促性腺激素.ppt

第二章促性腺激素(gonadotripin,gn)(gonadotropichormone,gth),促性腺激素(gonadotropichormone,gth),黄体生成素(luteinizinghormone,lh)卵泡刺激素(follicle-stimulatinghormone,fsh)人绒毛膜促性腺激素(humanchorionicgonadotropin,hcg)马绒毛膜促性腺激素(equinechorionicgonadotropin,ecg),gth的发现和纯化,1920s发现去垂体大鼠出现严重的生殖功能紊乱，幼鼠不成熟，成年鼠不繁殖；1927发现hcg(孕妇、葡萄胎及绒癌患者的尿中)1933证明腺垂体分泌的gth是2种糖蛋白；1959从羊垂体中分离出lh1960s分离、纯化fsh1970s测出lh、fsh的氨基酸序列,第一节fsh与lh的结构,(一)lh和fsh亚单位的结构lh和fsh的结构相似：、亚单位通过2个非共价键结合而成，亚单位的氨基酸序列几乎完全相同，亚单位各自具有独特的氨基酸序列，对受体的识别、结合起决定作用，、二聚体才具有生物活性。,fsh,(二)糖基与lh和fsh亚单位、亚单位分别与不同的糖基结合意义：保持蛋白的稳定性，保证其生物活性亚单位：结合2个寡糖亚单位：(人lh)结合1个寡糖(fsh)结合2个寡糖,(三)活性决定簇1.、亚单位结合并维持其结构的完整，是保持gth生物活性的先决条件。拆分hcg的与亚单位后，失活；拆分后再重组，活性降低(60%80%)。2.糖基是延长t1/2、提高生物活性的关键。去唾液酸的hcgt1/2缩短为数分钟，生物活性为完整hcg的3%。,(四)基因结构与染色体定位1.亚单位基因定位于人染色体6p21.123，长度616.5kb，有4个外显子和3个内含子；亚单位基因的编码区高度保守成熟的mrna含730800个核苷酸，翻译产生120(24+96or92)个氨基酸的前体多肽。,2.亚单位基因各种亚单位由不同染色体上的不同基因编码。人lh亚单位基因：19q13.3,长度1.1kb,含3个外显子，2个内含子；mrna约含700个核苷酸，前体蛋白145氨基酸(24+121)。人lh和cg亚单位的氨基酸序列有82%相似，二者具有几乎相同的生物活性。人fsh亚单位基因：11q13,含3个外显子，2个内含子，不同种属间的核苷酸和氨基酸有高度相似性(80%)；mrna在3端有一段非翻译区(11.5kb),与保持其稳定性有关。,第二节fsh和lh的合成、分泌、代谢与排泄,合成的场所：促性腺细胞（腺垂体）。促性腺细胞垂体细胞总数的7%15%,分2种细胞群：卵形细胞(大)、有角细胞(小)。双激素细胞：卵形细胞(大)产生lh和fsh单激素细胞：有角细胞(小)仅产生lh或fsh双激素，单激素细胞并存，lh和fsh分级释放和不平行释放的结构基础,正常腺垂体显微镜图像。腺垂体包含嗜酸性细胞、嗜碱性细胞和嫌色细胞。染色方法多样，如要准确识别特定激素分泌物，免疫组织化学染色法是必要的。激素分泌分类如下：粉红色嗜酸性细胞分泌生长素(gh)和催乳素(prl)；暗紫色的嗜碱性细胞分泌促肾上腺皮质激素(acth)，促甲状腺激素（tsh）和卵泡刺激素（fsh）和黄体生成素(lh)。淡染的嫌色细胞几乎没有胞质颗粒，但也有分泌活动。,一、lh和fsh的合成和分泌,合成：1.亚单位、亚单位装配在内质网进行，2.连接寡聚糖(在从内质网向高尔基体过程中完成)。,分泌：1.lh的分泌：卵泡早期下降，然后逐渐上升，在排卵期达高峰，随后快速下降，到下一个周期在逐渐增加。2.fsh分泌的波动较小，排卵后和卵泡早期也呈下降表现。