在过去的时代,巨人和侏儒一直受人褒贬、令人惧怕,但最近随着用于控制生长的垂体激素在分子基础方面的研究及其途径的研究,他们的状况正在得到改观。Lin Chijen等关于生长激素释放因子受体与垂体细胞生长相关性表达的研究以及Mayo在近期《分子内分泌学》中的报道均认为生长激素(促生长激素)的分泌和分泌细胞的增生是通过下丘脑因子在垂体上的受体负责诱发产生的,这一途径的错误信息将导致巨人症和侏儒症。
脊椎动物垂体产生生长激素和其他控制甲状腺、肾上腺和性腺分泌的激素,每种垂体激素或激素原是由一类独特的细胞合成的,而这类细胞的增殖以及激素的分泌需依靠临近的下丘脑产生相当量的释放与增殖激素,从而产生连续的信号来完成。下丘脑产生生长激素释放因子(GRF)刺激垂体促生长素细胞增殖和分泌生长激素。在促生长腺中,GRF与以cAMP作为第二信使的信号途径相关。这类促生长索细胞以及其他两种垂体细胞类型的繁殖都是依赖于垂体特定转录因子pit-1。现已在许多运动员特别是侏儒综合征和巨人综合征中发现这种信号途径发生了突变。(见图)
GRF与促生长素细胞之间信号的研究表明存在一条Gs蛋白连接受体/腺嘌呤环化酶途径。其他利用这类机制传递信息的神经递质和肽激素都是通过一种受体,这种受体属于7-螺旋跨膜蛋白家族中的一种。所以Lin Chijin等和Mayo研究了这一成分在垂体中的表达,他们发现了具有同类基因全部特征的相同分子,并说明了这种分子在豚鼠或小鼠垂体中的特异性的表达。他们还发现这种受体在非垂体细胞系中表达时,能激活cAMP合成,以致GRF的生理浓度增加,但控制肽的浓度不变。Mayo还说明了达到一定生理浓度的GRF可以与转染有这种克隆受体的细胞膜特异性结合。这些推论通过两组克隆bona fide GRF受体的细胞获得证明。
Lin Chijen等说明了在矮种鼠的pit-1转录因子上,存在一个假定无效的突变时,GRF受体和生长激素都将不会表达,因此GRF受体的表达是受转录因子pit-1控制的。矮种鼠中GRF受体表达的缺乏可圆满地解释在pit-1突变中出现的促生长素细胞无法增殖的现象,即没有GRF受体而使促生长细胞无法接受下丘脑GRF提供的增殖信息。这不仅可以解释促生长腺的问题,同样也可以解释分泌催乳激素的促乳腺体和促甲状腺激素的促甲状腺在矮种鼠中无法进行细胞增殖的问题。pit-1也可以刺激下丘脑上多巴胺受体和甲状腺释放激素受体,而多巴胺和甲状腺释放激素的释放将刺激相应的垂体细胞的增殖。多巴胺D2受体在垂体中表达,而多巴胺拮抗剂通常用于治疗垂体肿痛,由此认为这些受体在pit-1突变鼠中也无法表达。
在人体中,下丘脑-垂体-靶组织这个信号系统是通过特定分子进行调解和中介的,对这些分子的细致研究可以认识到人类许多侏儒和巨人综合征是由某一个编码基因的突变引起的。例如:仅仅在pit-1等位基因羧基端上的点突变,将导致人体中垂体激素发生明显的变化,即生长激素、促乳腺激素和促甲状腺激素缺乏,这一显性突变与鼠中pit-1的隐性突变是一样的。这种突变蛋白和它的显性遗传以及表型不变是一致的,在保留其与DNA的结合能力时,突变蛋白作为一种反效等位基因,用来测试一个受体基因被转激活的能力。因此这种突变一般位于可以干扰下游基因转激活作用的一个氨基酸残基上。另外,少数垂体侏儒综合征是由生长激素本身突变引起的,这可以通过注射生长激素来治疗,而由生长激素受体突变引起的侏儒综合征,就不能采用这种方法。再则,非垂体侏儒综合征有些可以通过激素治疗,但也与GRF突变有关,有证据表明,这类分子不仅在下丘脑中表达,也在胎盘中存在,用于调节其他重要分泌过程和增殖过程。
