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内分泌学激素

绪论

激素（hormone）的原意是“兴奋”、“激动”。

hormone一词来源于希腊文hormon（意即“压力”或“逼迫”）和hormao（意即运动的途径或方式）。

因而，最初的“激素”定义是指在某器官生成，分泌进入血液中或进入另一器官（或器官的某部分），改变其功能和/或形态结构的微量化学物质。

激素一般在无导管的腺体中合成，但也可由其他组织细胞产生[1]，激素的本质可以是蛋白质、小分子肽类、脂类、胺类或类固醇类化合物。

根据生物学所界定的涵义，内分泌（endocrine）是指内在性分泌（相对于外分泌腺的分泌特征而言，分泌的活性物质主要进入循环血液）或具有类似分泌特征的现象。

显然，这是指激素的无导管性分泌，但事实上“内分泌”也包括了腺体的内在性非激素性物质的分泌。

内分泌学（endocrinology）由endo（内部的）、crine（Krine,分泌）和希腊文logos（意即study）组合而成[1]。

因此，内分泌学的最早研究对象是内源性分泌的高活性物质。

现一般认为，内分泌学是研究与体液性因子（激素）调节有关的一门学科。

因此，内分泌学不同于一般的临床医学，它既是一门基础医学学科，又是一门临床学科,其中的临床内分泌学是临床医学和内科学的一门分支学科。

【内分泌学研究范围和学科分支】

生物个体的各种生命现象和活动均在神经、体液和免疫的调节下进行，三种调节机制的相互配合与密切联系是完成所有细胞、组织和器官功能的必备条件。

内分泌学就是研究与机体内的激素调节有关的学科，它包括的范围十分广泛，从激素基因表达、激素合成、分泌、转运到激素受体作用与靶部位（器官、组织、细胞）的反应，以及各种结构或功能变化引起的异常都属于内分泌学研究的内容,临床内分泌学则主要研究相关情况引起的疾病。

近代内分泌学在研究激素的作用机制和疾病发病机制时，一方面与分子生物学、免疫学、细胞化学等已融为一体，另一方面又产生了分子内分泌学（molecularendocrinology）和免疫内分泌学（immunoendocrinology）等新型学科。

随着各临床学科的发展，从经典的内分泌学中派生出各学科的内分泌学分支，如神经内分泌学（neuroendocrinology）、妇产科内分泌学（endocrinologyingynecologyandobstetrics）、儿童内分泌学（pediatricalendocrinology）、老年内分泌学（geriatricalendocrinology）、男性学（andrology）等。

内分泌学还因为研究的内容广泛、涉及的问题复杂，出现了甲状腺病学（thyroidology）、糖尿病学（diabetology）、代谢病学（metabolism）及营养学（nutrition）等学科。

传统内分泌学（classicalendocrinology）根据内分泌疾病的表型特征（phenotypiccharacterisation）来研究疾病的病理与病理生理机制;基因组学（genomics）和蛋白组学（proteomics）的研究程序则刚好相反。

因此，以基因组学和蛋白组学技术为指导所进行的内分泌学研究又称为反向内分泌学（reverseendocrinology），它为内分泌疾病的诊疗提供了崭新的分子途径和药物的分子靶位（如PPARs），传统内分泌学和反向内分泌学的有机结合，基因组学和蛋白组学的深入发展,使现代内分泌学成为生物学研究的前沿学科。

【内分泌学发展史】

一、远古时代对内分泌疾病的描述和见解

内分泌学的启蒙最早源于中华民族。

在我国的医学文献和其他著作中，有关内分泌疾病的研究与临床资料十分丰富。

约在公元前16世纪，在商殷王朝的甲骨文中已有关于动物阉割去势的记载[2]。

早在2500年以前，《黄帝内经》就已记述了阉人丧失第二性征的临床表现（见《灵枢·五音五味篇》）。

同样，在《内经》中，就已有1型和2型糖尿病的症状之分，如“多饮而渴不止为上消，多食而饥不止为中消，多溲而膏浊不止为下消”；而“肥美之所发也，此人必数食甘美，而多肥也”。

