第三節 垂體
垂體按其胚胎發育和功能、形態的不同，分為腺垂體和神經垂體兩部分。腺垂體來自胚胎口凹的外胚層上皮，是由6種腺細胞組成的上皮細胞。神經垂體來自間腦底部的漏斗，主要由下丘腦-垂體束的無髓神經纖維和神經膠質細胞分化而成的神經垂體細胞組成。垂體以漏斗與下丘腦相連。由于在形成與功能上下丘腦與垂體的聯系非常密切，可將它們看作一個功能單位。
腺垂體與神經垂體的內分泌功能迥然不同，現分別敘述。
一、腺垂體
腺垂體是體內最重要 的內分泌腺。它由不同的腺細胞分泌七種激素：由生長素細胞分泌生長素（GH）；由促甲狀腺激素細胞分泌促甲狀腺激素（TSH）；由促腎上腺皮質激素細胞分泌促腎上腺皮質激素（ACTH）與促黑（素細胞）激素（MSH）；由促性腺激素細胞分泌卵泡刺激素（FSH）與共同體生成素（LH）；由催乳素細胞分泌催乳素（PRL）。在腺垂體分泌的激素中，TSH、ACTH、FSH與LH均有各自的靶腺，分別形成：①下丘腦-垂體-甲狀腺軸；②下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸；③下丘腦-垂體-性腺軸。腺垂體的這些激素是通過調節靶腺的活動而發揮作用的，而GH、PRL與MSH則不通過靶腺，分別直接調節個體生長、乳腺發育與泌乳、黑素細胞活動等。所以，腺垂體激素的作用極為廣泛而復雜。
（一）生長素
人生長素（human growth hormone,hGH）含有191個氨基酸，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。幼年動物摘除垂體后，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，稱為侏儒癥；如GH過多則患巨人癥。人成年后GH過多，由于長骨骨骺已經鈣化，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、下頜突出等癥狀，稱為肢端肥大癥。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。而巨人癥與肢端肥大癥患者血中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的促生長作用是由于它能促進骨、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對軟骨的生長并無直接作用，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，它們分子組成的氨基酸有70%是相同的。IGF-I是含有70個氨基酸的多肽，GH的促生長作用主要是通過IGF-I作介導的。IGF-Ⅱ是含有67個氨基酸的多肽，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于GH的水平，摘除垂體的大鼠血中IGF-I含量降低，注射GH后，血中IGF-I含量增加，并與GH的劑量呈依賴式。活動期肢端肥大癥患者血中IGF-I含量明顯增高而侏儒癥患者血中IGF-I含量明顯低于正常。給人注射GH，往往需要12-18h后，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，還促進氨基酸進入軟骨細胞，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氨基酸進入細胞，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，進入慢波睡眠后，GH分泌明顯增加，約在60min左右，血中GH濃度達到高峰。轉入異相睡眠后，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歲以后，GH這種分泌峰消失。
