內分泌.腺體

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調控體內代謝、恆定的包括自主神經系統與內分泌,兩者相輔相成。其中前者經由神經(電訊號)傳遞,作用快,而後者則經由血行(化學物,荷爾蒙)傳播,速度慢。分泌荷爾蒙的包括各種血管豐富的內分泌無管腺(ductless gland,與外分泌的有管腺區分)與散見的個體戶內分泌細胞(比如在腸黏膜或呼吸道黏膜上,分散而不形成「腺體」)。這裡將討論幾種無管腺,包括腦下垂體(pituitary)、副甲狀腺(parathyroid)、腎上腺(adrenal gland)與松果體(pineal body)。而關於甲狀腺(thyroid)的部分,我另外放在這篇舊筆記甲狀腺複習裡面。

荷爾蒙(hormon)

這些是化學傳訊物,經由血流自分泌處到目標處,多數具有多種作用。可分成三類:

  • 蛋白質與多肽:多為水溶性,例如胰島素、升糖素,或者 FSH(濾泡刺激素)。
  • 胺基酸衍生物:亦多為水溶性,如甲狀腺素、腎上腺素。
  • 類固醇與脂肪酸衍生物:多為脂溶性,例如黃體素、雌二醇、睪固酮等。

到達目標後,荷爾蒙會結合在受體上,在蛋白質與多肽類的荷爾蒙,受體多位於細胞膜上。而後二者的受體則多在細胞質中,如甲狀腺素與類固醇類荷爾蒙,它們與受體結合的複合物進入細胞膜,結合在 DNA 的 promoter 附近,調控基因轉錄。
和細胞膜上受體結合者,則多是藉由 secondary messenger 活化某個蛋白質 kinase,因而磷酸化相對應的調控蛋白質而產生反應。例如:荷爾蒙受體複合物活化 adenylate cyclase,使得 cAMP 製造增加,cAMP 活化 protein kinase A,其再去磷酸化下一個目標。此時的 cAMP 便是 secondary messenger。另一些受體則藉由 GTP binding protein(G protein)系統來活化 secondary messenger,如腎上腺素、TSH、serotonin 的受體。
除了 cAMP,可能的 secondary messenger 還有 cGMP、鈣離子、鈉離子(在神經元中)、以及 phosphatidylinositol 代謝物。
血中所含的荷爾蒙通常超過所需的份量,多餘的那些結合在血漿中蛋白質上,此時它們是沒有活性的。(游離態才具有活性。)在目標組織作用,荷爾蒙則被永久去活,並通常在經過肝或腎時被分解排出。