,figure3.hormonallevelsthroughthemenstrualcycle.thecycleisdrivenbyalterationsingnrhpulsation,whichdifferentiallyfavortheproductionofgonadotropins.folliculardevelopmentfosteredbyfshresultsine2production,which,inturn,causespositivefeedbacktoproducethelhsurge.afterovulation,thecorpusluteumproducesp,causingaslowingofthegnrhpulsegeneratoranddecreaseinlh.thearrowsindicategnrhpulsations.thelengthofthearrowindicatestheamountofgnrhsecreted.thedistancebetweenarrowsindicatespulseintervals.(frommarshalljcetal:gonadotropin-releasinghormonepulses:regulatorsofgonadotropinsynthesisandovulatorycycles.recentproghormres47:155-189,1991).,gnrh脉冲释放的频率对维持适当的血浆lh和fsh水平起决定作用。,gnrh脉冲释放频率过低或过频、连续释放时导致循环中的促性腺激素水平下降。连续灌注gnrh，lh释放呈双向反应：初次释放30分钟达峰值，90分钟后开始第二次上升，持续4小时。提示：人垂体中有2个lh池，gnrh作用，使第1lh池快速释放lh，第2池为激素生物合成激发促性腺细胞分泌颗粒，释放lh（雌激素可促进此相分泌）。,连续灌注gnrh，血浆fsh逐渐升高。提示：促性腺细胞中没有可快速释放的fsh池；可能还需要特殊的fsh释放因子。,二、lh和fsh合成和分泌的调控,调控gth的表达的因素：1.下丘脑因子gnrh2.垂体内因子肽类激素、激活素、卵泡抑素3.性腺的反馈调节甾体激素、肽类,调控gth的表达的方式：1.改变转录速度2.改变mrna的稳定性3.增加蛋白亚基的合成4.改变翻译后加工5.改变促性腺细胞数量,（一）下丘脑的调控,gnrh下丘脑正中隆起腺垂体与促性腺细胞表面的受体结合。gnrh+r达一定数量后，细胞表面内陷一胞吞作用转运至胞内，gnrh+r在溶酶体酶的作用下分离，gnrh进入细胞内部，r游离回到细胞表面，等待与下一个gnrh分子结合。,间歇性gnrh释放（脉冲式），使受体的数量逐次增加，lh和fsh合成与分泌逐渐增多上调作用。持续性gnrh释放，初期可使lh和fsh大量合成与分泌，长期作用后因受体不足而使lh和fsh合成与分泌减少下调作用。,影响脉冲式gnrh释放的因素：雌二醇增加脉冲式gnrh释放频率，使lh释放增加；孕酮水平增高，降低脉冲式gnrh释放频率，减少lh释放，有利于fsh合成与分泌；去甲肾上腺素刺激gnrh释放阿片抑制gnrh释放多巴胺可双相调节gnrh释放,gnrh对促性腺激素分泌的调节：促进促性腺激素的分泌促进促性腺激素的合成,（二）甾体激素的反馈调节,gth的合成与分泌受2个反馈系统调节：性腺甾体激素系统雌激素、孕激素、雄激素激活素-抑制素-卵泡抑制素系统激活素、抑制素、卵泡抑素与gnrh的脉冲调节重叠，起抑制作用。,1.甾体激素,雌激素：小剂量雌激素抑制gth的基础分泌，还降低gnrh的分泌频率；大剂量(200pg/ml，持续50h时)雌激素促进gth释放。排卵前成熟卵泡释放大量的雌二醇，引起lh、fsh峰，这是gnrh与雌二醇协同作用的结果。,孕激素黄体期：抑制大剂量雌激素引起的lh、fsh释放，使其维持低水平分泌状态。黄体期注射雌激素不出项lh峰；排卵前：孕激素水平较低时，促进lh的分泌，与雌二醇一起促进lh峰的形成。,雄激素对下丘脑：抑制gnrh分泌对垂体：对lh作用很小（）提高fsh分泌（提高fsh亚单位mrna水平）,2.激活素-抑制素-卵泡抑制素系统,卵泡液中提取的多肽（在卵巢、睾丸、胎盘、垂体、中枢神经、肾上腺和骨髓中都发现），根据其对fsh基因表达的作用不同而命名：抑制素（inhibin）激活素（activin）卵泡抑素（follistatin）,作用：抑制素（inhibin）选择性抑制垂体分泌fsh。