（2）代謝因素的影響：血中糖、氨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。血中氨基酸與脂肪酸增多可引起GH分泌增加，有利于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、雌激素與睪酮無法能促進GH分泌。在青春其，血中雌激素或睪酮濃度增高，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。
（二）催乳素
催乳素（prolactin,PRL）是含199個氨基酸并有三個二硫鍵的多肽，分子量為22000。在血中還存在著較大分子的PRL，可能是PRL的前體或幾個PRLA分子的聚合體，成人血漿中的PRL濃度<20μg/L。
PRL的作用極為廣泛，下面僅就其主要作用加以扼要說明。
1．對乳腺的作用 PRL引起并維持泌乳，故名催乳素。在女性青春期乳腺的發育中，雌激素、孕激素、生長素、皮質醇、胰島素、甲狀腺激素及PRL起著重要的作用。到妊娠期，PRL、雌激素與孕激素分泌增多，使乳腺組織進一步發育，具備泌乳能力卻不泌乳，原因是此時血中雌激素與孕激素濃度過高，抑制PRL的泌乳作用。分娩后，血中的雌激素和孕激素濃度大大降低，PRL才能地發揮始動和維持泌乳的作用。在妊娠期PRL的分泌顯著增加，可能與雌激素刺激垂體催乳素細胞的分泌活動有關。婦女授乳時，嬰兒吸吮乳頭反射性引起PRL大量分泌。
2．對性腺的作用 在哺乳類運物，PRL對卵巢的黃體功能有一定的作用，如嚙齒類，PRL與LH配合，促進黃體形成并維持分泌孕激素，但大劑量的PRL又能使黃體溶解。PRL對人類的卵巢功能也有一定的影響，隨著卵泡的發育成熟，卵泡內的PRL含量逐漸增加，并在次級留言簿包發育成為排卵前卵泡的過程中，在顆粒細胞上出現PRL受體，它是在FSH的刺激下形成的。PRL與其受體結合，可刺激LH受體生成，LH與其受體結合后，促進排卵、黃體生成及孕激素與雌激素的分泌。實驗表明，小量的PRL對卵巢激素與孕激素的合成起允許作用，而大量的PRL則有抑制作用。臨床上患閉經溢乳綜合癥的婦女，表現特征為閉經、溢乳與不孕，患者一般都存在無排卵與雌激素水平低落，而血中PRL濃度卻異常增高。
男性在睪酮存在的條件下，PRL促進前列腺及精囊腺的生長，還可以增強LH對間質細胞的應用，使睪酮的合成增加。
PRL參與反激反應。 在應激狀態下，血中PRL濃度升高，而且往往與ACTH和GH濃度的增高一出現，刺激停止數小時后才逐漸恢復到正常水平。看來，PRL可能與ACTH及GH一樣，是應激反應中腺垂體分泌的三大激素之一。
腺垂體PRL的分泌受下丘腦PRF與PIF的雙重控制，前者促進PRL分泌，而執行者則抑制其分泌。多巴胺通過下丘腦或直接對腺垂體PRL分泌有抑制作用。下丘腦的TRH能促進PRL的分泌。吸吮乳頭的刺激引起傳入神經沖動，經脊髓上傳至下丘腦，使PRF神經元發生興奮，PRF釋放增多，促使腺垂體分泌PRL增加，這是一個典型的神經內分泌反射。
腺垂體分泌的促激素（TSH、ACTH、LH、FSH）在有關章節中敘述。
二、神經垂體
神經垂體不含腺體細胞，不能合成激素。所謂的神經垂體激素是指在下丘腦視上核、室旁核產生而貯存于神經垂體的升壓素（抗利尿激素）與催產素，在適宜的刺激作用下，這兩種激素由神經垂體釋放進入血液循環。
升壓素（vasopressin, VP或antidiuretic hormone,ADH）與催產素(oxytocin,OXT)在下丘腦的視上核與室旁核均可產生，但前者主要在視上核產生，而后者主要在室旁核產生。它們的化學結構都是九肽，催產素與升壓素只是第3位與第8位的氨基酸殘基有所不同（圖11-7）。人升壓素的第8位氨基酸為精氨酸，故稱為精氨酸升壓不比(argininevasopressin,AVP)。這兩種激素已能人工合成。
