脑垂体(垂体hypophysis,Pituitary gland)
垂体位于颅底蝶鞍垂体窝内,借助垂体柄悬吊于下丘脑下方。
松果体与(脑)垂体
垂体为卵圆形小体,长约1cm,宽1~1.5cm,高0.5cm左右。新生儿的垂体重约0.1g左右,随年龄增长,其体积与重逐渐增加;成年男性垂体重0.5~0.7g,女性稍重,妊娠时更重,经产妇可达1.5g。
垂体是机体内最重要的内分泌腺,分泌多种激素,作用于靶器官并调控其他许多内分泌腺,还以神经和血管与下丘脑相连。
垂体在神经和内分泌整合系统相互关系中居枢纽地位。
垂体矢状切面
一、垂体的发生
人胚胎垂体发生 A第24天B第6周C第8周D发育后期
垂体来源于原始口腔的外胚层和间脑的神经外胚层:前者分化为脑垂体,后者分化为神经垂体。
人胚第24天,原始口腔顶部外胚层上皮向背侧突出一囊状结构称拉特克囊(Rathke pouch)。拉特克囊向间脑底部方向生长,它与口腔上皮的连接缩窄形成一柄,此柄不久退化消失。囊的远侧部逐渐增大,前壁细胞增殖迅速,逐渐增厚形成垂体远侧部;后壁细胞增生缓慢,形成狭窄的中间部。囊的背侧细长,围绕漏斗形成结节部。
人腺垂体中间部与远侧部紧紧相贴,囊腔消失。在拉特克囊发生的同时,意为底部(第三脑室底)的神经外胚层向腹侧突出呈漏斗状称神经垂体芽(neurohypophyseal bud),此芽向腹侧伸展,与拉特克囊后壁相近的部分形成神经部(漏斗突),其中的细胞增生分化为垂体细胞。神经部与下丘脑相连的部分形成正中隆起与漏斗柄。来自下丘脑分泌性神经元的轴突经漏斗进入神经部。
二、垂体分部
垂体分部及其与下丘脑的关系
三、腺垂体(adenohypophysis)
腺垂体是垂体最大部分,约占垂体总体积的75%。
腺细胞大多排列成团索状,或连成网状。中间部可见小滤泡。细胞间有丰富的窦样毛细血管,结缔组织较少,除较大的血管周有结缔组织外,在腺细胞和窦样毛细血管周围一般仅围以少量网状纤维。
(一)腺垂体细胞的分化
在胚胎时期腺垂体的功能很活跃,腺垂体的功能在胚胎早期即出现。在胚胎神经板时期,在神经板头侧已存在腺垂体原基,原基及其周围结构相互作用并在生长因子及其他因子作用下,原基进一步形成,进而在分化因子或转录因子影响下分化出各种细胞。若用组化、免疫组化、原位杂交及体外培养等方法,人和几种动物胚胎腺垂体不同类型细胞表型的表达时期见下二表。
几种动物腺垂体发生的时间
几种动物妊娠持续时间和拉特克囊出现的时间
①一种下丘脑激素信号能诱导垂体多种细胞的分化,如TRH诱导促甲状腺激素细胞和促性腺激素细胞的分化。
②一种细胞的分化受多种因子的诱导,如促性腺激素细胞受GnRH和TRH诱导。
③腺垂体细胞表型的表达由诱导因子的量决定。
④诱导腺垂体细胞表型的表达是通过激素之间、激素和生长因子之间的协调作用。
⑤这些诱导因子的作用时间很早,而且是在一定时期内。
10~28周人胚已具发育良好的GH和TSH功能,尤以GH分泌水平较高,TSH在19~24周分泌水平最高。人胎八垂体GH、TSH阳性细胞最丰富。
(二)腺垂体细胞分类
光镜分类:常规染色技术,根据细胞对所用的染料亲和力,将腺细胞分为嗜色细胞(chromophi cell)和嫌色细胞(chromophobe cell)两大类;将嗜色细胞依据其特殊颗粒对伊红及明基苏木精染色或碱性染料联合染色的不同反应,再分成嗜酸性细胞和嗜碱性细胞。同类细胞的特殊颗粒可染成红色、橙色、紫色或蓝色。一种染色方法结果有动物种间差异,如某些动物的嗜胭脂红细胞为催乳激素细胞;在另一些动物则为生长激素细胞。人垂体细胞分类常用染色方法中,如生长激素细胞可被橘黄G染为橙黄色,催乳激素可被偶氮卡红染为红色。
电镜分类:根据细胞内有无特殊颗粒将细胞分为两大类:一类为无分泌颗粒、无分泌功能细胞,主要包括滤泡细胞和未分化细胞;另一种是有分泌颗粒、有分泌功能的细胞,并根据细胞形态差异又分若干种类。
免疫组化分类:
PAS反应能选择改地显示细胞的嗜碱性颗粒(含糖蛋白)。
荧光素或辣根过氧化物酶标记某种激素的抗体,三分之一垂体内是否含有该激素的细胞。灵敏度高,特异性强,重复性好,能精确鉴定细胞内颗粒所含激素的性质。证实电镜下垂体细胞分类,证明腺垂体内有的细胞产生一种激素,还有一些细胞可产生两种乃至多种激素。
腺垂体各类细胞均起源于同种多能干细胞,多能干细胞增殖分化为具双向分化能力的细胞,它们分别分化为未成熟的嗜酸性和嗜碱性细胞,再分化为各类细胞,分化成熟的细胞不再分裂,一定时期后衰老死亡,由干细胞不断增殖补充。
(三)远侧部(pars distalis)
远侧部是腺垂体的主要部分。腺细胞集合成团索状,偶见围成小滤泡,细胞间有丰富的窦样毛细血管。
人远侧部细胞的数量比例因个体和生理状况及年龄不同有很大差异。在HE染色切片上,一般嫌色细胞约占50%,嗜酸性细胞占40%,嗜碱性细胞上10%。
嗜酸性细胞常分布在边缘区,嫌色细胞和嗜碱性细胞多分布在中心区。
1 嗜酸性细胞(acidophilic cell)
人的嗜酸性细胞大多分布于远侧部的后外侧部,数量较多。细胞轮廓清楚,比嫌色细胞小,直径14~19㎛,三角形、圆形或卵圆形。核圆形或卵圆形,位于细胞一侧,染色深浅不一,有1~2个核仁。胞质内有发育良好的核旁高尔基复合体、小杆状线粒体和发达的内质网。HE染色切片上,其胞质及颗粒能被伊红染色,光镜下可分辨胞质中的嗜酸性颗粒。颗粒的数量、分布、大小和染色深浅均不完全一致,一般比嗜碱性细胞的颗粒大。颗粒可被番红花红染成红色,被橘黄染成黄色,被玫瑰红染成紫红色,PAS反应阴性。
许多哺乳动物的嗜酸性细胞,根据其颗粒大小及免疫组化反应,可分两种类型:
(1)生长激素细胞(somatotroph)
生长激素细胞分泌生长激素(growth hormone,GH或somatotropin,STH)。
人垂体中生长激素细胞的出现率、分布、形态和激素含量等均非常稳定,不受性别影响。生长激素分泌过盛引起垂体性巨人症,患者垂体远侧部可见嗜酸性细胞肿瘤。生长激素细胞属嗜酸性细胞。分离大鼠垂体细胞,制备组织匀浆经差速离心,可分离获得多种颗粒组分,嗜酸性颗粒沉淀迅速,其中含有生长激素和催乳激素。
生长激素细胞数量较多,约占嗜色细胞50%以上,常聚集成群,沿窦样毛细血管排列,胞质内充满大量嗜酸性颗粒。电镜下,生长激素细胞胞体呈球形、卵圆形,核球形位于中央,胞质电子密度较低,粗面内质网及高尔基复合体数量等随细胞功能状态而异。分泌活跃的生长激素细胞一般较小,有发育良好的板层状的粗面内质网,及一个含有不成熟分泌颗粒的、大的高尔基复合体。不太活跃的生长激素细胞起贮存激素的作用,粗面内质网及高尔基复合体发育较差,胞质中充满球形、电子密度大而均匀的、直径250~600nm的分泌颗粒。大鼠的分泌颗粒直径300~450nm,分布于整个胞质。颗粒的界膜与其内内分泌物贴附很紧,常不能分辨。该细胞呈生长激素阳性反应。