至公元6世纪，我们的祖先们已经认识到“诸山水里土中，出泉流者，不可久居，常食令人作瘿病”的地方性甲状腺肿的流行病学特点。

当然，在古希腊和古印度的有关史料中，也有关于阉禽、甜尿（honeyurine）的描述，但时期晚于我国。

限于当时的科技水平，此一时期的内分泌疾病只是描述性的（描述内分泌学），也未能将内分泌疾病的症状体征与相关的内分泌腺联系起来。

但应用现代科学技术发掘中医药学宝库,可大力促进内分泌的发展。

二、内分泌腺和激素作用的认识与深化

ThomasAddison可能是第一个认识到皮肤色素沉着与肾上腺有关的临床学家。

他于1849年报道了肾上腺皮质功能减退症的临床表现和病理变化[3]。

此后，人们又发现了甲状腺、睾丸等腺体的内分泌功能。

激素（hormone）一词首先由英国生理学家Bayliss和Starling提出（1902年），而内分泌（endocrine）一词最先由Penole等应用。

20世纪，内分泌学的重大发现主要有[2]：

1901年制备出结晶肾上腺素；

1919年，从孕妇尿中提取了雌激素（雌酮）；

1921年，胰岛素由Benting首先用于治疗1型糖尿病；

1928年，进行了垂体前叶组织移植术；

1937年，纯化出泌乳素，以后又陆续纯化了生长激素、加压素、催产素等肽类激素；

1953年成功分离纯化了醛固酮；

1954年，Conn报道了原发性醛固酮增多症病例；

1954年，确定了胰岛素的A、B链和氨基酸数目；

1961年发现PTH，1962年提出受体学说，1963年发现降钙素；

1965年，上海生化研究所首先人工合成胰岛素；1966~1969年，除发现TRH外，李卓浩等分离出ACTH、生长激素和泌乳素并确定了全部氨基酸序列；

在此期间，临床上分别确认了Zollinger-Ellison综合征（胃泌素瘤），Verner-Morrison综合征（VIP瘤）、胰高糖素瘤、肾素瘤等病种；

1968年，Pearse等提出弥散性APUD细胞系统学说；

1977年，建立了放射免疫分析（RIA）激素测定法；

1982年发现前列腺素；

1984年发现心钠素。

几乎每一次的生物学重大发现都深刻地影响着内分泌学的发展。

近30年来，生物学的诺贝尔奖集中在遗传学和分子生物学领域，而内分泌学的重大研究成果屡屡介于其中。

例如第二信使cAMP、AVP和OT的结构、放射免疫、受体机制、蛋白质分子中的信号结构域、G蛋白结构与功能、血管紧张素转换酶抑制剂和一氧化氮系统等都是内分泌学领域中以诺贝尔奖为标志的发展里程碑。

三、内分泌学的最新成就

20世纪80年代以来，先后发现、鉴定和纯化了胸腺素（thymosin）、活化素（activin）、抑制素（inhibin）、松弛素（relaxin）、胰淀粉样肽（IAPP，amylin）、胰高糖素样肽-1（GLP-1）、瘦素（leptin）、卵泡抑制素（folliculostatin）、促红细胞生成素（erythropoietin）、骨钙素（osteocalcin）、ACTH样垂体中叶肽（CLIP）、降钙素基因相关肽（CGRP）、食欲素（orexin）、甘丙素（galanin）、肾上腺髓质素（AM）、IGF-1、IGF-2及数十种细胞因子、生长因子、免疫因子、旁分泌/自分泌激素以及各种信号传导元件（详见第一篇第一章）。

此外，激素的作用机制和激素受体研究也都取得了突破性进展，并用重组基因工程技术人工合成了大量的已知结构的激素、激素类似物、激素受体的激动剂和拮抗剂等。

最近十多年来的发展更快，先后弄清了GH、PRL、阿片肽的作用机制，发现了激素信号的各种传递途径与作用方式。

基本阐明了激素受体的调节机制，发现和鉴定了膜受体激素的核作用途径和核受体激素的膜作用途径，对激素作用的串语（cross-talk）进行了深入研究，由不同的激素与信号转导途径组成的具有点-线式作用（非垂直作用）方式的信号网络日益受到重视。

串语现象的发现与深入研究证明，无论是经典的内分泌激素，还是旁分泌/自分泌激素以及局部组织的细胞因子，都只不过是细胞间、组织间和器官间复杂信号网络中的一些成员，绝不代表整个网络系统。