（精液、卵泡液）激活素（activin）刺激fsh合成、分泌（垂体细胞产生、分泌）刺激颗粒细胞表面fsh受体的合成（卵巢）卵泡抑素（follistatin）与激活素的亚单位结合，使之刺激fsh合成、分泌的活性丧失。,血清抑制素在月经周期中的变化,在整个周期中，血清抑制素在1001500iu/l之间波动。卵泡期：维持低水平fsh基因表达增加黄体期：急剧增高达峰值；之后迅速下降，fsh开始升高在月经周期中血清激活素、卵泡抑素维持稳定,三、lh、fsh代谢与排泄,代谢：肝。lh、fsh、亚基中结合的糖蛋白去掉唾液酸后代谢加快，作用时间缩短。排泄：肾,第三节fsh、lh的受体和作用机制,一、分布性腺细胞（卵巢，睾丸）非性腺细胞（子宫内膜和子宫肌层、输卵管、大脑）,二、蛋白结构和基因lh受体的蛋白与基因lh和hcg与同一受体结合，lh受体又称lh/cg受体。lh/cg受体是含有674（卵巢）、669（睾丸）个氨基酸的多肽；定位于2号染色体fsh受体基因含有678个氨基酸，定位于2号染色体，其跨膜区与lh/cg受体序列有80%同源性。,三、gth受体第二信号转导,四、脱敏作用,gth连续作用于受体后，受体对gth的反应性降低，称受体的脱敏作用(desensitization)。快速脱敏：解耦联-受体分子的翻译后的修饰发生改变，导致活性下降。缓慢脱敏：降调节-初期受体胞吞增加，降解加速；后期mrna减少，受体合成下降。,五、gth的生理作用,fsh对女性：促进卵泡成熟促进颗粒细胞增生，合成并分泌性激素；增加颗粒细胞中芳香化酶活性，使雄激素转化为雌激素；调节卵泡期细胞产生抑制素；调节fshr的表达：卵泡期增加，排卵期减少；诱导颗粒细胞中lh/cg受体生成在lh的配合下促进卵泡细胞分泌雌激素、孕激素和雄激素,fsh对男性：促进生精上皮发育，促进精子成熟诱导青春期精子发生的启动；与睾酮一起维持睾丸内精子的发生，对保持精子的数量和质量至关重要；,lh：促进甾体激素生成，形成并维持第二性征对女性：与fsh协调，促进卵泡成熟并分泌激素。增加lh/cg受体数量（卵泡内膜细胞、颗粒细胞）；促进黄体形成和孕酮分泌，维持黄体功能；增强雌激素的正反馈作用；lh峰触发排卵；对男性：作用于睾丸间质细胞，促进睾酮生成。促进睾丸leydig细胞成熟；促进睾丸leydig细胞分泌雄激素。,思考题：,1.促性腺激素有哪些？2.lh、fsh、hcg主要由哪分泌？其基本结构是什么？3.gn分泌受哪些因素调节？如何调节？4.gn的作用机制是什么？5.简述fsh、lh的作用。,？,第四节gnrh的结构、合成、分泌和释放,1971年，schally和guillemin分别从下丘脑提取了能刺激腺垂体释放lh和fsh的活性物质，称黄体生成素释放激素(luteinizinghormonereleasinghormone,lhrh)或促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasinghormone,gnrh)。gnrh由下丘脑内侧基底区的弓状核和视前区的gnrh细胞合成，转运到正中隆起，进入垂体门静脉，到达腺垂体，作用到促性腺细胞，使之分泌、合成lh和fsh。,rogerguillemin（吉尔曼）、andrewv.schally（沙利）1971年从猪和羊的下丘脑分离提取黄体生成素释放激素（10肽）。1977年获诺贝尔生理学和医学奖,一、gnrh的结构,焦谷组色丝酪甘亮精脯甘酰肽,活性部位,结合部位,b,b,b,c,a,a:焦谷氨酸肽酶b：中性肽链内切酶c:脯氨酸后碳链裂解酶,二、gnrh的合成与分泌,基因定位：8号染色体的短臂上，长4.5kb，含4个外显子，3个内含子；转录的mrna长0.6kb。,gnrh原,gnrh10aa,信号肽23aa,gap56aa,glylysarg,gnrh的分泌呈脉冲式释放(pulsatilerelease)分泌时间短，间歇时间长，血中难检测(血中t1/2=24min)；检测lh血中水平，推断gnrh水平。