垂体可分为腺垂体( adenohypophysis)和神经垂体( neurohypophysis)两部分(图9-7)。腺垂体是胚胎咽部上皮细胞( Rathke’s pouch，颅颊囊)来源，腺垂体(前叶)包括远侧部、结节部和中间部。

大鼠垂体位于视交叉后。垂体借漏斗连于下丘脑，呈椭圆形，位于颅中窝、蝶骨体上面的垂体窝内，外包坚韧的硬脑膜。垂体由颈内动脉分支来的垂体上、下动脉供血，动脉分支经垂体柄时形成毛细血管丛，这些血管汇入供给腺垂体血液的垂体门静脉(图9-8)。在解剖取脑时，垂体遗留于蝶鞍内，需单独取出。下丘脑-垂体门脉系统的重要功能之一是为转运下丘脑的释放激素( releasing hormone，RH)和释放抑制激素( releasing inhibiting hormone，RIH)到腺垂体，调节产生垂体激素细胞群的激素分泌。

神经垂体是与脑同样的神经性起源，由神经部(后叶)、漏斗干(漏斗柄)和包含分泌性神经元的下丘脑核(视上核和室旁核)组成。下丘脑视上核和室旁核释放的血管升压素和缩宫素沿着轴突通过轴浆运输，到达神经垂体毛细血管。

许多动物的腺垂体完全包围神经垂体的神经部，而人类则不同，腺垂体占据垂体的前部。远侧部是最大的部分，由分泌垂体促激素的内分泌细胞组成，从下丘脑-垂体门脉系统来的毛细血管包围着这些分泌细胞。结节部由沿着漏斗干的支持细胞形成的背侧突起组成，其基本功能是为从正中隆起到远侧部的垂体门脉系统中的毛细血管网起一个支架作用。中间部位于远侧部与神经部之间，为颅颊囊的残余。某些物种的中间部包含两群内分泌细胞，如犬的B类细胞合成和分泌促肾上腺皮质激素( ACTH)。存在于远侧部(以及犬分泌ACTH的中间部)的特定内分泌细胞类群合成、储存和分泌各种垂体促激素。

腺垂体的腺细胞排列成索状、网状，中间有丰富的血窦样毛细血管，有嗜色细胞和嫌色细胞区别。中间叶由纤维及边缘细胞( marginal cell)构成，有颅颊囊残留裂隙与前叶分界，而与神经垂体紧密相连。后叶主要由无髓神经纤维构成，含有散在的神经胶质样垂体细胞( glia-like pituicyte)。应用电镜和免疫组织化学技术可以区别出不同功能的垂体细胞。

多数垂体细胞分泌单一激素，但是一些细胞能分泌两种激素。雌鼠的50%促性腺激素分泌细胞分泌卵泡刺激素和黄体生成素，仅20%～25%的促性腺激素分泌细胞分泌其中一种激素。

免疫组织化学检查显示，腺垂体分泌不同激素的细胞在分布上相对集中:催乳素分泌细胞多在近中叶的背侧部，生长激素分泌细胞主要在前叶中央处，促甲状腺激素分泌细胞在前叶前部易见。在数量上，催乳素分泌细胞最多，在雌鼠占腺垂体细胞的54%，雄鼠为37%，促性腺激素分泌细胞占8%～12%。

垂体中间叶细胞体积大、多角形、胞浆丰富、淡染、核椭圆，这些细胞含促黑激素( melanotropin)，其功能不详。许多中间叶细胞还含有ACTH分泌颗粒。

垂体的前叶分泌如下激素:影响身体总体发育的生长激素( GH) ;作用于甲状腺以刺激其产生甲状腺激素的促甲状腺激素( thyroid stimulating hormone，TSH) ;刺激肾上腺皮质的促肾上腺皮质激素( ACTH) ;促进卵子和精子细胞发育成熟和释放所需的卵泡刺激素( FSH)和黄体生成激素( LH，男性也称间质细胞刺激素，ICSH) ;作用于乳腺以促使乳汁分泌的催乳素( PRL)。

