复旦大学课件-激素1

1、HormoneHormone 激素激素亦称亦称“荷尔蒙荷尔蒙”， 希腊文原意为希腊文原意为“奋起活奋起活 动动”，它对肌体的，它对肌体的代谢代谢、 生长生长、发育发育和和繁殖繁殖等起等起 重要的调节作用。重要的调节作用。 1853年，年，Claude Bernard法法研究各种动物的研究各种动物的， 发现肝脏具有多种不可思议的功能。发现肝脏具有多种不可思议的功能。贝尔纳贝尔纳认为应含认为应含 有有来完成这种功能，就是来完成这种功能，就是。 1880年，年，Friedrich Wilhelm Ostwald 德德从从 ，确认就是，确认就是的的 物质，后来知道这也是一种激素。物质，后来知道这也是一

2、种激素。 1889年，年，巴纳德的学生西夸德巴纳德的学生西夸德发现了另一种激素的功发现了另一种激素的功 能，他认为动物的睾丸中一定含有活跃身体功能的物能，他认为动物的睾丸中一定含有活跃身体功能的物 质，但一直未能找到。质，但一直未能找到。 1901年，在美国从事研究的日本人年，在美国从事研究的日本人高峰让吉高峰让吉从牛的副从牛的副 肾中提取出调节血压的物质，并做成晶体，命名为肾中提取出调节血压的物质，并做成晶体，命名为肾肾 上腺素上腺素-第一个提取到的激素晶体。第一个提取到的激素晶体。 1902年，年，Starling E和和Bayliss W英英经长期研究经长期研究 发现，当食物进入小肠时，

3、由于食物在肠壁摩发现，当食物进入小肠时，由于食物在肠壁摩 擦，擦，小肠粘膜就会分泌出一种数量极少的物质小肠粘膜就会分泌出一种数量极少的物质 进入血液进入血液，流送到，流送到胰腺胰腺，胰腺接到此信息后立，胰腺接到此信息后立 刻刻分泌出胰液分泌出胰液来。这种物质提取后注入哺乳动来。这种物质提取后注入哺乳动 物血液，发现动物即使不吃东西也会立刻分泌物血液，发现动物即使不吃东西也会立刻分泌 出胰液来，出胰液来，-“促胰液促胰液”。 Starling和和Bayliss将这类将这类数量极少数量极少但有但有生理作生理作 用用、可、可激起生物体激起生物体内器官内器官反应反应的物质命名为的物质命名为 “激素激素

4、”（荷尔蒙，（荷尔蒙，Hormone）。）。 (HormoneHormone) Bayliss和和Starling 1904提出了提出了概概 念，希腊语念，希腊语horman-to stir up or excite- “奋起活动奋起活动”，对肌体的，对肌体的代谢、生长、发育代谢、生长、发育 和繁殖和繁殖等起重要的调节作用。等起重要的调节作用。 由由特殊组织或腺体产生特殊组织或腺体产生直接直接分泌到分泌到 体液体液 血液、淋巴液、脑脊液、肠液血液、淋巴液、脑脊液、肠液运运 送到送到特定作用部位特定作用部位（靶）（靶）引起引起特殊激素特殊激素 效应效应的一群的一群微量的有机化合物微量的有机化合物

5、，是生物体，是生物体 内的内的“化学信使化学信使”。1855年，法国生理学年，法国生理学 家家Claude Bernard用用“内分泌内分泌”一词以区一词以区 别别“外分泌外分泌”。 哺乳动物各组织、器官间哺乳动物各组织、器官间代谢的协调代谢的协调 靠靠和和来完成来完成，组织中的个别，组织中的个别 细胞细胞并通过并通过 作出反应。作出反应。内分泌细胞分泌激素内分泌细胞分泌激素，神经神经 细胞释放神经递质细胞释放神经递质。激素可以在。激素可以在很远很远的器的器 官和组织间通过血液很快传递，在作用到官和组织间通过血液很快传递，在作用到 靶细胞前可传导靶细胞前可传导1 1米或更远；神经信号可能米或更

