激 素 [ Hormone ]

1. 激 素[Hormone]

2. 激素亦称“荷尔蒙”，希腊文原意为“奋起活动”，它对肌体的代谢、生长、发育和繁殖等起重要的调节作用。

3. 激素的发现 I 1853年，Claude Bernard[法]研究各种动物的胃液，发现肝脏具有多种不可思议的功能。贝尔纳认为应含有一种物质来完成这种功能，就是激素。 1880年，Friedrich Wilhelm Ostwald[德]从甲状腺中提出大量含碘的物质，确认就是调节甲状腺功能的物质，后来知道这也是一种激素。 1889年，巴纳德的学生西夸德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质，但一直未能找到。 1901年，在美国从事研究的日本人高峰让吉从牛的副肾中提取出调节血压的物质，并做成晶体，命名为肾上腺素--第一个提取到的激素晶体。

4. 激素的发现 II 1902年，Starling E和Bayliss W[英]经长期研究发现，当食物进入小肠时，由于食物在肠壁摩擦，小肠粘膜就会分泌出一种数量极少的物质进入血液，流送到胰腺，胰腺接到此信息后立刻分泌出胰液来。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出胰液来，--“促胰液”。 Starling和Bayliss将这类数量极少但有生理作用、可激起生物体内器官反应的物质命名为“激素”（荷尔蒙，Hormone）。

5. 激 素(Hormone) Bayliss和Starling [1904]提出了激素概念，希腊语horman--to stir up or excite--“奋起活动”，对肌体的代谢、生长、发育和繁殖等起重要的调节作用。 由特殊组织或腺体产生直接分泌到体液[血液、淋巴液、脑脊液、肠液]运送到特定作用部位（靶）引起特殊激素效应的一群微量的有机化合物，是生物体内的“化学信使”。1855年，法国生理学家Claude Bernard用“内分泌”一词以区别“外分泌”。

7. 神经与内分泌 哺乳动物各组织、器官间代谢的协调靠激素和神经信号来完成，组织中的个别细胞感受环境变化并通过分泌胞外化学信号作出反应。内分泌细胞分泌激素，神经细胞释放神经递质。激素可以在很远的器官和组织间通过血液很快传递，在作用到靶细胞前可传导1米或更远；神经信号可能仅在反应链中通过突触间隙传到下一个神经元，可能只传递几毫米分之一。

8. 神经信号：电信号 神经内分泌系统的信号 靶细胞 另一神经元 肌细胞 分泌细胞 内分泌信号

9. 人体主要的内分泌腺 及分泌的激素

10. 松果腺 副甲状腺

11. 松果体腺Pineal Gland • Principle hormone: melatonin • Stimulated by darkness, inhibited by light • Reproductive maturation; body rhythms

12. 甲状腺Thyroid • Growth and development • Metabolic rate

13. 肾上腺Adrenal Glands • Cortex: Salt & carbohydrate metabolism • Medulla: Emotional arousal

14. 胰 腺 Pancreas • Principle Products: Insulin, Glucagon, Somatostatin (体抑素，生长激素抑制素） • Sugar Metabolism，Growth etc.

15. 性 腺Gonads • Principle products: Estrogens, Progestins, Androgens • Body Development, maintenance of reproductive organs.

16. Hormone Functions 控制代谢的各个方面，其他功能涉及细胞和组织的生长、心率、血压、肾功能、胃肠的蠕动、消化酶及其他激素的分泌、生乳和生殖系统活力等。激素是生物体内特定细胞制造的微量调节物质，调节和协调机体内各部分的代谢及相互关系，是生物体的生化信使。

17. 巨人症 呆小症 肢端肥大症 甲亢 激素分泌不足或过多导致的症状 侏儒症 GH过少 GH过多 甲状腺素过少 成人后GH过多 甲状腺素过多

18. Neural vs. Hormonal Communication Systems Similarities • Product-storage • Glands and cells both produce product as a result of stimulation • Both systems rely on binding mechanisms • Both utilize second-messenger systems

19. Channel-specific Fast All-or-None Partial voluntary control Broadcast Slow Graded No voluntary control Neural vs. Hormonal Communication Systems Differences Neural Hormonal

20. 激素作用的一般特性 （一）激素的信息传递 内分泌系统是机体的生物信息传递系统，内分泌系统的信息只是把化学的形式，即依靠激素在细胞与细胞之间进行信息传递。不论什么激素，它只对靶细胞的生理生化过程起加强或减弱的作用，调节其功能。如生长素促进生长发育，甲状腺激素增强代谢过程，胰岛素降低血糖等。激素既不能添加成分，也不能提供能量，仅仅起着“信使”的作用，将生物信息传递给靶组织，发挥增强或减弱靶细胞内原有的生理生化进程的作用。