腦下垂體

腦下垂體分泌數種荷爾蒙,可調控生長、繁殖與代謝。它位於下視丘下方,hypophyseal fossa(蝶鞍中一處凹陷)裡,上面覆蓋鞍膈(diaphragma sellae,硬腦膜 dura 的一部分)。大小約只一公分多,重量在男性約為 0.5 克,女性還更重些。腦下垂體和腦部有神經連結,亦有豐富的血液供應。其分泌或經神經或藉荷爾蒙,幾乎全靠下視丘調控,而下視丘又受其他中樞神經區域調控。
腦下垂體可粗分為兩個部分,前葉與後葉,其有不同的胚胎來源。Adenohypophysis 位於前葉,它源自於 Rathke’s pouch,屬於原口(primitive oral cavity)中的口腔外胚層。Neurohypophysis 位於後葉,乃是自間腦(diencephalon)向下生長的神經外胚層。此二者碰在一起,包起來成為一個器官,但其細胞組成與功能仍然不同。前葉又可分為三個部分:pars distalis(pars anterior)、pars incermedia 與 pars tuberalis。後葉亦可分為三個部分:median eminence、infundibulum、pars nervosa。
腦下垂體的血液供應主要來自兩對動脈:superior hypophyseal a. 與 inferior hypophyseal a.。前者支配 pars tubueralis 與 infundibulum,在此形成初級微血管網,然後經由腦下垂體門脈,到前葉(的 pars distalis)再形成次級微血管網。Inferior hypophyseal a. 則主要支配後葉。
下視丘的 neurosecretory hormones 儲存於 median eminence,再經由門脈到達前葉,調控前葉的荷爾蒙分泌。這些 neurosecretory hormones 包括:TRH(促進 TSH 製造與釋放)、CRH (促進腎上腺皮質素釋放)、somatotropin(growth hormone release hormone,又稱為 SRH,可促進somatotropin 分泌)、GnRH 調控 FSH 與 LH 的分泌、PRH 刺激而 PIH 抑制 prolactin 分泌。
Adenohypophysis 中的 pars distalis 當中的細胞可分為染得上色的 chromophils 與染不上色的 chromophobes,而可染色的又依其染色特性可分為 acidophils 與 basophils。Acidophils 數量較多,H & E 時被 eosin 染色,當中可再分為 somatotroph 與 mammotroph,前者分泌生長激素,促使肝臟製造 somatomedin,繼以使骨骼的 epiphyseal plate 生長;而 mammotroph 則分泌 prolactin,它們在腦下垂體中視一個個單一細胞的分散排列,並不聚集成簇。
Basophils 則又可再分為 corticotroph、thyrotroph、與 gonadotroph。Corticotroph 受 CRH 刺激分泌 ACTH 與 lipotropic hormone(LPH),前者會刺激腎上腺皮質分泌。Thyrotroph 受 TRH 刺激分泌 TSH,而會受 T3 與 T4 負迴饋抑制。Gonadotroph 受 GnRH 刺激,而受多種卵巢或睪丸荷爾蒙負回饋抑制,其分泌 FSH與 LH,目前尚不確定此二荷爾蒙是由相同的細胞分泌,或者事實上 gonadotroph 可再分為二種。
Chromphobe 細胞則可能是幹細胞,或者是將分泌顆粒吐光,而染不出顏色的細胞。Pars distalis 中還有一種 folliculostellate cell。它不具有分泌功能,表面有長的突起彼此形成 gap junction,功能未明。
Pars intermedia 位於 pars distalis 與 pars nervosa 中間,含有許多立方上皮圍成,裝了 colloid 的 cyst(Rathke’s cyst),源自於 Rathke’s pouch 的外胚層。有時沿著微血管亦有一些 basophil 的細胞存在,它們分泌 proopiomelanocortin,它會後續被切割為 α- 或 β-MSH,這些荷爾蒙在一些動物可刺激黑色素製造增加,但在人類的功能未明。
Pars tuberalis 圍繞 hypophyseal stalk(infundibular stalk),但常包不到後側,在兩者間有一類似腦軟膜與蜘蛛膜的結締組織分開。Pars tuberalis 血流供應佳,沿著腦下垂體門脈系統有縱向的,立方到矮柱狀,噬鹼性的上皮細胞排成的 cord,這些細胞沒有已知的特定分泌,但裡面都可找到含有 FSH 與 LS 的分泌小顆粒。
Neurohypophysis 位於腦下垂體後葉,它與 hypothalamohypophyseal tract 相接,這是一條無髓鞘的神經,其細胞本體位於 supraoptic 與 para ventricular nu.,而在腦下垂體後葉的 pars nervosa 將其傳遞的物質釋放於微血管中(而非與其他細胞形成突觸)。這些激素包括 ADH 與 oxytocin,結合在 neurophysin 上釋放。這些神經的軸突中含有 Herring body,可用 chrome-alumhematoxylin 染成藍黑色。除了這些神經末梢,pars nervosa 有 25% 的體積是由 pituicyte 組成。這些細胞類似神經膠細胞,功能是支持,裡面含有一些油滴與色素。

