盐皮质激素

盐皮质激素

盐皮质激素(mineralocorticoid)是由 肾上腺 皮质球状带 细胞 分泌的 类固醇 激素,主要生理作用是维持人体内水和 电解质 的平衡;水是人体的重要组成部分。人体内的水亦称 体液 。在成年男性,体液占总体重的60%,成年女性占55%。其中大约40%分布在细胞内,称为细胞内液,其余部分为 内环境 ,包括血液、组织间液、 脑脊液 、胸腹腔液及关节腔液等。人体每日排出的尿液约1000-2000毫升,经皮肤、呼吸及大便中排水约1000毫升,带出体内产生的废物;同时也要摄入相当量的水予以补充。可以说,几乎人体内所有的生命活动都在水中进行,并通过水进行 新陈代谢 。因此,保持体液量的衡定及细胞内、外液的交流意义十分重大。

疾病介绍

盐皮质激素与 肾脏病 ,盐皮质激素(mineralocorticoid,Mc)是调节机体水盐代谢的重要一类激素,在人类中该类激素主要为醛固 (aldosteronen,Aldo)。目前这类激素早已为人们所熟知,但其作用机制并未完全明了。近年来研究发现, 醛固酮 与 高血压 、脏器 纤维化 等病变密切相关,故有关醛固酮的多方面、多层次研究仍然方兴未艾。现在我们已经知道,不仅醛固酮及其受体的异常可引起某些肾脏病变或高血压,而且醛固酮可作为一个独立的致病因素直接参与肾脏纤维化的过程。

一、盐皮质激素及其受体

醛固酮 主要由 肾上腺 皮质球状带合成及分泌,平均分泌量为100~200/zg/d, 血浆 浓度为0.1~l nmoI/L,主要在肝脏代谢排出。此外,心脏、血管等组织也能合成 醛固酮 ,并以自分泌和(或) 旁分泌 的形式发挥作用,可能参与了局部病理、生理过程,如 纤维化 等。醛固酮合成原料为胆固醇,经多种 细胞色素 P450及短链 脱氢酶 的 催化 作用而形成,其中最为关键的 限速酶 为醛固酮合成酶(cYP1B2),可催化 皮质酮 转变为醛固酮。cYP1B2由 常染色体 8q21-22中cYP1B2基因编码,该基因的 转录 受血管紧张素Ⅱ及血钾的调节。当血中血管紧张素Ⅱ水平升高后,即与球状带 细胞 上特异性I型受体结合,激活磷脂酶c,启动 磷脂酰肌醇 通路,使细胞内钙离子浓度升高,通过钙调素和钙调素 激酶 激活cAMP反应元件结合蛋白,后者能与 醛固酮 合成酶基因 启动子 中的cAMP反应元件相结合,进而促进醛固酮合成酶的基因转录和蛋白合成,导致醛固酮分泌增加。另外,血钾升高也能促进细胞外钙离子进入细胞内,通过上述细胞途径直接促进醛固酮分泌。 促肾上腺皮质激素 对醛固酮的调节作用在生理状态下并不明显,但应激时也能通过cAMP和 蛋白激酶 A激活cAMP反应元件结合蛋白,促进醛固酮分泌。

醛固酮 的生物作用主要由盐皮质激素受体(mineraloc·0rticoid receptor,MR)介导。 类固醇 激素受体 属于 核受体 大家族,同类受体还包括视黄酸受体、 甲状腺素 受体及 维生素D 受体等。它们的基本结构很相似,均包含3个功能结构域,即活化基因 转录 的N端结构域、与 脱氧核糖核酸 位点结合的中间结构域以及与 配体 结合的c端结构域。

N端的结构在不同核受体中变化很大,同源性<15%。该区是受体磷酸化的主要部位,并含有与转录活化有关的结构域,称为活化功能1区(AFl)或Taul区。N端结构域同时也是受体与其他 转录因子 相结合的部位。高度保守的DNA结合区是 核受体 家族的主要特征,其结构组成目前已经清楚。该区由66~68个 氨基酸组成 ,含有9个位置保守的 半胱氨酸 。其中前8个半胱氨酸分别与两个锌 原子 作用,形成两个 锌指 结构。每个结构由12~13个氨基酸组成,间隔15~1 7个氨基酸。在靠近N端的第一个锌指结构中,其基底部c端 尾旋 处含有3~4个重要的氨基酸,称为P盒,主要参与靶基因上特异性 脱氧核糖核酸 序列的识别并与之结合。另一个锌指结构与DNA结合的特异性较差,但能增加前者与DNA结合的亲和力,其基底部也含有5个氨基酸,称为D盒,主要提供界面以便受体与其他 蛋白质 结合形成二聚体。c端的 配体 结合区也较为保守,富含疏水序列,由200~250个 氨基酸组成 ,形成ll~12个螺旋结构,可提供与配体结合的特异性位点。其c端具有配体诱导的 转录 活化功能,称为AFz区。另外,该结构域还参与受体的核内定位,并促进同形二聚体的形成。对于 类固醇 激素受体 ,此区也是与 热休克蛋白 结合的部位。

