內分泌系統（Endocrine System）是負責調控人體內各種生理功能正常運作的重要控制系統，由多種分泌激素（又稱荷爾蒙）的無導管腺體（內分泌腺）所組成。人類的主要內分泌腺包括下丘腦、腦下垂體、松果腺、甲狀腺、副甲狀腺、腎上腺、胰臟的胰島、卵巢、睪丸。
與人體的其他器官相比，內分泌系統的器官似乎小而不起眼。零星的內分泌組織分布在身體的不同區域。然而從功能上看，內分泌器官作用十分顯著。
內分泌系統作爲生物體內的一個信使系統，由體內腺體釋放的激素借由體液或直接進入血液，經由循環系統運送到目標器官。激素是一種化學傳導物質，在抵達目標器官后發揮作用，對人體幾乎所有器官的功能和新陳代謝活動起到非常關鍵和不可缺少的調節作用，包括消化、呼吸、感官知覺、睡眠、排泄、應激、生長發育、運動、生殖和情緒等。
圖1：人體主要內分泌器官的分佈圖
內分泌腺的結構和生理功能
（1）腦垂體(pituitary gland)和下丘腦(hypothalamus)
下丘腦和垂體是神經內分泌器官。下丘腦是神經系統的一部分，也被認為是一個主要的內分泌器官，因為它能分泌多種激素。
腦垂體約有豌豆大小，它的柄懸掛在大腦下丘腦的下表面，腺體被蝶骨的蝶竇緊緊包裹，它有兩個功能葉：垂體前葉（腺組織）和垂體後葉（神經組織）。儘管垂體前葉的體積相對較小，但它卻控制著許多其他內分泌腺的活動，因此常被稱為"主內分泌腺"。
垂體前葉的主要作用是產生和分泌滋養激素。垂體前葉分泌的滋養激素包括促甲狀腺激素（TSH）、促腎上腺皮質激素（ACTH）、促腎上腺皮質激素（GH）、促腎上腺皮質激素（LH）和促甲狀腺激素（FSH）。
下丘腦和垂體前葉是三個內分泌腺中對細胞信號起重要作用的兩個。它們都是下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸的一部分，而HPA軸在神經系統的細胞信號傳導中發揮著重要作用。
圖2：下丘腦和腦垂體在腦内的示意圖
（2）松果體(pineal）
松果體是一個豌豆大小的錐形的小腺體，通過柄連接到大腦的中央部位。它位於大腦半球的深處，懸掛在大腦第三腦室的頂部，與丘腦上部相連。
松果體分泌一種叫做褪黑激素（melatonin）的激素。松果體參與調節晝夜節律（與晝夜環境週期相關的重複活動模式），如睡眠和覺醒週期。或許還能影響情緒。
圖3：松果體在腦内的示意圖
（3）甲狀腺(thyroid）
甲狀腺位於頸部，位於氣管兩側，由垂體前葉控制。甲狀腺的主要分泌物包括三碘甲狀腺原氨酸（Triiodothyronine, T3）和甲狀腺素（Thyroxine）全名四碘甲腺原氨酸（Tetraiodothyronine，T4）。甲狀腺還能分泌一種降鈣素（Calcitonin），控制血液中的鈣含量。
T3和T4一起對心臟、消化功能、新陳代謝、大腦發育、骨骼健康和肌肉控制起著至關重要的作用，幾乎影響人體的所有系統，這意味著正確的甲狀腺素水平對健康至關重要。T3和T4能調節生長和發育，還能影響精神、身體和代謝活動。
圖4：甲狀腺和甲狀旁腺的前后觀示意圖
（4）甲狀旁腺(parathyroid)
這是位於甲狀腺後部的四個小腺體。它們的主要分泌物是甲狀旁腺激素，這種激素通過控制血液和骨骼中的鈣含量來幫助調節鈣代謝。
（5）腎上腺(adrenal glands)
這是兩個三角形的腺體，位於每個腎臟的頂部。它們由兩部分組成--外部的皮質和內部的髓質。腎上腺激素是由皮質部分分泌的。
糖皮質激素（可的松和氫化可的松）Glucocorticoids(cortisone and hydrocortisone)：影響蛋白質和碳水化合物的新陳代謝，以及脂肪的利用。對維持血液中的葡萄糖水平非常重要，因此在緊張時血糖水平會升高。
礦物質類皮質激素（Mineral corticoids）：作用於腎小管，保留體內鹽分，排出多餘的鉀，維持水和電解質平衡。
性皮質激素（睪酮、雌激素和孕酮）Sex corticoids(testosterone, oestrogen and progesterone)：控制第二性徵的發育和生殖器官的功能。
圖5：腎上腺在體内的位置和組織結構示意圖
依次相互發出信號的腺體通常被稱為軸，如下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA軸）。HPA軸是神經內分泌系統的重要部分，參與控制應激的反應，並調節許多身體活動，如消化，免疫系統，心情和情緒，性行為，以及能量貯存和消耗。
（6）胰腺(pancreas)