副甲狀腺

通常有四個(左右各有上下二個),位於甲狀腺的後表面,並且以 capsule 包裹。副甲狀腺可能異位,跑到其發育經過路徑上的任何地方,甚至胸腔中,數目亦可能不等,多或少。
發育上,副甲狀腺來自第三與第四對 pharyngeal arch(branchial arch)的咽囊(pharyngeal pouch)。來自第三對咽囊者跟著胸腺(亦來自第三對咽囊)下降,成為下方的兩個副甲狀腺。而來自第四對咽囊者移動較少,成為上方的兩個。副甲狀腺外型橢圓,大小約僅 5 x 4 x 2 mm3,重量約 25~50 mg。生長不快,要到 20 歲左右才到達其成人大小。副甲狀腺外面 capsule 之結締組織伸入腺體之中,與血管、淋巴、神經伴行,形成隔間而產生支撐的效果。在老人,這些間質(stroma)中。亦常可看見脂肪細胞。副甲狀腺的實質(parachyma)是由上皮細胞排列形成索狀(cord)或者成簇(cluster),外圍包覆以 reticular cell。主要的細胞組成為 chief cell 與 oxyphil cell。
Chief cell 染色時稍微 eosinophilic,直徑約 5~8 μm,細胞質內含有 lipofuscin pigment 之顆粒,偶爾在相鄰細胞間會有 desmosome 相連接。Oxyphil cell 功能未知,其與另一種 intermediate cell 被認為是 chief cell 的不活動型式,其數量較少,個頭較大(直徑 6~10 μm)而被 eosin 染色較深。
副甲狀腺製造的副甲狀腺素 PTH(parathyroid hormone),作用於骨、腎臟、並間接調控腸道吸收,調控血中鈣離子的恆定。合成時,由粗糙內質網上的核糖體製造 preproparathyroid hormone,它在粗糙內質網中被切割成 proparathyroid hormone,而在運送入 Golgi 氏體後再度被切割成為真正的 PTH。副甲狀腺的作用為升高體液中的鈣離子濃度,當鈣離子太低時,很快便會直接促使 PTH 分泌,而作用與之相反的則是甲狀腺所分泌的 calcitonin。
在骨骼中,PTH 刺激成骨細胞(osteoblast)分泌 osteoclast-stimulating factor,這會增加骨的吸收,導致釋放入血中的鈣離子增加。在腎臟,PTH 則減少鈣離子於尿中的排出(增加再吸收),並藉由促進腎臟維生素 D 的製造(或者該說是活化),間接促進胃腸道的鈣離子吸收。
PTH 過多的情形可粗分為兩種:Primary hyperparathyroidism 是 PTH 「自己增加」,可能導因於分泌 PTH 的腫瘤。其結果是高血鈣、低血磷、骨質流失,有時亦可能產生腎結石。Secondary hyperparathyroidism 則是因血鈣過低而導致 PTH 繼發性分泌增加,可能發生於維生素 D 不足之軟骨症病患。
PTH 分泌不足則常是在開甲狀腺的刀時,意外損傷或移除副甲狀腺之故。結果造成低血鈣、骨中鈣質滯留、腎臟磷酸吸收增加。症狀上包括麻木(numbness)、tingling、手足抽筋(carpopedal spasm)、面部或者喉部肌肉的搐搦(tetany)、神志混亂,以及記憶損失。治療上給鈣與維生素 D 的補充,依狀況可能以靜脈注射或口服給予。

腎上腺

位於腎臟上緣,包裹於 capsule 與脂肪組織中,左右不對稱:右邊是三角型,位於右腎正上方,左邊為新月型,位置較偏內側介於腎臟上方與側面 hilar 之間。兩邊均約 1 公分厚,頂端約 2 公分寬而底部約 5 公分寬,各是 7~10 克。可分為皮質與髓質二部分,皮質在外(廢話),色黃,約佔 80~90 % 的體積;髓質則色深。兩者均為內分泌作用但功能不同:皮質分泌 corticosteroids,包括 cortisol 與 corticosterone,它們均以膽固醇為原料,並受 ACTH 調控;髓質受交感神經調控,分泌腎上腺素與正腎上腺素。
腎上腺是人體內血液供應最發達的器官之一,它有三條來自不同源頭的動脈支配:上、中、下腎上腺動脈分別來自 inferior phrenic artery、aorta、renal artery。這三條動脈彙集形成 subcapsular plexus,然後伸出 short cortical artery,最後才是微血管。這些微血管上的孔道,越往皮質深層越大。回流時,右腎上腺的血液留回下腔大靜脈,而左腎上腺的血液匯入左腎靜脈。
如前所述,腎上腺皮質分泌固醇類荷爾蒙,它可分成三區:zona glomerulosa、zona fasciculata、zona reticularis,分別分泌 mineralocorticoid、glucocorticoid、androgen。(此為大略區分,三區細胞的分泌多少有部份重疊。)這些激素的原料是膽固醇,並於平滑內質網中製造。
Zona glomerulosa 位於最外層,佔總體積的 13%,由小而柱狀的細胞以 cord 或 cluster 的方式排列。核小、深染,具有 1~2 個核仁。分泌的 mineralocorticoid 主要是 aldosterone,少部分為 deoxycorticosterone,受到 angiotensin II 與 ACTH 刺激。
Zona fasciculata 位於中間,最大,佔總體積 80%。細胞多角型,微嗜酸,內含許多小油滴,因而稱為 spongiocyte。它們排列成 1~2 層厚的柱狀。在柱狀結構之間,有平行的 sinosoidal capillary。它受 ACTH 刺激分泌 cortisol 與 corticosterone。
Zona reticularis 位於 cortex 最內側,細胞嗜酸且深染,有些類似 spongiocyte 但較小且油滴較少,含大量 lipofuscin pigment granule。排列為互相吻合的索狀(anastomosing cord)。受 ACTH 刺激分泌 androgen,主要為 dehydroepiandrosterone,部分為 androstenedione,兩者是弱的雄性化荷爾蒙(masculinizing hormone),其作用在正常狀況下可以忽略。此外 zona reticularis 亦分泌少量的 glucocorticoid。
Medulla 發育源自 neural crest 外胚層,含有兩種細胞:chromaffin cell 與 sympathetic gnaglion cell,後者分散於結締組織中。
Chromaffin cell 分泌 catecholamines,包括腎上腺素(epinephrine)與正腎上腺素(norepinephrine)。這些細胞是大的上皮細胞,排列成短的索狀(short cord)或者成簇(cluster),內含可被鉻鹽(chromaffin salt)染成深棕色的顆粒因而得名。這些顆粒內含 catacholamine,是節後交感神經元的神經傳導物質,整個腎上腺髓質的功能,有些類似修改過的交感神經節,裡面含有沒有軸突樹突的節後神經元,受內臟神經(splanchnic nerve)的節前交感神經元(以膽鹼作為神經傳導物質)支配。
Chromaffin cell 又可分成分泌腎上腺素的與分泌正腎上腺素的兩種。含有正腎上腺素的細胞其顆粒內有電子緊密的核(在穿透式電顯下色深),而分泌腎上腺素者則無。一個細胞含有約 3 萬個顆粒,其中 20% 是含有腎上腺素或正腎上腺素的(但每次只會有一種),其餘的則含有 chromagranin(可與 catecholamine 結合)、ATP、與 enkephalin。
腎上腺髓質的分泌受到下視丘的調控,收到內臟神經(splanchnic nerve)分泌之乙醯膽鹼,細胞便會去極化,鈣離子濃度增加,於是便會釋放出兩種荷爾蒙。由於每次釋放出來兩種荷爾蒙的比率不定,因此推論含兩種荷爾蒙的細胞是受不同的神經纖維分開支配的。尤其當刺激來自情緒時,正腎上腺素的分泌量較多,而當刺激來自如痛等不快壓力時,腎上腺素的分泌量較多。腎上腺素可以產生較多的「fight or flight」反應,增加警覺性、心輸出量、心率與肝臟釋放糖。而正腎上腺素則在刺激血管收縮,因而增加血壓的方面表現較為明顯。

