下丘脑-垂体-性腺轴对青春期启动的调控作用

虽然目前对青春期启动机制尚不完全清楚,但下丘脑-垂体-性腺轴在其中发挥的调控作用已经得到肯定。

促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)神经元是下丘脑底部的一种神经内分泌细胞,细胞之间可通过长轴突形成网络样联系。研究证实GnRH神经元存在一种联动的自主分泌特性,可脉冲式分泌GnRH,称为GnRH脉冲发生器。下丘脑分泌的GnRH沿轴突运送到正中隆起,再经垂体门脉系统进入垂体前叶,兴奋黄体生成素(luteinizing hormone,LH)和卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)的脉冲分泌,后者进一步兴奋性腺,使之呈脉冲式释放性激素,从而引起青春期的一系列改变。在幼年恒河猴的实验证明,脉冲式皮下注射GnRH,3个月后全部实验动物出现青春期的内分泌改变,停止注射后恢复到实验前状态。说明青春期性成熟的启动正是GnRH脉冲式释放的结果。

青春期发育过程在人的一生中并不是一个孤立的事件,而是下丘脑-垂体-性腺轴系从胚胎时期开始经过缜密安排的发育过程的最后阶段。在胚胎80d时,下丘脑内侧底部的GnRH神经元开始活跃,引起垂体促性腺激素细胞开始合成和分泌LH和FSH,此时下丘脑-垂体-性腺轴系的负反馈调节关系尚未建立,GnRH、LH和FSH的分泌处于自由状态。约在胚胎150d,性激素的反馈调节作用出现,GnRH、LH 和FSH下降至低水平,直到出生。出生后第2周开始,LH和FSH的脉冲频率和幅度增加,男孩的睾酮和抑制素水平增高,可达到成人水平,这种状态可维持6个月,此后LH和FSH下降至低水平,开始了长约10年的抑制期,直至青春期启动。

已有的证据表明,青春期前的抑制期可能存在两种调节机制:①性激素的负反馈调节。一方面,青春期前儿童垂体分泌LH和FSH的量很少,提示下丘脑-垂体-性腺轴系是在一个低水平上运行;另一方面,性腺发育不全的患者在婴幼儿时期的FSH和LH水平是增高的,说明正常儿童性腺分泌的低水平性激素有效地抑制了FSH和LH的分泌。②中枢神经系统(central nervous system,CNS)内在的抑制作用,但其作用的本质尚不清楚。有研究认为,下丘脑后部存在一个抑制性神经网络,可能包括去甲肾上腺素、多巴胺、血清素、抑制性神经介质(如GABA)、兴奋性氨基酸(如谷氨酸,门冬氨酸)、一氧化氮(NO)和生长因子等,发挥抑制作用。

性激素反馈调节和CNS内在抑制作用两者是相辅相成的。在4岁以前是性激素反馈调节起主导作用,4~10岁性激素的作用减弱,CNS内在抑制机制成为主角。10岁以后,将要萌发青春期的男孩中枢神经系统逐渐成熟,CNS内在抑制作用逐渐减弱,夜间睡眠后GnRH脉冲发生器的抑制解除,出现促性腺激素分泌脉冲,青春期发育启动,重新转变为性激素反馈调节。但是,此时的负反馈调节与幼儿期已有所改变,GnRH脉冲发生器的敏感性下降,促性腺激素和性激素水平在具有成人特性的更高的新“定点”上达到了新的平衡。

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