根据细胞大小、颗粒多少与分布及细胞器特点,分为幼稚型与成熟型,或分为活跃型与贮存型等。
人垂体 HE ×33 1远侧部2中间部3神经部
人垂体远侧部 ×200 嗜酸性细胞嗜碱性细胞↑嫌色细胞
人垂体远侧部 ×500 嗜酸性细胞嗜碱性细胞↑嫌色细胞
腺垂体远侧部1嗜酸性细胞2嗜碱性细胞3嫌色细胞4血窦
大鼠腺垂体生长激素细胞(S) Bar=1㎛
生长激素(growth hormone,GH)是一种蛋白质激素。GH基因位于第17号染色体,是第五成员基因簇中的一部分。分子链长,氨基酸多,与其他激素相比种系间差别很大,即不同动物的GH分子构造不一样。灵长类(人与猴)GH相对分子质量小;有的动物如牛、羊、猪、鲸鱼等的相对分子质量较大。人的GH是由191个氨基酸组成;牛237个氨基酸。人、猴、猪、鲸鱼等动物的GH均为一条直链;牛、羊则有分支结构,即有两个氨基酸末端。人的GH有二个双硫键(S-S-),其他动物有三至五个不等。
生长激素的作用是促进生长发育和物质代谢,对机体各个器官与各种组织均有影响,尤其对骨骼、骺软骨有特殊的刺激生长作用,促进骨骼增长。幼年时期,生长激素分泌不足可致垂体侏儒症,患者形体矮小,但智力发育正常;分泌亢进则致巨人症。成人时期,生长激素分泌亢进,因骨骼已愈合,骨不再加长,其骨质特别是肢端可变粗变厚,称肢端肥大症。糖尿病小鼠的生长激素分泌亢进,其生长激素细胞肥大增生;侏儒小鼠远侧部缺乏生长激素细胞。给予动物下丘脑生长激素释放激素后,动物发生预期反应,在应激情况下生长激素分泌增多。长期营养不良,生长激素细胞萎缩。在生殖周期中,生长激素细胞是稳定的,说明生长激素细胞与催乳激素细胞不同。
生长激素在蛋白质、脂类和糖代谢中起重要作用,包括同其他调节代谢的激素之间的相互作用。
GH的另一个重要功能是调节肝脏产生胰岛素样生长因子(IGF)。已知有IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ两种,它们是可以调节细胞生长复制因子的。它们可与蛋白质结合称结合型IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ,没有生物活性;游离的IGF具有生物活性。IGF作用于许多不同组织,在软骨细胞、肝细胞、脂肪细胞和肌细胞有其受体,可刺激几种细胞的复制。IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ既受GH刺激,又是GH生长效应的中介物。一些类似于GH缺乏引起的侏儒,实际上其体内的GH分泌正常甚至高于下水涞,主要是缺乏肝脏产生的IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ,或者缺乏其中的一种。
利用DNA基因重组可大量生产人的GH,用于科学实验和临床治疗。
(2)催乳激素细胞(lactotroph)
催乳激素细胞合成催乳激素(prolactin,PR;lactogenic hormone,LTH)。
占嗜色细胞的15~20%。
在妊娠和授乳期妇女的腺垂体内有大量催乳激素细胞,而非妊娠和非授乳期妇女及男性,此细胞数量较少。
催乳激素细胞比生长激素细胞略大,在垂体前叶分布随机,常单个分布于细胞索内,但在后侧部偏多。用普通染色,催乳激素细胞呈嗜酸性,与生长激素细胞不能区别。用藻红(Erythrosin)及淡红(carmoisine)染色法可选择性地染出催乳素颗粒,可用来观察含颗粒多的催乳激素细胞,但结果不稳定,不能显示颗粒少的细胞。名位过氧化物酶技术显示催乳激素细胞数量远远多于普通染色的细胞数,并可分两型:第一种是浓密颗粒贮存型,细胞大,多角形或长形,胞质为浓密阳性颗粒所占据,多靠近毛细血管;第二促是稀疏颗粒或活跃分泌型,胞体小或中等大小、多角形、有长突起。
电镜下可区分两种细胞:第一种细胞在胞质中有中等发育的粗面内质网及高尔基复合体,胞质大部分被分泌颗粒占据,颗粒为球形、卵圆形或不规则形,颗粒大,其中心部电子密度均匀,颗粒直径500~650nm,甚至可达700nm,有时可见较小颗粒,直径约200nm。第二种细胞含有充分发育的粗面内质网,高尔基复合体发达,并含有不成熟的分泌颗粒。
催乳激素细胞大小、形态及细胞器的变化与妊娠、授乳等生殖周期密切相关。不授 乳时,细胞内粗面内质网不多,高尔基复合体小。在妊娠期和哺乳期,细胞增多变大,高尔基复合体发达,分泌颗粒显著增多,阀含中等数量的溶酶体。在哺乳期,可见分泌物先在粗面内质网合成然后转入高尔基复合体,集聚、浓缩为成熟颗粒,在靠近细胞基膜表面逐渐排出。断乳后,细胞内溶酶体增多,分解过剩的分泌颗粒和粗面内质网,细胞趋于不活动状态。
大鼠腺垂体催乳激素细胞(L) Bar=3.5㎛ ⇧示一些不规则的分泌颗粒
催乳激素的作用是促进和维持乳腺分泌,在啮齿类也有维持黄体的分泌功能。若发生催乳激素细胞瘤,虽未妊娠和非授乳时期,乳腺也分泌大量乳汁。
从啮齿类分离出来催乳激素是蛋白质激素,在人类有一个独立的催乳激素因子。人的催乳激素由198个氨基酸组成,具有3个双硫键,其氨末端的44个氨基酸排列已清楚。44个氨基酸排列可见催乳激素与生长激素确有许多相似之处。催乳激素在垂体内含量很少。含量不足生长激素的1%,不易提取和分离。人类羊水中含有大量催乳激素。
催乳激素细胞分泌颗粒的形成和排泌
2 嗜碱性细胞(basophilic cell)
嗜碱性细胞体积较大但大小不等,直径15~25㎛。多分布于远侧部的中心或头侧份。
细胞呈圆形、卵圆形或多角形。细胞轮廓清楚,胞质内含有嗜碱性颗粒。颗粒大小不一,一般比嗜酸性颗粒少,不易被苏木精染色。在普通染色婢切片上不易识别,但其颗粒易被阿利新蓝、亚甲蓝、间苯二酚品红、黏蛋白胭脂红等染色,PAS反应阳性。颗粒内含大量黏多糖和核糖核酸;用核糖核酸酶消化后,嗜碱性颗粒消失。胞质内含有许多线粒体,高尔基复合体较发达。核着色深,染色质呈粒状。以梯度离心法分离出的嗜碱性颗粒,检测其内含物含有两种糖蛋白类及一种蛋白质类的激素。将嗜碱性细胞分为三种:
(1)促甲状腺激素细胞(thyrotroph,thyroid stimulating hormone cell ,TSH cell)
促甲状腺激素细胞约占嗜色细胞总数的5%。
多分布于远侧部的前内侧近中心,排列成团。
细胞中等大小 。细长或多角形,常位于细胞索的深部,虽然细胞通常靠近毛细血管但不与其接触。
细胞对醛硫堇或PAS反应较弱,用品红能选择性染其颗粒,借此与其他嗜碱性细胞区别。
电镜下,胞质内颗粒较少且小,是各型颗粒细胞中颗粒最小的,直径100~150nm,多分布于细胞边缘处,促性腺激素释放激素比其他嗜碱性细胞颗粒密度稍低,轮廓稍不规则。