,垂体对gnrh的反应性是先升高随后逐步下降。此时垂体细胞内仍含有一定量的gn，但其对gnrh的刺激处于不应答状态。可能与垂体促性腺细胞表面gnrh-r活性下降，使细胞脱敏有关。,三、gnrh合成与分泌的调节,gnrh的调节：长反馈调节生殖腺分泌产物（性激素）短反馈调节垂体分泌产物（lh、fsh）中枢神经系统调节多种神经递质（ne、神经肽y、da和内啡肽）,（一）性激素的调节gnrh的脉冲分泌受性激素的反馈抑制的影响。雌二醇（e2）gnrh脉冲频率增加（大剂量）孕酮（p）gnrh脉冲频率减慢雄激素（t）抑制gnrh释放,（二）促性腺激素（lh、fsh）的调节lh、fsh能减少下丘脑gnrh的分泌，此种负反馈作用称短反馈。,（三）中枢神经系统的调节ne、ach能促进gnrh分泌；5-ht、da、内啡肽能抑制gnrh分泌；pge能刺激gnrh分泌。1.ne相关神经元位于脑干区，刺激gnrh分泌，控制精神状态。此神经细胞也能产生5-ht。,2.神经肽y双相调节是脑在饥饿或营养不良时分泌的神经蛋白，能刺激gnrh分泌。但在雌激素缺乏的情况下，抑制gnrh分泌。神经性厌食症患者，脑脊液中含有高水平神经肽y，但gnrh分泌量极低，提示此肽与生殖系统高度相关。（可能与营养素摄入不足，蛋白合成减少有关）,3.da系统神经元位于弓状核内部，分泌进入正中隆起，作为催乳素抑制因子，减少催乳素的释放。多巴胺神经元兴奋，可使内啡肽分泌加速，抑制gnrh的释放。下丘脑性闭经对da拮抗剂有反应，能增加lh脉冲的频率。,4.内生性阿片系统阿片类神经元，分泌阿片肽（-内啡肽、脑啡肽），抑制gnrh分泌。gnrh神经元上没有雌激素受体，雌激素对gnrh的负反馈作用与雌激素刺激内啡肽形成，内啡肽抑制gnrh的分泌。,四、gnrh的体内代谢,下丘脑分泌的gnrh仅存于垂体门脉循环中，外周血中含量极低。血中没有特异性蛋白与之结合，故其t1/2极短，在血中检测出gnrh困难。代谢酶：焦谷氨酸肽酶、中性肽链内切酶、脯氨酸后碳链裂解酶。外源性gnrht1/2=4min在肝代谢，肾排泄。,第五节gnrh的受体和作用机制,一、gnrh受体gnrh-r由327个氨基酸构成，分子量为37684，是g蛋白藕联的细胞膜受体。gnrh-r定位于染色体4q13.21.1.gnrh-r分布于：垂体、卵巢、睾丸、大脑、前列腺、乳腺、胎盘等正常组织；垂体瘤、人乳腺癌、人卵巢上皮癌等肿瘤组织。,下丘脑门脉中的gnrh主要与腺垂体促性腺细胞膜表面的gnrh-r结合。gnrh-r的数量受gnrh频率和其他激素的调控。gnrh-r浓度的变化与促性腺激素对gnrh的反应性有关。垂体内gnrh-r浓度在gnrh频率为30min时最高，2h时较低。,二、gnrh的作用机制gnrh与gnrh-r结合，使g蛋白活化，激活plc（磷脂酶c）和pld-pc（磷脂酰胆碱-特异性磷脂酶d），促进dag和ip3生成，激活内质网上的ca+通道，使ca+向细胞浆内移动，细胞浆内的ca+与cm结合，激活pla2，水解细胞膜磷脂生成aa，aa及其非pg衍生物刺激lh的释放。,脉冲式释放gnrh是下丘脑对腺垂体促性腺细胞的适宜刺激。持续给予gnrh，在初始阶段会增加促性腺细胞释放lh、fsh，随后对lh、fsh的产生呈负调节，减少其分泌。这主要是由促性腺细胞膜gnrh-r减少所致。,三、gnrh的生理作用（一）调控lh、fsh释放给药后，lh明显升高，fsh轻度升高。gnrh不仅促进gn释放，还促进其合成。（二）自我激发作用gnrh可提高垂体促性腺细胞对gnrh的敏感性。给大鼠脉冲注射gnrh，间隔数小时后再次给药时，垂体细胞的反应性明显增强。机制不清：第一次给药使其合成gn增加，第二次给药后释放增加。第一次给药后促进细胞膜gnrh-r合成，使其数量增加，故第二次给药后反应增强。,三、gnrh的生理作用（三）对性腺的直接作用gnrh通过垂体调节性腺的功能，还直接作用于性腺。