蛋白质分子中含有调节蛋白转运和在细胞内定位的内源性信号结构域（GunterBlobel，1999年诺贝尔奖）的发现迎来了后基因组时代，目前，人们正在探讨体内140000种蛋白质与无数核酸和脂质间的细胞内信号网络的特征和功能，回答细胞在接受不同的信号（如激素）刺激后，将如何启动细胞内的信号转导途径，又如何产生最终的生理或病理反应等问题。

近代内分泌学的另一显著成果是发现并确定了局部肾素-血管紧张素-醛固酮系统、肾上腺皮质的非ACTH调节途径及ANP的渗透压调节途径，鉴定了Na+/I-同向转运体、水孔蛋白（aquaporin）、KIR6.X/SURK+通道、离子转运体、离子协同转运体（cotransporter）、同向转运体（symporter）、反向转运体（countertransporter）和抗转运体（antiporter），鉴定了一大批多基因遗传病的易感基因及HLA类型和表达特点，代谢产物、离子、小分子营养素和药物的受体也逐渐被认识。

并且，建立了动物的分子病理模型或基因模型（如转基因动物模型和基因敲除动物模型），内分泌代谢疾病的诊断已经进入微量化、自动化和分子水平时代。

开辟了太空航天内分泌学[4]和深海潜水内分泌学研究的新领域；内分泌学的研究已从生物整体深入到基因和蛋白质分子；从器官、组织定位到细胞和亚细胞器；从出生后个体上溯到胎儿和胚胎；从一维、二维发展到三维和四维；从地球表层进入太空，深入海底……。

其范围之广、程度之深、成果之多都远远超过了20世纪中叶以前人类在该领域里数千年的文明积累。

【现代内分泌学的主要特征】

内分泌学和其他生命科学一样，自20世纪80年代以来，其发展是以加速度方式前进的。

目前，每天有关内分泌学的论文已达数百篇之多，并正在以更快的速度向纵深发展。

知识更新的周期已由数年、数月缩小到了更短的时间，一些沿用数十年的理论或学说被推翻或被加进崭新内容，新的学说和理论日新月异。

现代内分泌学的基础研究与临床发展有如下一些特点。

一、分子内分泌学成为研究的热点与发展的方向

从最早的表型（phenotype）观察到内分泌激素作用机制和生理作用的确定经历了漫长的时期，主要研究手段是切除某个腺体（如早期胰腺、睾丸、卵巢、垂体、肾上腺等）来观察出现的病理生理变化。

例如，切除狗的胰腺引起1型糖尿病，切除睾丸出现性腺功能减退症等。

从20世纪70年代开始，人们用激素抗体、激素受体抗体或激动剂、拮抗剂来摸拟或取消某激素的作用，以观察激素的生理效应。

近一、二十年来，应用转基因动物、基因打靶[5]和基因敲除（geneknockout）技术[6]，将研究手段精细到了具体的激素或激素受体基因，从而准确复制出单个激素或激素受体基因过表达（亢进）或无表达（低下）的动物模型。

细想一下，从腺体切除到基因敲除，是一种什么样的飞跃？

目前已用这些方法对许多疾病基因、激素基因和危险因素的候选基因进行了广泛的研究，并且已将目标扩展到激素结合蛋白、激素结合蛋白的相关蛋白、受体亚型、受体调节蛋白、基因表达调节蛋白及信号传递途径中的所有成员。

与此同时，还注意到了结构物质，如隙间连接（gapjunction）元件，包括连接体（connexon）、连接素（connexin）以及药物受体、离子通道蛋白等基因的研究。

基本弄清了隙间连接分泌和信号传导的奥秘，发现了许多新的内分泌疾病与代谢疾病，如钙受体病[7]、G蛋白病[8]、水孔蛋白（aquaporin,AQP）病[9]、分子钟（molecularclock）病和“老化钟”病等[10]。

二、内分泌-旁分泌-自分泌网络是激素调节的分子机制的研究重点

从目前的研究结果看，可以说没有一种激素的作用是单一的，也没有一种激素在靶细胞的作用无旁分泌/自分泌因子的参与。

例如，肾上腺皮质和髓质激素的分泌以及类固醇类激素（糖皮质激素、雌激素等）对中枢神经系统的作用等都有众多的细胞因子、生长因子、旁分泌激素参与调节（详见第二篇第一章和第四章）。