FSH和LH的结构相似，均由α和β两个亚单位通过共价键结合，其中α亚单位在FSH和LH是相同的，而β亚单位则各有独特的氨基酸序列，比较人FSH和LH的β亚单位，两者的氨基酸序列只有30%～40%的相似性。β亚单位决定着二聚体的特异活性，并识别和结合各自的特异性受体。但是仅有β亚单位也不行。只有α和β亚单位形成二聚体后才有生物活性，在人的α亚单位上还含有糖基，在激素的生物代谢中起重要作用。

β亚单位带有寡糖，LH的β亚单位有一个寡糖，FSH的β亚单位有2个寡糖，寡糖以共价键方式结合在氨基酸残基的侧链上。常见的糖基为乙酰葡萄糖胺、甘露糖、半乳糖、岩藻糖、葡萄糖、N-乙酰半乳糖和唾液酸等，糖基部分可保持蛋白质的稳定性。其次，唾液酸的含量多少与激素的等电点大小、生物活性和半衰期有关，FSH的唾液酸含量多，故等电点低( 4～4. 5)，生物活性低，但半衰期较长;而LH的唾液酸含量少，故等电点高( 6～10)，生物活性高，但半衰期较短。

FSH和LH均需通过与靶细胞膜上的促性腺激素受体结合后发挥作用。

FSH对女性的作用主要体现在对卵泡发育的影响上。FSH可能通过以下机制促进卵泡成熟:①激活颗粒细胞的增生和性激素的合成和分泌。②诱导颗粒细胞中的芳香化酶活性，使来自卵泡内膜细胞的雄激素转化为雌激素。③调节卵泡期颗粒细胞产生抑制素。④调节FSH受体的表达，卵泡期FSH的升高导致FSH受体mRNA的增加，而排卵期，FSH浓度的上升则降低FSH受体的生成。⑤诱导颗粒细胞中LH/hCG受体的生成。

①增加LH/hCG受体的数量。②通过卵泡内膜细胞上的LH受体，刺激细胞色素P ₄₅₀( cytochrome P ₄₅₀) C17的表达，促进雄激素的合成，进而增加雌激素的合成量。③刺激颗粒细胞LH受体的表达。④促进黄体的生成和孕酮的分泌。其机制可能是: a.诱导低密度脂蛋白( LDL)受体的表达，使合成孕酮的底物LDL-胆固醇的摄取增加。b.促进孕酮合成酶P450SCC和3β-羟类固醇脱氢酶的表达。⑤增强雌激素的正反馈作用，有助于月经中期促性腺激素的分泌。

FSH对精子发生的作用主要体现在:①诱导青春期精子发生的启动。②与睾酮一起参与维持睾丸内的精子发生，对保持睾丸内精子发生的数量和质量尤其重要。

①促进睾丸Leydig细胞的成熟，Leydig细胞可分为不成熟型和成熟型，在LH的作用下，首先由间充质细胞增殖分化为不成熟型Leydig细胞，然后再分化为成熟型Leydig细胞。②促进睾丸Leydig细胞分泌雄激素:在胚胎期，睾丸内主要是不成熟型Leydig细胞，分泌雄激素的能力较强，且主要产生5α-还原型雄激素，如双氢睾酮;青春期后，睾丸内主要是成熟型Leydig细胞，主要分泌睾酮。