6、远；神经信号可能 仅在反应链中通过突触间隙传到下一个神仅在反应链中通过突触间隙传到下一个神 经元，可能只传递经元，可能只传递几毫米分之一几毫米分之一。 神经信神经信 号：电号：电 信号信号 靶细胞靶细胞 内分泌内分泌 信号信号 另另 一一 神神 经经 元元 肌细胞肌细胞 分泌细胞分泌细胞 松果腺松果腺 副甲状腺副甲状腺 Principle hormone: melatoninPrinciple hormone: melatonin Stimulated by darkness, inhibited by lightStimulated by darkness, inhibited by lig

7、ht Reproductive maturation; body rhythmsReproductive maturation; body rhythms 松果体素松果体素 褪黑激素褪黑激素 N-乙酰乙酰-5-甲甲 氧基色胺氧基色胺 Growth and Growth and developmentdevelopment Metabolic rateMetabolic rate Cortex: Salt 胺类激素胺类激素，Tyr(或或Trp)衍生的低分子量化合物衍生的低分子量化合物 （甲状腺素、去甲肾上腺素及甲状腺旁素）（甲状腺素、去甲肾上腺素及甲状腺旁素）; 类固醇激素类固醇激素，包括肾上腺

8、皮质激素、，包括肾上腺皮质激素、Vit D形形 式的激素和性激素式的激素和性激素; 二十碳酸类激素二十碳酸类激素，花生四烯酸衍生物（前列，花生四烯酸衍生物（前列 腺素、白三烯和凝血恶烷）。腺素、白三烯和凝血恶烷）。 Classification of Hormones Classification of Hormones Based on Their StructureBased on Their Structure Derived from amino acids Single AAs: thyroxine (Tyr), epinephrine (Phe), 5-HT (TrP) Pepti

9、des:ACTH, GH, insulin, parathyroid hormone, etc Glycoproteins: LH, FSH, TSH, etc Derived from cholesterol Steroid hormones: cortisol, aldosterone, testosterone, estrogens, progesterone Vitamin D derivatives: active metabolites synthesized from dietary vitamin D 脑啡肽脑啡肽 促进促进 或抑或抑 制激制激 素的素的 分泌分泌 抗利尿激素，

10、抗利尿激素， 后叶后叶加压素加压素 human 肾上腺皮质肾上腺皮质 肾上肾上 腺髓腺髓 质质 下丘脑下丘脑 体温下降体温下降下丘脑分泌下丘脑分泌 TRHTRH促进前叶促进前叶 分泌分泌TSH 。TSH甲甲 状腺状腺甲状腺素分泌量甲状腺素分泌量 增加增加增进细胞的代谢增进细胞的代谢 活动活动产生能量产生能量体温体温 升高升高。 血液中过多的甲状腺素血液中过多的甲状腺素 以及过高的体温都会抑以及过高的体温都会抑 制下丘脑与脑垂体分泌制下丘脑与脑垂体分泌 上述两种激素，以免体上述两种激素，以免体 温继续升高。温继续升高。 促甲状腺素促甲状腺素 释放激素释放激素 促甲状促甲状 腺素腺素 激素的激素的

11、浓度极低浓度极低，在，在10-6M10-12M范范 围（葡萄糖在血液中的浓度为围（葡萄糖在血液中的浓度为4 10-3M），）， 激素激素难以分离难以分离、鉴定及精确测定鉴定及精确测定。Rosalyn Yalow和和Solomon A. Berson发展起来的发展起来的放放 射免疫测定射免疫测定（radioimmunoassay, RIA）可）可 在痕量水平定量和特异测定。这一方法进在痕量水平定量和特异测定。这一方法进 一步发展为一步发展为（试验）（试验） （Enzyme-linked Immunosorbent Assay, ELISA）。）。 The ProblemThe Problem v

12、ery small amounts / in a very complex mixture Pre-immunoassayPre-immunoassay complex/insensitive methods (chemical methods, whole animal or tissue bioassay) insensitive imprecise inaccurate ImmunoassayImmunoassay first described in 1960 very rapid expansion since early 1970s advantages (simplicity,

13、speed, precision, accuracy, sensitivity) + + + Include labelled antigen (fixed amount) to indicate the distribution of bound and free analyte Count bound fraction after separation and washing . 50% bound Solid phase antibodyAntigenBound antigenFree antigen 25% bound 12.5% bound 2-site Immunometric A