事实上，在任何激素靶组织（如骨、脑、心、肾等）内都有一套以促激素（或靶激素）为轴心的复杂的神经-体液-免疫局部调节系统。

这些系统既有来源于循环血液的激素、激素结合蛋白，又有局部释放的激素（有些同时也是经典意义上的内分泌激素，如心脏的心钠素、肾素、AT-2和醛固酮）、细胞因子及免疫因子。

另一方面，如肾素、醛固酮、雌二醇、糖皮质激素、T3不能再认为仅仅是内分泌激素，这是因为众多的组织也可合成、转化或释放这些激素[11，12]。

相反，一些认为属于经典的旁分泌/自分泌激素（如肾上腺髓质素、GLP-1、IGF-1）又在各组织中起着不同的调节作用，尽管这些旁分泌激素主要是在局部产生的，但它们的作用绝非局限于某一种（些）组织。

例如，在骨组织中，旁分泌激素、细胞因子和免疫因子在偶联成骨-破骨作用和成骨细胞-破骨细胞活性中，与PTH、降钙素和1,25-（OH）2D3相比，似乎更为重要而明显[13]（详见第三篇第八章）。

三、各学科知识向内分泌学渗透结合并推动其向纵深发展

现代内分泌学的研究往往应用各相关学科的综合知识和技术来完成。

除生物化学、免疫学、遗传学与内分泌学仍紧密结合外，出现了生物物理学、模拟数学、工程学、计算机学、功能影像学、网络信息工程学等与内分泌学的融合而解决内分泌学理论与实践问题的新局面。

例如，用分子生物学、工程力学、微电子学、免疫学和计算机技术制成的DNA芯片（DNAmicroarrays,DNAchips）出现还不到两三年时间，又紧接着推出了蛋白质芯片技术[14]。

在这些技术的基础上，从DNA与药物结合的空间构象角度设计和合成新的激素受体调节剂。

在今天的知识海洋中，同类的科研文献往往很多，有时多达数百篇、数千篇论文，有时涉及数千至数万名病例，例如，有关糖尿病降压治疗预防心血管并发症的论文就多达数百篇，如仅阅读少数文献可能得出结论偏差。

CochraneDatabaseSystRev将文献海洋中的同类资料汇总、统计、分析，为我们提供很有权威的结论性意见[15]，这种总结前人经验，指导未来工作的全球性、长时间跨度的资料统计分析工作，显然是信息网络、汇后分析（荟萃分析，meta-analysis）和循证医学等结合的产物。

四、激素定量进入高敏感超微量化时代

最早的激素活性测定方法是化学比色法和生物法（biologicalassays），后者是注射某种激素于动物体内后，观察生物行为的变化。

随着RIA的应用，20世纪50年代就逐渐用RIA淘汰了化学比色法和生物测定法。

70年代末建立的免疫放射分析法（IRMA）比RIA的敏感度高10~100倍，特异性更强；不久又建立了放射受体法（RRA）、酶免疫分析法（EIA）、酶联免疫分析法（ELISA）、化学发光酶免疫分析法（chemiluminescenceenzymeimmunoassay,CLEIA）[16]和时间分辨免疫荧光法（time-resorvedfluoroimmunoassay,TRFIA）[17]、电化学发光免疫分析法（electrochemiluminescenceimmunoassay,ECLIA）、免疫多聚酶链反应法（immunopolymerasechainreaction,IPCR）[18]等。

激素测定的灵敏度由原来生物法和化学比色法的10-2~10-3mol/L逐渐提高到10-9~10-12mol/L甚至10-16~10-21mol/L。

正是因为激素检测技术的不断进步，才使痕量激素微小变化的观测成为可能。

1992年，由Sano等首次建立的IPCR法，其检测灵敏度可达到10-21mol/L，这在理论上可检测到单个抗原（或抗体）分子的存在（详见第一篇第二章），而且特异性也相当高。