21. （二）激素作用的相对特异性　　激素只作用于某些器官、组织和细胞-激素作用的特异性。被激素选择作用的器官、组织和细胞，分别称为靶器官、靶组织和靶细胞。激素作用的特异性与靶细胞上存在能与该激素发生特异性结合的受体有关。肽类和蛋白质激素的受体存在于靶细胞膜上，而类固醇激素与甲状腺激素的受体则位于细胞浆或细胞核内。激素与受体相互识别并发生特异性结合，经过细胞内复杂的反应，从而激发出一定的生理效应。有些激素作用的特异性很强，只作用于某一靶腺，如促甲状腺激素只作用于甲状腺，促肾上腺皮质激素只作用于肾上腺皮质，而垂体促性腺激素只作用于性腺等。有些激素没有特定的靶腺，其作用比较广泛，如生长素、甲状腺激素等，它们几乎对全身的组织细胞的代谢过程都发挥调节作用。

22. （三）激素的高效能生物放大作用 激素在血液中的浓度都很低，一般在nM甚至pM，含量甚微，但作用显著，如1 mg的甲状腺激素可使机体增加产热4200 kJ。激素与受体结合后在细胞内发生一系列酶促放大作用-逐级放大，形成一个级联放大作用。一分子的胰高血糖素使一个分子的腺苷酸环化酶激活后，通过cAMP-蛋白激酶，可激活10000个分子的磷酸化酶。一个分子的促甲状腺激素释放激素，可使腺垂体释放十万个分子的促甲状腺激素。0.1μg的促肾上腺皮质激素释放激素，可引起腺垂体释放1μg促肾上腺皮质激素，后者能引起肾上腺皮质分泌40μg糖皮质激素，放大了400倍。

23. （四）激素间的相互作用　　当多种激素共同参与某一生理活动的调节时，激素与激素之间往往存在着协同作用或拮抗作用，这对维持其功能活动的相对稳定起着重要作用。如生长素、肾上腺素、糖皮质激素及胰高血糖素，虽然使用的环节不同，但均能提高血糖，在升糖效应上有协同作用。相反胰岛素则以降低血糖，与上述激素的升糖效应有拮抗作用。甲状旁腺激素与1，12-二羟维生素D3对血钙的调节是相辅相成的，而降钙素则有拮抗作用。激素之间的协同作用与拮抗作用的机制比较复杂，可以发生在受体水平，也可以发生在受体后信息传递过程，或者是细胞内酶促反应的某一环节。（四）激素间的相互作用　　当多种激素共同参与某一生理活动的调节时，激素与激素之间往往存在着协同作用或拮抗作用，这对维持其功能活动的相对稳定起着重要作用。如生长素、肾上腺素、糖皮质激素及胰高血糖素，虽然使用的环节不同，但均能提高血糖，在升糖效应上有协同作用。相反胰岛素则以降低血糖，与上述激素的升糖效应有拮抗作用。甲状旁腺激素与1，12-二羟维生素D3对血钙的调节是相辅相成的，而降钙素则有拮抗作用。激素之间的协同作用与拮抗作用的机制比较复杂，可以发生在受体水平，也可以发生在受体后信息传递过程，或者是细胞内酶促反应的某一环节。

24. 第一信使研究与诺贝尔奖 诺贝尔医学奖曾15次、化学奖曾3次颁发给第一信使的发现者。其中内分泌激素的研究7次荣获诺贝尔医学奖，3次诺贝尔化学奖；神经递质的研究4次获得诺贝尔医学奖 ；免疫系统的第一信使荣膺2次诺贝尔医学奖；一氧化氮成为第一信使的发现获取1998年的诺贝尔医学奖(美国人Ferid Murad, Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro)；20世纪80年代后发现一些药物可以充当第一信使，导致β受体阻滞的发明(英国人James Black, 1988) 、抗癌药物的发现（美国人Gertrude Elion, George Hitchings, 1988）及伟哥(Viagra, 1998)的诞生。

27. 氨基酸衍生物激素 肽和蛋白质激素 脊椎动物激素 类固醇激素 脂肪酸衍生物激素 动物激素 甲壳类激素 无脊椎动物激素 激素 昆虫激素 植物激素 类 别

28. Classification of Hormones I 按化学本质分为三大类： • 含氮激素[包括蛋白质类激素、肽类激素、氨基酸衍生物类激素]； • 固[甾]醇类激素[VitD、糖皮质激素、盐皮质激素和性激素等]； • 脂肪酸衍生物激素[二十碳四烯酸，前列腺素、白三烯、凝血恶烷等]。

