胃腸激素
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胃腸激素(gastrointestinal hormones),胃腸道(包括胰腺)中的內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的特殊化學(xué)物質(zhì)。通過血液循環(huán)作用于靶細(xì)胞,也可通過局部彌散等方式作用于其鄰近的靶細(xì)胞。胃腸激素的主要生理功能是調(diào)節(jié)胃腸道自身的活動(dòng)(如分泌、運(yùn)動(dòng)、吸收等)。此外,也有廣泛的全身作用。胃腸激素分泌紊亂與臨床上許多疾病的發(fā)生和發(fā)展有密切關(guān)系。
第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的胃腸激素是1902年英國(guó)生理學(xué)家W.M.貝利斯和E.H.斯塔林發(fā)現(xiàn)的促胰液素,它是由小腸上部粘膜中存在的一種特殊內(nèi)分泌細(xì)胞(稱為 S細(xì)胞)分泌的。當(dāng)大量含有胃酸的酸性食糜進(jìn)入小腸上段時(shí),便可刺激S細(xì)胞。分泌的促胰液素進(jìn)入血液循環(huán)后,主要作用于胰腺,引起碳酸氫鹽含量很高的胰液分泌量增加。促胰液素還有刺激肝細(xì)胞分泌膽汁和抑制胃酸分泌等作用。
從胃腸和胰腺中分離出的內(nèi)分泌細(xì)胞已有 40多種,分布在自胃底到大腸的粘膜層中,一般都是單個(gè)地,或三、五成簇地分散在其他非內(nèi)分泌細(xì)胞之間,以小腸上部最為密集。胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞的總數(shù)很多,據(jù)估計(jì)已超過身體內(nèi)其他內(nèi)分泌腺(如甲狀腺、腦垂體、腎上腺、性腺等)細(xì)胞的總和。因此,消化道不僅是機(jī)體內(nèi)的消化器官,而且還是身體內(nèi)最大、最復(fù)雜的內(nèi)分泌器官,它在協(xié)調(diào)機(jī)體的消化、代謝、內(nèi)分泌等功能并使之與進(jìn)食條件相適應(yīng)中,具有重要的意義。
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消化道內(nèi)分泌細(xì)胞的主要特點(diǎn)
其分泌顆粒都位于細(xì)胞基底部,故屬于基底顆粒細(xì)胞。這種細(xì)胞用普通染色法著色極淺,呈透明狀。但對(duì)銀染色有親和性。大部分內(nèi)分泌細(xì)胞的頂端有微絨毛樣突起伸入胃腸腔內(nèi),可以直接感受胃腸腔內(nèi)食物化學(xué)成分的刺激;小部分細(xì)胞埋在粘膜層內(nèi),與胃腸腔沒有直接的接觸,這些細(xì)胞的分泌受細(xì)胞周圍內(nèi)環(huán)境成分變化的控制,國(guó)際上已根據(jù)胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞中分泌顆粒的大小、形態(tài)等特點(diǎn)加以分類。
胃腸道內(nèi)分泌細(xì)胞的生化特征
英國(guó)一位學(xué)者于1966年觀察到,胃腸道的內(nèi)分泌細(xì)胞與身體其他某些內(nèi)分泌細(xì)胞,以及神經(jīng)細(xì)胞之間,具有共同的細(xì)胞化學(xué)特性和超顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。最明顯的生化特征是能攝取胺的前身(氨基酸)并使之脫去羧基而變成活性胺或肽。這類細(xì)胞統(tǒng)稱為APUD細(xì)胞,已知體內(nèi)有40多種細(xì)胞屬于APUD細(xì)胞。這些細(xì)胞有的是在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi),如下丘腦、神經(jīng)垂體;有的是在神經(jīng)系統(tǒng)之外,如腺垂體、胃腸道、胰島、甲狀腺、肺、泌尿生殖道以及腎上腺髓質(zhì)等。已經(jīng)確定的肽類產(chǎn)物有35種。APUD概念的意義是把廣泛分散在身體各處、具有多種多樣功能的細(xì)胞和組織,有機(jī)地聯(lián)系在一起,形成了一個(gè)系統(tǒng)。它們可以作為神經(jīng)系統(tǒng)的第三分支──彌散的神經(jīng)內(nèi)分泌分支,參與機(jī)體功能的調(diào)節(jié),與第一、二分支(軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)和植物性神經(jīng)系統(tǒng))不同,APUD系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用具有起動(dòng)較慢而作用持久的特點(diǎn)。
胃腸激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)
