腦下垂體(pituitary gland)與腎上腺(adrenal gland)是合成及釋放荷爾蒙的重要器官,深刻影響幾乎所有細胞的生化與生理功能,也是理解眾多內分泌、抗發炎藥物作用的基礎。

腦下垂體#

腦下垂體由三個結構組成,源自兩種不同的胚胎前驅體:

  • 前葉(anterior lobe)中葉(intermediate lobe):來自口腔黏膜的內胚層
  • 後葉(posterior lobe):來自神經外胚層

前葉(腺垂體,adenohypophysis)#

前葉含有多種特化細胞,各自分泌不同荷爾蒙:

細胞類型分泌荷爾蒙
促腎上腺皮質素細胞(corticotrophs)ACTH
泌乳素細胞(lactotrophs)催乳素(prolactin)
生長激素細胞(somatotrophs)生長激素(GH)
促甲狀腺素細胞(thyrotrophs)TSH
促性腺素細胞(gonadotrophs)FSH、LH

前葉分泌受下視丘(hypothalamus)的**釋放因子(releasing factors)**調控,這些因子透過下視丘–垂體門脈系統(hypothalamic–hypophyseal portal system)傳遞至前葉。

Figure 32.1:下視丘、後葉與前葉之間的血管與神經關係示意圖

負回饋路徑(negative feedback pathways)整合了下視丘、前葉與周邊內分泌腺的功能。周邊腺體分泌的荷爾蒙會同時回饋至下視丘與前葉,構成「長迴路」;前葉荷爾蒙直接作用於下視丘則構成「短迴路」。

下視丘的肽激素神經元本身也受中樞神經系統其他部位調控,相關神經傳導物質包括多巴胺(dopamine)、正腎上腺素(noradrenaline)、血清素(5-HT)及阿片肽(opioid peptides)。


下視丘荷爾蒙#

體制素(Somatostatin)#

  • 14 個胺基酸殘基的胜肽
  • 抑制前葉分泌生長激素(GH)促甲狀腺素(TSH)
  • 同時抑制胰島素、升糖素及多數腸胃荷爾蒙的釋放

臨床相關藥物

  • Octreotide(長效類似物):治療類癌瘤(carcinoid tumours)及其他分泌荷爾蒙的腫瘤、肢端肥大症(acromegaly)、食道靜脈曲張出血
  • Lanreotide:作用類似,亦用於甲狀腺腫瘤

Octreotide 的副作用包括注射部位疼痛、腸胃不適、膽結石及飯後高血糖;少數案例報告急性肝炎或胰臟炎。

生長激素釋放因子(GHRF, Growth Hormone-Releasing Factor)#

  • 40–44 個胺基酸殘基的胜肽
  • 類似物 sermorelin 可靜脈、皮下或鼻腔給藥,用於診斷生長激素分泌能力

促甲狀腺素釋放素(TRH, Thyrotrophin-Releasing Hormone)#

  • 合成製劑為 protirelin,靜脈注射後可使血漿 TSH 上升
  • 用於診斷甲狀腺疾病(甲亢患者反應遲鈍,甲低患者反應增強)

促腎上腺皮質素釋放因子(CRF, Corticotrophin-Releasing Factor)#

  • 釋放 ACTH 與 β-腦內啡(β-endorphin)
  • 與抗利尿激素(ADH,即精氨酸加壓素,arginine-vasopressin)具協同作用
  • 糖皮質素(glucocorticoids)可抑制其作用與釋放
  • 合成製劑用於評估垂體分泌 ACTH 的能力,以及庫欣氏症候群(Cushing’s syndrome)治療後的功能評估

促性腺素釋放素(GnRH, Gonadotrophin-Releasing Hormone)#

  • 十胜肽,同時釋放 FSH 與 LH
  • 製劑 gonadorelin 主要用於治療不孕症

前葉荷爾蒙#

生長激素(Growth Hormone, GH / Somatotrophin)#

調節

  • 受 GHRF 促進、體制素抑制,以脈衝方式分泌
  • 胰島素樣生長因子(IGF-1, insulin-like growth factor-1)由肝臟釋放後,可刺激體制素分泌,形成負回饋
  • 深度睡眠是強力的分泌刺激,尤其在兒童期

作用

  • 刺激正常生長,與甲狀腺、性腺及腎上腺皮質荷爾蒙協同作用
  • 誘導肝臟產生 IGF(又稱 somatomedins),媒介大部分合成代謝效應
  • 促進胺基酸攝取與蛋白質合成(尤其骨骼肌)、影響長骨骺板軟骨生長