ECLIA、TRFIA和IPCR法均已特异到了感兴趣的具体抗原决定簇或单个氨基酸分子（或残基），若能排除污染因素，则能基本克服了长期困扰人们的免疫交叉反应问题。

五、影像学检查在提高灵敏度和特异性的同时融进定量检测的新功能

传统的影像学检查（X线、B超甚至CT、MRI）只能为临床提供检查部位的大致形态改变，有些核素显像技术（如甲状腺131I摄取率）可用于评判腺体的功能，但因影响因素多或副作用大而被淘汰。

晚近的内分泌影像学检查不再满足单纯的形态学观察，已在定量测量方面有了质的飞跃，如QCT可用于骨微结构分析，如应用μCT（micro-CT，微CT）可用于骨小梁的定量测定和立体观察，而激光共聚焦显微镜技术（详见第一篇第十一章）之所以有“细胞CT”或“光学切片”之称，是因为它能对微小组织甚至一个细胞进行不同层面的静态与动态观察，这不仅可揭示激素信号的传递途径、神经递质和受体的代谢状况、细胞内Ca2+信号的传递与分布及其他信使物质与效应体（effectors）的相互作用环节[19]，而且可准确地反映细胞生物学行为（增殖、分化、凋亡的细微变化）。

许多激素相关性肿瘤（如乳腺癌、前列腺癌、PRL瘤、GH瘤等）和增生性病变（如甲状腺相关性眼病、特发性醛固酮增多症、家族性婴幼儿低血糖症等）亦可用核素标记的激素受体配体（如111铟-奥曲肽，111In-octreotide）来计量激素受体的数目和结合力[20]，在药物种类选择和疗效评价中也起到了预知和可知的独到作用。

而正电子断层扫描（positronemissiontomography,PET）亦可动态观察肾上腺、甲状腺等的功能变化和代谢过程，具有定量和定时的突出优点[21]。

影像检查与形态学观察已不再是同义词，影像检查已形成了影像医学（imagingmedicine）和功能影像学等独立的学科。

六、选择性和特异性受体与受体后作用的药物迅速发展

由于激素受体分布和受体亚型等缘故，内分泌疾病治疗药物的特点是作用广泛，在获得某一治疗效果的同时也往往出现明显的副作用，而且有些副作用是必须避免的（如GH/IGF-1、TH、雌激素等可促进某种类型的肿瘤细胞增殖）。

人们根据激素受体亚型和激素作用机制的不同，正在开发和发掘具有高度特异性的激素类似物、激素/激素受体激动剂和拮抗剂。

内分泌药物（也包括其他药物）的研制不再采用筛选的办法，而是有目的、有分子模型的定向合成设计。

例如人们用更新一代的选择性雌激素受体调节剂（selectiveestrogenreceptormodulator,SERM）[22]或激素受体双向调节剂来治疗绝经后骨质疏松症，避免了乳腺癌和子宫内膜增生等副作用的发生。

近年来已开始用DNA芯片技术来观察不同药物对疾病的治疗反应和代谢调节影响，从而使人们能从基因表达水平来选择最适的治疗方案，使药物的种类、剂量和使用方法有可能做到真正意义上的“个体化”，在基因水平上“因人施治”。

七、以循证医学原则为指导，不断提高临床诊疗质量

没有理论的实践是盲目的实践，没有科学依据的治疗是无益的，有时甚至是有害的。

近几十年来，一般由政府或学术团体组织大规模的、精心设计的流行病学调查和药物疗效评价，解决了许多悬而未决或争论不休的临床问题。

例如，磺脲类药物对心血管疾病的作用（如英国的UKPDS）[23]、雌激素与高血压和老年性痴呆的关系等都经多中心研究得到澄清。

这类研究虽然历时很长，耗资巨大，但它的结论是整个人类社会的财富，其指导医疗实践所产生的效益将远远超过其投入的资本，造福全人类，造福未来，从卫生经济观点看是可取的，也是必须进行的。

在这些研究结论指导下的临床治疗，其疗效可靠，经济而安全。

在内分泌疾病的诊疗中，尚有许多问题没有解决，很多观念正在更新，不少方法需要进一步探索。

诊疗实践必须遵守循证诊断（evidence-baseddiagnosis）、循证决策（evidence-baseddecision-making）和循证治疗（evidence-basedtreatment）的循证医学原则。

