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肾上腺素的生物合成步骤
两类肾上腺素能受体受激效应

  一种内分泌腺,在肾脏附近,或埋入肾组织中。人和真兽类的肾上腺位于肾脏头端,左右各一。肾上腺分皮质与髓质两部。皮质部分泌的激素总称肾上腺皮质激素,属于类固醇化合物,与糖、蛋白质、钠、钾的代谢有关。髓质部分泌肾上腺素和去甲肾上腺素,有使心肌收缩力加强、心率加速、血压和血糖升高等作用。

目录

比较解剖

  从种系发生上看,嗜铬细胞最早出现在无脊椎动物(如有些环节动物),而皮质细胞则只在脊椎动物才出现。在真兽类,皮质和髓质结合形成完整的肾上腺。在此以前两者是分开的,圆口纲动物的肾上腺皮质细胞和嗜铬细胞分散在主静脉壁和中肾区,两者有时有接触。软骨鱼纲肾上腺皮质细胞聚集成一个或数个小体,位于两肾尾端之间,叫做肾间腺或肾间组织。嗜铬细胞的集合体在肾间成对排列,最后几个包入肾内。皮质细胞的集合体和嗜铬细胞的集合体是远隔分离的。硬骨鱼纲肾上腺组织通常位于头肾之内或前,围绕后主静脉及其分支。有些鱼的两种肾上腺细胞是完全分开的,有些则混合在一起。两栖动物、爬行动物和鸟类的皮质细胞和嗜铬细胞互相混合比较明显。皮质细胞组织成索,排列较整齐,嗜铬细胞单个或成群存在,只有哺乳动物分散的嗜铬细胞才聚集成较大的团块。在原兽类,它在肾上腺的一端,在真兽类它位于肾上腺的中心,形成了中心为髓质和外层为皮质的肾上腺。

  嗜铬细胞聚集并进入肾上腺中央,这一发生学上的趋向说明髓质细胞和皮质细胞之间的功能有密切关系。髓质细胞生成肾上腺素需将去甲肾上腺素甲基化。根据对大鼠的研究,糖皮质激素能增强去甲肾上腺素甲基化所需的苯乙醇胺-N-甲基转移酶的活性。在角鲛,髓质和皮质组织是完全分开的,故髓质组织含的完全是去甲肾上腺素。在两栖和爬行动物,那些与皮质组织相同的嗜铬组织则可生成肾上腺素。在真兽类,髓质接受来自皮质的静脉血,故生成较多的肾上腺素。

肾上腺皮质

  在真兽类(包括人)肾上腺皮质的组织结构可分为 3层。从外向内分别为球状带、束状带和网状带。球状带的圆柱细胞排列成环状或球状;此层较窄。束状带的细胞呈束状,与腺体表面垂直;此层构成皮质的大部分。靠近髓质是网状带,细胞排列不规则,其中有较宽的窦状隙。球状带生成盐皮质激素;束状带生成糖皮质激素;网状带生成性激素,主要是雄激素(脱氢异雄酮),也有少量雌激素(雌二醇)。

肾上腺皮质激素

  见肾上腺皮质激素

肾上腺皮质分泌功能的调节

  肾上腺皮质糖皮质激素的分泌,受腺垂体促肾上腺皮质激素(ACTH)的调节。促肾上腺皮质激素有促进和维持肾上腺皮质的束状带组织结构和分泌的功能。垂体切除后,糖皮质激素在数分钟内便减少到很低的水平,在一天内肾上腺皮质束状带就明显萎缩。注射促肾上腺皮质激素可使肾上腺皮质增厚,糖皮质激素分泌增多。促肾上腺皮质激素对肾上腺皮质束状带细胞功能的刺激作用,是通过激活细胞膜上的腺苷酸环化酶系统实现的。

  腺垂体分泌促肾上腺皮质激素的细胞的结构和功能的维持,受下丘脑的促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)的刺激。有人从绵羊的下丘脑分离出一种具有很强的刺激腺垂体分泌促肾上腺皮质激素样物质的多肽,它是一个41肽,已能人工合成。在体和离体试验证明,它可能是促肾上腺皮质激素释放因子。下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放因子受血中糖皮质激素浓度的负反馈调节。血中的促肾上腺皮质激素也能负反馈作用于下丘脑,调节促肾上腺皮质激素释放因子的分泌。这些机制使得血中糖皮质激素的浓度可以维持相对的稳定。