臨床應用與相關疾病

  • 生長激素缺乏(腦下垂體矮小症 pituitary dwarfism):使用 somatropin(重組人類 GH)皮下注射,每週 6–7 次
  • 透納氏症候群(Turner’s syndrome)、慢性腎功能不全:可用 GH 治療
  • 巨人症(gigantism)(兒童 GH 過多)與 肢端肥大症(acromegaly)(成人 GH 過多,多因垂體良性腫瘤):可使用 bromocriptine、octreotide 或 pegvisomant(高度選擇性 GH 受體拮抗劑)

過去 GH 由人類屍體取得,導致克雅氏病(Creutzfeldt–Jakob disease,普里昂蛋白介導的神經退化疾病)傳播;現已改用重組 DNA 技術製造。

  • mecasermin(重組人類 IGF-1):用於因缺乏 IGF-1 導致生長遲緩的兒童

Figure 32.2:生長激素(GH)分泌調控及其作用,包括 GHRF、體制素與 IGF-1 負回饋路徑

催乳素(Prolactin)#

調節

  • 受下視丘持續性抑制,抑制介質為多巴胺(作用於 D2 受體)
  • 哺乳(suckling)是主要的分泌刺激
  • 雌激素促進催乳素分泌並增加泌乳素細胞數目
  • 多巴胺拮抗劑(如抗精神病藥)可強力促進分泌

作用

  • 控制乳汁分泌;分娩後雌激素濃度下降,催乳素上升,啟動哺乳
  • 抑制促性腺素釋放,造成哺乳期不排卵(天然避孕機制)
  • 在妊娠期促進乳腺增生與分化

臨床藥物

  • Bromocriptine(多巴胺受體促效劑):口服,用於高催乳素血症(hyperprolactinaemia)、催乳素分泌瘤(prolactinoma)、預防哺乳、帕金森病及肢端肥大症
  • Cabergolinequinagolide:作用類似

Figure 32.3:催乳素(prolactin)分泌調控,包括 PRF、PRIF(多巴胺)及 TRH 的影響

促腎上腺皮質素(ACTH, Adrenocorticotrophic Hormone)#

  • 39 個胺基酸殘基的胜肽,由前驅蛋白 POMC(pro-opiomelanocortin)裂解而來
  • 調控腎上腺皮質糖皮質素的合成與釋放

作用(在腎上腺皮質):

  1. 數分鐘內刺激糖皮質素合成與釋放
  2. 對腎上腺皮質細胞有滋養作用;長期糖皮質素治療會因抑制 ACTH 分泌而導致腎上腺萎縮

臨床藥物

  • Tetracosactide(合成多胜肽,含 ACTH 前 24 個 N 端殘基):主要用於診斷腎上腺皮質功能不全
  • 血漿 ACTH 濃度被糖皮質素降低,是**地塞米松抑制試驗(dexamethasone suppression test)**的依據

黑色素細胞刺激素(MSH, Melanocyte-Stimulating Hormone)#

  • α-、β-、γ-MSH 與 ACTH 結構相似,同源自 POMC
  • 統稱黑色素皮質素(melanocortins),刺激黑色素生成,影響毛髮及膚色
  • 作用於 5 種黑色素皮質素受體(MC1–5),均為 G 蛋白偶聯受體

α-MSH 具有抗發炎與退燒活性,可抑制 IL-1β 和 TNF-α 釋放,並減少嗜中性球浸潤;MC1 與 MC3 受體介導其免疫調節效應。


後葉(神經垂體,Neurohypophysis)#

後葉主要由下視丘視上核(supraoptic nucleus)與室旁核(paraventricular nucleus)神經元的末梢組成,胜肽在下視丘合成後沿軸突運輸至後葉儲存,再釋放入血流。

抗利尿激素(ADH, Antidiuretic Hormone / Vasopressin)#

受體

  • V2 受體:腎臟遠端腎小管與集尿管,促進 aquaporin(水通道蛋白)插入,增加水的再吸收
  • V1 受體:血管平滑肌,引起血管收縮(需較高濃度)
  • V3 受體:前葉,促進 ACTH 分泌

促進分泌的刺激:血漿滲透壓升高(引發渴感)、血容量減少(低血容量)、血管緊張素 II(angiotensin II)

相關疾病

  • 尿崩症(diabetes insipidus):ADH 分泌減少或腎臟對 ADH 反應降低,產生大量稀釋尿液
  • 不適當 ADH 分泌症候群(SIADH):見於某些肺癌或頭部外傷患者