Pineal gland

Pineal gland 之分泌受光週期的影響。它位於間腦(diencephalon)頂點中線投影正下方,第三腦室的一個凹陷中。長約 5~8 mm,寬約 3~5 mm,重量則約 120 mg。外面覆蓋軟腦膜(pia),並由此延伸出結締組織將之區分為不完整的葉。裡面則含有pinealocyte 與間質細胞(interstital cell)。前者稍微噬鹼性,具有 1~2 個長的突起,細胞核成球型,並有一個明顯的核仁。其餘夜間分泌 melatonin。間質細胞則有些類似中樞神經的星狀細胞(astrocyte),具有長型且深染的核,富含粗糙內質網。
除了這些細胞,pineal gland 中尚含有一些鈣鹽結晶(磷酸鈣或碳酸鈣),稱為 corpora arenacea。它們在童年早期便出現,並隨年歲增長變大。雖然功能與形成原因不明,但已知它們在光照時變大,pineal gland 活動時縮小。
Pineal gland 受節後交感神經支配,來自上頸神經節(superior cervical ganglion)。正腎上腺素會刺激 melatonin 的分泌。

資料來源

  • Color textbook of histology, by Leslie P. Gartner and James L. Hiatt, first edition.

This article was written by 封狼

2 thoughts on “內分泌.腺體”

  1. 關於parathyroid我們老師很強調說要說成”甲狀旁腺”而不是當初學的副甲狀腺素 請益一下不知道有什麼差別?

  2. 其實我沒有聽過「甲狀旁腺」的用法,學的也是副甲狀腺。而翻譯的東西有時候原本沒有一個公定標準而是約定俗成。
    不過我可以大概推測這位老師為何有這樣的堅持。
    一個是在英文字根裡 par- 同時有「旁邊」以及「仲」、「副」(小)之意,然而 para-只有「近旁」的意思。因此在字義上並不相同。
    另外「副甲狀腺」也很容易與 accessory thyroid gland,也就是沿著甲狀舌管遷移時有時會留下的小團甲狀腺組織弄混。
    所以說,雖然用「副甲狀腺」來指稱 parathyroid gland 是約定俗成的翻譯,不過就字義上來說其實可說是一種誤用。

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