①下丘脑GnRH的促进作用: GnRH对LH的调控呈脉冲性，这种脉冲性分泌对于维持促性腺激素的分泌是必需的，持续的GnRH作用会抑制促性腺激素的分泌，这可能是因为GnRH的作用是通过促性腺激素分泌细胞上的GnRH受体进行的，脉冲性的分泌能保持GnRH受体的敏感性。研究表明，较快的脉冲频率有利于LH的分泌，而较慢的脉冲频率有利于FSH的分泌。GnRH对促性腺激素分泌的调控体现在两个层次上，一是促进激素的释放，另一是促进激素的生物合成。②性激素的反馈作用:性激素包括雌激素、孕激素和雄激素，这些激素除能通过调节GnRH分泌而间接影响促性腺激素的分泌外，还可直接影响促性腺激素的分泌，说明促性腺激素分泌细胞是这些性激素的靶细胞。a.雌激素:在月经中期，雌激素对促性腺激素的分泌呈正反馈，此时，高浓度的雌激素使GnRH分泌的脉冲频率加快，使得促性腺激素的分泌以LH的升高为主，形成排卵前的分泌高峰。b.孕激素:孕激素需在雌激素的协同作用下，抑制促性腺激素的释放，同时，高浓度的孕激素通过抑制GnRH的脉冲频率而抑制LH的分泌，但FSH的分泌则会增加。c.雄激素:雄激素能抑制GnRH的分泌，同时抑制促性腺激素α亚单位和LH β亚单位的分泌，但对FSH β亚单位的抑制不明显，甚至可能促进FSH的分泌。

催乳素是腺垂体远侧部细胞分泌的一种多肽类激素，含199个氨基酸，相对分子质量23 000Da，它的肽链折叠成球形，折叠处由3个二硫键相连。编码人催乳素的基因位于6号染色体上，含5个外显子和4个内含子，为单拷贝基因。由于催乳素基因在转录和翻译过程中可以发生变化，所以形成不同形式的PRL分子，在血液循环中主要有4种类别:①小PRL:与PRL受体的结合能力强，具有生物活性和免疫原性。②两种糖基化形式的PRL:生物活性和免疫原性均低于小PRL。③大PRL:相对分子质量为25 000Da。由糖基化PRL的二聚体和三聚体组成，有免疫原性。④特大PRI:相对分子质量为100 000Da，可能是与球蛋白共价结合的PRL，大PRL和特大PRL与受体的结合能力低，因此生物活性低，由大PRL和特大PRL引起的高催乳素血症往往临床症状不明显，但大PRL也可转化为小PRL而导致临床症状，因此在实验室检测结果与临床症状不符合时，应考虑PRL存在形式的不同。

PRL主要由腺垂体远侧部的嗜酸性染色的催乳素分泌细胞分泌，在妊娠晚期，PRL分泌细胞的数量和体积均明显增大，分泌的PRL量也明显增加。除垂体外，妊娠期的蜕膜也能分泌较多量的PRL，使羊水中PRL的含量较高。此外，非妊娠期的子宫内膜、大脑、免疫器官和皮肤等也能分泌少量的PRL。

PRL的分泌受多种因素的影响，其分泌也具脉冲性。

PRL分泌与月经周期的关系: PRL在月经中期有一小峰，在黄体期分泌也较多。

PRL分泌与妊娠、分娩和哺乳的关系:妊娠第3个月起，PRL的分泌就已开始增加，足月时为非孕时血浓度的10倍，在分娩前开始下降，分娩后又上升，分娩后2小时达高峰，产后3个月降至正常值的上限，吮吸乳头可引起PRL的释放以维持泌乳。