藥物交互作用:NSAIDs 與卡馬西平(carbamazepine)增強 ADH 效應;鋰(lithium)、秋水仙素(colchicine)、長春花生物鹼(vinca alkaloids)減弱 ADH 效應。

臨床製劑

藥物特點主要用途
精氨酸加壓素(vasopressin)短效,V1/V2 非選擇性食道靜脈出血、短暫性尿崩症
Desmopressin長效,V2 選擇性,升壓效應少尿崩症、夜間遺尿、血友病(術前)
Terlipressin長效,持續血管收縮食道靜脈出血
Felypressin短效血管收縮劑與局部麻醉劑合用(延長作用)

靜脈注射 vasopressin 可能引起冠狀動脈痙攣與心絞痛;選用鼻腔給藥可降低此風險。


腎上腺皮質(Adrenal Cortex)#

腎上腺由內部的髓質(medulla)(分泌兒茶酚胺)與外部的皮質(cortex)(分泌腎上腺固醇)組成。皮質由外而內分三層:

  • 球狀帶(zona glomerulosa):分泌鹽皮質素(mineralocorticoids)
  • 束狀帶(zona fasciculata):分泌糖皮質素(glucocorticoids)
  • 網狀帶(zona reticularis):分泌性激素(主要為雄激素)

糖皮質素(Glucocorticoids)#

人類主要的糖皮質素為氫化可體松(hydrocortisone,又稱 cortisol)

分泌調節

  • ACTH 促進合成,以脈衝方式釋放,具晝夜節律(清晨濃度最高,夜間最低)
  • HPA 軸(下視丘–垂體–腎上腺軸)中,糖皮質素對 CRF 與 ACTH 的分泌形成負回饋

Figure 32.4:腎上腺皮質固醇合成與分泌的 HPA 軸調節,包括長負回饋與短回饋迴路

生物合成與抑制藥物

  • 前驅物為膽固醇(cholesterol);ACTH 調控限速步驟(膽固醇 → 孕烯醇酮)
  • Metyrapone:抑制 C11 的 β-hydroxylation,阻斷氫化可體松合成,可用於庫欣氏症候群診斷與治療
  • Trilostane:抑制 3β-脫氫酶,用於庫欣氏症候群與原發性高醛固酮血症
  • Aminoglutethimideketoconazole(高劑量):抑制類固醇生成

Figure 32.5:糖皮質素、鹽皮質素與性激素的生物合成路徑,均以膽固醇為前驅物

作用機制#

糖皮質素與細胞內**糖皮質素受體(glucocorticoid receptor, GR)**結合,受體屬核受體超家族(nuclear receptor superfamily)。主要透過四種機制調控基因轉錄(見 transactivation、transrepression、Fos/Jun、NF-κB 路徑)。

Figure 32.6:糖皮質素的分子作用機制,包括 transactivation、transrepression 及非基因體效應

配體結合的受體也可在細胞質中觸發快速非基因體效應(non-genomic effects),包括促進 annexin-1(annex-A1)釋放,數秒內即可抑制白血球遷移,不需等待蛋白質合成。

代謝效應#

  • 醣類:減少葡萄糖攝取與利用,促進糖質新生(gluconeogenesis),導致高血糖傾向
  • 蛋白質:促進分解,抑制合成,可導致肌肉萎縮
  • 脂質:對兒茶酚胺的脂解反應具「允許效應(permissive effect)」,長期大量使用導致體脂重新分布(庫欣氏體態)
  • :降低腸道鈣吸收,增加腎臟鈣排泄,可導致骨質疏鬆

抗發炎與免疫抑制效應#

糖皮質素是最強效的抗發炎藥物,抑制急性發炎的早期反應(紅、熱、痛、腫)與慢性發炎的後期修復,逆轉幾乎所有類型的發炎反應。

對炎症細胞的作用:

  • 降低嗜中性球(neutrophils)從血管逸出及活化
  • 降低 T 細胞整體活化,使免疫反應從 Th1 偏向 Th2
  • 降低纖維母細胞功能,減少膠原蛋白合成,抑制癒合修復
  • 抑制破骨細胞(osteoclast)活化,減少骨質流失

對炎症介質的作用:

  • 抑制 COX-2 表現,減少前列腺素生成
  • 降低多種細胞激素(IL-1, IL-2, IL-6, TNF-α 等)轉錄
  • 降低誘導型一氧化氮合酶(inducible NOS)表現
  • 增加抗發炎因子(如 IL-10、annexin-1)合成

