下丘腦-垂體單位

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下丘腦-垂體單位(hypothalamo-pituitary unit), 神經系統內分泌系統的結合部,其中包括內分泌系統的主腺垂體下丘腦垂體形態結構和內分泌功能是一體,不可分割,可視為一個單位。下丘腦的核群是具有內分泌功能的神經組織,它在接受神經衝動後可釋放神經遞質激素而且興奮某些內分泌激素的釋放,使由神經釋放的能量轉變為內分泌物質,調節機體各器官功能,以適應機體內外環境的變化。因此下丘腦—垂體單位在人體各種功能的調控、整合過程中起著重要作用。在下丘腦—垂體單位中,不論是下丘腦、垂體腺或垂體柄有病變,臨床上均可表現為垂體功能紊亂。若為佔位性病變如顱咽管瘤垂體瘤等,除了引起內分泌功能紊亂以外,還可壓迫鄰近器官,引起其他系統的功能障礙。常見的有壓迫視交叉引起的視力視野改變,侵入海綿竇即影響第Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ腦神經的功能。

目錄

解剖

人體下丘腦位於間腦正中基底部,在丘腦腹側,構成第三腦室的底部和側壁下部。前方以視交叉及終板為界,後方以乳頭體腳間窩為界。下方通過垂體柄與垂體相連。重約4g,僅為大腦重量的1/350。人垂體是一個豌豆大的小腺體,重量為0.4~1.1g,位於顱底蝶骨垂體窩蝶鞍中。垂體與顱腔硬腦膜構成的鞍隔相隔開。蝶鞍兩旁是海綿竇,內有第Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ腦神經及三叉神經的一支。垂體腺與下丘腦通過垂體柄及垂體門脈緊密相連。

組織結構

人垂體腺前後葉結構差異很大。後葉實質上是下丘腦的延續。下丘腦的神經核群可分為兩類:①大細胞性神經核群(如視上核室旁核)。細胞大,著色深,分泌的神經垂體激素隨軸突運至神經垂體,貯存於赫林式小體;②小細胞性核群。細胞小,位於下丘腦底部促垂體區,分泌的下丘腦激素隨軸突終止於正中隆起,再由垂體門脈運送至垂體前葉垂體後葉主要是神經組織,由下丘腦垂體束的神經纖維毛細血管神經膠質細胞(又稱垂體細胞)組成。它無腺體細胞,不能合成激素,僅為儲存和釋放下丘腦分泌的抗利尿激素催產素的器官。垂體前葉細胞呈不規則的團索狀或腺泡樣排列,細胞間伴有豐富血竇細胞質內有分泌器及激素顆粒。傳統的染色方法將垂體細胞分為嗜酸、嗜鹼及嫌色細胞,但這種分類方法不能反映細胞分泌激素的功能。20世紀後期用電子顯微鏡觀察細胞的亞細胞結構和激素顆粒的形態、大小、密度及分布來分類垂體細胞,但電鏡鑒定的垂體細胞顆粒的性質與免疫細胞化學染色的結果不完全一致。最好的分類垂體細胞的方法是用高度特異的抗體作免疫細胞化學染色;將人垂體細胞按其分泌功能分生長激素(GH)細胞、催乳素 (PRL)細胞、促甲狀腺激素(TSH)細胞、促腎上腺皮質激素 (ACTH)細胞及促性腺激素 (GnH)細胞。這種分類方法雖可反映細胞分泌激素的性質,但仍不能完全反映激素分泌的功能狀態。另外垂體前葉細胞的「一種細胞,一種激素」的學說也有許多例外,如促性腺激素細胞可不平行地分泌卵泡刺激素(FSH)及黃體生成素LH)兩種激素,ACTH細胞分泌ACTH及有關肽,垂體嗜酸幹細胞既分泌 GH,又分泌PRL。免疫組化雙標染色證實多激素細胞和多激素顆粒的存在。

神經血管分布

垂體前葉沒有直接的神經支配,它通過特殊的垂體門脈血管系統與下丘腦發生緊密聯繫。垂體門脈系統始於下丘腦正中隆起的毛細血管網(初級毛細血管叢),彙集成幾條小靜脈(長門脈血管),沿著垂體柄的前方下降到垂體前葉,再分支成毛細血管網(次級毛細血管叢)成為垂體前葉主要的血液供應。下丘腦的小細胞神經元(如腹內側核弓狀核等)合成的下丘腦促垂體激素通過垂體門脈血管輸送到垂體前葉以維持垂體細胞的結構與功能。

