内分泌是人体中一个独特的系统,遍布全身,通过分泌各种激素全面调控人体的生理活动,如骨骼的生长发育、青春期的性成熟、血糖的浓度、心跳的节律,等等。激素亦称荷尔蒙,希腊文原意为“奋起活动”。
20世纪初,英国生理学家斯塔林和贝利斯在长期观察中发现,狗进食后,食物通过食管、胃到了小肠,胰腺马上分泌胰液并通过导管运送到小肠参与消化。那么,胰腺是怎么知道食物到了小肠?他们通过实验得出结论:食物对小肠壁的摩擦会令黏膜细胞分泌出一种化学物质,进入血液并流到胰腺,促使胰腺分泌胰液。他们把这种化学物质起名为“促胰液素”,这类数量极少但能激起器官强烈反应的物质被命名为激素。
一般情况下,激素通过血流到达机体其他部位的靶细胞,实现长距细胞通讯,可以通过组织间液扩散至邻近细胞进行调控,还可以与自己细胞膜上的受体结合调控自己。目前已经发现的激素达百余种,来自下丘脑、垂体、松果体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰岛等内分泌腺,以及心脏、血管内皮、消化道黏膜、肝、肾、皮肤和胎盘等器官中的内分泌细胞。
激素依照化学结构可以划分为胺类激素、多肽或蛋白质类激素、脂类激素三大家族。
第一个家族是胺类激素,主要包括甲状腺素、儿茶酚胺和多巴胺等。以甲状腺素为例,它参与蛋白质、糖、脂肪的合成代谢和分解代谢,促进细胞的分裂与分化,促进组织器官生长发育。如果人在儿童期缺乏甲状腺素,会患上呆小症,表现为智力低下和身材矮小,如果成年后缺乏甲状腺素,会导致中枢神经系统兴奋性降低,表现为说话和行动迟缓、记忆力减退、淡漠无情与终日思睡。
第二个家族是多肽或蛋白质类激素。它们的种类多、分布广,包括生长激素、催乳素、甲状旁腺激素、胰岛素、胰高血糖素、促胰液素、血管紧张素、瘦素等许多激素。以生长激素为例,它由脑中的腺垂体分泌,作用于骨骼组织及肝、肾等内脏器官,促进它们生长发育。生长激素在青年期的分泌量最高,随着年龄的增长而逐渐减少,如果幼年期生长激素分泌不足会出现侏儒症,生长激素分泌过多会出现巨人症。成年后,由于骨骺已闭合,长骨不再生长,而肢体末端的软骨和软组织还能生长,过量的生长素会使人出现手指变粗、嘴唇变厚等肢端肥大症状。
第三个家族是脂类激素,又分为类固醇激素和廿烷酸类这两个小家族。类固醇激素主要包括肾上腺皮质激素和性激素。以性激素为例,一个人的性别在胚胎期就已经决定了,但是性别特征的出现需要性激素来推动。睾丸是合成雄激素的主要场所,雄激素包括睾酮、双氢睾酮、脱氢异雄酮和雄烯二酮,功能是形成男性体征、维持精子生成和性欲。卵巢是合成雌激素的主要场所,雌激素主要为雌二醇和雌酮,功能是促进女性生殖器官的生长发育、维持正常的生理周期。
各种激素都通过与相应的受体结合来发挥作用。有些激素的受体分布遍及全身各组织器官,作用也就非常广泛,如生长激素、甲状腺素、胰岛素。有些激素的受体只存在于特定的靶器官和靶细胞,作用也就非常局限,如醛固酮。
激素在血液中的含量通常极低,以微克、纳克或皮克来计算,但是其信号转导环节具有生物放大作用,可以产生很强的生物效应。如此强大的激素效应如果失去控制,会造成人体内环境紊乱。事实上,激素的分泌受到严格的调控,下丘脑、垂体、靶腺轴在维持激素分泌稳态中发挥重要作用。该系统内高位激素通常对下位内分泌活动具有促进性调节作用,而下位激素对高位内分泌活动多起抑制性调节作用,经过多重反馈机制达到动态平衡。
(作者系华中师范大学副教授、湖北省生理学会理事)