糖皮質素在抑制有害發炎的同時,也會抑制對感染的保護性防禦反應,因此在感染情境下須謹慎使用。

不良反應#

長期或大劑量使用時:

  • 感染風險增加:機會性感染可能危及生命;吸入性糖皮質素可引起口腔念珠菌感染
  • 庫欣氏症候群(Cushing’s syndrome):月亮臉、水牛肩、紫紋、肌肉萎縮

Figure 32.7:庫欣氏症候群(Cushing's syndrome)的成因與臨床表現,包括 ACTH 分泌性腫瘤及長期糖皮質素用藥

  • 骨質疏鬆(osteoporosis):長期療法的主要限制之一,可致股骨頭壞死
  • 高血糖,可進展為糖尿病
  • 肌肉萎縮與近端肌力下降
  • 兒童生長抑制(治療超過 6 個月)
  • 中樞神經系統效應:欣快感、憂鬱或精神症狀

長期療法後不可突然停藥,需逐步減量,否則可能發生急性腎上腺皮質功能不全。腎上腺功能完全恢復通常需 2 個月,有時長達 18 個月以上。

藥物動力學#

  • 以脂溶性小分子形式擴散入細胞
  • 氫化可體松血漿半衰期約 90 分鐘,但生物效應潛伏期 2–8 小時
  • Cortisone 與 prednisone 為前藥,分別在體內轉化為 hydrocortisone 與 prednisolone
  • 內源性糖皮質素與**皮質類固醇結合球蛋白(CBG, corticosteroid-binding globulin)**及白蛋白結合(結合型無活性)

常用系統性藥物比較(以 hydrocortisone 為基準):

藥物抗炎效力保鈉效力作用時間備注
Hydrocortisone11替代療法首選
Prednisolone40.8系統性抗炎首選
Methylprednisolone5抗炎/免疫抑制
Dexamethasone27腦水腫;HPA 抑制試驗首選
Betamethasone27可忽略不需要水分滯留時使用
Fludrocortisone15150鹽皮質素效應首選

鹽皮質素(Mineralocorticoids)#

主要內源性鹽皮質素為醛固酮(aldosterone),由球狀帶分泌。

調節

  • 主要受血漿電解質組成與**血管緊張素 II(angiotensin II)**調控
  • 低血鈉或高血鉀可直接刺激球狀帶分泌醛固酮
  • ACTH 對鹽皮質素生成的影響甚小

作用機制

  • 與細胞內鹽皮質素受體結合,促進轉錄與轉譯,增加遠端腎小管頂端膜的鈉通道數量及基底外側膜的 Na⁺-K⁺-ATPase 數量
  • 促進 Na⁺ 再吸收,K⁺ 與 H⁺ 排泄增加

11β-羥類固醇脫氫酶(11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2)可在鹽皮質素敏感組織(如腎臟)中將 hydrocortisone 轉化為無活性的 cortisone,防止糖皮質素非特異地活化鹽皮質素受體。此酵素被carbenoxolone(甘草提取物)抑制,長期使用可產生類似 Conn 氏症候群的表現。

相關疾病

  • 高醛固酮血症:Conn 氏症候群(原發性)或繼發性(腎病、肝硬化、心衰竭),引起 Na⁺ 與水瀦留、低鉀血症、高血壓
  • 低醛固酮血症(如艾迪生氏病 Addison’s disease):Na⁺ 流失、細胞外液容積下降、高鉀血症

臨床藥物

  • Fludrocortisone(口服):鹽皮質素替代療法,常與糖皮質素合用
  • Spironolactone:醛固酮競爭性拮抗劑,治療原發性或繼發性高醛固酮血症、難治性高血壓與心衰竭;副作用包括男性乳房發育(因有抗雄激素作用)
  • Eplerenone:作用類似 spironolactone,副作用較少

糖皮質素療法的新方向#

現有糖皮質素抗發炎效果強,但代謝性副作用嚴重,研究方向包括:

  • 解離性類固醇(dissociated steroids):利用抗發炎(主要藉由基因下調,即 transrepression)與代謝效應(主要藉由 transactivation)走不同分子路徑的特性,開發選擇性作用的化合物,目前尚未有重大突破
  • **組蛋白去乙醯酶(histone deacetylase)**抑制劑操控:試圖選擇性影響基因上調路徑
  • 受體活化動態(receptor activation dynamics):不同配體與受體結合方式不同,可能改變轉錄及其他效應的特性