生理学/生长素

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人生长素(human growth hormone,hGH)含有191个氨基酸分子量为22000,其化学结构与会催乳素近似,故生长素有弱催乳素作用,而催乳素有弱生长素作用。不同种类动物的生长素,其化学结构与免疫性质等有较大差别,除猴的生长素外,其他动物的生长素对人无效。近年利用DNA重组技术可以大量生产hGH,供临床应用。人GH的化学结构见图11-6。

1.生长素的作用 GH的生理作用是促进物质代谢与生长发育,对机体各个器官与各种组织均有影响,尤其是骨骼肌肉内脏器官的作用更为显着,因此,GH也称为躯体刺激素(somatotropin)。

(1)促进生长作用:机体生长受多种激素的影响,而GH是起关键作用的调节因素。幼年动物摘除垂体后,生长即停止,如及时补充GH则可使其生长恢复。人幼年时期GH,将出现生长停滞,身材矮小,称为侏儒症;如GH过多则患巨人症。人成年后GH过多,由于长骨骨骺已经钙化,长骨不再生长,只能使软骨成分较多的手脚肢端短骨、面骨及其软组织生长异常,以致出现手足粗大、鼻大唇厚、下颌突出等症状,称为肢端肥大症。正常成年男子在空腹安静状态下,血浆中GH浓度不超过5μg/L,成年女子不超过10μg/L。而巨人症与肢端肥大症患者血中GH浓度可明显增高。

人生长素的化学结构


图11-6 人生长素的化学结构(黑柱处代表二硫键

GH的促生长作用是由于它能促进骨、软骨、肌肉以及其他组织细胞分裂增殖蛋白质合成增加,离体软骨培养实验发现,将GH加入到去垂体动物的软骨培养液中,对软骨的生长无效,而加入正常动物的血浆却有效,说明GH对软骨的生长并无直接作用,而在正常动物血浆中存在某种有促进生长作用的因子。实验研究证明,GH主要诱导肝产生一种具有促生长作用的肽类物质,称为生长介素(somatomedin,SM),因其化学结构与胰岛素看近似,所以又称为胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)。目前已分离出两种生长介素,即IGF-I和IGF-Ⅱ,它们分子组成的氨基酸有70%是相同的。IGF-I是含有70个氨基酸的多肽,GH的促生长作用主要是通过IGF-I作介导的。IGF-Ⅱ是含有67个氨基酸的多肽,它主要在胚胎期产生,对胎儿的生长起重要作用。血液中的IGF-I含量信号2于GH的水平,摘除垂体的大鼠血中IGF-I含量降低,注射GH后,血中IGF-I含量增加,并与GH的剂量呈依赖式。活动期肢端肥大症患者血中IGF-I含量明显增高而侏儒症患者血中IGF-I含量明显低于正常。给人注射GH,往往需要12-18h后,血中IGF-I含量才会升高,所以当血中GH浓度有急剧变化时,在一定时间内血中IGF-I的含量可维持相对稳定,在青春期,随着GH分泌增多,血中IGF-I的浓度也相应增加。

给幼年动物注射生长介素能明显刺激动物生长,身长增高,体重增加,IGF-Ⅱ比IGF-I的促生长作用更强。生长介素主要的作用是促进软骨生长,它除了可促进硫酸盐进入软髓组织外,还促进氨基酸进入软骨细胞,增强DNARNA蛋白质的合成,促进软骨组织增殖与骨化,使长骨加长。

血中的生长介素,绝大部分与生长介素结合蛋白结合,被运送到全身各处除肝外,肌肉、肾、心与肺等组织也能产生生长介素,可能以旁分泌的方式,以局部起作用。

(2)促进代谢作用:GH可通过生长介素促进氨基酸进入细胞,加速蛋白质合成,包括软骨、骨、肌肉、肝、肾、心、肺、肠、脑以皮肤等组织的蛋白质合成增强;GH促进脂肪分解,增强脂肪酸氧化,抑制外周组织摄取与利用葡萄糖,减少葡萄糖的消耗,提高血糖水平。GH对脂肪与糖代谢的作用似乎与生长介素无关,机制尚不清楚。

近年研究证明,血中的生长介互可对GH分泌有负反馈调节作用。IGF-I能刺激下丘脑释放GHRIH,从而抑制GH的分泌。IGF-I还能直接抑制培养的腺垂体细胞GH的基础分泌和GHRH刺激的GH分泌,说明IGF-I可通过下丘脑和垂体两下水平对GH分泌进入负反馈调节。

除了上述的调控机制外,还有许多因素可以影响GH的分泌:

(1)睡眠的影响:人在觉醒状态下,GH分泌较少,进入慢波睡眠后,GH分泌明显增加,约在60min左右,血中GH浓度达到高峰。转入异相睡眠后,GH分泌又减少。看来,在慢波睡眠其GH分泌增多,对促进生长和体力恢复是有利的。50岁以后,GH这种分泌峰消失。

(2)代谢因素的影响:血中糖、氨基酸与脂肪酸均能影响GH的分泌,其中以低血糖对GH分泌的刺激作用最强。当静脉注射胰岛素使血糖降至500mg/L以下时,经30-60min,血中GH浓度增加2-10倍。相反,血糖升高可使GH浓度降低。有人认为,在血糖降低时,下丘脑GHRH神经元兴奋性提高,释放GHRH增多,GH分泌增加,可减少外周组织对葡萄糖的利用,而脑组织对葡萄糖的利用可基本不受影响。血中氨基酸与脂肪酸增多可引起GH分泌增加,有利于机体对这些物质的代谢与利用。

此外,运动、应激刺激、甲状腺激素雌激素睾酮无法能促进GH分泌。在青春其,血中雌激素或睾酮浓度增高,可明显地增加GH分泌,这是在期GH分泌较多的一个重要因素。

参看

32 腺垂体 | 催乳素 32
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