作用来调节自身的分泌。,如：血浆中ACTH达到一定浓度可作用于下丘脑抑制CRH的分泌.,3、超短环反馈 （utrashort-loop feedback）,下丘脑分泌的调节肽作用于下丘脑神经分泌细胞抑制其分泌。,肾上腺呈黄色、左右各一,位于腹膜之后,肾的上方,与肾共同包在肾筋膜内,左肾上腺近似半月形,右肾上腺呈三角形,肾上腺外包被膜,其实质可分为外层的皮质和内层的髓质。肾上腺血管非常丰富，使其与周围难以剥离。这些血管将一个与周围无任何联带关系的内分泌器官网罗于上方的膈、下方的肾和内侧的主动脉与腔静脉之间。这些血管即肾上腺的上、中、下动脉和肾上腺中央静脉，其中右侧肾上腺中央静脉极短，紧贴于下腔静脉右侧。,11.4,肾上腺（suprarenal gland）：髓质、皮质,（Fig）,髓质：分泌,儿茶酚胺类激素,，包括 肾上腺素（,epinephrine,，,E,）、去甲肾上腺素（,norepinephrine, NE,）,和多巴胺（,dopamine,，,DA,）,.,嗜铬,细胞：髓质细胞的细胞质可被铬盐染出黄褐色的颗粒,一、肾上腺髓质激素,髓质激素的合成,（各步骤都在特异酶的作用下进行）：,酪氨酸,多巴,多巴胺,去甲肾上腺素,肾上腺素,血中游离肾上腺素水平约为,30pg/mL,，去甲肾上腺素为,300 pg/,mL,，多巴胺为,。,肾上腺髓质与交感神经系统组成,交感,-,肾上腺髓质系统，,或称,交感,-,肾上腺系统,。,应急反应（,emergency reaction,） ：机体遭遇紧急情况时，,交感,-,肾上腺髓质系统,功能紧急动员的过程。,当机体在运动、低血糖、低血压、寒冷以及各种精神紧张时，交感神经兴奋，节前纤维末梢释放乙酰胆碱（,Ach,）,作用于嗜铬细胞上的,N,型受体，引起 肾上腺素（,E,）与去甲肾上腺素（,NE,）的分泌增加。从而导致血糖升高，脂肪氧化分解，脉搏加快，心输出量增加，肌肉、脑与心血流量增加，以充分供给机体在紧急状态所需要的营养物质，同时提高机体的警觉性和应变能力。,儿茶酚胺类激素的,作用：,对中枢神经系统的作用：提高兴奋性；,对心血管作用：心跳加快，心缩力增强，心输出量增加，血压升高，内脏血管收缩，骨骼肌血管舒张，全身血液重新分配；,对呼吸作用：呼吸加强加快,;,对代谢作用：肝糖原分解增加，血糖升高，脂肪分解加强。,二、肾上腺皮质：分泌类固醇激素,1、,肾上腺皮质分为三层,：球状带、束状带、网状带 （图）,2、,盐皮质激素：球状带分泌，主要为醛固酮,3、,糖皮质激素：束状带分泌，主要为皮质醇、皮质酮,增强糖异生,促进肝外蛋白质分解代谢,促进脂肪分解代谢,调节水盐代谢,在应激反应中作用,4、网状带分泌性激素，如雌二醇,应激反应：,当机体受到伤害刺激时，可发生一系列适应性和耐受性的反应，称为,应激（stress）,。应激反应过程中，血中促肾上腺皮质激素（ACTH）浓度迅速增加，糖皮质激素也相应增多。, ,应激刺激：,创伤、手术、饥饿、疼痛、缺氧、寒冷以及精神紧张和焦虑。,肾上腺皮质的分泌调控：,下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统, ,引起应急反应的各种刺激，实际也是引起应激反应的刺激，两种反应同时发生，共同维持机体的适应能力。,胰腺,胰腺,腺泡组织，分泌消化酶；,胰岛，分散在腺泡组织之中。胰腺中有十几万个胰岛.,胰岛细胞至少可分成,5,种：,A(,),细胞占,15%25%,，,分泌胰高血糖素,（,glucagon,）,;,B(,),细胞,占,70%80%,，,分泌胰岛素,（,insulin,）,；,D(,),细胞占,5%,，,分泌生长抑素；,PP,细胞和,D,1,细胞。,胰岛素的生理作用：降低血糖。,胰岛素分泌的调节决定于血糖的浓度。,当血糖升高时，血糖作用于胰岛，使,细胞释放胰岛素增加，从而降低血糖浓度。,当血糖浓度下降，对胰岛素分泌的刺激减少，血中胰岛素浓度下降,.,胰高血糖素的主要作用：促进肝糖原分解，使血糖升高。,11.6,激素作用的机制,一、胞膜受体介导的机制第二信使学说 （图）,含氮激素（除甲状腺激素）先与靶细胞膜表面的特异受体结合，然后通过第二信使以及信号传导通路影响靶细胞功能，发挥生理效应。,第二信使有cAMP、 cGMP、Ca,2+,、IP,3,（三磷酸肌醇）、DAG（二酰基甘油）等。,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。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信号引起的靶细胞生物效应。,（一）,G,蛋白耦联受体途径,G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）耦联受体,都由一条肽链组成，含有7个由疏水氨基酸片断构成的跨膜,螺旋，并由胞内侧面的羧基端与G蛋白耦联。G蛋白在胞膜受体和效应器酶之间发挥跨膜信号转导作用。,G蛋白由,、,和,三个亚单位组成，其中,亚单位为催化亚单位，其上有鸟苷酸（GDP）结合位点。,当激素未与受体结合时，G蛋白的三个亚单位呈聚合状态，,亚单位与GDP结合，G蛋白无活性。,当激素与相应受体结合后，,GTP取代,亚单位上GDP，使,亚单位与,和,亚单位分离，结果使G蛋白活化。,G,蛋白活化后的主要功能是激活或抑制效应器酶的活性。,G蛋白分为,兴奋型G蛋白（Gs）,和,抑制型G蛋白（Gi）,。,CRH、GHRH、LH、TSH、ADH、ACTH等激素与膜受体结合后，通过G蛋白激活细胞膜上的腺苷酸环化酶，使细胞内的ATP转化成环腺苷酸（cAMP），cAMP再激活PKA，后者再通过催化胞浆内的蛋白质磷酸化，从而调节细胞的各种生理功能 。活化的PKA也可进入细胞核并磷酸化一些转录因子，调控DNA的转录。PKA也可以影响胞浆内其他的酶促反应，从而影响靶细胞的代谢。,2、磷脂酶C（phospholipase C, PLC）路径,（Fig）,TRH、GnRH、催产素等激素与受体结合后，通过G蛋白激活PLC以分解膜上磷脂酰二磷酸肌醇（PIP2）成为IP,3,和DAG 。,IP,3,和DAG 以及Ca,2+,作为第二信使，影响细胞功能。,1、,cAMP-,蛋白激酶,A（protein kinase A, PKA）,路径,（Fig）,一些激素或生长因子受体只有一个跨膜结构域，膜内结构域具有,酪氨酸蛋白激酶（protein tyrosine kinase，PTK）,活性。