(一)cAMP是激素在细胞内的信使

五十年代初期，Sutherland在实验中发现，肝细胞组织切片若加入肾上腺素,可以加速肝糖原分解为葡萄糖；测定磷酸化酶(分解肝糖元的酶)，发现其活性增加。因此他认为，磷酸化酶是肝糖元分解的限速酶，肾上腺素能激活此酶。但是，若用纯化的磷酸化酶与肾上腺素一起温育，后者对酶则没有激活作用。由此提示，肾上腺素激活磷酸化酶是一间接过程，需要肝细胞中其它物质的协助。进一步对肝匀浆做试验，若其中加入ATP、Mg＋＋及肾上腺素，则磷酸化酶又可被激活。若只取肝匀浆离心后的上清液，则不能观察到肾上腺素的这种激活作用；只有再加入沉淀中的细胞膜，激活效应才又恢复。这一实验表明，肾上腺素对磷酸化酶的激活至少需要两种以上的因素。后来的实验证实，肾上腺素首先作用于细胞膜，使膜上的腺苷酸环化酶活化，后者使细胞内ATP在Mg2＋的存在下转变为cAMP，而cAMP可再使胞浆中的磷酸化酶b转变为磷酸化酶a。由于肾上腺素并不进入细胞，其作用是通过细胞内cAMP传递的，因此将cAMP称为细胞内信使(Intracellular Messenger)。 cAMP广泛存在于生物界，但其在正常细胞中的含量甚微，仅为0.1μM，在激素作用下，可升高约100倍。细胞中cAMP的浓度除了与催化cAMP生成的腺苷酸环化酶有关外，还受到催化cAMP分解的磷酸二酯酶的控制(见图9－5)。 有许多药物能抑制磷酸二酯酶的活性，如甲基黄嘌呤(包括茶碱、氨茶碱和咖啡因等)。二丁基?cAMP不易被磷酸二酯酶水解，同时又能抑制此酶活性，故有提高cAMP水平的作用。 激素中多数激素可使cAMP的生成加速，少数激素则可以降低细胞内cAMP的浓度。大部分肽类激素，包括胰高血糖素、甲状旁腺素、降钙素、抗利尿激素和催产素等以及儿茶酚胺类激素均可通过相应的受体激活靶细胞膜上的腺苷酸环化酶，从而使胞内cAMP的浓度增加。 现将几种激素对cAMP浓度的影响及其与受体结合后引起的生理效应列表如下： 表9－3　某些激素对cAMP浓度的影响及其最终生理效应

激素	靶组织或靶器官	cAMP浓度	对酶或化学反应的影响	最终生理效应
肾上腺素	肝	↑	糖原合成酶↓	糖原合成↓
			磷酸化酶↑	糖原分解↑
	脂肪组织	↑	脂肪酶↑	脂肪分解↑
	心肌、骨骼肌	↑	磷酸化酶↑	糖原分解↑
胰高血糖素	肝、心肌	↑	磷酸化酶↑	糖原分解↑
	脂肪组织	↑	脂肪酶↑	脂肪分解↑
	胰岛β－细胞	↑	－	胰岛素分泌↑
促肾上腺皮质激素	肾上腺皮质	↑	胆固醇→孕烯醇酮↑	糖皮质激素合成↑
（ACTH）	脂肪组织	↑	脂肪酶↑	脂肪分解↑
促甲状腺激素	甲状腺	↑	磷酸化酶↑	糖原分解↑，摄到碘
（TSH）				及合成分泌T3、T4↑
	脂肪组织	↑	脂肪酶↑	脂肪分解↑
	脂肪组织	↓	脂肪酶↓	脂肪分解↓
胰岛素	肝、骨骼肌	↓	磷酸化酶↓	糖原分解↓
			糖原合成酶↑	糖原合成↑
			丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸↓	糖异生↑

↑代表增高或增强　　↓代表降低或减弱 激素与其专一性细胞膜受体结合后，是如何激活腺苷酸环化酶的呢?近来有人认为，GTP和GTP调节蛋白即G蛋白，起着介导激素对腺苷酸环化酶激活的作用。当激素与受体结合后，G－蛋白与TP结合,生成GTP－G蛋白复合物，后者能活化腺苷酸环化酶(详见第十二章)。