14、ssay2-site Immunometric Assay + + + Solid phase antibody (excess) AntigenLabelled antibody (excess) Separate and count activity bound to solid phase Radioactive (125I, 3H, 32P etc) Fluorescence (Direct, time-resolved) Enzyme (colorimetry, fluorimetry, enhanced chemiluminescence) Luminescence (biolum

15、inescence, phosphorescence) Microparticle Streptavidin/avidin-biotin Amplification 激素在血液中激素在血液中存在时间短存在时间短，不需要时在酶的作，不需要时在酶的作 用下钝化。有些激素产生用下钝化。有些激素产生即时生理或生化反应即时生理或生化反应， 如肾上腺素；而有些激素如性激素如肾上腺素；而有些激素如性激素需数小时或需数小时或 数数天才对其靶组织产生作用。通常天才对其靶组织产生作用。通常的的 激素通过激素通过一个或多个已经一个或多个已经 存在的酶而改变酶的活性；存在的酶而改变酶的活性；的激素通常的激素通常 通过

16、通过，调控一些调控蛋白的生，调控一些调控蛋白的生 物合成。物合成。 所有激素都通过与对激素敏感的靶细胞的所有激素都通过与对激素敏感的靶细胞的特异特异 受体结合发挥作用受体结合发挥作用，结合是高特异高亲和的。，结合是高特异高亲和的。 水溶性激素水溶性激素 脂溶性激素脂溶性激素 水溶性激素（肽类和胺类激素）不能水溶性激素（肽类和胺类激素）不能 通过细胞膜，它们的通过细胞膜，它们的受体位于靶细胞膜的受体位于靶细胞膜的 外表面外表面，激素与膜上的特异受体结合，受，激素与膜上的特异受体结合，受 体产生变构作用，改变酶的构象，或产生体产生变构作用，改变酶的构象，或产生 或引起或引起胞内信号分子的形成胞内信

17、号分子的形成。这种胞内信。这种胞内信 号分子被称为号分子被称为第二信使第二信使（the second messenger），如），如cAMP，或调控特异的酶，或调控特异的酶 反应，或改变一个特异的或一套特异基因反应，或改变一个特异的或一套特异基因 翻译形成蛋白质的速度。翻译形成蛋白质的速度。 类固醇激素和甲状腺激素作用中，类固醇激素和甲状腺激素作用中， 激素激素- -受体复合物自身携带信使，改受体复合物自身携带信使，改 变基因表达变基因表达。由于脂溶性激素可通过。由于脂溶性激素可通过 细胞膜，它们进入细胞或与胞内受体细胞膜，它们进入细胞或与胞内受体 结合、或与核内受体结合，两种情况结合、或与核

18、内受体结合，两种情况 都进入核内，都进入核内，调控特异基因的表达调控特异基因的表达。 甲状腺激素和类固醇激素发挥作用的甲状腺激素和类固醇激素发挥作用的 机制与其他激素的不同，它们在血液中疏机制与其他激素的不同，它们在血液中疏 水，有特异的运输载体，在靶组织中，这水，有特异的运输载体，在靶组织中，这 些激素通过简单扩散通过质膜，与些激素通过简单扩散通过质膜，与胞内胞内或或 核内特异受体蛋白结合，核内特异受体蛋白结合， 通过结合到高度特异的通过结合到高度特异的DNA序列序列（被称被称 为为hormone response elements, HREs）上）上 调控基因的表达调控基因的表达。 胰腺在

19、胰脏上皮细胞团中象埋在有管胰腺在胰脏上皮细胞团中象埋在有管 腺胰脏中的腺胰脏中的“孤岛孤岛”, 可多达一百万个，体可多达一百万个，体 积只占胰脏的积只占胰脏的1-3%。主要分泌有胰岛素。主要分泌有胰岛素 Insulin、胰高血糖素、胰高血糖素Glucagon和生长激和生长激 素抑制素素抑制素Somatostatin。胰胰腺腺有两个主有两个主 要生化功能要生化功能，分泌细胞制造，分泌细胞制造释放到释放到 肠道中、内分泌细胞制造和分泌调节燃料肠道中、内分泌细胞制造和分泌调节燃料 物质代谢的物质代谢的。胰岛的。胰岛的 -细胞分泌细胞分泌 胰高血糖素、胰高血糖素、 -细胞分泌胰岛素、细胞分泌胰岛素、

