内分泌科下丘脑-垂体解剖与生理概述.docx
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1、下丘脑-垂体解剖与生理概述(F丘脑】下丘脑在维持人体食欲、生殖、体温等基本生理功能和内分泌代谢平衡中起重要作用,是联系神经系统和内分泌系统的关键点,确保了机体对外界环境刺激产生相应的内分泌系统变化。下丘脑-垂体系统是神经内分泌学(neuroendocrino1.ogy)的核心,构成了下丘脑-垂体-靶腺的内分泌调控网络系统。(一)位置与分区下丘脑(hypha1.amus)位于间脑的最下部分,组成第三脑室前下部的侧壁与底部,它前起终板及视交叉,后至乳头体的后端,平面连于中脑的大脑脚底,上方为丘脑下沟及前连合,下方与垂体柄直接相连。下丘脑在矢状切面从前到后可分为视前区、视上区、结节区及乳头体区四区(
2、图18-3-1-1)。冠状面由内向外分为室周区、内侧区及外侧区三区。下丘脑细胞大小不一,以肽能神经元为主,一些细胞聚集成核团,主要有:视上区的视上核(SUPraOP1.iCnUCIeus,SON)室旁核(ParaVentriCUIarnUC1.eus,PVN);结节区的漏斗核、腹内侧核和背内侧核;乳头区的乳头体核和下丘脑后核。图18-31-1下丘脑核(二)下丘脑神经内分泌细胞下丘脑包含众多的神经元,可分为非神经分泌型细胞与神经分泌型细胞。非神经分泌型细胞主要调节体温、摄食、睡眠等基本生理活动。神经分泌型细胞又可分为小细胞性神经元与大细胞性神经元。下丘脑神经分泌型细胞具有神经和内分泌的双重特征,
3、对电兴奋和起源于脑部的神经冲动与神经递质均起反应,并能自身合成和释放神经激素。这样能将环境刺激产生的神经电生理信号转变为内分泌的激素信号,从而调节机体功能。1 .小细胞性神经元又称结节漏斗部神经元,位于第三脑室旁下部、下丘脑正中隆起,产生垂体促激素和抑制激素(或因子),经垂体门静脉系统进入腺垂体,调控垂体分泌相关激素。2 .大细胞性神经元位于视上核和室旁核,视上核主要产生抗利尿激素(amidiuretichormone,ADH),室旁核主要产生缩宫素(又称催产素),它们沿轴突形成的视上核-室旁核-垂体束传输,储存于神经垂体内。()下丘脑-垂体激素分泌的调节1 .中枢神经递质与下丘脑-垂体激素分
4、泌的调节下丘脑存在大量的肽能神经元细胞,同时也存在着大量其他的中枢神经细胞的纤维末梢。这种解剖学上的关系为单胺类神经递质控制下丘脑神经内分泌功能提供了解剖学基础。(1)去甲肾上腺素(norepinephrine,NE):NE促进下丘脑生长激素释放激素(growthhormonere1.easinghormones,GHRH)和促甲状腺激素释放激素(thyrotropinre1.easinghormones,TRH)的释放,刺激腺垂体分泌生长激素(growthhormone,GH)和黄体生成素(1.uteinizinghormone,1.H),抑制催乳素(Pro1.aCtin,PR1.)的分泌。
5、(2)多巴胺(dopamine,DA):DA是最重要的PR1.释放抑制因子(PR1.inhibitingfactor.PIF),抑制PR1.分泌。DA还促进促性腺激素释放激素(gonadotropin-re1.easinghormone,GnRH)和ADH的释放、抑制a-促黑素(a-me1.anocytestimu1.atinghormone,a-MSH)和B-内啡肽的释放,并调控神经垂体分泌催产素。(3) 5-轻色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT):与DA相反,5-HT促进PR1.分泌,并刺激下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropichormonere
