二、分泌的调节
(一)垂体促肾上腺皮质激素的作用
皮质醇的分泌,可区分为“基础分泌”与应激状态下的“增强分泌”两种情况。基础分泌就是机体日常生活状态的一般分泌;应激状态下的分泌已在前面述及。业已确定,不论是基础分泌还是应激分泌,均受垂体的控制。没有垂体ACTH,糖皮质激素的产量就降到微不足道的低水平;而且此情况下,机体遇到应激时也不再出现糖皮质激素分泌的增加。
脑垂体摘除后,不仅糖皮质激素的分泌降低到极低点,而且肾上腺很快发生萎缩性变化。不过这种萎缩仅限于束状带与网状带,至于球状带则在短期内不受影响。
不过,垂体摘除后肾上腺分泌活动降至极低点,但并不完全消失,肾上腺皮质尚维持着微量的糖皮质激素的分泌。此时,急性的应激刺激不能引起肾上腺皮质的反应,但慢性的应激刺激仍可看到皮质功能有一定程度激活现象。垂体完好时,大多数毒物可使肾上腺肥大,垂体摘除时,少数毒物仍可刺激其轻度增生。此外,不论垂体存在与否,胰岛素均可使肾上腺肥大。这些事实说明,除垂体ACTH外,体内还存在着一些影响肾上腺活动的其他因素,但是这些并不否定ACTH的决定作用。
ACTH的剂量与糖皮质激素的分泌有一个线性关系,即ACTH越多,糖皮质激素分泌也越多,但是随着ACTH剂量的增大,分泌增长很快达到最高点。在狗的实验中,ACTH超过5~10毫单位,就只能延长其最大分泌时间,而不能再使其分泌率增高。这就是所谓的“分泌限值”,目前认为人类也有这样的限值。
在一般情况下,人的血浆ACTH含量是一定的,当受到中等应激刺激时,就迅速增多,当严重的应激刺激时,ACTH总量可以远远超出糖皮质激素的“分泌限值”所需要的最高分泌量。
(二)神经系统对ACTH分泌的作用
在急性而严重的应激状态下,ACTH在几秒钟内即分泌增加,几秒钟之后肾上腺糖皮质激素的分泌随之加强。这种在应激情况下的分泌加强,是通过神经系统-下丘脑而到达垂体的,是一个神经-体液反射。有人将动物的脑垂体移植到眼前房,使之与下丘脑断绝联系,但仍继续存活。此时,肾上腺皮质在其影响下,仍可以保持基础分泌,但对应激刺激的反应不复存在。这就证明了垂体对下丘脑的依赖性,垂体离开了下丘脑就不能再对应激刺激做出应有的反应。
下丘脑对腺垂体不是依靠神经纤维的支配,而是通过一种化学物质——CRH,经垂体门脉流入腺垂体,来刺激垂体嗜碱性细胞分泌ACTH。CRH产生的部位在下丘脑,主要投射到正中隆起,并通过垂体门脉系统调节腺垂体ACTH的释放。如正中隆起被毁坏,糖皮质激素的基础分泌尚能继续,但对各种应激的反应性分泌则被阻断。
下丘脑受大脑各部的控制,上面主要接受来自边缘脑的纤维,下面主要受脑干网状结构的影响。来自边缘杏仁核的纤维调节情绪应激反应,如愤怒、恐惧、忧虑等均通过此通道显著地增加ACTH分泌。而创伤、剧烈温度变化等因素可通过外周感受器传入冲动引起脑干网状结构的上行激动系统的兴奋,从而引起下丘脑的兴奋,激发ACTH释放。
(三)糖皮质激素的反馈作用
肾上腺皮质接受下丘脑-垂体的控制而分泌糖皮质激素,反过来,皮质所分泌的糖皮质激素对下丘脑-垂体有反馈抑制作用,或称负反馈作用。血中糖皮质激素增多时,ACTH分泌立即减少;反之,糖皮质激素浓度降低时,ACTH由于负反馈作用减弱而分泌增强。