其他因素的影响:睡眠时PRL的分泌增加;进食蛋白类食物使PRL分泌增加;应激状态下(如运动) PRL分泌增加。

①泌乳作用: PRL通过与乳腺上皮细胞膜上的受体结合，启动酪蛋白、乳清、乳球蛋白和乳清蛋白的合成，PRL对于产后泌乳的启动和维持起重要作用。②调节类固醇激素的分泌: PRL能刺激肾上腺皮质细胞分泌皮质醇、醛固酮和脱氢表雄酮，雄性激素的增加，使得少数高催乳素血症患者出现血雄激素和尿17-酮升高，但出现多毛和痤疮等症状的患者并不多见，可能和脱氢表雄酮的生物活性较低有关。③免疫调节功能: PRL能刺激胸腺细胞的发育和成熟，低水平PRL抑制机体的免疫功能，而高水平PRL增强免疫功能。除了垂体分泌的PRL外，淋巴细胞自身分泌的PRL也可能通过旁分泌和自分泌作用调节淋巴细胞的免疫功能。高催乳素血症患者常合并骨密度下降，其机制可能是升高PRL，能抑制降钙素的分泌，造成骨钙的释放，其目的是为了提高血钙和乳汁中钙的浓度。④促进胰岛素分泌:高催乳素血症患者常伴有高胰岛素血症，提示PRL能直接刺激胰岛β细胞分泌胰岛素。

神经垂体(后叶)没有合成激素的作用，它所释放的血管升压素( ADH，也称为抗利尿激素)和缩宫素( OXT)是由下丘脑的某些细胞分泌后，沿着神经纤维送到神经垂体，然后在神经系统调节下释放入血的。

缩宫素:刺激子宫平滑肌收缩，刺激乳腺腺泡和输乳管周围肌上皮细胞收缩，促进射乳。

血管升压素:对多种刺激有反应，但主要是血液中电解质浓度增加或血容量、血压下降时释放增多。血管升压素主要功能是减少肾脏水分的排出。高浓度的血管升压素也能引起全身小血管收缩而升高血压。

垂体分泌的激素见表9-1。

图9-9是垂体激素及其靶腺或靶器官，表示下丘脑除了通过神经系统直接控制肾上腺髓质分泌肾上腺素和去甲肾上腺素，通过血管升压素( ADH)与缩宫素( OXT)分别控制肾脏、子宫活动外，还间接通过下丘脑的调节激素调节前叶功能，主要包括:促肾上腺皮质激素( ACTH)支配肾上腺皮质分泌糖皮质激素;促甲状腺激素( TSH)促进甲状腺分泌甲状腺激素;生长激素( GH)和催乳素( PRL)分别作用于它们的靶器官，骨骼、肌肉和乳腺;卵泡刺激素( FSH)和黄体生成素( LH)共同作用于睾丸和卵巢，促进雄激素、雌激素、孕激素和抑制素的分泌。此外，还有促黑激素( MSH)及其靶细胞(黑素细胞)等。

垂体肿瘤、增生和变性在老龄大鼠中比较常见。

化学物质直接作用于垂体而诱发的垂体病变是极为少见的。绝大多数实验性垂体病变是继发于其他内分泌腺的毒性反应。用外科手术或“化学性”切除卵巢都能引发起卵泡刺激素( FSH)细胞和黄体生成素( LH)细胞的肥大和增生;同样，“化学性”肾上腺切除也能引起ACTH细胞的肥大和增生;化学性减少甲状腺分泌T ₃和T ₄能引起促甲状腺激素( TSH)分泌细胞的类似改变。

给F344大鼠足量的己烯雌酚( diethylstilbestrol，DES)，能使催乳素( PRL)分泌细胞显著增生，垂体明显增大。长期给药可诱发大鼠垂体催乳素腺瘤。二丙酸雌二醇( estradiol dipropionate)能诱发Wistar大鼠垂体催乳素腺瘤。虽然F344大鼠对DES诱发肿瘤作用敏感，但是并没有垂体癌发生。玉米赤霉稀酮( zearalenone)具有少量雌激素样作用，可在B6C3F1小鼠诱发垂体腺瘤，但对F344大鼠作用不明显。

垂体中叶毒性损伤少见，出现的病变也较少。能引起皮肤严重炎症和溃疡的一些化学物在极量应用情况下可引起中叶弥散性肥大。一种皮肤致癌剂二环氧化乙烯基环己烷( 4-vinyl-1-cyclohexene diepoxide)经两年皮肤涂抹试验可诱发中叶轻度弥散性增生。这可能与中叶的ACTH细胞受到刺激有关。