  肾上腺皮质球状带分泌醛固酮很少受腺垂体的调节。在大多数哺乳动物,主要受肾素-血管紧张素系统的调节。肾素是肾小球旁细胞分泌的一种蛋白水解酶。它的作用底物是血浆中名叫血管紧张素原的蛋白质。它使血管紧张素原降解为血管紧张素Ⅰ(10肽),后者经过肺内的转换酶的作用进一步降解为血管紧张素Ⅱ(8肽)。血管紧张素Ⅱ又可降解为血管紧张素Ⅲ(7肽)。血管紧张素Ⅱ和Ⅲ有刺激肾上腺皮质分泌醛固酮的作用。肾上腺皮质球状带也可直接受血中钠和钾浓度的影响。血钾升高或血钠降低时,醛固酮分泌增多,血钾水平微升高,就可引起大量醛固酮的分泌,其作用较血钠降低更强。

肾上腺髓质

  肾上腺髓质主要由嗜铬细胞和少量交感神经性细胞组成。它分泌的激素是肾上腺素和去甲肾上腺素,其化学结构的基架是磷苯二酚,所以叫做儿茶酚胺类物质,它们的前身多巴胺也属于此类。

髓质激素的生物合成和代谢

  儿茶酚胺的合成原料是酪氨酸。血中的酪氨酸被肾上腺髓质细胞摄取后,在胞浆内经酪氨酸羟化酶的作用生成3,4-二羟苯丙氨酸(多巴)。此酶的数量少、活性低,所以这一步骤是髓质激素合成过程中的限速步骤。多巴胺经脱羧酶脱羧生成3,4-二羟苯乙胺(多巴胺)。多巴胺被羟化为去甲肾上腺素。去甲肾上腺素经苯乙醇胺-N-甲基转移酶的作用生成肾上腺素(见图)。

  髓质激素的分解代谢有两条途径。一是先经儿茶酚胺-O-甲基转移酶(COMT)的作用由去甲肾上腺素生成去甲间肾上腺素,由肾上腺素生成间肾上腺素。然后再经单胺氧化酶(MAO)的作用继续分解。另一途径是先经MAO的作用,再经COMT的作用分解。它们的最终代谢产物都是3-甲氧-4-羟孟德立酸(VMA)。COMT广泛存在于非神经组织内,尤以肝和肾组织中最多,它使进入血液循环中的髓质激素分解失活。MAO主要存在于嗜铬细胞的线粒体膜上,它使在分泌囊泡外游离的儿茶酚胺氧化脱氨失活。

髓质激素的生理作用

  肾上腺髓质并非生命所必需,肾上腺髓质激素分泌增多时,在动物可看到类似于“格斗”和逃跑状态时的生理效应,如心脏搏率和收缩力增强、心输出量增多、血压升高、血液由皮肤和胃肠道向骨骼肌转移等,其他效应有竖毛、支气管扩张、瞳孔散大和胃肠道弛缓以及肝糖原被动员和血糖水平升高等。所以美国生理学家W.B.坎农曾把髓质激素叫做“应急激素”。

  同一髓质激素,如肾上腺素,对有些器官(如心脏)功能起兴奋作用,对另一些器官(如胃肠)的功能则起抑制作用。两种不同的髓质激素,肾上腺素和去甲肾上腺素的作用也不完全相同,如去甲肾上腺素的升压作用强于肾上腺素,而肾上腺素的强心及升高血糖作用强于去甲肾上腺素。这种差异是由于对靶器官细胞膜上的受体作用不同或靶细胞上的受体分布不同所致。有两类肾上腺素能受体α和β,它们受刺激时的效应见表。

  β-肾上腺素能受体又可分为两类,支配心肌和使脂肪分解的是β1-受体,支配支气管和使血管平滑肌舒张的是β2-受体。去甲肾上腺素主要对 α-受体发生作用,对β-受体的作用较弱。肾上腺素对α和β-受体都有作用。

肾上腺髓质活动的调节

  肾上腺髓质受交感神经的支配。腹腔丛的交感节前纤维穿过肾上腺皮质直接和髓质的嗜铬细胞接触,交感节前纤维传来的神经冲动,使其末梢释放乙酰胆碱,引起嗜铬细胞释放肾上腺素和去甲肾上腺素。机体在静息状态下,肾上腺髓质仍能持续地释放少量的激素(基础分泌量)。在应急反应情况时,通过交感神经兴奋,髓质激素分泌量大增,可达基础分泌量的 100倍左右。从而使动物各器官进入高度动员状态,在搏斗或逃避做好准备,这些反应说明髓质激素在机体紧急状态下的重要生物学意义。

  参考书目

  U.S.von Euler, H.Heller,Comparative Endocrinology, Academic Press, New York,1963.

  C.Donnell Turner, Joseph T.Baguara, General Endocrinology, 6th Ed., W.B.Saunders Co.,Philadelphia,1976.

  C.R.Martin, Textbook of Endocrine Physiology,Williams & Wilkins Co., Baltimore,1976.

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