20、-细胞细胞 分泌生长激素抑制素。分泌生长激素抑制素。 促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧 化，降低血糖。化，降低血糖。 糖原糖原葡萄糖葡萄糖CO2 + H2O Insulin 促进蛋白质及脂类的合成代谢，抑制促进蛋白质及脂类的合成代谢，抑制 脂肪动用。脂肪动用。 结构：结构：29肽肽 功能：在许多方面与胰岛素相反。功能：在许多方面与胰岛素相反。 主要促使肝糖原分解及糖原异生，主要促使肝糖原分解及糖原异生， 使血糖升高。使血糖升高。 促使脂肪分解。促使脂肪分解。 又称又称生长抑素生长抑素或或体抑素体抑素，14肽或肽或28肽，内生肽，内生 性生长抑制剂。主要作用是抑制

21、垂体生长激性生长抑制剂。主要作用是抑制垂体生长激 素的分泌，有时抑制泌乳激素等多种激素的素的分泌，有时抑制泌乳激素等多种激素的 分泌。分泌。 临床上用于治疗消化道出血，胰腺疾病、胃临床上用于治疗消化道出血，胰腺疾病、胃 肠道瘘管、肢端肥大症、突眼性甲亢症，与肠道瘘管、肢端肥大症、突眼性甲亢症，与 消化系内分泌有关的疾病，如血管活性肠肽消化系内分泌有关的疾病，如血管活性肠肽 瘤、胃泌素瘤、胰升糖素瘤、类癌综合症、瘤、胃泌素瘤、胰升糖素瘤、类癌综合症、 艾滋病相关性腹泻等。艾滋病相关性腹泻等。 促脂素促脂素 阿黑皮素原基因阿黑皮素原基因 促黑素细胞激素促黑素细胞激素 脑啡肽脑啡肽 内啡肽内啡肽 （

22、Amine HormonesAmine Hormones） 水溶性激素，有水溶性激素，有肾上腺素肾上腺素 epinephrine、去甲肾上腺素去甲肾上腺素 norepinephrine、多巴多巴dopa 及及多巴胺多巴胺dopamine，是一类是一类 胺类化合物，被称为胺类化合物，被称为儿茶酚胺儿茶酚胺， 是儿茶酚的衍生物。是儿茶酚的衍生物。5-羟色胺羟色胺 是色氨酸的衍生物。是色氨酸的衍生物。 生理上生理上代谢上代谢上 对心脏作用大对心脏作用大 强心剂（使心速强心剂（使心速 加快）加快） 对糖代谢作用大，对糖代谢作用大， 升高血糖升高血糖 对血管作用大对血管作用大 加压剂（使血管加压剂（使血

23、管 收缩）收缩） 对糖代谢作用较肾对糖代谢作用较肾 上腺素弱，是其作上腺素弱，是其作 用的二十分之一用的二十分之一 下丘脑分泌的下丘脑分泌的促甲状腺素释放激促甲状腺素释放激 素素TRH刺激垂体前叶释放刺激垂体前叶释放促甲状腺促甲状腺 素素TSH，顺次刺激甲状腺分泌两个，顺次刺激甲状腺分泌两个 特征激素：特征激素：甲状腺素甲状腺素L-thyroxine, T4 和和 三 碘 甲 腺 原 氨 酸三 碘 甲 腺 原 氨 酸 L - triiodothyroxine, T3，刺激能量产生，刺激能量产生 机制，促进代谢速度。机制，促进代谢速度。 O I I I I CH2HOCHCOOH NH2 3 5