胰腺被稱為雙重器官，因為它具有外分泌和內分泌功能：其外分泌功能是分泌胰液幫助消化；其內分泌功能是由位於胰腺內部的不規則形狀的內分泌組織胰島分泌激素。
朗格漢斯胰島(Islets of Langerhans）：朗格漢斯胰島是胰腺中的內分泌細胞群，包含α、β和γ細胞，分別產生胰高血糖素（glucagon）、胰島素(insulin)和促胰液素(somatostatin)。
圖6：胰腺在體内的位置和組織結構示意圖
胰島素和血糖水平
胰島素有助於控制血液中的葡萄糖水平，當血糖水平較高時，胰島素會啟動肝臟、脂肪和肌肉細胞從血液中吸收葡萄糖。葡萄糖會轉化為糖原，然後用於提供能量。
胰高血糖素和血糖水平
胰高血糖素的作用與胰島素相反；為了維持體內的正確平衡，胰高血糖素和胰島素必須共同發揮作用。當人體需要額外的葡萄糖來滿足能量需求時，例如在運動時，胰高血糖素就會釋放出來。胰高血糖素的作用是保持足夠高的血糖水平，使身體能夠良好地運轉。當血糖水平較低時，胰高血糖素就會釋放，並向肝臟發出信號，將葡萄糖釋放到血液中。
（7）性腺(gonads）
睪丸（testes）：位於腹股溝中一個叫做陰囊的囊內。睪丸有兩個功能：（1）分泌男性性激素-睪酮（受LH影響，控制男性青春期第二性徵的發育）；（2）產生精子（受垂體前葉分泌的FSH影響）。
卵巢：位於下腹部腎臟下方，每個卵巢通過寬韌帶與子宮上部相連。兩個卵巢是女性的性腺，有兩種不同的功能：（1）在排卵時產生卵子（2）產生女性性激素--雌激素和孕酮。
圖7：男性性腺（睪丸）和女性性腺（卵巢）的示意圖
（8）胸腺(thymus)
胸腺位於胸骨後和肺部之間，在青春期前一直處於活躍狀態。青春期過後，胸腺開始萎縮並被脂肪取代。
胸腺素（Thymosin）是胸腺的激素，它能刺激T細胞的發育。T細胞能保護人體免受細菌、病毒和真菌等潛在致命病原體的侵襲。胸腺雖然含有腺體組織並分泌多種激素，但它與免疫系統的關係比與內分泌系統的關係更為密切。
圖8：胸腺示意圖
激素的化學組成
激素是由內分泌細胞分泌到細胞外液中的化學物質，可調節體內其他細胞的新陳代謝活動。雖然人體會產生多種不同的激素，但幾乎所有激素都可以從化學角度歸為兩類: 氨基酸類（包括蛋白質、肽和胺）和類固醇類。
氨基酸類和肽類激素包括酪胺酸、色胺酸的衍生物，如甲狀腺素和三碘甲狀腺素是碘化的酪胺酸衍生物，黑色素和腎上腺激素屬於兒茶酚胺，也是酪胺酸的衍生物；褪黑激素（松果腺素）則是色胺酸的衍生物。
類固醇激素（由膽固醇製成）包括性腺（卵巢和睪丸）產生的性激素和腎上腺皮質產生的激素。
激素分泌的調控
負反饋機制是調節幾乎所有激素血液水平的主要方式。在這些系統中，某些內部或外部刺激會觸發激素分泌；而激素水平的上升會抑制激素的進一步釋放。因此許多激素的血藥濃度變化範圍很窄。
激活內分泌腺的刺激主要可分為三大類, 即激素、體液和神經。這三種機制代表了控制激素釋放的最常見系統，但還有一些內分泌器官會對多種不同的刺激做出反應。
圖9：激素分泌調控方式示意圖
(1) 激素刺激
最常見的刺激途徑是激素刺激，即內分泌器官受到其他激素的刺激而發揮作用。例如，下丘腦的激素會刺激垂體前葉分泌激素，而垂體前葉的許多激素會刺激其他內分泌器官向血液中釋放激素。當最終靶腺分泌的激素在血液中增加時，它們會"反饋"抑制垂體前葉激素的釋放，從而抑制自身激素的釋放。由這種機制促進的激素釋放往往是有節律的，血液中的激素水平會反覆升高和降低。
(2) 體液刺激
改變血液中某些離子和營養物質的含量也會刺激一些激素的釋放。這種刺激方式被稱為體液刺激。體液一詞指的是古代用來表示各種體液（血液、膽汁等）。例如，甲狀旁腺內毛細血管中的血鈣離子水平下降會促使甲狀旁腺激素（PTH）的釋放。由於PTH通過多種途徑來逆轉血鈣離子水平的下降，因此血Ca2+水平很快就會上升，從而結束對PTH釋放的刺激。通過體液刺激釋放的其他激素包括甲狀腺釋放的降鈣素和胰腺產生的胰島素。
(3) 神經刺激
在個別情況下，神經纖維會刺激激素的釋放，內分泌細胞可對神經刺激做出反應。典型的例子是交感神經系統刺激腎上腺髓質，使其在緊張時釋放兒茶酚胺去甲腎上腺素和腎上腺素。
神經系統和內分泌系統的相互調節
神經系統和內分泌系統的協同作用對於維持身體的平衡和適應環境是至關重要的。同時個體的心理狀態、行為和環境因素也能影響激素的分泌和作用。
(1) 應激反應：當人體感受到應激（如危險、緊張、壓力等）時，神經系統會釋放激素，特別是腎上腺素和皮質醇。這些激素的釋放可引起心率升高、呼吸加快等生理變化，以應對應激情境.