大鼠性腺上有gnrh-r；大量gnrh及其激动剂对性腺轴系有抑制作用，使e2、t水平降低，性腺重量减轻，雌性停止排卵，雄性精子减少。但对人主要是通过对垂体的抑制而发挥作用。（四）对行为的影响gnrh对下丘脑及其以外的神经元有兴奋和抑制两种作用。兴奋视前区和下丘脑神经元。介导性行为，诱发交配行为。雄性-睾酮；雌性-雌二醇。,第六节促性腺激素(gn)对性腺的调节,lh、fsh作用的靶细胞卵巢：颗粒细胞、卵泡膜细胞睾丸：支持细胞、间质细胞lh、fsh作用的方式与细胞膜上的gth-r结合，激活受体，产生效应lh、fsh与其他激素协同作用产生效应lh、fsh作用的效应促进性腺的发育，性激素的生成，性细胞的成熟,一、卵泡成熟的调节,卵泡中期，大卵泡中含有高水平的fsh。卵泡刺激素(fsh)：诱导颗粒细胞增生，激活颗粒细胞中的芳香化酶，促进雌激素的合成；诱导颗粒细胞产生抑制素。调节fsh受体mrna表达：卵泡期mrna增加，排卵期mrna减少。诱导lh/cg受体形成,黄体生成素(lh)：进一步增加卵泡内膜细胞上lh/cg受体数量，使受体的数量随卵泡的成熟而增加，增加卵泡内膜细胞中p450c17的表达，促进雄激素在卵泡内膜细胞中合成，合成的雄激素进入颗粒细胞转化生成雌激素。刺激优势卵泡颗粒细胞上孕酮受体的表达，促进黄体形成和早期孕酮的产生，减慢颗粒细胞的增生。,二、月经中期的调节,大量的gn（lh、fsh）释放，通过血液循环到达卵泡。fsh刺激颗粒细胞产生lh受体，使卵泡转变为黄体，开始分泌黄体酮。促进卵泡内纤溶酶原活化为纤溶酶溶解卵丘。对尚未发育的小卵泡有启动作用。,lh促进休止期的卵子完成减数分裂，进入成熟期。刺激lh受体产生黄体，开始分泌黄体酮。与fsh共同促进卵泡内纤溶酶原活化为纤溶酶溶解卵丘。增加环氧酶活性，促进pg合成，pg使新生血管聚集，血液集中，卵泡液增加，卵泡周围平滑肌收缩，将松散的卵子与卵丘细胞排出卵泡。lh的高水平维持4850，排卵一般在lh峰值的1012后发生。,三、黄体期的调节,在lh的影响下，孕酮不断增加。诱导ldl受体增加，摄取ldl胆固醇，提供合成孕酮的原料；增加编码p-450scc和3-羟甾脱氢酶的mrna的表达，使合成孕酮的酶增加。正常的黄体期有赖于lh，排卵后约14天黄体枯萎似乎与lh刺激的改变无关，在哺乳动物中尚未发现黄体的溶解因子。,思考题：,1.gnrh是由哪种组织合成的？其结构有何特点？2.gnrh的分泌有何特点？受哪些因素的调节？3.gnrh的作用机制？其生理作用有哪些？4.gn对处于月经周期不同时期的卵巢的调控作用有何不同？,？,gnrhsignalinginpituitarycellsgonadotrophin-releasinghormone(gnrh)isahypothalamus-deriveddecapeptidecomponentofthehypothalamus-pituitary-gonadalaxisthatregulatesthebiosynthesisandsecretionofthegonadotrophins,luteinizinghormone(lh)andfollicle-stimulatinghormone(fsh)bypituitarygonadotropecellsthroughhigh-affinitygnrhreceptor(gnrhr).gn-releasingfactorisreleasedfromthehypothalamusinanestrouscycle-linkedpulsatilepattern.lhandfshareheterodimersthatshareanalphasubunit,buthaveuniquebetasubunits.thesecretionandexpressionlevelofthe-subunitsoflhandfsh-heterodimersareregulateddifferentiallythroughout