单纯的经验内分泌学既有科学的一面，也有非循证的缺陷，这就要求在积蓄经验的同时，必须努力钻研和更新知识，不断创新，跟上科技发展的步伐。

例如，长期以来，几乎没有人对糖尿病人的自我尿糖监测提出过质疑，但用循证医学的观点来分析，其中的问题不少。

1995年，英国用于糖尿病尿糖自我监测的费用高达4260万英镑，这种巨额耗资不但缺少“循证”，而且还给一些病人带来心理创伤和精力与时间的浪费[24]。

因此，在实际工作中，应该作出哪些病人需要作尿糖监测、何时监测以及加用或不加用血糖测定的循证选择（evidence-basedoptions）。

老的问题不断得到解决，新的问题又不断出现，随着内分泌学的迅速发展，必将根据循证原则，用新的技术和方法不断替代那些烦琐的、落后的和不经济的诊疗方法。

八、早期诊断和早期治疗倍受重视

激素检测技术的不断进步使人们对临床内分泌疾病的认识不断深化。

近十余年来，认识到了许多亚临床型内分泌功能亢进或功能减退的疾病类型的存在。

亚临床型功能亢进症和功能减退症事实上是疾病的早期表现，以前人们对此有过“猜想”，但因苦于技术障碍，无法确诊而告罢，现在，猜想变成了事实，而且一旦诊断可获得早期治疗。

由于超敏TSH（uTSH）测定方法的建立与应用，亚临床甲亢和亚临床甲减的诊断成为可能，如早期用药物治疗亚临床型Graves病与Graves眼病，其预后良好，可防止慢性并发症的发生[25]，类似的情况也见于亚临床型Cushing综合征[26]、亚临床型多发性内分泌肿瘤综合征（突变基因的携带者）等。

如果我们将肿瘤（包括内分泌肿瘤）的诊断深入到对个别恶变细胞的识别，那也就等于找到了早期根治肿瘤的更有效途径。

亚临床型内分泌功能减退的诊断可以较早地提醒医师早期采取干预措施，以阻止病情的发展（如自身免疫性胰岛炎、亚临床型甲减等）。

但是否需要早期药物治疗仍有不同意见，如果早期治疗能延缓或防止严重并发症的发生（如亚临床甲减者可伴有血脂谱异常，可导致动脉硬化，亚临床型胰岛炎经干预治疗是完全可逆转的，等），应该主张及早治疗。

而糖耐量减退（IGT）应予积极治疗已经得到公认[27]。

九、内分泌临床研究的新趋势和基本要求

近代内分泌学的临床研究有两个显著特点，一是少见病例、特殊病例的研究以小型化、甚至个体化为单位，对某一特定的临床现象或病理生理过程进行追踪性和连续性观察，因为这种研究方法特别适合于少见的内分泌代谢性疾病。

例如，研究Laron矮小症者，以自己能得到的有限病例进行系统的、多方位的、逐渐深入的研究与观察。

二是策划与组织多中心研究，解决内分泌学的重大临床问题。

这样的课题所动用的人力和物力非一般单位可承受，因此实验设计和实验手段要求既能坚持始终，又要严密、周到、科学。

UKPDS的设计是科学的，但仍因历时太长而有较多病例流失。

而在我们所阅读的文献中，有一些研究的设计存在严重缺陷，显然其结论的可信度也就可想而知了。

这无疑在告诫我们，临床研究必须严密设计，实施得力，保证科研资料的随机性、对照性、可重复性和循证科学性。

十、任何内分泌代谢疾病都是可防可治的

人类基因组计划已经完成，现又开始了后基因组计划的实施，这些工程为人类疾病的防治提供了有力武器。

目前尚未完全查明病因和发病机制的一些内分泌疾病有望在“破译”人类基因图谱的前提下，用更简便快速的方法进行定位候选基因克隆，预计在不太长的时间内可将这些问题逐一解决。

疾病基因被克隆分离为疾病的早期诊断提供了基础。

利用检测基因突变等分子生物学技术，可以在胚胎期、胎儿期识别基因型异常而表型正常的疾病携带者，并可对病人的严重程度及预后作出预测。

如果我们用基因芯片（DNA芯片）技术对任何个体（包括胎儿）的疾病罹患机率作出科学估计（详见第一篇第四章），并实现DNA检测的常规化和自动化，那么由此带来的疾病预防效果将是非常令人鼓