电镜免疫细胞化学显示该细胞分泌促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH),TSH能促进甲状腺发育,维持甲状腺滤泡上皮细胞结构,并可促进甲状腺激素合成和释放。切除甲状腺后,该细胞增多和肥大;注射大量甲状腺激素,细胞可萎缩。在TSH分泌不足时,甲状腺滤泡缩小,上皮变低,甲状腺功能减弱;注射TSH,甲状腺功能恢复。
促甲状腺激素是一种糖蛋白,可从人或动物垂体中提取。TSH分子是由两条肽链组成,一条是α链由89个氨基酸组成,中一条是β链由112个氨基酸组成。各种动物的β链是相同的,但α链有几个氨基酸不同。羊、猪、鲸的TSH可对人的甲状腺起作用,但长期使用可降低准效力,可能是产生抗TSH抗体。
(2)促性腺激素细胞(gonadotroph)
促性腺激素细胞约占嗜色细胞总数 10%。
分布于远侧部周边部,也散在于整个前叶。
细胞较大,球形或卵圆形,常位于窦样毛细血管附近。胞质内含有大量嗜碱性颗粒,PAS、醛硫堇、醛复红(醛品红)染色阳性。
电镜下,细胞球形,偏心核,胞质丰富。胞质内有明显的核旁高尔基复合体,丰富的线粒体及粗面内质网,常见内质网池扩张,内含均质性低密度物质。分泌颗粒中等大小,球形,直径200~400nm。颗粒数量与细胞功能状态及生殖周期密切相关。动物在动情间期,细胞内颗粒丰富;在动情期,颗粒减少。摘除性腺后,促性腺激素细胞肥大,起初颗粒增多,以后逐渐减少,同时胞质内还出现环形空泡,粗面内质网与高尔基复合体扩大,称为阉割细胞(castration cell)。
大鼠垂体促甲状腺激素细胞(G) Bar=1.9㎛
大鼠垂体促性腺激素细胞(G) Bar=2㎛促性腺激素细胞分泌
促性腺激素细胞分泌卵泡刺激素(follicle stimulating hormone,FAH)和黄体生成素(luteinizing hormone,LH)。过氧化物酶标记抗体及电镜免疫细胞化学:FSH和LH均由一种细胞媚FAH/LH细胞产生。
先后应用LH抗体与FSH抗体处理垂体切片:所有促性腺激素细胞均呈LH阳性,其中约75%的细胞可呈LH和FSH双阳性,可能是细胞在不同生理状态下的表现。
免疫组化电镜:含LH的促性腺激素细胞(仅用LH抗体)。
免疫酶、名位细胞化学双标、电镜免疫金双标研究大鼠腺垂体FSH和LH定位:腺垂体存在三种促性腺激素细胞,即FSH细胞、LH细胞和FSH/LH细胞。
根据细胞超微结构特点如高尔基复合体分布、粗面内质网发达扩张程度、分泌颗粒多少及免疫阳性颗粒分布状况等,促性腺激素细胞分若干型,如分四型:静止型、活跃型、更活跃型和功能亢进型(似阉割细胞)。有的分Ⅰ~Ⅵ型,分别代表不同功能状态,顺次表示从功能静止至分泌活跃乃至亢进的连续变化过程,其中Ⅴ型类似阉割细胞,Ⅵ型为脱粒细胞。
FSH在女性可促进卵泡发育和卵泡细胞分泌雌激素,并在LH协同作用下,使卵泡成熟,排卵和形成黄体;在男性,刺激曲细精管支持细胞合成雄激素结合蛋白,促进生精细胞分裂及精子形成。LH在女性,在FSH作用基础上。促进排卵和黄体生成及分泌;在男性,刺激睾丸间质细胞分泌睾酮,又称为间质细胞刺激素(interstitial cell stimulating hormone,ICSH0。
促性腺激素分泌亢进时,可发生性早熟;分泌低下时,可致肥胖性生殖无能症。
醋酸棉酚(acetate gossypol)等对垂体前叶细胞的影响:棉酚在抑制生精过程中,活跃型促性腺激素细胞数量增多,细胞呈分泌旺盛状态。可能是反馈代偿现象。
FSH和LH均属糖蛋白,但FSH中糖分子约占相对分子质量25%,LH含糖量较少。FSH和LH都由α、β2条肽链构成。它们的α链都是由89个氨基酸组成,成分及排列顺序相同。甲状腺激素的α链与FSH、LH的α链很相似,氨基酸数目及分子排列相同,但有几个氨基酸不同而已。三种分子的α链互换不影响特异的生物活性。FSH、LH和TSH的β链互有区别,FSH、LH都是由115个氨基酸组成,其排列差别更大。三种分子的生物活性在β链更决定FSH、LH和TSH各自的靶细胞。
(3)促肾上腺皮质激素细胞(coricotroph,ACTH cell)
促肾上腺皮质激素细胞占嗜色细胞总数15~20%,多分布于远侧部中心偏头侧,也见于结节部和中间部。
细胞数量较少,体积较小,椭圆形,形态不规则,多呈星状或长梭形,有细长突起至毛细血管附近,有时围绕邻近细胞。胞质内,粗面内质网少。分泌颗粒较少,直径150~250nm,稍大于促甲状腺激素细胞颗粒。颗粒常沿细胞膜排列,电子密度不一,常常是几种不同致密度的颗粒共存于细胞内。
促肾上腺皮质激素细胞分泌促肾上腺皮质激素(adrenocorticorphic hormone,ACTH)和促脂激素(ipotrophic hormone,LPH)。
ACTH促进肾上腺皮质的发育,对肾上腺糖皮质激素、性激素分泌有明显影响,对盐皮质激素影响甚小。
LPH作用于脂肪细胞,促使其三酰甘油分解产生脂肪酸,也可微弱地促进黑素细胞形成黑素颗粒,还有轻度镇痛效应。L{H被认为是吗啡样物质的前体,也是β-黑素细胞刺激素的前体。用黑素细胞刺激素扒血清检测,发现ACTH细胞和中间部的一些细胞均发生反应。
ACTH细胞除分泌ACTH和LPH外,还分泌β-内啡肽及β-黑素细胞刺激素;这些激素定位在同一颗粒内,在应激状态下,这些激素同时排泌,其分泌量比一般情况下的多。大鼠的ACTH细胞似嫌色细胞的一种。
在摘除动物垂体远侧部后,可引起肾上腺皮质束状带和网状带细胞退化和分泌减少;切除双解肾上腺皮质,可导致ACTH细胞变大、增多,并含较多分泌颗粒。
疼痛引起ACTH、GH、LTH细胞明显变化,表现为:分泌物合成、成熟和排出增多;疼痛对FSH细胞和TSH细胞有轻度影响。疼痛与β-内啡肽、ACTH和脑啡肽有密切关系,这些物质又对GH、LTH分泌有促进作用。针刺、艾灸及一些中药方可提高相关细胞分泌FSH、LH、GH和睾酮等的水平及其在血清中的含量,能不同程度调整或改善神经内分泌轴及免疫系统的功能,达到补肾固本延缓衰老等作用。
促肾上腺皮质激素是一种单纯蛋白质,其分子结构是由39个氨基酸组成的直链多肽。各种动物的ACTH结构基本相似,所有动物的第1~24位氨基酸排列都一样,是生理活性的核心部分;但在第25~33位氨基酸排列次序及成分上各种动物略有差异,第34~39位又趋于一致。所有动物ACTH用于其他动物均具有生物活性,但艺种动物的ACTH可能引起抗体形成,ACTH已能人工合成并生产,用于诊断、治疗(垂体性肾上腺皮质功能低下者患者)。
3 嫌色细胞(chromophobe cell)
嫌色细胞数量多,约占细胞总数50%。成团分布于细胞索中。
细胞体积小,圆形或多角形,胞质少,着色浅,细胞界限不清。光镜下未见细胞质内含有分泌颗粒,它是未分化的贮备细胞(reserve cell)。