非 活化 的MR主要位于胞质中,与两分子热休克蛋白相结合。一旦 醛固酮 与MR结合后,即可引起受体构型发生改变,脱去热休克蛋白,形成二聚体,并激活核定位信号,使活化的受体 配体 配位化合物 迅速转移至核内。随后 脱氧核糖核酸 结合区暴露, 锌指 顶端与靶基因上磷酸 基团 结合,识别特异性DNA序列并与之紧密结合,通过 核糖核酸 聚合酶 Ⅱ直接影响基因 转录 ;或者通过与其他 转录因子 的作用,间接 调节基因 转录,进而产生一系列醛固酮诱导蛋白发挥作用,但是受醛固酮调控的确切基因目前知之甚少。据报道在醛固酮作用的最初40 mln内,远端 肾单位 上皮 细胞 中约O.5%的基因转录可受其影响。此外, 醛固酮 的部分作用还可由细胞内信号传递系统介导,引起细胞内钙离子、cAMt,和 cGMP 等改变,快速影响靶细胞的功能。近来在人的 单核细胞 、猪的肝脏和肾脏等多个部位已发现有醛固酮膜结合位点,亲和系数约为0.1nmol/L,可能介导了醛固酮的快速细胞作用。已有人在猪的肝脏微粒体中分离和 克隆 出 黄体酮 的膜结合蛋白,这可能是第一个 类固醇 激素膜受体。

生理作用

自然界的水都不是 纯水 ,均含有不同量的可溶于水的物质。最常见的是 电解质 ,它是带有正负电荷的离子(氢、钾、钠、钙、镁等 阳离子 ,氯、磷、 碳酸氢根 等 阴离子 )及一些有机物质( 蛋白质 、 有机酸 等),统称为 溶质 。细胞内液的溶质以钾离子为主, 内环境 的溶质以钠、氯离子为主。

盐皮质激素的主要生理作用是促进肾小管重吸收钠而保留水,并排泄钾。它与 下丘脑 分泌的 抗利尿激素 相互协调,共同维持体内水、电解质的平衡。盐皮质激素的保钠排钾作用也表现在 唾液腺 、汗腺及胃肠道。

在天然皮质激素中, 醛固酮 是作用最强的一种盐皮质激素。其理盐作用是等量 糖皮质激素 (皮质醇)的500倍。在正常生理状态下,由于糖皮质激素的分泌量很大,故在人体总的理盐效应中由糖皮质激素承担的约占45%,醛固酮也承担45%,另一种盐皮质激素脱氧皮质酮承担10%。平时每日醛固酮的分泌量很少,如因某种情况引起醛固酮分泌过多,其显著的钠水 留及排钾效应则可引起 低钾血症 、组织水肿、 高血压 。若盐皮质激素分泌水平过低会导致水钠流失和血压降低的症状。

常见激素

1. 醛固酮

(1)醛固酮的合成与代谢

醛固酮是在1953年发现的一种 类固醇 激素,是由胆固醇经一系列 酶促反应 ,最后由醛固酮合成酶催化而成。醛固酮合成酶由CYP11B2基因编码,该基因位于 小鼠 的15号 染色体 以及人类8号染色体长臂8q22上。除 肾上腺 外,心血管系统、 中枢神经系统 也表达CYP11B2酶,提示局部组织可以合成醛固酮并作用于相应的靶器官。醛固酮的代谢在肝脏中进行,主要被还原成四氢醛固酮,与 葡萄糖醛酸 结合后随尿排出。

(2) 醛固酮 的作用与调节

醛固酮主要促进肾脏保钠排钾,以维持水盐平衡。它的另一重要作用是以自分泌或 旁分泌 方式与局部组织的MR结合,调控靶器官功能。醛固酮可通过 基因组 的作用,即与胞内受体结合,调节不同靶基因表达和蛋白翻译;或者通过非基因组的快速作用,即不依赖胞内受体及 转录 和翻译的过程产生效应,该作用不被螺内 等醛固酮 拮抗剂 所阻断。目前对醛固酮非基因组效应的研究越来越多,已发现醛固酮的非基因组信号通路涉及 环磷酸腺苷 (cAMP)、 肌醇三磷酸 (IP3)、钙离子( ca(clo)2 +)、 蛋白激酶 C(PKC)、 细胞 外信号调节激酶(ERK1/2)、 磷脂酰肌醇 3-激酶( pi3k )、非 受体酪氨酸激酶 (c-src)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、表皮 生长因子 受体(EGFR)、NADPH氧化酶/活性氧(ROS)、一氧化氮合成酶(NOS)、Na+/H+交换蛋白(NHE)等。

2.脱氧皮质酮(DOC)

DOC也是一种重要的盐皮质激素,由 肾上腺 产生并作为 醛固酮 的 前体 。现在研究发现,DOC既是一种强效盐皮质激素,也具有 糖皮质激素 的作用。DOC由 黄体酮 经21α- 羟 化酶 催化 而成,其分泌 速率 与醛固酮大致相同, 促肾上腺皮质激素 、AngⅡ及K+可影响其分泌。DOC在肝脏中代谢,还原为四氢脱氧皮质酮,与 葡萄糖醛酸 相结合,排泄到尿液中。DOC在生理浓度时几乎不发挥生物学效应,当体内DOC分泌过多时,产生很强的盐皮质激素作用,发生 高血压 及 低钾血症 等类似醛固酮表现。DOC致高血压的作用已被广泛认可,这种效应也被用于诱导实验性高血压模型。