6、1.easinghormone,CRH),从而促使ACTH释放。(4)乙酰胆碱:乙酰胆碱可刺激下丘脑CRH和GHRH分泌,促进ACTH与GH的分泌。(5)组胺(histamine,HA):HA可刺激ACTH及皮质醇的释放,促进PR1.的分泌。对GH的基础分泌无作用,但可易化GH的诱发反应。对1.H和TSH基础分泌无影响,但可加强GnRH诱发的1.H分泌。2 .中枢神经对下丘脑-垂体激素分泌的调节中枢神经系统直接调控下丘脑-垂体激素,构成机体内外环境的统一。寒冷可引起TRH的分泌而增加甲状腺激素的合成。刺激乳头可引起PR1.的分泌。应激状态可增加CRH的分泌,从而促进ACTH和皮质醇的合成、释放
7、。3 .下丘脑-垂体-靶腺之间的相互调节参见本篇第一章“概论”。(四)神经内分泌激素下丘脑为内分泌系统的最高调节中枢。除抗利尿激素及催产素由下丘脑分泌后贮存于神经垂体外,由下丘脑等脑组织分泌的各种释放激素及抑制激素(或因子)经垂体门静脉系统进入腺垂体起调节作用。目前已明确为释放激素(或因子)及抑制激素(或因子)者的有:1 .促甲状腺激素释放激素(TRH)TRH为3肽,分子量为362.3%TRH在下丘脑的正中隆起浓度最高,但下丘脑外的脑组织中TRH约占总量的70%。TRH主要与腺垂体TSH和PR1.细胞膜上特异的G蛋白偶联受体结合,促进TSH和PR1.的释放。下丘脑-垂体-甲状腺轴功能也受昼夜节
8、律、体温、应激、饥饿及炎症等影响。中枢神经递质去甲肾上腺素、多巴胺促进TRH分泌;5-轻色胺、生长抑素则抑制其分泌。甲状腺激素负反馈调控TRH。2 .促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)CRH为41肽。主要来源于正中隆起,经垂体门静脉系统,释放至垂体。外周CRH分布于胎盘、淋巴细胞、自主神经和胃肠道。CRH促进垂体合成阿黑皮素原(Pro-OPiOme1.anoCOrtin,PoMC)(即阿片-促黑素-促皮质素原),与焦虑、情绪、觉醒、摄食、交感神经激活等相关。CRH还是应激反应的中枢调节者,各种应激均可增加前CRH原mRNA水平。在应激状态下CRH增强下丘脑生长抑素(SS)的释放,导致生长缓慢,
9、而对生殖功能的影响可能是通过POMC系统抑制1.H的释放。CRH的垂体外作用与免疫、心脏功能、胃肠功能和生殖相关。它还是一种脑肠肽,可抑制胃酸分泌,影响胃泌素、胰岛素、胰高血糖素等的分泌,抑制胃排空。此外,CRH也参与血压、耗氧量及血糖浓度和行为的调节。去甲肾上腺素、肾上腺素促进下丘脑CRH的释放,也能直接刺激垂体释放ACTH,而*氨基丁酸(GABA)抑制CRH释放。I1.-1、I1.-6、TNF-a等炎症因子可促进下丘脑CRH的合成与分泌。糖皮质激素可直接或者通过作用于海马部糖皮质激素反应性神经元抑制下丘脑CRH神经元分泌CRH.ACTH对CRH神经元也呈负反馈调节作用。3 .促性腺激素释放
10、激素(GnRH)GnRH为10肽,分子量为1182。循环中GnRH来自下丘脑小细胞性神经元。神经元的轴突投射到正中隆起和垂体柄,GnRH通过垂体门静脉循环到达腺垂体与垂体促性腺细胞膜表面G蛋白偶联受体结合,调控1.H及FSH的合成和分泌。需注意的是,GnRH对1.H和FSH的调节与其分泌模式有关,特定频率的GnRH脉冲式分泌能够促进1.H和FSH的合成和分泌,持续的GnRH刺激则产生抑制作用。DA、去甲肾上腺素(NE)及乙酰胆碱等直接或间接地促进GnRH的分泌和释放;褪黑素则抑制GnRH分泌。强烈的精神刺激会干扰GnRH分泌而影响排卵。性激素通过改变下丘脑GnRH脉冲频率及幅度,进行正、负反馈