电镜下,远侧部仅有少量细胞无分泌颗粒,比光镜下所见的无颗粒细胞少得多;绝大多数嫌色细胞均含有少量颗粒即光镜下的嫌色细胞。有的嫌色细胞含有类似嗜酸性细胞的高尔基复合体特征;有的则含有类似嗜碱性细胞的高尔基复合体,它们可能有不同类型,分别分化为嗜酸性细胞和嗜碱性细胞。真正的未分化细胞可能是少数。远侧部除5%滤泡细胞外,其余匀为有分泌功能的实质细胞。
腺垂体各类一览表
4 滤泡细胞(follicular cell)又称星形细胞(stellate cell)
泡沫细胞又称星形细胞,是腺垂体内非分泌性无颗粒细胞,可将它归于嫌色细胞。
有的滤泡细胞围成小滤泡状,腔内含有少量低电子密度的胶体物质。
电镜下,细胞游离面有微绒毛,偶见纤毛。细胞表面有明显的细胞衣,细胞间有连接复合体。细胞具有长的基底突起,伸向相邻腺细胞之间。胞质内含有一般细胞所含的细胞器,偶见脂滴,多聚核糖体和糖原颗粒较多。有的滤泡细胞呈星形,不参与滤泡形成。它们的突起伸至分泌细胞之间,形成一种疏松的细胞网架,遍布于腺垂体内。
滤泡细胞功能不清楚。可能起支持作用,或是吞噬作用。能包绕并消化死亡细胞及其碎片。细胞突起中的中间丝可与神经胶质原纤维酸性蛋白抗体起反应,相当于中枢神经系统中具有保护功能的胶质细胞。
腺垂体的滤泡细胞突起彼此相连构成网架,突起间彼此以缝隙连接相连以传递信息。滤泡细胞形成的网络是腺垂体整体功能的重要结构基础。腺垂体内还有许多树突状细胞,其功能不仅是抗原呈递作用,而且还可能参与调节生长发育,调节激素分泌及反馈作用等有关。
大鼠垂体远侧部 Bar=500㎛ ☆嫌色细胞 其余细胞的胞质可见分泌颗粒 S窦状毛细血管
大鼠垂体远侧部滤泡细胞(F) Bar=2.5㎛
(四)结节部(pars tuberalis)
结节部是垂体前叶向背侧伸展的部分,借薄层结缔组织与漏斗柄相分隔。
结节部厚25~60㎛,在漏斗柄前方的部分最厚,后方则较薄或缺如。
由于进入远侧部的主要血管(下丘脑垂体门静脉)从此部经过,此处的血管甚多,是垂体中高度血管化的部分。
结节部的细胞呈索状纵向排列于血管之间,包括未分化的细胞及少量较小的嗜酸性细胞和嗜碱性细胞,多数细胞为立方形或柱状,直径12~18㎛。细胞质内含有许多小颗粒、小脂滴及大量糖原,是成人垂体中唯一含大量糖原的细胞。在胞质内有时可见小的胶质滴,线粒体呈短棒状。细胞排列成滤泡状,也可出现一些鳞状上皮细胞岛。
结节部主要功能是下丘脑与远侧部之间通过门静脉传递物质的通道。
结节部细胞有分泌功能,是对远侧部功能的调节和补充。
结节部可能含有某种促激素。颗粒内含有ACTH、LH、TSH和少量的LTH。
(五)中间部(pars intermedia)
中间部是位于远侧部与神经部之间的狭窄部分。
在多种哺乳动物,远侧部借一裂隙与神经垂体相分隔。人胚胎时期此处有明显裂隙;幼儿时期仍可见;成年时多已消失。如啮齿类等动物中间部完全缺如。
人的中间部不发达,约占垂体的2%,仅由一些由裂缝演变成的感觉消失的囊泡及其周围的一些嫌色细胞和嗜碱性细胞组成。囊泡由立方或柱状的纤毛细胞构成,囊腔中含有胶体物质,胶体黏度光,从稀薄至高度黏稠。嗜碱性细胞聚集成不规则的细胞团索,有的深入至神经部。
中间部的嗜碱性细胞主要是黑素细胞刺激素细胞(melanotroph),分泌黑素细胞刺激素(melanocyte stimulating hormone,MSH)。细胞体积较大,呈多边形,胞质含丰富的线粒体,有发育良好的粗面内质网和高尔基复合体,还有许多直径200~300nm的分泌颗粒,颗粒电子密度不一。颗粒对PAS反应不十分显著。颗粒含一种高分子的糖蛋白。MSH是一种简单的多肽。细胞合成的激素可能与断折结合贮存于颗粒内。
中间部还有一种具有远侧部ACTH细胞的结构特点:比MSH细胞小,外形不规则,胞质内直径约200nm的致密分泌颗粒,分布于胞质周边。细胞呈ACTH免疫反应阳性,细胞可深入到邻近的神经部,它们与MSH细胞是不同性质的分泌细胞或者是同一细胞不同功能阶段。
中间部有星形细胞,细胞长突起环绕腺细胞,并在腹膜外之间形成疏松网架,遍布于整个中间部。这些细胞对胶质原纤维酸性蛋白的抗体具有很强的免疫细胞化学反应,细胞膜上有Na+-K+ATP酶活性,故与正中隆起及垂体柄处的星形胶质细胞类似,可能对MSH细胞的分泌活动起某种调节作用。
中间部功能主要是产生MSH。切除蛙的中间部,可致皮肤变浅;将中间部植入蝌蚪,使其皮肤颜色加深。从人和猪垂体中提取两种黑素细胞刺激素,它们都是多肽。一种激素呈弱碱性,称α-MSH,其氨基酸排序与ACTH相同;另一种呈弱酸性,称β-MSH,β-MSH化学结构因动物各类不同而有差异,但它有7个氨基酸排列顺序与α-MSH及ACTH完全一样,故ACTH表现出一些MSH活性与效应。
MSH可致两栖类皮肤载黑素细胞中的黑素颗粒分散,使皮肤颜色变深;促进黑素细胞合成黑色素。
在哺乳类,其主要作用是促黑色素生成。艾迪生病(Addison disease)患者可发生色素沉着,是由于垂体释放过多的ACTH和MSH所致。人妊娠时皮肤出现色素斑,可能是上述一种或两种激素分泌增多所致。
中间部细胞除分泌MSH和ACTH外,还生成β-促脂激素和β-内啡肽,它们共存于同细胞的分泌颗粒中,在不同条件下分泌排出,可能对神经系统起重要调节作用。
中间部细胞还分泌α-内啡肽和L-脑啡肽等。β-内啡肽主要存在于中间部分泌细胞内(犬、羊、牛及猪),少量存在于倍ACTH细胞内。β-内啡肽是一种吗啡样物质,具有镇痛、催眠、欣快及影响行为等作用。大鼠受遇刺激后,垂体内的吗啡样物质减少;电击鼠足,血浆内β-内啡肽浓度上升5~6倍,并起镇痛效应;在慢性疼痛或分娩时,垂体分泌大量吗啡样物质;针刺可促进垂体释放内啡肽,达到镇痛效应。
疼痛可引起中间部分泌细胞体积及结构的显著变化,表现为细胞合成及分泌活动增强等,其中β-内啡肽及ACTH等的分泌,与镇痛关系密切。
(六)咽垂体(pharyngeal hypophysis)
咽垂体位于鼻中隔后缘,咽顶部的黏膜下层中,是由拉特克囊近端残留部发育而成。在人较为恒定;动物少见。
咽垂体宽1mm或不足1mm,长3.5~7mm。1~10岁小孩的咽垂体:外面覆以结缔组织,内部富含毛细血管,细胞成团,大多数细胞无颗粒,细胞与毛细血管关系密切。
电镜及免疫电镜研究成人咽垂体细胞:细胞分为两型:有粒细胞和无粒细胞。有粒细胞按颗粒分5型。不同年龄的各类细胞比例不同,有的细胞在一些年龄组上占优势或缺如。咽垂体主要分泌生长激素和催乳激素,它是腺垂体副腺,在不同年龄时期,咽垂体对内分泌调控可能具有重要作用。
七、腺垂体的衰老变化
腺垂体重量和体积随年龄增长可能呈下降趋势。老年人的垂体间质出现纤维性变,腺细胞总数减少,其中嫌色细胞增多。
