五、生理作用
(一)对肾上腺的作用
在肾上腺皮质束状带、网状带广泛分布有ACTH受体,但在球状带和肾上腺髓质分布较少。
1.促进肾上腺皮质增生·切除大鼠的垂体后,其肾上腺皮质的束状带和网状带萎缩。给正常或去垂体动物注射ACTH后,肾上腺皮质肥大,主要为束状带和网状带增生。ACTH主要作用于束状带的细胞,使之转化为与网状带类似的致密细胞。库欣综合征时肾上腺增生的原因就是ACTH的过度释放,而Sheehan病时肾上腺萎缩则是ACTH分泌不足造成的。
2.促进肾上腺皮质激素的合成和释放·在肾上腺皮质,ACTH刺激糖皮质激素和盐皮质激素的合成。在人类,ACTH主要促进皮质醇的分泌;在大鼠,则主要为皮质酮的分泌。这一过程是通过激活腺苷酸环化酶实现的,且是一个Ca2+依赖过程。ACTH在早晨应用,可以产生最大的刺激糖皮质激素释放作用;长期应用ACTH,可使肾上腺皮质细胞对ACTH的敏感性降低。POMC的16 kb片段(HP-N-108),γ3-MSH与β-LPH都能够增强ACTH刺激皮质激素合成的效应,但β-内啡肽没有这一作用。ACTH能够刺激间质细胞合成睾丸酮,对GnRH刺激垂体细胞释放LH的效应没有作用。
颗粒细胞来源的皮质抑素(corticostatin,CS)能抑制ACTH刺激皮质酮合成的作用,这一物质首先从兔体内分离出,CSⅠ比h-CS的作用稍强一些。
ACTH可促进醛固酮的分泌,但作用很弱,须用生理范围内的最大剂量才有效,且作用时间短。醛固酮与19-羟基雄烯二酮,在生理功能上具有协同作用。ACTH可能通过血管紧张素Ⅱ(ANGⅡ)途径,使它们同时增加。ACTH也能促进肾上腺皮质分泌雄激素和雌激素。ACTH还能够增强肾上腺髓质肾上腺素与去甲肾上腺素的释放。
(二)在神经系统中的作用
ACTH在中枢有多种生理功能,包括学习记忆、动机行为、体温调节、心血管功能调节、神经损伤修复与再生及拮抗阿片功能等。ACTH对神经活动有广泛的影响,如影响单个神经元的放电类型、神经-肌肉接头的活动和中枢神经元的调制;促进脑突触小体胆碱的转化和心肌神经递质的释放。
1.ACTH与行为·ACTH对动物的行为和学习过程有一定作用,其中第4~10位氨基酸残基是其发挥作用的关键区域。
去垂体或腺垂体切除可抑制或降低动物获得条件性躲避反射的能力。外源性ACTH或无促皮质激素活性的ACTH片段均可提高动物的这一能力,表明ACTH的这一作用不是由肾上腺介导的,而是直接作用于中枢神经系统。ACTH(4~10)是具行为影响作用的最小的ACTH片段,该片段能提高大鼠的注意力、性行为和记忆力,同时减轻焦虑。有趣的是,如将ACTH(4~10)的L-Phe替换为其相应的D-Phe时,其作用则变为促进条件性躲避反射的消失。ACTH的上述行为学效应可能是通过胆碱能神经元与M型受体发挥的。
中枢给予ACTH、ACTH(1~24)或α-MSH,能抑制动物的摄食,这一作用与阿片受体有关。例如,ACTH能抑制κ阿片受体激动剂刺激动物摄食的作用。与CRH类似,中枢给予ACTH能增加血压与心率。CRH的原始作用是增加动物活动,而中枢给予ACTH可减少动物的理毛行为,预先给予纳洛酮能阻断ACTH的这些中枢作用。中枢给予ACTH能导致人失眠,而脱乙酰基-α-MSH与CLIP能增加慢波睡眠和异相睡眠。
ACTH还可降低正常动物的情绪刺激反应,减轻吗啡诱导的小鼠成瘾、便秘和胆汁分泌过多。ACTH在中枢神经系统的作用部位还不清楚,网状结构和丘脑可能是其作用部位。
2.ACTH的神经营养作用·ACTH几乎对各种发育中的中枢神经均有营养作用。如ACTH使培养的5-HT能神经元的突起比对照组长30%;给予胎鼠ACTH(4~10),可使其出生后脑干和海马对5-HT的摄取增强;ACTH(1~24)和ACTH(4~10)可提高大鼠脑内乙酰胆碱酯酶的活性、神经网络的密度和促进神经元轴突聚集成束。
ACTH可影响发育中的神经-肌肉接头的结构组成。用ACTH(4~10)处理14日龄大鼠,终板皱褶可覆盖更多的终板区,且结构更为复杂。有实验证实,ACTH可在发育的一个特定阶段影响发育中的神经和肌肉对神经营养或生长相关物质的反应,借以调控神经出芽过程。
3.ACTH的免疫调节作用·ACTH能够调节免疫系统中大多数类型细胞。ACTH可能通过两条途径发挥其免疫调节作用:一是通过刺激糖皮质激素的分泌而间接引起免疫抑制;二是通过与免疫细胞膜上的ACTH受体结合,直接调节免疫细胞的功能。
ACTH在体外可抑制T淋巴细胞依赖性抗原和非淋巴细胞依赖性抗原所引发的抗体反应。此作用有明显的ACTH分子结构特异性,如ACTH(1~39)为抑制性,而ACTH(1~24)则无效。ACTH可与IL-2或B淋巴细胞生长因子协同作用刺激正常B淋巴细胞的生长与分化。ACTH还可以自分泌方式促进前B淋巴细胞的增殖。
ACTH可抑制T淋巴细胞产生γ-干扰素(IFN-γ),并调节IL-2的生成;增强混合淋巴细胞反应中的细胞毒作用;阻断IFN诱导的巨噬细胞杀肿瘤活性,并抑制腹腔巨噬细胞主要组织相容性复合物Ⅱ(MHC-Ⅱ)类分子的表达。
4.ACTH的其他作用·ACTH通过胆碱能神经元刺激胰腺分泌HCO-3与蛋白酶,与β-LPH一样,ACTH具有刺激胰岛素释放和降低血糖的作用,但它也可增强低血糖诱导的生长激素(GH)增高血糖的作用。ACTH能降低消瘦小鼠的血浆葡萄糖水平,增加肥胖小鼠的血浆葡萄糖水平。ACTH可阻断皮质酮抑制大鼠脂肪组织内脂蛋白脂肪酶活性的作用。