垂體後葉分泌的激素

加壓素(即抗利尿激素 ADH)和催產素,主要在下丘腦的視上核和室旁核合成。在細胞內它們與神經垂體激素運載蛋白同時合成,並在同一前體中儲存於分泌顆粒內,包裹成小囊,沿下丘腦垂體束的軸突隨軸漿流向後葉,在毛細血管附近的神經末梢內儲存。當受到特異興奮時,後葉激素即與其運載蛋白分離,釋放入血流。ADH與催產素的結構很相似,只是第3、8 位的胺基酸有差異。ADH主要的生理作用是促進腎臟遠曲小管和收集管對水的重吸收。當血漿濃縮,血滲透壓升高興奮位於視上核或第三腦室附近的滲透壓感受器使ADH釋放時,ADH收縮血管平滑肌,使血壓升高。高濃度時能增加肝糖原的分解和抑制脂肪酸合成。協同ACTH釋放激素 (CRH)促進垂體前葉ACTH的釋放。80年代早期的研究認為大腦內的ADH與行為和記憶有關。調節ADH分泌的因素是血漿滲透壓。低血壓血容量減少、噁心嘔吐低血糖血管緊張素Ⅱ應激均能興奮ADH分泌。催產素主要作用在子宮乳腺上,使妊娠子宮收縮,能催產和防止產後出血。哺乳時,使乳腺導管平滑肌收縮,引起排乳。嬰兒吸吮乳頭是催產素分泌的特異刺激。妊娠臨產時子宮體受到膨脹的刺激及宮頸受到壓迫和牽引,通過子宮的神經感受器,將衝動傳至下丘腦引起催產素分泌。催產素在男性尚沒有肯定的作用。在男性和非孕婦女中調節催產素分泌的因素是一個尚待研究的問題。

垂體前葉分泌的激素

至少有七種,功能涉及生長發育、行為、生殖、泌乳和皮膚色素;影響糖類、脂肪核酸代謝;具有協調身體許多內分泌腺的功能,故有「內分泌統帥」之稱。垂體前葉分泌的激素均為多肽蛋白質,按其結構可將它們分成三組。每組的激素在結構上密切相關,有相似的生物活性,推測在系統發育上由共同的祖先演變而來。

ACTH 及有關激素

此組多肽包括 ACTH、促黑色素(MSH) 、促脂素(LPH)、內啡肽(END),它們來源於共同的前體──促腎上腺皮質激素原(POMC)。ACTH是垂體前葉ACTH細胞產生的主要激素,主要生理作用是促進腎上腺皮質的束狀帶和網狀帶增生及糖類皮質類固醇的分泌和合成,對鹽類皮質類固醇的分泌只有很弱的作用。在垂體的提取物中可分離出三種MSH,即 α-MSH、β-MSH和γ-MSH。 α-MSH和β-MSH與ACTH的結構有相同之處,因此ACTH具有一些MSH樣活性,其活性順序是α-MSH>β-MSH>ACTH。β-MSH可能不是真正的激素,而是β-LPH的降解產物。γ-MSH是否有某些激素作用尚不清楚。α-MSH是垂體中間葉分泌的主要激素。胎兒的中間葉有較多α-MSH。成人的中間葉退化,其細胞分散到前葉,α-MSH分泌量極低,但孕婦垂體 α-MSH分泌量增加。人類長期注射MSH可使皮膚色素增加。在胎兒時期,垂體α-MSH對促進腎上腺皮質的生長和功能可能是重要的。β-LPH和γ-LPH有弱的促脂肪分解作用,但主要是作為β-MSH和β-END的前體。β-END屬阿片肽,有強的鎮痛作用及興奮垂體釋放GH和 PRL作用,但垂體中的β-END的生理意義還有待進一步研究。