超微结构:线粒体变化较显著,其内膜破损,可呈空泡状。高尔基复合体及粗面内质网池肥大肿胀,多数细胞表现营养不良改变。各种内分泌细胞衰老变化不一致,GH数量减少最显著。
八、腺垂体的神经
腺垂体与脑相邻近,但无神经纤维分布,仅有少量交感和副交感神经纤维沿血管进入腺垂体,似属血管舒缩神经。
神经对远侧部腺细胞分泌激素的直接影响不大,起主要作用的是下丘脑各种促激素和抑制激素。这些激素或因子属于调节肽,由垂体门静脉血流转运至腺垂体,调节影响靶细胞功能。
下丘脑产生的促激素可能有一部分进入第三脑室的脑脊液中,再由正中隆起的伸长细胞摄取并转运与释放入垂体门静脉,然后再运至远侧部,调节远侧部细胞的分泌活动。
腺垂体各部均有神经纤维慧,如兔中间部腺细胞中有神经纤维及膨体,大鼠中间部慧5-HT和多巴胺(DA)阳性纤维。
大鼠神经部的r-氨基丁酸(r-GABA)阳性神经纤维也可进入中间部;猫的r-GABA神经纤维终末终止于中间部腺细胞上。大鼠腺垂体血窦及腺细胞之间有少量无髓神经纤维,有的神经纤维图财害命形成膨体,在膨体及终末人有清亮小泡和致密核芯小泡,它们与腺细胞关系密切,似乎终止于这些细胞上,但未见突触样结构。
大鼠垂体远侧部存在单根5-HT阳性纤维。
用抗5-HT抗体和抗神经纤维微管蛋白孵育切片,在小鼠、蝙蝠垂体远侧部未发现任何神经成分。
免疫组化光镜和电镜:猴、犬、大鼠等动物垂体的远侧部存在P物质 (SP)、降钙素基因相关肽(CGRP)、甘丙肽(GAL)、r-近期丁酸(r-GABA)、谷氨酸(Glu)、酪氨酸羧化酶(TH)和胆碱乙酰基转移酶(ChAT)、生长相关蛋白(GAP43)等肽类神经纤维。猴和犬远侧部SP阳性神经纤维与多种腺细胞关系密切。SP阳性轴突终末与多种腺细胞和滤泡细胞直接接触,在生长激素细胞和促肾上腺皮质激素细胞上有典型的突触连接,尤其在ACTH细胞上的突触更多见。突触为不对称型,前成分中含圆形清亮小泡及散在的大致密核芯小泡,偶见对称性突触。大鼠垂体远侧部的CGRP阳性轴突具有大量膨体,分布于整个远侧部,常见神经纤维局部密集成簇,其密度在前叶内侧区高于外侧区,背侧部重力波密于腹侧部。此类末梢与TSH细胞形成突触连接。
大鼠腺垂体周围脑膜中有大量SP阳性纤维和细丝束,其分支进入腺垂体,同时可见垂体两侧的动、静脉壁上也有大量SP阳性神经纤维,它们与垂体远侧部表面的SP阳性神经纤维相连续。在垂体腹侧的门静脉壁上也有大量SP阳性神经纤维束,并与神经部头端血管旁的SP阳性神经纤维或纤维束相连续。垂体远侧部有GABA能及Glu能神经纤维,部分纤维沿血管走行,大部分纤维迂曲于腺细胞周围并与腺细胞接触。远侧部还有儿茶酚胺和乙酰胆碱阳性神经终末,二者同时分布在垂体远侧部的同一区域,城腺细胞周围分布较多,这两种神经纤维可能直接调节腺细胞的活动。垂体远侧部还有GAP-43及时性神经纤维,GAP-43是神经再生的一种标志蛋白。远侧部内的神经纤维具有再生发芽的能力。

狗垂体远侧部免疫组化 A⇧SP阳性仲裁分析与生长激素细胞(S)相接触 B示SP阳性纤维(⬆)和膨体(↓)
狗垂体远侧部免疫电镜 Bar=0.5㎛ V SP阳性终末 S生长激素细胞 ↑突触连接
狗垂体远侧部免疫电镜 Bar=0.5㎛ V GGRP阳性膨体T TSH细胞⬆突触连接S生长激素细胞
人、猴、犬和大鼠垂体远侧部广泛存在多种含肽类和胺类神经纤维。这些神经纤维与腺细胞关系密切,并有突触存在。人和某些动物的腺垂体,尤其是远侧部的功能活动,除受来自垂体门静脉的激素调节外,很可能还受神经的调节。
5-HT可明显影响GnRH的分泌。
不同的5-HT受体激动剂增强肾上腺皮质激素分泌。
大鼠腺垂体细胞胞质内有5-HT受体阳性反应物,与腺垂体5-HT阳性神经纤维分布相似。5-HT能神经末梢能释放的5-HT可能经相应受体的介导对腺垂体功能起调节作用。5-HT受体和LH受体可共存于同一腺细胞内,可能与LH细胞功能调节有关。
三、神经垂体
神经垂体由间脑底部发育而来,与下丘脑直接相连。二者结构和功能连为一体。
神经垂体包括正中隆起、漏斗柄和神经部。主要由大量无髓神经纤维和胶质细胞(垂体细胞)组成,并含有丰富的有孔毛细血管和少量网状纤维。(一)神经纤维(neorohypophysis)
神经纤维主要来自下丘脑垂体束,由大约来自下丘脑大细胞神经元的50000条轴突组成。
切断动物的垂体柄即切断下丘脑垂体束,动物下丘脑的视上核与室旁核神经细胞胞体发生逆行退变。此束纤维大部分来自视上核和室旁核。还可能有来自下丘脑其他区域的少数神经纤维。
下丘脑的一些核团如前连合核、穹窿核、后核、前脑束核、环状核内等也含有VP和OT;下丘脑、视交叉后核、室周核、下丘脑背侧区、外侧区等处有散在神经纤维投射到神经部。神经纤维汇聚于正中隆起,经垂体柄下行进入神经部,其终末分布于毛细血管附近。下丘脑神经元胞体内的分泌颗粒沿轴突运行至神经部,并沿途贮存于轴突膨体内。
神经垂体实为激素贮存及释放的部位。
人垂体神经部 HE ×200赫林(令)体
大鼠垂体神经部 Bar=10㎛ H赫林体NF轴突Pi垂体细胞Li脂滴
光镜下可见神经部有大量神经纤维及一些大小不等的嗜酸性团块,用明矾苏木精、醛复红或醛硫堇等染色,该团块着色较深称为赫林(令)体(Herring body)。
电镜下,无髓神经纤维粗细不等,平均直径0.05~0.1㎛,轴质中含有纵行微管、散在的神经丝、少量线粒体及分泌颗粒等。有的轴突沿途呈串珠样膨大为膨体(varicosities),膨体及轴突终末内充满致密核芯颗粒,即光镜下所见的赫林(令)体。
大鼠神经垂体免疫电镜 Bar=0.15㎛ V膨体↑VP阳性分泌颗粒
手术切断垂体柄后,远侧段轴突的赫令体消失,近侧段轴突内可见分泌颗粒堆积。在激素耗竭情况下,赫令体消失。电镜研究视上核和室旁核的神经分泌细胞,细胞超微结构与其他蛋白质分泌细胞相似:含有丰富的粗面内质网和发达的高尔基复合体及线粒体等,并含有许多圆形分泌颗粒,颗粒沿轴突全长分布,可用显示OT或VP等的免疫细胞化学方法显示。
电镜下,人神经垂体中的神经纤维轴突内有较大的圆形颗粒但大小不等,直径100~300nm,有膜包被:颗粒大者,其核芯密度较低;颗粒小者,其核芯密度较高。轴突内还有微管、神经丝、小泡、线粒体及溶酶体等。这些成分含量不一,轴突形成膨体的结构也不同,一般分大小两类:大膨体呈圆形或卵圆形,直径5㎛以上,偶尔可达10~50㎛,其内充满大量分泌颗粒及少量线粒体等。肢体功能不活跃,处于贮备状态。此类膨体内含OT或VP等。双重染色,OT和VP不共存于膨体内。另一类膨体较小,直径在3㎛以下,可能含OT,颗粒圆形、椭圆形或不规则形。根据膨体结构的不同,可分几型:
①分泌颗粒为主理:主要含分泌颗粒及少量线粒体等,结构与上述大膨体相似,但形体较小,可与其他类型的膨体或垂体细胞相邻。
②线粒体为主型:主要含线粒体,分泌颗粒极少。