持续的非代偿性激素紊乱可使垂体激素合成和分泌增加而引起垂体肿瘤。垂体细胞的负反馈抑制消失则引起垂体的无限制增生(初期增生，后期形成肿瘤)。电离辐射和化学致癌物能加强这些反应。

在垂体-甲状腺轴，甲状腺素( thyroxine，T ₄)和三碘甲腺原氨酸( triiodothyronine，T ₃)通过经典的负反馈调节系统调节TSH的垂体分泌。外科手术或放射切除甲状腺，或应用抑制甲状腺激素合成的化学抑制剂干扰甲状腺激素的生产，可刺激TSH的合成和分泌增加，从而使血中TSH浓度升高，腺垂体中促甲状腺激素分泌细胞显著肥大。缺乏正常负反馈调节的结果是促甲状腺激素分泌细胞发生增生和肥大。啮齿类动物垂体腺的增生灶可能进一步形成腺瘤。关于性腺切除在垂体瘤形成中的作用的研究在小鼠上进行最为深入，性腺切除导致的小鼠垂体瘤具有明显的品系依赖性( strain-dependent)，可能与FSH或LH或两者均有关。

在某些实验动物，给予雌激素诱发垂体瘤是非常确定的方法。对于大鼠垂体，外源性雌激素的作用包括刺激催乳素分泌和诱导催乳素细胞瘤的形成。将易感品系暴露于雌激素可引起血清催乳素水平升高，垂体中催乳素分泌细胞数量增加，腺体中氚标记胸苷( tritiated thymidine)的利用增加，有丝分裂活动增加。切除卵巢的F344雌性大鼠，其垂体比卵巢未切除组更易受到己烯雌酚致瘤效应的影响。但在不同品系的大鼠雌激素诱导垂体瘤的作用存在相当大的差异。例如，F344和Holtzman大鼠对首次雌激素刺激的应答为在2～4天内垂体中DNA合成率增加;在7～10天后，Holtzman大鼠的DNA合成率降低，回到初始状态，而F344大鼠则仍停留在增高状态。

包括咖啡因( caffeine)在内的其他一些试剂，也可与大鼠垂体腺瘤的发生有关。Wistar大鼠的垂体腺瘤的发生与N-甲基亚硝基脲( N-methylnitrosourea)有关。据报道精神抑制剂舒必利( sulpiride)可引起大鼠腺垂体释放催乳素和刺激DNA复制。给以枸橼酸氯米芬( clomiphene)可阻止由舒必利刺激的DNA合成，但不影响腺体释放催乳素。这些资料说明垂体细胞内的催乳素通过依赖于雌激素的机制而在DNA的合成调控中发挥功能。

实验大鼠较高的垂体腺瘤自然发生率是众所周知的，也是长期毒理学研究中应考虑的现象，垂体腺瘤的发生率受到包括品系、年龄、性别、生殖状态和食物诸多因素的影响。许多研究都证实大鼠的垂体瘤发生率存在品系差异，其发生率可在10%～90%以上。垂体腺瘤发生率特别高的种属有Wistar、WAG/Rij、Osborne-Mendel、Long-Evans、Amsterdam和Columbia-Sherman大鼠。雌性BN/Bi大鼠的垂体腺瘤发生率为26%，而雄性则为14%。雌性和雄性WAG/Rij大鼠的腺瘤发生率被证实分别为95%和96%，而( WAG/Rij 3 BN) F1的发生率雌雄方面为83%和64%。生长迅速、在幼年期能迅速将饲料转化成身体组织和在成年早期有高蛋白质摄入的任何品系大鼠都更容易罹患垂体腺瘤。给予低蛋白质饲料(天然蛋白质少于12. 7%)的大鼠，总的肿瘤发生率、复合灶肿瘤数量和肿瘤中细胞非典型程度都显著低于标准饲料的大鼠。