29. Classification of Hormones II 也有将激素分成四类： • 肽类激素，3-200个AAs，包括所有的下丘脑激素、垂体激素、胰（岛）激素（胰岛素、胰高血糖素及生长激素抑制素）; • 胺类激素，Tyr(或Trp)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）; • 类固醇激素，包括肾上腺皮质激素、Vit D形式的激素和性激素; • 二十碳酸类激素，花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯和凝血恶烷）。

30. Classification of Hormones Based on Their Structure • Derived from amino acids • Single AAs: thyroxine (Tyr), epinephrine (Phe), 5-HT(TrP) • Peptides: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

31. 激素的种类 脑啡肽

32. 下丘脑激素[多肽激素] 促进或抑制激素的分泌

33. 垂体激素[含氮激素]

34. 抗利尿激素，[后叶]加压素

35. 胰岛-十二指肠-胃黏膜-胎盘-卵巢黄体激素[多肽激素]胰岛-十二指肠-胃黏膜-胎盘-卵巢黄体激素[多肽激素] human

36. 肾上腺皮质激素[固醇类激素] 肾上腺皮质

37. 睾丸-卵巢-胎盘激素[固醇类激素]

38. 胸腺-甲状腺-甲状旁腺-肾上腺-肾激素[含氮激素]胸腺-甲状腺-甲状旁腺-肾上腺-肾激素[含氮激素] 肾上腺髓质

39. 促甲状腺素释放激素[因子]Thyrotropin-releasing hormone (TRH)

40. 下丘脑 促甲状腺素释放激素的分泌与作用 促甲状腺素释放激素 体温下降下丘脑分泌TRHTRH促进前叶分泌TSH 。TSH甲状腺甲状腺素分泌量增加增进细胞的代谢活动产生能量体温升高。 血液中过多的甲状腺素以及过高的体温都会抑制下丘脑与脑垂体分泌上述两种激素，以免体温继续升高。 促甲状腺素

41. 激素的检测 激素的浓度极低，在10-6M~10-12M范围（葡萄糖在血液中的浓度为410-3M），激素难以分离、鉴定及精确测定。Rosalyn Yalow和Solomon A. Berson发展起来的放射免疫测定（radioimmunoassay, RIA）可在痕量水平定量和特异测定。这一方法进一步发展为酶联免疫吸附测定（试验）（Enzyme-linked Immunosorbent Assay, ELISA）。

42. Hormone Measurement • The Problem • very small amounts / in a very complex mixture • Pre-immunoassay • complex/insensitive methods (chemical methods, whole animal or tissue bioassay) • insensitive • imprecise • inaccurate • Immunoassay • first described in 1960 • very rapid expansion since early 1970s • advantages (simplicity, speed, precision, accuracy, sensitivity)

43. 放射免疫测定（Radioimmunoassay,RIA)

44. Limited Reagent Immunoassay + + 50% bound Solid phase antibody Antigen Bound antigen Free antigen + + 25% bound + + 12.5% bound Include labelled antigen (fixed amount) to indicate the distribution of bound and free analyte Count bound fraction after separation and washing .

45. 2-site Immunometric Assay + + Labelled antibody (excess) Solid phase antibody (excess) Antigen + Separate and count activity bound to solid phase

46. Types of Label • Radioactive (125I, 3H, 32P etc) • Fluorescence (Direct, time-resolved) • Enzyme (colorimetry, fluorimetry, enhanced chemiluminescence) • Luminescence (bioluminescence, phosphorescence) • Microparticle • Streptavidin/avidin-biotin • Amplification

47. 激素的作用方式（机理） • 激素在血液中存在时间短，不需要时在酶的作用下钝化。有些激素产生即时生理或生化反应，如肾上腺素；而有些激素如性激素需数小时或数天才对其靶组织产生作用。通常快速作用的激素通过变构作用或共价修饰一个或多个已经存在的酶而改变酶的活性；慢作用的激素通常通过改变基因的表达，调控一些调控蛋白的生物合成。 • 所有激素都通过与对激素敏感的靶细胞的特异受体结合发挥作用，结合是高特异高亲和的。

48. 水溶性激素 激素作用的两个基本机制[模式] 脂溶性激素

49. 水溶性激素的作用机理 水溶性激素（肽类和胺类激素）不能通过细胞膜，它们的受体位于靶细胞膜的外表面，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，或产生或引起胞内信号分子的形成。这种胞内信号分子被称为第二信使（the second messenger），如cAMP，或调控特异的酶反应，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。

50. 脂溶性（类固醇）激素的作用机理 类固醇激素和甲状腺激素作用中，激素-受体复合物自身携带信使，改变基因表达。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结合、或与核内受体结合，两种情况都进入核内，调控特异基因的表达。