③溶酶体为主型:含溶酶体丰富,有少量分泌颗粒。
④透亮型:细胞器很少,偶见分泌颗粒、线粒体、膜管状结构及糖原等。
⑤管网型:主要含膜性管泡结构及线粒体和滑面内质网。
⑥小泡型:主要含大量圆形清亮小泡,小泡直径40nm。
此外还可见一些中间过渡型膨体。
以上分型反映膨体分泌活动的不同功能状态,如在毛细血管与细胞间隙处,常见小泡型膨体,其中分泌颗粒极少,认为是释放激素的活跃形式。
又如在缺水或轴突变性时,溶酶体型膨体数量增多。
神经垂体内还可见到另一类数量很少的轴突,轴突内含较小的圆形颗粒,大小均匀,直径50~100nm,界膜清晰,核芯密度较高。此类轴突形成的膨体可分不同类型,膨体之间可形成突触,属多巴胺能末梢。
神经垂体贮存和释放催产素(OT)和加压素(VP)。加压素又称抗利尿激素(antidiuretic hormone,ADH)。豚鼠垂体神经部内90%为VP纤维,10%为OT纤维。神经分泌颗粒分离及定性研究:VP和OT分别存在于不同颗粒中,它们均为8个氨基酸构成的环形多肽。两种激素分别与后叶激素运载蛋白结合形成复合物贮存于分泌颗粒内。运载蛋白是一组含𦝹的大分子蛋白质,在视上核及室旁核的分泌神经元胞体内合成,它与激素结合后沿轴质流运输至垂体神经部,释放入血。OT和VP各有独自的运载蛋白,它们分别与运载蛋白Ⅰ和Ⅱ结合。运载蛋白Ⅱ含97个氨基酸,相对分子质量10000。运载蛋白分布与单胺类一致。垂体神经部激素调节伤可能受单胺类递质影响。
神经垂体除有VP能和OT能神经纤维外,还有少量肽能神经纤维,如P物质(SP),亮氨酸-脑啡肽(L-ENK),甲硫-脑啡肽(M-ENK),新脑啡肽(neo-endorphin),强啡肽(dynorphin),促甲状腺激素释放激素(TRH),黄体生成素释放激素(LHRH),促胃泌素/胆囊收缩素(gaatrin/CCK),生长抑素(SOM或SRIF),甘丙肽(GAL),血管紧张素-Ⅱ(ang-Ⅱ),神经紧张素(NT)等。也存在一些胺能和氨基酸能神经纤维,如儿茶酚胺(CA),去甲肾上腺素(NT),多巴胺(DA),5-HT,r-氨基丁酸(GABA)等。大鼠神经垂体内VP、SP、ENK和SOM等存在于轴突终末的致密核芯颗粒内,颗粒直径110nm。这些肽类神经终末分布于血管周围和垂体细胞附近。VP和ENK阳性终末可与阴性终末形成轴-轴突触,ENK和SP阳性终末还与垂体细胞形成突触样结构。神经垂体内的CA能神经纤维与VP能神经纤维、垂体细胞及小胶质细胞关系密切,甚至可见突触样连接。神经垂体内不愿神经纤维及其突触中突触样连接结构,可能参与调节神经垂体激素的释放。神经垂体激素释放的调节,既有不同性质神经纤维间的相互控制,又有同一种神经纤维的自身调节,既可能通过终末间的轴-轴突触实现,也可能通过神经一胶质细胞(垂体细胞)间的突触样连接完成。
SP、CCK、NT等物质不仅存在于大鼠也存在于人、猴、犬和猫的神经部内。4种动物神经部中的SP阳性神经纤维分为粗、细、串珠样及膨体型几在。SP阳性神经纤维形态和分布有明显种属差异,人和猴SP阳性纤维分布状况相似(以背部中央区密度较高)。
垂体神经部轴突膨体
A轴突B分泌颗粒为主型C线粒体为主型D溶酶体为主型E透亮型F管网型G小泡型
狗垂体神经部免疫组化 ×580 ↑M-ENK阳性轴突和膨体
垂体促肾上腺皮质激素细胞
垂体中间部1远侧部2中间部滤泡3神经部
垂体神经部1赫林(令)体2垂体细胞3毛细血管↑无髓神经纤维
(二)垂体细胞(pituicyte)
垂体细胞是神经垂体内的主要细胞成分,是一种特殊分化的神经胶质细胞。分布在神经纤维之间。
银浸法显示垂体细胞形态和大小不一,通常有数个突起。相邻垂体细胞的突起彼此相连成网,下丘脑垂体束的神经纤维和轴突终末位于垂体细胞突起之间垂体细胞胞质内含脂滴和色素,突起间有缝隙连接。垂体细胞占神经垂体体积的25~30%,细胞的一些突起弯曲走行于轴突间,并包绕轴突终末及膨体。垂体细胞的突起与轴突关系密切,类似于中枢神经系统的星形胶质细胞。
根据垂体细胞的形态、大小和突起的多少,分两类:
1 原浆性垂体细胞(protoplasmic pituicyte)细胞数量较多,体积较大,突起长短不一,细胞核椭圆形,染色质呈细粒状,分布均匀。胞质内细胞器较少,但可见胞质及突起内有丰富的脂质团块。胞体周围常见大小不等的甘露糖苷酶林(W充)体与之相邻,二者之间可见突触样结构。
2 纤维性垂体细胞(fibrous pituicyte)
数量较少,体积较小,突起稀疏。核呈不𧟾椭圆形,核边缘异染色质呈块状。胞质少,脂滴少见。
根据超微结构,垂体细胞分四型:
星形垂体细胞(astral pituicyte)与室管膜垂体细胞(ependymal pituicyte):与中枢神经系统的神经胶质细胞相似,室管膜垂体细胞数量很少,细胞有单根纤毛;
暗垂体细胞(dark pituricyte):胞质内富含线粒体;
分泌型垂体细胞(secretory pituicyte):胞质内含有分泌颗粒。
垂体细胞有多种功能:除下颌麦胶质细胞的支持营养作用外,还有吞噬和保护作用。
垂体细胞相互连接的细胞突起形成网架结构,网架之间的间隙即垂体细胞突起之间或突起与膨体之间的间隙。与毛细血管周隙相沟通,有利于信息传递及营养物质扩散。
垂体细胞可释放一些物质,可促进新生神经纤维的生长,并能引导神经纤维再生。
垂体细胞可合成和分泌GABA,还可能分泌其他化学物质以调节神经纤维的活动及激素释放。
垂体细胞与轴突终末或膨体间形成突触或突触样结构,与激素释放的调节有关。
大鼠神经垂体内除垂体细胞外,还有一种小胶质细胞。它主要分布在血管周围,类似于中枢神经系统的小胶质细胞。该细胞占神经垂体内细胞总数(内皮细胞除外)的19%。小胶质细胞呈巨噬细胞相关抗原阳性,属单核巨噬细胞系统,垂体细胞的此类相碰抗原呈阴性。小胶质细胞的突起包绕轴突终末,胞质内常见丰富的次级溶酶体、变性的神经终末、破碎的分泌颗粒和吞噬体等。这些小胶质细胞与神经垂体内其他细胞成分及毛细血管等相邻近,其产生的物质对垂体细胞的功能,血管系统的调节及激素释放等可能具有潜在性影响。
神经垂体内毛细血管丰富,内皮为有孔型,孔上有隔膜,内皮细胞外有基膜,毛细血管周有明显间隙。轴突终末释放的激素以分子扩散方式通过血管周隙与内皮入血。
神经垂体的主要功能是同在和释放VP、OT。在分娩和性交时,可引起OT释放而盰子宫平滑肌及乳腺肌上皮细胞收缩。VP可使小动脉平滑肌收缩致血压上升,颈动脉及主动脉压力感受器的反射活动可调控VP的分泌。在失血时,可刺激神经垂体大量释放VP;严重出血时VP的分泌速率比正常时高几十倍。正常生理状况下,VP的主要作用是增强肾远曲小管和集合管的通透性,促进上皮细胞重吸收原尿中的水和电解质,浓缩原尿,形成高渗尿,调节体内水及电解质平衡,故VP也称抗利尿激素(ADH)。在生理状况下,ADH的抗利尿伤比加压素更重要。在下丘脑发生肿瘤或受损时,肾远曲小管丧失重吸收水的能力,患者出现持大量排尿现象(尿崩症)。破坏动物的下丘脑垂体束,其神经垂体内赫林(令)体消失,动物出现尿崩症。