目前已報(bào)告的胃腸激素有40多種,其中大部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)已完全清楚,化學(xué)結(jié)構(gòu)尚未完全闡明的激素,被稱為候補(bǔ)激素。胃腸激素在化學(xué)性質(zhì)上都屬于肽類,組成肽鏈的氨基酸殘基數(shù)目由幾個(gè)到幾十個(gè)不等。分子量大都在2000~5000范圍內(nèi)。
根據(jù)胃腸激素化學(xué)結(jié)構(gòu)的類似性,將胃腸激素分為四個(gè)大家族,即胃泌素族(包括胃泌素和膽囊收縮素)、促胰液素族(包括促胰液素、胰升糖素、舒血管腸肽和抑胃肽)、P物質(zhì)族(包括P物質(zhì)、蛙皮素、神經(jīng)降壓素)、胰多肽族(包括胰多肽、酪酪肽、神經(jīng)肽 y)。還有一些胃腸激素尚未確定它們的關(guān)系。同一家族的激素可能在來源上有共同的祖先,由于結(jié)構(gòu)上的相似,在功能上也往往有相似之處。近年來發(fā)現(xiàn),一種激素常常以大小不等的多種分子形式出現(xiàn)在不同的組織或血液中。一般來講,大的分子在體內(nèi)維持的時(shí)間較長(zhǎng)(半衰期長(zhǎng)),但作用的強(qiáng)度往往比小的分子形式要弱。
食物對(duì)內(nèi)分泌細(xì)胞的刺激
食物是引起胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素的自然刺激物,不同的食物成分對(duì)不同內(nèi)分泌細(xì)胞的刺激強(qiáng)度不同。例如,分泌促胰液素的細(xì)胞對(duì)酸最敏感,而蛋白質(zhì)和脂肪的消化產(chǎn)物對(duì)分泌膽囊收縮素的細(xì)胞有較強(qiáng)的促分泌作用。目前應(yīng)用靈敏度高、特異性強(qiáng)的放射免疫分析法,能測(cè)定大多數(shù)胃腸激素在血液和組織中的含量。一般來講,在空腹情況下,血液中的各種胃腸激素濃度都很低,飯后則有不同程度的升高。有的胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞并不將激素釋放入血液循環(huán),而是將其釋放到細(xì)胞周圍的組織液中,通過局部彌散作用,到達(dá)鄰近細(xì)胞,調(diào)節(jié)它們的活動(dòng),這種作用方式稱為旁分泌。
胃腸激素的生理功能
胃腸激素的作用非常廣泛,是體內(nèi)調(diào)節(jié)肽的一部分,不僅作用于胃腸道,也調(diào)節(jié)其他器官系統(tǒng)的活動(dòng),如調(diào)節(jié)心血管活動(dòng)、影響其他內(nèi)分泌腺的分泌等。激素到達(dá)靶細(xì)胞后,通常與靶細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合,繼而引起細(xì)胞內(nèi)一系列的改變。
臨床意義
胃腸激素分泌異常往往與一些疾病的臨床癥狀有關(guān),例如十二指腸潰瘍病人胃酸分泌過高,可能與胃泌素分泌過多或抑制性肽(促胰液素、生長(zhǎng)抑素等)分泌不足有關(guān)。目前,某些胃腸激素水平的測(cè)定已作為疾病診斷的指標(biāo)之一,而調(diào)整或補(bǔ)充胃腸激素則用于對(duì)某些疾病的治療。臨床上應(yīng)用生長(zhǎng)抑素治療急性潰瘍出血和食管靜脈曲張出血,有一定的效果;胰升糖素可以減少胰液分泌,用于治療急性胰腺炎,并使病人疼痛減輕等。此外,消化道激素含量的改變,也是APUD腫瘤的標(biāo)志。已知胰腺內(nèi)分泌腫瘤可分泌各種胃腸激素,包括胰島素、胃泌素、胰升糖素、舒血管腸肽等,引起各種相應(yīng)的激素過多綜合征。
近年來還發(fā)現(xiàn),許多胃腸激素也存在于腦或其他組織中。對(duì)于既存在于胃腸道、又存在于腦中的肽類物質(zhì),稱為“腦-腸肽”。這些肽在腦中由神經(jīng)細(xì)胞合成,然后沿神經(jīng)纖維傳遞到神經(jīng)末梢而釋放出來,調(diào)節(jié)神經(jīng)支配的細(xì)胞活動(dòng)。胃腸激素在腦內(nèi)的功能正在廣泛地進(jìn)行研究,例如發(fā)現(xiàn)在大腦皮質(zhì)中含有濃度很高的膽囊收縮素,向動(dòng)物腦內(nèi)注射膽囊收縮素可以明顯地抑制動(dòng)物攝取食物,產(chǎn)生所謂致飽作用。某些神經(jīng)和精神疾病(如老年性癡呆和精神分裂癥)患者,腦組織及腦脊液中的一些腦—腸肽含量有了改變。因此,神經(jīng)系統(tǒng)中的各種肽,可能參與對(duì)攝食、體溫、代謝、疼痛、行為的記憶等活動(dòng)的調(diào)節(jié)。但腦—腸肽含量變化與疾病的因果關(guān)系,尚待進(jìn)一步研究闡明。
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