生理學(xué)/生長素

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生理學(xué)

內(nèi)分泌
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人生長素（human growth hormone,hGH）含有191個(gè)氨基酸，分子量為22000，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與會(huì)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(dòng)物的生長素，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與免疫性質(zhì)等有較大差別，除猴的生長素外，其他動(dòng)物的生長素對人無效。近年利用DNA重組技術(shù)可以大量生產(chǎn)hGH，供臨床應(yīng)用。人GH的化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖11-6。

1．生長素的作用 GH的生理作用是促進(jìn)物質(zhì)代謝與生長發(fā)育，對機(jī)體各個(gè)器官與各種組織均有影響，尤其是骨骼、肌肉及內(nèi)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(jìn)生長作用：機(jī)體生長受多種激素的影響，而GH是起關(guān)鍵作用的調(diào)節(jié)因素。幼年動(dòng)物摘除垂體后，生長即停止，如及時(shí)補(bǔ)充GH則可使其生長恢復(fù)。人幼年時(shí)期GH，將出現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(tài)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。

人生長素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖11-6 人生長素的化學(xué)結(jié)構(gòu)（黑柱處代表二硫鍵）

GH的促生長作用是由于它能促進(jìn)骨、軟骨、肌肉以及其他組織細(xì)胞分裂增殖，蛋白質(zhì)合成增加，離體軟骨培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將GH加入到去垂體動(dòng)物的軟骨培養(yǎng)液中，對軟骨的生長無效，而加入正常動(dòng)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(dòng)物血漿中存在某種有促進(jìn)生長作用的因子。實(shí)驗(yàn)研究證明，GH主要誘導(dǎo)肝產(chǎn)生一種具有促生長作用的肽類物質(zhì)，稱為生長介素（somatomedin,SM），因其化學(xué)結(jié)構(gòu)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(gè)氨基酸的多肽，GH的促生長作用主要是通過IGF-I作介導(dǎo)的。IGF-Ⅱ是含有67個(gè)氨基酸的多肽，它主要在胚胎期產(chǎn)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(dòng)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(huì)升高，所以當(dāng)血中GH濃度有急劇變化時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)血中IGF-I的含量可維持相對穩(wěn)定，在青春期，隨著GH分泌增多，血中IGF-I的濃度也相應(yīng)增加。

給幼年動(dòng)物注射生長介素能明顯刺激動(dòng)物生長，身長增高，體重增加，IGF-Ⅱ比IGF-I的促生長作用更強(qiáng)。生長介素主要的作用是促進(jìn)軟骨生長，它除了可促進(jìn)硫酸鹽進(jìn)入軟髓組織外，還促進(jìn)氨基酸進(jìn)入軟骨細(xì)胞，增強(qiáng)DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成，促進(jìn)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(jié)合蛋白結(jié)合，被運(yùn)送到全身各處除肝外，肌肉、腎、心與肺等組織也能產(chǎn)生生長介素，可能以旁分泌的方式，以局部起作用。

（2）促進(jìn)代謝作用：GH可通過生長介素促進(jìn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞，加速蛋白質(zhì)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(zhì)合成增強(qiáng)；GH促進(jìn)脂肪分解，增強(qiáng)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?zé)o關(guān)，機(jī)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(fù)反饋調(diào)節(jié)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(yǎng)的腺垂體細(xì)胞GH的基礎(chǔ)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(jìn)入負(fù)反饋調(diào)節(jié)。

除了上述的調(diào)控機(jī)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(tài)下，GH分泌較少，進(jìn)入慢波睡眠后，GH分泌明顯增加，約在60min左右，血中GH濃度達(dá)到高峰。轉(zhuǎn)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(jìn)生長和體力恢復(fù)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(qiáng)。當(dāng)靜脈注射胰島素使血糖降至500mg/L以下時(shí)，經(jīng)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(rèn)為，在血糖降低時(shí)，下丘腦GHRH神經(jīng)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(jī)體對這些物質(zhì)的代謝與利用。

此外，運(yùn)動(dòng)、應(yīng)激刺激、甲狀腺激素、雌激素與睪酮無法能促進(jìn)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(gè)重要因素。