四、垂体的血液供给
垂体的动脉有两组:垂体上动脉、垂体下动脉。
垂体血管
大鼠垂体远侧部窦样毛细血管(cap) Bar=2.5㎛ ↑窗孔 右上角为脑垂体灌注显示远侧部毛细血管网
(一)垂体上动脉
起源于颈内动脉和基底动脉环。血管进入结节部上端,在正中隆起和漏斗柄处形成襻状窦样毛细血管网,称为初级毛细血管丛。初级毛细血管丛分为浅网和深网。浅网盖于正中隆起的表面为致密而不规则的毛细血管网,自浅网发出短的与长的毛细血管襻,这些襻深入到正中隆起实质内。深网是由正中隆起内的长毛细血管襻及室管膜下毛细血管网组成。该处血管内皮为有孔型,有明显血管周间隙。来自下丘脑的神经末梢靠近毛细血管,利于激素释放入血。初级毛细血管网汇集成数条(12~15条)较大的垂体门静脉。门静脉又分出长门静脉(T工襻)和短门静脉(短襻),经漏斗柄和结节部下行入远侧部。长门静脉主要分布在远侧部的背侧部和头侧部。短门静脉分布于远侧部的腹侧部和尾部。它们在远侧部再次形成毛细血管丛,称为次级毛细血管丛。
次级毛细血管丛为有孔型,比神经部的毛细血管粗大。
起源于垂体柄的补缀毛细血管丛,经垂体门静脉,再形成远侧部次级毛细血管丛的血管系统,称为垂体门(静)脉系统(hypophyseal portal system)。
下丘脑促垂体区的分泌神经元产生的激素,由其轴突运送至正中隆起,释放入初级毛细血管内,再经门静脉送至远侧部的次级毛细血管,调节远侧部各种腺细胞的分泌活动。
(二)垂体下动脉
垂体血液供应的另一个来源是颈内动脉经海绵窦后部时发出的垂体下动脉,主要供应垂体神经部,并有分支经中间部与远侧部的窦样毛细血管相连。
在中间部及漏斗下⅓处,垂体上、下动脉所属的毛细血管在此吻合。下丘脑、结节部及正中隆起等之间有毛细血管吻合。
(三)垂体静脉
垂体前叶毛细血管汇集成小静脉,由小并入大支入海绵窦。
用甲基丙烯酯血管铸型,SEM观察垂体立体构型,特别从垂体尾侧观察,血管整体酰碘原头部如图:
猕猴垂体尾侧面血管铸型
H下丘脑L漏斗IS漏斗柄IP神经部A腺垂体CS海绵窦 SHA、MHA、IHA分别示垂体上、中、下动脉 LPV、SPV分别示长、短门静脉
从侧面或腹头侧观察垂体血管,容易突出漏斗前表面的长门静脉。
动物神经垂体,可见上、中、下三组动脉供应, 上动脉分布到漏斗,中动脉分布分布到漏斗柄,下动脉分布到神经部。三组血管在垂体两侧构成动脉环,它们的毛细血管互相吻合连接,向上延伸至下丘脑,向前延至腺垂体,形成一个完整的毛细血管床。
神经垂体位于腺垂体与意为之间,通过血管将它们连成一个完整的体系。这是下丘脑与垂体之间相互影响的结构基础。
SEM,门静脉口径大,内皮有窗口,故可将将门静脉视为扩大的有孔型毛细血管。
腺垂体与神经部之间存在血液环境,即血液从远侧部流向神经部、漏斗柄再至漏斗,又返回远侧部。
离开垂体的血管,其数量与口径的总和远远大于进入血管的数量和口径总和。
五、下丘脑与垂体的关系
下丘脑-垂体系统及其血管分布、激素产生和贮存部位
(一)下丘脑与腺垂体的关系
下丘脑产生的激素经下丘脑腺垂体束和垂体门脉系统调节腺垂体内各种细胞的分泌活动,形成一个功能整体,称为下丘脑-腺垂体系统(hypothalamus-adenohypophysis
system)。下丘脑弓状核等核团的神经内分泌细胞的轴突伸至神经垂体漏斗,构成下丘脑腺垂体束。弓状核细胞合成的多种激素在轴突末端释放,进入漏斗处的第一级毛细血管网,继而经垂体门微静脉到达腺垂体远侧部的第二级毛细血管网,分别调节远侧部各种腺细胞的分泌活动。其中对腺细胞分泌起促进作用的激素,称释放激素(releasing
hormone,RH);对腺细胞分泌起抑制作用的激素,则称释放抑制激素(release inhibiting hormone,RIH)。目前已知的释放激素有:生长激素释放激素(GHRH)、催乳素释放激素(PRH)、促甲状腺激素释放激素(TRH)、促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、促性腺激素释放激素(GnRH)及黑素细胞刺激素释放激素(MSRH)等。释放抑制激素有:生长激素释放抑制激素(简称生长抑素,SST)、催乳素释放抑制激素(PIH)和黑素细胞刺激素释放抑制激素(MSIH)等。下丘脑通过所产生的释放激素和释放抑制激素,经下丘脑-腺垂体系统调节腺垂体内各种细胞的激素分泌;而腺垂体嗜碱性细胞产生的各种促激素又可调节甲状腺、肾上腺和性腺的内分泌活动,从而神经系统通过内分泌系统调节机体的多种物质代谢及功能活动。
(二)下丘脑与神经垂体的关系
神经垂体是下丘脑激素的贮存和释放部位,与下丘脑在结构和功能上都是一个整体。下丘脑视上核和室旁核的神经内分泌细胞的轴突下行成为神经垂体内的无髓神经纤维,组成下丘脑神经垂体束。这些神经内分泌细胞合成和分泌的血管升压素(vasopressin)和催产素(oxytocin)经轴突运输到神经部贮存,进而释放入有孔毛细血管,再随血液循环到达靶器官和靶细胞发挥作用。血管升压素可使小动脉平滑肌收缩,血压升高,还可促进肾远曲小管和集合管重吸收水,使尿液浓缩。若此激素分泌减少,会导致尿崩症,患者每日排出大量稀释的尿液,故又称抗利尿激素(antidiuretic hormone,ADH)。催产素可引起子宫平滑肌收缩,有助于孕妇分娩,还可促进乳腺分泌。
小结:
垂体(pituitary gland)位于颅骨蝶鞍垂体窝内,为一椭圆形小体,重约0.5g,由腺垂体(adenohy pophysis)和神经垂体(neurohypophysis)两部分组成,表面包以结缔组织被膜。
神经垂体分为神经部和漏斗两部分,漏斗与下丘脑相连,包括漏斗柄和正中隆起。腺垂体分为远侧部、中间部和结节部3部分。远侧部最大,中间部位于远侧部和神经部之间,结节部围在漏斗周围。在位置上,腺垂体居前,神经垂体居后。腺垂体的远侧部又称垂体前叶(anterior lobe of pituitary),神经垂体的神经部和腺垂体的中间部合称垂体后叶(posterior lobe of pituitary)。
(一)腺垂体
1.远侧部(pars distalis)
腺细胞排列成团索状,其间有丰富的窦状毛细血管和少量结缔组织。
在HE染色切片中,腺细胞分为嗜色细胞和嫌色细胞两类;嗜色细胞又分为嗜酸性细胞和嗜碱性细胞两种,均具有含氮激素分泌细胞的超微结构特点。根据嗜色腺细胞所分泌的激素不同,可进一步对它们进行分类,并按所分泌的激素进行命名。