圖 11-7 催產素與升壓素的化學結構
實驗證明，升壓素與催產素是在視上核和室旁核神經元的核蛋白體上先形成激素有前身物質（激素原），再裂解成神經垂體激素的，并與同時合成的神經垂體激素運載蛋白（neurophysin）形成復合物，包裝于囊泡中，呈小顆粒狀。在軸突內，囊泡以每天2-3mm的速度運送至神經垂體。在適宜刺激的作用下，視上核或室旁核發生興奮，神經沖動將沿著下丘腦-垂體束傳導至神經垂體中的神經末梢，使其發生去極化，導致Ca[SB]2+[/SB]內流進入末梢內，促進末梢的分泌囊泡經出泡作用而將神經垂體激素與其運載蛋白一并釋放進入血液。
神經垂體激素運載蛋白有兩種：一種與催產素結合釋放入血液的，稱為運載蛋白I，由92個氨基酸組成；另一種與升壓素結合的稱為運載蛋白Ⅱ，由97個氨基酸組成，煙堿可使血漿中運載蛋白Ⅱ和升壓素濃度同時升高，而雌激素可使血漿中運載蛋白I含量增加，而催產素濃度并不隨之增加。
有資料表明，神經垂體激素不僅存在于下丘腦-垂體束系統內，而且在下丘腦正中隆起與第三腦室附近的神經元軸突中也有神經垂體激素。在大鼠和猴的垂體門脈血液中，檢測出大量的升壓素，其濃度遠遠主于外周血液中的濃度，而且注射大量的升壓素能引起腺垂體ACTH分泌增加，提示神經垂體激素可能影響垂體的分泌活動。
（一）升壓素（抗利尿激素）
血漿中升壓素濃度為1.0-1.5ng/L，它在血漿中的半衰期僅為6-10mim。升壓素的生理濃度很低，幾乎沒有收縮血管而致血壓升高的作用，對正常血壓調節沒有重要性，但在失血情況下由于升壓素釋放較多，對維持血壓有一定的作用。但是，升壓素的抗利尿作用卻十分明顯，因此稱為抗利尿激素較為適宜。
關于抗利尿激素的作用與分泌的調節，在第四章和第八章已有詳細敘述。
（二）催產素
催產素具有促進乳汁排出一刺激子宮收縮的作用。
1．對乳腺的作用哺乳期乳腺不斷分泌乳汁，貯存于腺泡中，當腺泡周圍具有收縮性的肌上皮細胞時，腺泡壓力增高，使乳汁從腺泡經輸乳管由乳頭射出。射乳是一典型的神經內分泌反射。乳頭含有豐富的感覺神經末梢，吸吮乳頭的感覺信息經傳入神經傳至下丘腦，使分泌催產素的神經元發生興奮，神經沖動經下丘腦-垂體束傳送到神經垂體，使貯存的催產素釋放入血，并作用于乳腺中的肌上皮細胞使之產生收縮，引起乳汁排出，在射乳反射過程，血中抗利尿激素濃度毫無變化。在射乳反射的基礎上，很容易建立條件反射，如母親見到嬰兒或聽到其哭聲均可引起條件反向性射乳。催產素除引起乳汁排出外，還有維持哺乳期乳腺不致萎縮的作用。
在射乳反射中，催乳素與催產素的分泌一同增加，而GnRH的釋放減少。催乳素分泌增多促使GnRH分泌，對下一次射乳有利。GnRH釋放減少引起腺垂體促性腺激素分泌減低，可導致哺乳期月經暫停。GnRH釋放減少可能由于吸吮乳頭刺激引起下丘腦多巴胺神經元興奮，釋放多巴胺，多巴胺可抑制GnRH的釋放；也可能與下丘腦的β-內啡肽有關。它既可促進催乳素分泌，又可抑制GnRH的釋放。
2．以子宮的作用催產素促進子宮肌收縮，但此種信息處理民子宮的功能狀態有關。催產素對非孕子宮的作用較弱，而對妊娠子宮的作用較強，雌激素能增加子宮對催產素的敏感性，而孕激素則相反，催產素可使細胞外Ca[SB]2+[/SB]進入子宮平滑肌細胞內，提高肌細胞內的Ca[SB]2+[/SB]濃度，可能通過鈣調蛋白的作用，并在蛋白激酶的參與下，誘發肌細胞收縮。研究表現，催產素雖然刺激子宮收縮，但它并不是發動分娩子宮進一步收縮。
由于催產素與抗利尿激素的化學結構相似，它們的生理作用有一定程度的交叉，例如，催產素對犬的抗利尿作用相當于抗利尿激素的1/200，而抗利尿激素對大鼠離體子宮的收縮作用為催產素的1/500左右。