GH和PRL兩者是結構相近的單鏈蛋白質激素,它們一級結構中約25%的胺基酸完全相同,與胎盤生乳素(hPL)的結構也非常相似。GH是具有種屬特異性的激素,不同種屬動物的GH化學結構、免疫活性和生物活性都有較大的差異。現已成功地用基因重組技術合成hGH,並用於垂體侏儒的治療。GH最明顯的生理作用是刺激軟骨肌肉和其他組織的增生肥大,從而促進軀體生長。GH促生長作用主要通過興奮肝、腎等組織合成生長介素(SMC)來完成。此外,GH有促進蛋白質合成、加強肝糖原異生、拮抗胰島素及動員儲存脂肪的作用。人PRL由198個胺基酸組成,結構雖然與GH相似,但生物功能卻不同。在哺乳動物,PRL的主要生理作用是促進乳腺的生長、發育,發動和維持泌乳。在性腺及下丘腦水平有抑制GnRH的作用,引起閉經不育,但男性高 PRL血症患者發生陽萎的機制尚不清楚。

糖蛋白激素

一組含碳水化合物的蛋白質激素。屬於這一組的垂體前葉激素FSH、LH和TSH三種。胎盤的絨毛膜促性腺激素HCG也屬此類激素。FSH和LH在兩性的生理作用不同,在女性 FSH促進卵泡發育成熟,與LH一起促使雌激素的分泌,進一步引起排卵。LH參與FSH促卵泡成熟及排卵作用,隨後使卵泡轉變為黃體促進雌激素及孕激素的分泌。在男性 FSH協同睾酮促進曲精小管的生長及精子生成,LH則主要促使睾丸間質細胞增殖及睾酮的合成和分泌。另一個糖蛋白激素是促甲狀腺激素(TSH),它促進甲狀腺的生長和甲狀腺激素的合成與分泌。

垂體前葉激素的合成和分泌在下丘腦的精密控制下進行。下丘腦分泌特異的促垂體激素對垂體前葉功能進行調節。已知每一種前葉激素受一種或多種下丘腦激素的調節,而每一種下丘腦激素能影響1種或2種前葉激素的功能。按照下丘腦激素的作用性質可分為兩大類:一類是興奮垂體前葉激素的分泌;另一類是抑制垂體前葉激素的分泌。在前葉激素中,①LH、 FSH、ACTH只受下丘腦興奮性的影響。②另一些激素如GH、PRL、TSH和MSH 等卻在下丘腦的興奮和抑制性影響的兩重控制下。③在正常情況下,下丘腦對PRL和MSH的調節以抑制性作用為主。目前對下丘腦促垂體激素的化學本質尚未完全清楚。為了使垂體前葉激素水平保持相對穩定,又能對機體內外環境的劇烈變化起反應,垂體前葉中不是單方面接受下丘腦激素的調節,同時前葉激素本身及其靶腺激素和代謝產物一起直接對下丘腦或通過中樞神經系統其他部位再對下丘腦的促垂體激素進行反饋調節,從而調整垂體前葉激素的分泌,以適應內外環境的變化。

研究下丘腦—垂體單位的功能,尋找新的激素有下面幾種方法:①電刺激或損傷下丘腦某一區域或核團,觀察垂體激素的分泌情況,以了解下丘腦與垂體的關係。②移植垂體腺到遠離下丘腦的地方或切斷垂體柄使下丘腦與垂體聯繫中斷,研究垂體激素的分泌。③電生理學方法。將微電極插入神經內分泌細胞,記錄各種刺激引起細胞電活動的變化,以了解激素的釋放過程。也可注入神經遞質、激素和其他藥物到細胞附近,觀察細胞對這些化學因子的反應。④從下丘腦和垂體組織中提純激素,分析其結構併合成激素,在整體和離體實驗中研究其生物作用。⑤用免疫細胞化學染色方法研究各種激素的分布及合成部位。⑥用垂體腺的體外灌流或細胞培養方法,研究垂體激素的合成、分泌和調節。⑦測定外周血、門脈血和腦脊液等液體中垂體激素、下丘腦激素及其他活性因子的水平,以研究下丘腦—垂體單位的功能。常用測定激素的方法有放射免疫測定、放射受體測定和生物測定方法。⑧用下丘腦和垂體激素的單株抗體研究激素的結構與功能。

參考書目

G.M.Besser & A.G.Gudworth,Clinical Endocrinology ,Gower  Medical  Publishing  Ltd.,London,1987.

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