24、 3 5 O I I I CH2HOCHCOOH NH2 3 5 3 5 甲状腺素（甲状腺素（3,5,3 ,5 -四碘甲腺原氨酸，四碘甲腺原氨酸，T4） 结结 构构 三碘甲腺原氨酸（三碘甲腺原氨酸（3,5,3 -三碘甲腺原氨酸，三碘甲腺原氨酸，T3） 甲状腺球蛋白甲状腺球蛋白 合成甲状腺素的碘是合成甲状腺素的碘是活性碘活性碘，食物碘在，食物碘在 肠道被还原为碘离子，再经甲状腺过氧肠道被还原为碘离子，再经甲状腺过氧 化物酶化物酶过氧化氢存在过氧化氢存在转化为活性碘转化为活性碘 非游离非游离Tyr 1、化学本质：、化学本质：I + 氨基酸氨基酸 2、生理功能、生理功能 促进分解代谢促进分解代谢 促

25、进生长发育促进生长发育 提高神经系统的兴奋提高神经系统的兴奋 3、分泌异常症、分泌异常症 分泌过多分泌过多甲亢甲亢 幼年分泌过少幼年分泌过少呆小症呆小症 成年分泌过少成年分泌过少甲状腺肿大甲状腺肿大 个体在个体在完全休息状态下完全休息状态下O2的消耗速率的消耗速率， 完全休息状态指进食后完全休息状态指进食后12小时。小时。BMR的测的测 定对诊断甲状腺机能障碍是一种有用的手定对诊断甲状腺机能障碍是一种有用的手 段，个体甲状腺机能亢进段，个体甲状腺机能亢进 （hyperthyroidism），），过分分泌甲状腺素，过分分泌甲状腺素， BMR提高；甲状腺机能减退提高；甲状腺机能减退 （hypoth

26、yroidism）甲状腺素分泌不足，甲状腺素分泌不足， BMR降低。降低。 N CH 2 HOCH 2 NH 2 H 5-HT作为作为神经递质神经递质，主要分布于松果体和下，主要分布于松果体和下 丘脑，可能参与丘脑，可能参与痛觉、睡眠和体温痛觉、睡眠和体温等生理功等生理功 能的调节。中枢神经系统能的调节。中枢神经系统5-HT含量及功能异含量及功能异 常可能与精神病和偏头痛等多种疾病的发病常可能与精神病和偏头痛等多种疾病的发病 有关。有关。 -前列腺素前列腺素(prostaglandin, PG） 功用：前列腺素是人体功用：前列腺素是人体分布最广分布最广，也是，也是效应最大效应最大的的 生物活性

27、物质之一，它对全身各个系统如生殖、心生物活性物质之一，它对全身各个系统如生殖、心 血管、呼吸和消化及神经系统等均有作用，并对代血管、呼吸和消化及神经系统等均有作用，并对代 谢过程发生影响，谢过程发生影响， 如分娩及月经期间子宫的平滑肌如分娩及月经期间子宫的平滑肌 收缩、对血流（醒收缩、对血流（醒-睡周期）作用、对肾上腺素及胰睡周期）作用、对肾上腺素及胰 高血糖素的作用、对体温（发热）作用引起炎症。高血糖素的作用、对体温（发热）作用引起炎症。 COOH CH3 1 8 9 10 11 12 13 14 15 前列腺烷酸前列腺烷酸 O PGA O PGB 9 1 1 OH O PGE 9 1 1

28、OH OH PGF （天然的）（天然的） HO HO PGF （化学合成）（化学合成） 包括包括肾上腺皮质激素、性激素及肾上腺皮质激素、性激素及Vit D衍衍 生的激素生的激素，脂溶性。通过进入核内，脂溶性。通过进入核内调控基调控基 因表达因表达起作用。皮质固醇激素包括糖皮质起作用。皮质固醇激素包括糖皮质 激素（调节碳水化合物代谢）和盐皮质激激素（调节碳水化合物代谢）和盐皮质激 素（调节血液电解质浓度）。性激素分雄素（调节血液电解质浓度）。性激素分雄 性激素和雌性激素，由睾丸和卵巢合成，性激素和雌性激素，由睾丸和卵巢合成， 影响性的发育、性行为及其他各种生殖及影响性的发育、性行为及其他各种生殖及 非生殖功能。非生殖功能。 孕酮，黄体酮孕酮，黄体酮 醛甾（固）酮醛甾（固）酮 雌二醇雌二醇 皮质醇，氢皮质醇，氢 化可的松化可的松 包括包括皮质酮、皮质醇和可的松皮质酮、皮质醇和可的松 这类激素这类激素对