11、调节。多数时间下,性激素对下丘脑GnRH呈负反馈调节。但在某些特殊情况下,如女性月经周期的卵泡晚期,雌激素水平大量增加,对下丘脑、垂体呈正反馈调节,引起1.HZFSH分泌高峰,促进排卵。亲吻素(kisspeptin)和甘丙肽样肽(GA1.P)神经肽系统可能触发了青春期生殖轴的启动信号。Kisspeptin还可能与负反馈向正反馈转换相关。4 .生长激素释放激素(GHRH)GHRH为40或44肽。GHRH主要来源于下丘脑弓状核及腹内侧核,从神经轴突下达正中隆起后部,入垂体-门静脉系统而起作用。GHRH促进腺垂体释放GH,它与SS共同调节GH释放。对GH细胞的增生和分化、GH基因的转录具有促进作用。
12、下丘脑腹内侧区有葡萄糖感受器,低血糖可使之兴奋而促进GHRH分泌。去甲肾上腺素可以兴奋腹内侧核,使GHRH分泌增多,而B-肾上腺素能兴奋剂则抑制腹内侧核,使GHRH分泌减少。兴奋弓状核的多巴胺能神经引起GHRH的分泌,且不被高血糖所抑制。边缘系统的5.轻色胺能神经末梢终止于正中隆起,当睡眠慢波出现时,5芙色胺生成增多,兴奋该神经末梢而促进GHRH的分泌。5 .催乳素调节因子(1)催乳素释放抑制因子(ProIaCtinreIeaSinginhibitoryfaCk)r,PIF):与其他垂体激素调控模式不同,生理状态下PR1.的分泌主要受下丘脑抑制。多巴胺是最主要的P1F。各种内源性多巴胺受体拮抗
13、剂,或鞍区病变(如颅咽管瘤、巨大垂体瘤)阻断了多巴胺神经元对正中隆起的神经投射或垂体门静脉系统血流,会导致垂体多巴胺浓度下降,PR1.升高。其他PIF还包括GABA、SS和降钙素等。(2)催乳素释放因子(ProIaCtinre1.eaSingfaCtor,PRF):包括TRH、催产素、AVP、血管活性肠肽(V1.P)。它们由投射到正中隆起的视旁下丘脑神经元产生。在特定的生理条件下,ADH血管紧张素H、NPY、P物质和神经降压素也刺激PR1.分泌。6 .生长抑素(SomatoStatin,SS)包括14肽(SS-14)与28肽(SS-28)两种,两者均具有生物活性。脑组织中以SS-14为主,主要
14、起神经递质作用,而SS-28主要分布于胃肠道,主要参与神经体液调节作用。SS在下丘脑正中隆起浓度最高,其次为弓状核、腹内侧核、腹外侧核、室旁核及内侧视前核、乳头体和其他脑组织中。SS对许多内分泌器官有抑制作用,可直接抑制垂体分泌GH。SS也能阻抑TRH诱发的TSH分泌。SS不抑制正常情况的PR1.、1.HsTSH或ACTH分泌。SS对胰腺、肠道和胆囊的内外分泌功能都有抑制作用。SS可阻断胰岛素瘤、胰高血糖素瘤、V1.P瘤、降钙素瘤和部分胃泌素瘤等多种内分泌肿瘤的激素释放。SS通过与膜受体(SSTR)结合起作用。其膜受体分5种亚m,SSTR1-SSTR5,MSSTR2又存在两种不同的剪接形式。所
15、有SSTR均与百日咳毒素敏感的G蛋白偶联。SS与其受体结合后,活化抑制性G蛋白抑制激素颗粒向胞外释放(exocyt。-sis)。SS还通过活化抑制性G蛋白,激活铳酸盐敏感的酪氨酸磷酸酶,调节丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径,可能与抑制肿瘤细胞增殖有关。不同的SSTR还与内向整流钾通道、电压依赖的钙通道、钠氢交换体、磷脂酶C调节有关。7 .抗利尿激素(antidiuretichormone,ADH)又称精氨酸升压素(argininevasopressin,AVP),为含有一个二硫键的9肽,分子量为1084。ADH主要由下丘脑视上核、少量由室旁核大细胞性神经元合成,与神经垂体激素载体蛋白(neu
