生理學/生長素
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人生長素(human growth hormone,hGH)含有191個胺基酸,分子量為22000,其化學結構與會催乳素近似,故生長素有弱催乳素作用,而催乳素有弱生長素作用。不同種類動物的生長素,其化學結構與免疫性質等有較大差別,除猴的生長素外,其他動物的生長素對人無效。近年利用DNA重組技術可以大量生產hGH,供臨床應用。人GH的化學結構見圖11-6。
1.生長素的作用 GH的生理作用是促進物質代謝與生長發育,對機體各個器官與各種組織均有影響,尤其是骨骼、肌肉及內臟器官的作用更為顯著,因此,GH也稱為軀體刺激素(somatotropin)。
(1)促進生長作用:機體生長受多種激素的影響,而GH是起關鍵作用的調節因素。幼年動物摘除垂體後,生長即停止,如及時補充GH則可使其生長恢復。人幼年時期GH,將出現生長停滯,身材矮小,稱為侏儒症;如GH過多則患巨人症。人成年後GH過多,由於長骨骨骺已經鈣化,長骨不再生長,只能使軟骨成分較多的手腳肢端短骨、面骨及其軟組織生長異常,以致出現手足粗大、鼻大唇厚、下頜突出等症状,稱為肢端肥大症。正常成年男子在空腹安靜狀態下,血漿中GH濃度不超過5μg/L,成年女子不超過10μg/L。而巨人症與肢端肥大症患者血中GH濃度可明顯增高。
圖11-6 人生長素的化學結構(黑柱處代表二硫鍵)
GH的促生長作用是由於它能促進骨、軟骨、肌肉以及其他組織細胞分裂增殖,蛋白質合成增加,離體軟骨培養實驗發現,將GH加入到去垂體動物的軟骨培養液中,對軟骨的生長無效,而加入正常動物的血漿卻有效,說明GH對軟骨的生長並無直接作用,而在正常動物血漿中存在某種有促進生長作用的因子。實驗研究證明,GH主要誘導肝產生一種具有促生長作用的肽類物質,稱為生長介素(somatomedin,SM),因其化學結構與胰島素看近似,所以又稱為胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor,IGF)。目前已分離出兩種生長介素,即IGF-I和IGF-Ⅱ,它們分子組成的胺基酸有70%是相同的。IGF-I是含有70個胺基酸的多肽,GH的促生長作用主要是通過IGF-I作介導的。IGF-Ⅱ是含有67個胺基酸的多肽,它主要在胚胎期產生,對胎兒的生長起重要作用。血液中的IGF-I含量信號2於GH的水平,摘除垂體的大鼠血中IGF-I含量降低,注射GH後,血中IGF-I含量增加,並與GH的劑量呈依賴式。活動期肢端肥大症患者血中IGF-I含量明顯增高而侏儒症患者血中IGF-I含量明顯低於正常。給人注射GH,往往需要12-18h後,血中IGF-I含量才會升高,所以當血中GH濃度有急劇變化時,在一定時間內血中IGF-I的含量可維持相對穩定,在青春期,隨著GH分泌增多,血中IGF-I的濃度也相應增加。
給幼年動物注射生長介素能明顯刺激動物生長,身長增高,體重增加,IGF-Ⅱ比IGF-I的促生長作用更強。生長介素主要的作用是促進軟骨生長,它除了可促進硫酸鹽進入軟髓組織外,還促進胺基酸進入軟骨細胞,增強DNA、RNA和蛋白質的合成,促進軟骨組織增殖與骨化,使長骨加長。
血中的生長介素,絕大部分與生長介素結合蛋白結合,被運送到全身各處除肝外,肌肉、腎、心與肺等組織也能產生生長介素,可能以旁分泌的方式,以局部起作用。
(2)促進代謝作用:GH可通過生長介素促進胺基酸進入細胞,加速蛋白質合成,包括軟骨、骨、肌肉、肝、腎、心、肺、腸、腦以皮膚等組織的蛋白質合成增強;GH促進脂肪分解,增強脂肪酸氧化,抑制外周組織攝取與利用葡萄糖,減少葡萄糖的消耗,提高血糖水平。GH對脂肪與糖代謝的作用似乎與生長介素無關,機制尚不清楚。
近年研究證明,血中的生長介互可對GH分泌有負反饋調節作用。IGF-I能刺激下丘腦釋放GHRIH,從而抑制GH的分泌。IGF-I還能直接抑制培養的腺垂體細胞GH的基礎分泌和GHRH刺激的GH分泌,說明IGF-I可通過下丘腦和垂體兩下水平對GH分泌進入負反饋調節。
除了上述的調控機制外,還有許多因素可以影響GH的分泌:
(1)睡眠的影響:人在覺醒狀態下,GH分泌較少,進入慢波睡眠後,GH分泌明顯增加,約在60min左右,血中GH濃度達到高峰。轉入異相睡眠後,GH分泌又減少。看來,在慢波睡眠其GH分泌增多,對促進生長和體力恢復是有利的。50歲以後,GH這種分泌峰消失。
(2)代謝因素的影響:血中糖、胺基酸與脂肪酸均能影響GH的分泌,其中以低血糖對GH分泌的刺激作用最強。當靜脈注射胰島素使血糖降至500mg/L以下時,經30-60min,血中GH濃度增加2-10倍。相反,血糖升高可使GH濃度降低。有人認為,在血糖降低時,下丘腦GHRH神經元興奮性提高,釋放GHRH增多,GH分泌增加,可減少外周組織對葡萄糖的利用,而腦組織對葡萄糖的利用可基本不受影響。血中胺基酸與脂肪酸增多可引起GH分泌增加,有利於機體對這些物質的代謝與利用。
此外,運動、應激刺激、甲狀腺激素、雌激素與睾酮無法能促進GH分泌。在青春其,血中雌激素或睾酮濃度增高,可明顯地增加GH分泌,這是在期GH分泌較多的一個重要因素。
參看
腺垂體 | 催乳素 |
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