(2) 睡眠和生物鐘：激素如褪黑素和皮質醇與生物鐘調節有關，對睡眠和覺醒週期起著重要作用。褪黑素有助於調節生物鐘，促使人體在夜間進入睡眠狀態。
(3) 性激素和情緒：性激素（如雌激素和睪酮）與情緒和心理狀態有關。它們在青春期和成年後的不同階段影響著個體的情感和認知功能。
(4) 甲狀腺激素和代謝：甲狀腺激素對代謝和能量水平起著調節作用，可能對個體的警覺度和注意力產生影響。
(5) 興奮和愉悅情緒和激素的影響：多巴胺等神經遞質和激素對情緒和動機有著顯著的影響。它們參與調控愉悅感、動機驅動等方面，與注意力、學習和記憶等認知過程密切相關。
催產素：在大腦中由下視丘產生。血液中存在催產素可以創造愛和信任的感覺。催產素還可以幫助人身體在壓力期間保持平靜和幸福感，從而緩解身體不適。增加體內的催產素量的活動有助於提升人的情緒。
血清素：在大腦和消化道中產生，它的前身是色胺酸（常見於火雞、蛋和乳酪等高蛋白食物中）。血清素可以調節人的情緒，產生快樂和幸福的感覺。一般認為運動可以增加大腦中血清素的功能，並可以減輕壓力。
激素的作用機制
儘管激素通過血液循環到達身體的所有器官，但一種激素隻影響某些組織細胞或器官，即其靶細胞或靶器官。
激素通過與靶細胞中的特定受體蛋白結合影響靶細胞，從而導致細胞功能的改變。這可能導致細胞類型特異性反應，包括現有蛋白質活性的快速變化或目標基因表達的緩慢變化。
儘管激素種類繁多，但由激素引發細胞變化的機制實際上只有兩種， 即直接基因激活和第二信使系統。
(1) 直接基因激活
類固醇激素可以使用直接激活基因的機制。由於它們是脂溶性分子，類固醇激素可以通過靶細胞的質膜擴散。一旦進入細胞，類固醇激素就會進入細胞核並與特定的激素受體結合。激素受體複合物會與細胞DNA上的特定位點結合，激活某些基因轉錄信使RNA（mRNA）。mRNA在細胞質中翻譯合成新的蛋白質。
(2) 第二信使系統
蛋白質和肽類激素通常是水溶性的，無法直接進入靶細胞。它們會與靶細胞質膜上的激素受體結合，並使用第二信使系統。在這種情況下，激素（第一信使）與膜上的受體蛋白結合，被激活的受體引發一系列反應，激活某種酶。該酶反過來催化反應，產生第二信使分子（如cAMP或環腺苷單磷酸），引發細胞內的其他變化，從而完成靶細胞對激素的特異反應。
其它器官的內分泌功能
除了上述專門的內分泌器官外，許多屬於其他身體系統的器官也具有次級內分泌功能，包括骨骼、腎臟、肝臟、心臟和性腺。例如腎臟會分泌內分泌激素促紅細胞生成素；心臟可以分泌兩種肽類激素，其一為心房鈉尿肽（Atrial Natriuretic Peptide，又稱心鈉素），由心房肌細胞分泌。其生理作用是利鈉、利尿，減少靜脈回流，降低中心靜脈壓，使心輸出量降低和血壓下降等。另外一種由心分泌的物質則是B-型鈉尿肽。
參考文獻
(1) Essentials of Human Anatomy & Physiology (13th Edition), by Elaine N. Marieb & Suzanne M. Keller. 2022
(2) Anatomy and Physiology (5th Edition), by Helen McGuinness, 2021
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