激素的作用原理

出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第773页（1672字）

含氮激素和类固醇激素的作用原理不同。

(一)含氮激素作用的原理——第二信使学说

第二信使学说(second messenger hypothesis)如图15－3所示。含氮激素随血液循环到达靶细胞后，不能通过细胞膜进入细胞内，它首先与靶细胞膜上专一性受体结合，再通过G蛋白(G-protein)的作用激活膜上的腺苷酸环化酶(adenylate cyclase，AC)，在Mg²⁺存在的条件下，腺苷酸环化酶使ATP转变成环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)。cAMP激活细胞内的蛋白激酶(protein kinase，PK)，蛋白激酶催化细胞内的多种蛋白质发生磷酸化，引起靶细胞的多种生理生化反应，如腺细胞分泌、肌肉细胞收缩、神经细胞产生电位变化、细胞膜通透性改变以及各种酶反应等等。cAMP发挥作用后，被磷酸二酯酶(phosphodiesterase)降解为5′－AMP而失活。激素将信息先由内分泌细胞带到靶细胞，因此激素被称为第一信使(first messenger)；cAMP将信息进一步传递到细胞内，使之产生生理效应，故称为第二信使(second messenger)。在信息传递的连锁反应中，生理作用将逐级放大，形成一个高效能的生物放大系统。

图15－3 含氮激素作用原理示意图

cAMP是大多数含氮激素的第二信使，但并不是唯一的。有些含氮激素并不使靶细胞内的cAMP增多，而是通过其他“第二信使”起作用。现在提出可能作为第二信使的有环磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphate，cGMP)、Ca²⁺、前列腺素(prostaglandin)、三磷酸肌醇(inositol triphosphate)和二酰甘油(diacylglycerol，DG)等。

受体的数量以及受体与激素的亲和力(结合能力)可以随体内激素水平而变化。某一激素与受体结合时，使其受体的数量增加、亲和力增强的现象称为上增调节或简称上调(up regulation)；相反的称为衰减调节或称下调(down regulation)。例如糖皮质激素能使血管平滑肌细胞上的β受体数量增加，与儿茶酚胺的亲和力增强，就属于上调；而长期使用大剂量的胰岛素，则淋巴细胞膜上的胰岛素受体数量减少，亲和力降低便属于下调。

(二)类固醇激素的作用原理——基因表达学说

类固醇激素是小分子的脂溶性物质，其分子量仅300左右。它们可透过靶细胞膜进入细胞内，先与胞浆受体结合，形成激素－胞浆受体复合物，再穿过核膜进入细胞核内，与核内受体结合，成为激素－核受体复合物。激素－核受体复合物结合在染色质非组蛋白的特异位点上，进而启动或抑制DNA的转录过程，再促进或抑制mRNA的合成，并诱导或减少新蛋白质的生成，从而实现生理效应。由于这类激素的作用是通过对基因的作用而实现的，因而把这一作用原理称为基因调节学说(gene expression hypothesis)(图15－4)。

图15－4 类固醇激素作用原理示意图

上述两类激素的作用机制不是绝对的。有的含氮激素，如甲状腺激素，也可进入细胞，通过基因表达影响蛋白质的合成；而有的类固醇激素，如糖皮质激素，也可作用于细胞膜上的受体，引起基因表达学说难以解释的快速膜效应。此外激素还有其他作用方式，不能仅用以上两种学说解释。总之激素的作用原理是很复杂的，还有许多问题需要进一步深入研究。