化学信使:内分泌系统使用激素控制人体功能

有关激素如何发挥作用的描述

激素能调节从代谢和生长到性发育及诱导分娩的内部功能。它们通过血流循环,与靶细胞结合并调节整个组织和器官的功能。这一切都始于下丘脑和垂体,它们是内分泌系统的掌控者。它们释放的激素控制着其他内分泌腺的分泌和大多数内分泌功能。遍布全身的激素能对应激和其他外部环境变化做出反应,并保持正常身体过程平稳进行。

1. 循环:激素如何到达和瞄准特定细胞

一段有关血流中的激素及其如何与细胞结合的描述

内分泌腺将激素直接分泌到血流中。激素在血浆中溶解,并通过流经各种人体组织的循环路径输送。那么,为什么激素只影响特定组织中的靶细胞?因为只有这些靶细胞才具有该特定激素的受体。一些激素与靶细胞表面的受体结合。其他激素进入细胞,与细胞质或细胞核中的受体结合。结合触发一系列改变细胞生理活动的作用。通过这种方式,激素可以调节整个器官的功能,并整体调节代谢和生长等人体过程。

2. 自上而下:下丘脑向垂体送出激素来控制内分泌系统

垂体中垂体门脉系统示意图,包括垂体静脉和垂体上下动脉

下丘脑和垂体(也被称为脑垂体)是脑部间脑区域的一部分。下丘脑接收神经信号、处理它们并分泌激素。这些激素进入垂体门脉系统,这是一个将下丘脑连接到垂体的毛细血管网络。发自前垂体上动脉的毛细血管包围着垂体并收集下丘脑激素,这些激素通过门脉系统被带到垂体前叶,在这里刺激或抑制垂体激素的释放。发自下丘脑的轴突进入垂体后叶,它们在这里释放两种激素:缩宫素(OXT)和抗利尿激素(ADH或加压素),进行储存和以后的后释放。下丘脑和垂体产生的激素控制其他内分泌腺和所有主要内部功能。

3. 垂体前叶激素刺激生长并控制全身的腺体

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垂体

脑垂体分泌和储存激素,激素管理着内分泌系统的功能。

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垂体和垂体前叶激素示意图

从下丘脑送往垂体前叶的激素起到信号的作用。它们刺激或抑制垂体前叶激素的释放,这种激素调节内分泌腺体并控制多种身体功能。人生长激素(hGH)输送到骨骼肌、骨骼和肝脏,促进全身的生长和发育。促甲状腺激素(TSH)和促肾上腺皮质激素(ACTH)靶向甲状腺和肾上腺,这是两种主要的内分泌腺,用于调节代谢,以完成体温调节、生长和应激应对。促卵泡激素(FSH)和促黄体生成素(LH)刺激性腺中的性细胞产生和生殖过程,而催乳素(PRL)诱导乳腺泌乳。

4. 垂体后叶激素调节水的水平和诱导分娩

垂体和垂体后叶激素示意图

下丘脑分泌的大多数激素会输送到垂体前叶,它们在这里刺激或抑制其他激素的释放。但有抗利尿激素(ADH或加压素)和缩宫素(OXT)这两种激素被下丘脑的轴突延伸分泌到垂体后叶。垂体后叶储存ADH和OXT,并在需要时将其直接释放到血液中。ADH作用于肾脏、血管和汗腺的表皮细胞,以减少整个机体的水分流失。OXT会影响怀孕和哺乳。它引起子宫平滑肌收缩以诱导分娩。它随后会刺激乳腺泌乳,并促进母子之间的结合。

5.激素为身体对新刺激和压力的反应提供燃料

涉及短期和长期应激反应的激素图示,展示了下丘脑、垂体和肾上腺

激素控制正在进行中的内部机能。它们还使我们的身体对环境变化做出反应—例如,当我们感知到突发威胁或发现我们自己处于压力之下时。在此情形下,下丘脑直接命令肾上腺(通过神经信号)增加肾上腺素和降肾上腺素的产生。这些激素促进“战斗-逃跑”反应:呼吸和心跳加快,同时我们的肌肉获得能量爆发。如果这种情况继续下去,内分泌系统将进入“抵抗阶段”:下丘脑引导垂体释放促肾上腺皮质激素(ACTH)。ACTH刺激肾上腺释放盐皮质激素类和糖皮质激素类,而胰腺分泌胰高血糖素。这些激素为持续的压力,提高血糖水平并维持血流量和能量水平的抬高。