(1)嗜酸性细胞(acidophilic cell):数量较多,呈圆形或椭圆形,细胞质内含嗜酸性颗粒。嗜酸性细胞分生长激素细胞和催乳激素细胞两种。
1)生长激素细胞(somatotroph):
数量较多,所分泌的生长激素(growth hormone,GH)能促进骨骼肌和内脏的生长及多种代谢过程,尤其是刺激骺软骨生长,使骨增长。在未成年时期,生长激素分泌不足可致垂体性侏儒症,分泌过多则引起巨人症;成人生长激素分泌过多会导致肢端肥大症。
2)催乳激素细胞(mammotroph):男女两性的垂体均有,但女性较多,分娩前期和哺乳期细胞功能旺盛。所分泌的催乳素(prolactin,PRL)能促进乳腺发育和乳汁分泌。
(2)嗜碱性细胞(basophilic cell):数量较嗜酸性细胞少,呈椭圆形或多边形,细胞质内含嗜碱性颗粒。嗜碱性细胞分促甲状腺激素细胞、促肾上腺皮质激素细胞和促性腺激素细胞3种。
促甲状腺激素细胞(thyrotroph)所分泌的促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)能促进甲状腺激素的生成和释放。
促肾上腺皮质激素细胞(corticotroph)所分泌的促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)主要促进肾上腺皮质束状带细胞分泌糖皮质激素。
促性腺激素细胞(gonadotroph)分泌卵泡刺激素(follicle stimulating hormone,FSH)和黄体生成素(luteinizing hormone,LH),在男性和女性均如此。应用免疫电镜技术发现促性腺激素细胞有3种,即FSH细胞、LH细胞和两种激素共存的FSH/LH细胞。卵泡刺激素促进女性卵泡发育,刺激男性生精小管的支持细胞合成雄激素结合蛋白,以促进精子的发生。黄体生成素促进女性排卵和黄体形成,刺激男性睾丸间质细胞分泌雄激素,故又称间质细胞刺激素(interstitial cell stimulating hormone,ICSH)。
(3)嫌色细胞(chromophobe cell):数量多,体积小,细胞质少,着色浅,细胞界限不清。电镜下,嫌色细胞细胞质内含少量分泌颗粒,因此这些细胞可能是脱颗粒的嗜色细胞,或是处于形成嗜色细胞的初期阶段。
2.中间部(pars intermedia)
为一纵行狭窄区域,仅占垂体体积的 2%,由滤泡及其周围的嗜碱性细胞和嫌色细胞构成。滤泡由单层立方或柱状上皮细胞围成,大小不等,内含胶质,呈嗜酸性或嗜碱性,其功能不明。
低等脊椎动物此部位的嗜碱性细胞分泌黑素细胞刺激素(melanocyte stimulating hormone,MSH);人类产生MSH的细胞散在于腺垂体中。MSH 可作用于皮肤黑素细胞,促进黑色素的合成和扩散,使皮肤颜色变深。
3.结节部(pars tuberalis)
包围着神经垂体的漏斗,在漏斗的前方较厚,后方较薄或缺如。此部含有丰富的纵行毛细血管,腺细胞纵向分布于这些血管之间,排列成条索状。腺细胞较小,主要是嫌色细胞,其间有少量嗜酸性细胞和嗜碱性细胞。
4.腺垂体的血管分布
腺垂体主要由大脑基底动脉环发出的垂体上动脉供应血液。垂体上动脉穿过结节部上端,进入神经垂体的漏斗,在该处分支并吻合形成有孔毛细血管网,称第一级毛细血管网。这些毛细血管网下行到结节部下端汇集形成数条垂体门微静脉,后者下行进入远侧部,再度分支并吻合,形成第二级毛细血管网。垂体门微静脉及其两端的毛细血管网共同构成垂体门脉系统(hypophyseal portal system)。远侧部的毛细血管最后汇集成小静脉,注入垂体周围的静脉窦。
(二)神经垂体
神经垂体主要由无髓神经纤维和神经胶质细胞组成,含有较丰富的有孔毛细血管。下丘脑前区的视上核和室旁核的神经元具有内分泌功能,称为神经内分泌细胞(neuroendocrine cell)。这些细胞的轴突经漏斗终止于神经垂体的神经部,构成下丘脑神经垂体束,也是神经部无髓神经纤维的来源。神经内分泌细胞内的分泌颗粒沿轴突运输下行,在轴突沿途和终末,运输中的分泌颗粒常聚集成团,使轴突呈串珠状膨大,在光镜下呈现为大小不等的弱嗜酸性团块,称赫林体(Herring body)。神经部的胶质细胞又称垂体细胞(pituicyte),是神经部内的主要细胞成分,分布于神经纤维之间,其形状和大小不一,具有支持和营养神经纤维的作用。
(三)下丘脑与垂体的关系
1.下丘脑与腺垂体的关系
下丘脑产生的激素经下丘脑腺垂体束和垂体门脉系统调节腺垂体内各种细胞的分泌活动,形成一个功能整体,称为下丘脑 – 腺垂体系统(hypothalamus-adenohypophysis system)。
下丘脑弓状核等核团的神经内分泌细胞的轴突伸至神经垂体漏斗,构成下丘脑腺垂体束。弓状核细胞合成的多种激素在轴突末端释放,进入漏斗处的第一级毛细血管网,继而经垂体门微静脉到达腺垂体远侧部的第二级毛细血管网,分别调节远侧部各种腺细胞的分泌活动。其中对腺细胞分泌起促进作用的激素,称释放激素(releasing hormone,RH);对腺细胞分泌起抑制作用的激素,则称释放抑制激素(release inhibiting hormone,RIH)。
目前已知的释放激素有:生长激素释放激素(GHRH)、催乳素释放激素(PRH)、促甲状腺激素释放激素(TRH)、促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、促性腺激素释放激素(GnRH)及黑素细胞刺激素释放激素(MSRH)等。释放抑制激素有:生长激素释放抑制激素(简称生长抑素,SST)、催乳素释放抑制激素(PIH)和黑素细胞刺激素释放抑制激素(MSIH)等。
下丘脑通过所产生的释放激素和释放抑制激素,经下丘脑 – 腺垂体系统调节腺垂体内各种细胞的激素分泌;而腺垂体嗜碱性细胞产生的各种促激素又可调节甲状腺、肾上腺和性腺的内分泌活动,从而神经系统通过内分泌系统调节机体的多种物质代谢及功能活动。
2.下丘脑与神经垂体的关系
神经垂体是下丘脑激素的贮存和释放部位,与下丘脑在结构和功能上都是一个整体。下丘脑视上核和室旁核的神经内分泌细胞的轴突下行成为神经垂体内的无髓神经纤维,组成下丘脑神经垂体束。这些神经内分泌细胞合成和分泌的血管升压素(vasopressin)和催产素(oxytocin)经轴突运输到神经部贮存,进而释放入有孔毛细血管,再随血液循环到达靶器官和靶细胞发挥作用。血管升压素可使小动脉平滑肌收缩,血压升高,还可促进肾远曲小管和集合管重吸收水,使尿液浓缩。若此激素分泌减少,会导致尿崩症,患者每日排出大量稀释的尿液,故又称抗利尿激素(antidiuretic hormone,ADH)。催产素可引起子宫平滑肌收缩,有助于孕妇分娩,还可促进乳腺分泌。