当这些激素或生长因子与受体结合后，导致受体聚合形成二聚体，互相磷酸化彼此的酪氨酸残基，发生自身磷酸化，进而催化底物蛋白质上的酪氨酸残基磷酸化。随后激活细胞内一系列信号传递的级联反应，最后作用于细胞核内的转录因子，影响基因的转录。,这一信号途径没有G蛋白参与，也没有第二信使的产生。,（二）受体-酪氨酸激酶（,Receptor tyrosine kinase）,途径,（Fig）,胰岛素、生长素、促红细胞生成素和大部分的生长因子都是利用这种信号转导途径来调控细胞的功能。如：神经生长因子（NGF）、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、上皮细胞生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）等。,类固醇激素分子小而具脂溶性，至靶细胞后，能透过细胞膜进入胞内，与胞浆内特异性受体结合形成激素受体复合物。后者可透过核膜进入核内，与核内受体结合形成核内激素受体复合物。该复合物迅速地与靶基因DNA上某一段特殊的序列（激素反应元件）结合，从而启动转录过程，形成新的mRNA，诱导蛋白质合成，引起相应的生物效应。,核内受体为一条多肽链，分为激素结合结构域、DNA结合结构域和转录激活结构域。,二、胞内受体的介导机制基因表达学说 （图）,糖皮质激素的受体主要位于胞质；性激素受体分布于胞质和核内；甲状腺素和维生素D,3,受体位于核内。,激素的传递方式,甲状腺,位于颈前部，由左右两叶和峡部组成，呈“,H,”形，贴于喉和气管的侧面。上端达甲状软骨中部，下端抵第六气管环，长约,35cm,，宽,23cm,，厚约,0.51cm,，重约,25g,.,正中隆起,神经垂体 漏斗柄,神经部,中间部,腺垂体 结节部,前部,垂体前叶,垂体后叶,垂体,下丘脑-垂体间的结构与功能联系,视交叉,乳头体,甲状腺激素合成过程：,腺泡细胞的聚碘；,碘的活化；,酪氨酸碘化与甲状腺激素的合成。,肾上腺皮质,球状带,细胞排成球状，细胞呈低柱状，核染色深，核仁明显，滑面内质多。,分泌盐皮质激素。,束状带,细胞排成束状，细胞较大，胞质含脂滴，核染色浅。,分泌糖皮质激素,。,网状带,细胞排成网状，细胞较小，核染色深。,分泌雄激素和少量的雌激素。,Fig.11-9 Receptor tyrosine kinase signal transduction pathway.,A variety of hormones, especially growth factors, utilize relatively complicated signal transduction pathway to exert their actions. Hormones of this category bind to receptors that usually have kinase domain or can recruit some adapter proteins with such domain for phosphorylation of tyrosine residue of a protein. Therefore, this effector system is called receptor tyrosine signal transduction pathway. Upon the binding of hormones,receptors undergo conformational change and dimerize with each other to become homodimer. The dimerization of receptors induces trans-phosphorylation of tyrosine residues on one receptor by the kinase domain of the other. Thus,certain tyrosine residues on both receptors are phosphorylated, which is important for recruiting downstream adapter proteins or effectors, in this case,GRB2 and SOS. The adapter proteins are then phosphorylated at their tyrosine residues and pass the signal to their downstream protein, a small GTP-binding protein,RAS. At resting status, RAS binds to a GDP and is inactive. Upon contacted with SOS,GDP is released from and GTP binds to RAS resulting in activation of RAS. The activates RAS then recruit and activate a protein tyrosine kinase, RAF-1, which phosphorylates and activates a mitogen activated protein kinase (MEK). MEK phosphorylates and activates anothes proteinkinase (MAPK) and cause the translocation of phosphorylated MAPK to the nucleus where MAPK phosphorylates several nuclear transcription factors such as JUN, FOS, and MYC. These nuclear transcription factors then bind to specific gene segments and regulate the activities of the genes.,谢谢观赏,