各种皮质类固醇抑制垂体的活性与其糖皮质类固醇样活性相平行。糖皮质激素反馈抑制ACTH分泌的位置主要在下丘脑。
临床实践证实了长期应用治疗量的糖皮质激素后,一旦突然停药,就可能出现肾上腺皮质功能衰竭的临床征象。因为大量糖皮质激素通过反馈抑制作用,使垂体ACTH分泌长期受抑制,以致肾上腺皮质逐渐萎缩,失去了反应能力。激素剂量越大,应用时间越长,垂体受抑制越严重,肾上腺皮质发生萎缩的机会越多。
血浆中未与蛋白质结合的游离糖皮质激素的水平在正常情况下是很低的。因此,在没有应激刺激时,对垂体的负反馈作用较弱。如果糖皮质激素浓度降低,则可刺激ACTH分泌的增加。在慢性肾上腺皮质功能低下时,ACTH的合成与分泌率就显著增加。但如果糖皮质激素浓度降低不是慢性病理过程而是急性下降(如切除肾上腺),它对ACTH分泌的刺激作用,至少24小时后才能显露出来。
总之,现在已基本清楚,ACTH分泌率受两种相反的力量控制,一个是神经系统的控制,它经过下丘脑而调节垂体,增加ACTH的分泌;另一个是糖皮质激素对ACTH分泌的反馈作用,作用的强弱与糖皮质激素血中浓度成正比。
(四)糖皮质激素血浆浓度的昼夜节律
人类在正常情况下,没有强烈的应激刺激,糖皮质激素每天的分泌有一个随时间而变动的固定节律。一天中最高的浓度出现在早晨6点到8点,以后就逐渐减少,最低的浓度出现在夜晚10点至凌晨2点,2点以后很快升高,到醒前达到高峰。它的生理意义在于这种节律正好与醒后的工作、生活等活动的需要相适应,使人们能够应付白昼的各种紧张刺激对皮质激素的要求。
糖皮质激素的昼夜节律与光照无关,因为盲人以及矿井下工作的矿工也存在。令人感兴趣的是,这种节律与睡眠规律有关系。如果一个人上夜班,白天睡眠,这种节律在最初几天仍大体上与原来相似,皮质醇高峰仍然出现在早晨。但如持续几周夜班,这种节律就变过来,与新的生活规律相适应。
血中皮质醇的昼夜节律变化主要由ACTH的节律所决定,血中ACTH的浓度与皮质醇浓度相当,而且其高峰与低峰均稍提前。至于ACTH的节律是否决定于下丘脑释放因子的节律,则尚无客观的证据,因为目前还不能测定周围血中CRH的浓度。因为皮质醇浓度的节律变化与中枢神经系统有关,这个“生理钟”在脑内。有人推测在大脑的“边缘叶”,下丘脑是将神经信息转换为内分泌信息的转换站。当脑有病时,特别是下丘脑、间脑病变,节律就改变或消失。有人用实验证明,破坏动物视上核,节律就消失了。
肾上腺皮质功能亢进症(库欣综合征,Cushing syndrome)者节律消失。某些精神病、心脏病、肾性高血压等也可见到节律异常或消失,长时期持续的精神刺激,长时期服用皮质素,也可使节律消失。
糖皮质激素分泌的昼夜变化给临床提出一个问题,在应用激素治疗时,如何给药更合理?是一天3次,“照章办事”好,还是根据体内自然的昼夜节律填平补缺好?目前认为应当采取后一种方式,如服用皮质激素类药物,可以在早晨8点到9点一次口服,因为这时正是内源性皮质醇由高峰下降的时候,外源性激素随着胃肠道逐渐吸收,正好补偿皮质醇浓度降低的空缺。这样的投给法,既可避免血浆浓度降低对治疗作用的影响,又可避免因服药时间不当而引起血中糖皮质激素过高对下丘脑-垂体产生抑制作用。