16、rophysin,NP)结合而以神经分泌颗粒形式沿着神经轴突的微管系统向神经垂体转运,并储存于神经垂体。ADH主要受血浆渗透压调控:血浆渗透压升高可兴奋位于第三脑室附近的渗透压感受器(渴觉中枢),当神经冲动传到视上核神经元神经末梢时,贮存的激素以胞溢方式释放入血。而血浆渗透压降低则抑制ADH释放。低血容量可兴奋位于左心房及大静脉内的容量感受器促使ADH释放,血容量扩张时则抑制其释放。体循环动脉压降低还可兴奋颈动脉窦和主动脉弓的压力感受器使ADH释放。创伤等应激状态均可通过中枢神经系统兴奋ADH释放。谷氨酰胺能促进ADH释放,而GABA对其有抑制作用。ADH与远曲小管和集合管的特异性V2受体结合
17、,使水通道蛋白磷酸化,加强肾小管对水的重吸收。ADH可以直接使血管和内脏平滑肌收缩而升高血压。生理情况下,存在代偿性血管舒张机制,ADH的升压效果较弱,但在一些病理情况下,例如其他血压调节机制被破坏(如自主神经功能紊乱、肾素-血管紧张素-醛固酮系统抑制)或全身血管病理性舒张(如肝硬化、败血症),ADH可表现出强大的升压作用。ADH还可促进腺垂体合成和释放ACTH。&催产素(OXytOCin)为含有一个二硫键的9肽,与ADH仅差两个氨基酸,分子量约1000。催产素主要由下丘脑室旁核合成,少部分由视上核合成。刺激乳房的神经冲动传入神经脊髓背根,沿着脊髓丘脑索上升至下丘脑反射性引起神经垂体释放催产素
18、。精神紧张、麻醉和乙醇抑制催产素释放,而促性腺激素释放激素(GnRH)和雌二醇、睾酮促进其释放。临产时子宫受到膨胀的刺激或宫颈受压迫和牵引,神经冲动传至下丘脑,促进催产素的释放。分娩后催产素促进子宫平滑肌收缩,能促进分娩和防止产后出血。催产素还能促使乳腺肌上皮细胞收缩,引起泌乳。9.其他神经肽除上述促垂体激素类神经肽外,在下丘脑及脑组织中尚发现下列其他几类神经肽:脑肠肽类,如血管活性肠肽(V1.P)、缩胆囊素肽(CCK)、胰高血糖素、胰岛素、垂体腺昔酸环化酶激活肽(PACAP)等:内源性阿片肽(EOP)类,如脑啡肽(ENK)、内啡肽(END)、强啡肽(DYN)等;垂体激素类,如腺垂体激素ACT
19、H.GH、PR1.,MSH;另有神经肽,如神经降压素(NT)、P物质(SP)、血管紧张素n(AT-U)、降钙素、内皮素(ET)、神经肽Y(NPY)、心房钠尿肽(ANF)等。(五)下丘脑的其他生理功能下丘脑除了作为内分泌中枢,介导神经系统对内分泌系统调节的关键部位,调控机体内分泌系统的平衡外,同时还调控机体维持生命所必需的多种基本生理功能。1 .为大脑皮质下自主神经的最高中枢。调节交感神经系统:交感神经的皮质下最高中枢位于下丘脑后部。当该区受刺激时则交感神经兴奋:而受到破坏时,则出现嗜睡、昏沉、体温降低等症状。调节副交感神经系统:副交感神经的皮质下最高中枢位于下丘脑的前部和中部,该部位兴奋时引起
20、副交感神经系统神经末梢分泌乙酰胆碱。当下丘脑视前区破坏时则副交感神经系统受抑制。2 .作为调节人体重要生命活动的中枢之一,参与以下生理活动:能量平衡和营养物的摄取:腹内侧核饱食中枢与腹外侧核摄食中枢调节食欲。血液中葡萄糖、游离脂肪酸和胰岛素浓度的变化均可对上述两个中枢起直接的刺激或抑制作用。水和渗透压的平衡:水的摄取和排出决定于血渗透压和血容量。当血渗透压升高或血容量下降时会刺激下丘脑渴感中枢而诱导饮水,并可刺激下丘脑视上核及室旁核分泌ADH以浓缩尿液减少肾脏排水。觉醒(防御)与睡眠:当下丘脑后区大脑脚处受刺激时可引起防御反应,遭到破坏时可表现为发作性嗜睡,甚至昏睡。(4)体温调节:下丘脑的前
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