巨人症同样可以通过这类分子在同一信号途径中的不同表达方式得到解释,GRF最初被证明来自一种胰腺肿瘤,它可以分泌高浓度的GRF,从而引起促生长细胞的增殖和生长激素的过度分泌,最终导致肢端肥大症(即手、头、脚的过度生长),而在转基因鼠中,GRF的过度表达将引起肥大症。经研究,激活腺嘌呤环化酶,从而导致垂体细胞增殖的主要成分是Gs蛋白中的α亚基,这种α亚基中常发生一种显性激活突变,形成导致人类肢端肥大症的垂体肿瘤。但是在其基因上发生的相同突变只是形成更多的具有各式效应的复合内分泌赘生物,这将形成Mocune-Albright综合征。这种Gs蛋白α亚基一定在许多组织中起作用,从而使这种激活突变可以导致一定数量的信号途径失去调节作用。
GRF受体的克隆为研究特异性巨人症和侏儒症的基因连锁提供一种新的方式。正如GRF受体特异性作用与垂体一样,GRF受体中的功能丧失突变将导致非侏儒综合征,它是不能采用GRF疗法治愈的。鼠的小突变是一种GRF的准突变,这种小突变被认为是下丘脑信号传递中的一种缺陷,它并不影响GRF,但影响生长激素的分泌。此外,生长激素分泌的缺乏可以通过腺嘌呤环化酶激活剂forskolin或者Gs激活剂霍乱秦素来弥补,这就是说在这种突变中下游信号转导途径是正常的、这个重要的试验表明了GRF受体与小突变是紧密相关的,同时这个试验可以被用来寻找等位基因上特异性DNA片段的改变,人类侏儒症的研究揭示了GRF受体中丧失功能的突变对于GRF的影响和生长激素的影响是相同的。
GRF受体中的显性激活突变也被认为会产生相反的表型过敏症。因为GRF受体基因是一类已研究清楚的基因中的一种,因此从酵母到人类的一批结果可以推测GRF的功能区和突变序列所在的区域。例如:位于7-螺旋跨膜β-肾上腺素和酵母α-因子受体的羧基端,有一段细胞质区域,它们都消极地调节其与Gs蛋白的连接,使这段区域产生缺失,最终导致对它们配体的过敏性。GRF受体中这段区域的相同突变将产生GRF的过敏症,势必导致促生长素细胞增生或肿瘤。事实上,有些垂体肿瘤在Gs蛋白的α-亚基中并不产生突变,无论如何一定数量的垂体肿瘤并不能增加cAMP水平,这被认为是由于蛋白激酶A的突变所引起的,这种突变将使得蛋白激酶与其正常调节子cAMP去偶联,或者激活突变点的下游基因。至此,可以认定在肢端肥大肿瘤或者非常高的人体中将发现GRF受体突变。
由于在解释和治疗巨人症和侏儒症的根本原因上取得了巨大进展,不久侏儒将会比内分泌学家还少。我预言,内分泌学家们将继续研究人类中更为微妙的遗传变化,也就是研究人类高度与标准高度的细小偏差,当然也包括治愈那些希望恢复正常的人们。
[Nature,Vol. 360,711-712(1992)]
声控技术新发展
目前美国已有大量声控产品问世,最著名的有:声控技术公司生产的用声音激发的遥控装置,即盒式录像机声控程序编制器;微软件公司生产的供个人计算机使用的声音辨别装置;无线电器材公司生产的声控电话机。
可以对声音作出反应的声频系统也已问世,如日本松下电器公司已把它开发的用于盒式录像机遥控的声控技术用于一种激光唱机的样机上;三洋电机公司出售的汽车音响系统中也采用了声控技术,可使司机手不离方向盘就能选择节目。
许多型号的个人计算机最终也将具备声控能力,目前至少已有一种个人计算机具备这种能力,即温氏技术公司前不久宣布将推出的486型可移动式计算机。苹果计算机公司展示了一种可辨认声音的计算机。正在崭露头角的袖珍式个人计算机今后几年可能成为应用声控技术的最适宜的对象。
电话领域运用声控技术的时机也已成熟,无线电器材公司已研制出可用声控方式拨20个电话号码的电话系统;生产盒式录像机遥控装置的声控技术公司已宣布今年推出用声控拨号的装置;美国电话电报公司、声波通讯公司和斯普林特等公司都在试验用声控技术而不是用拨号方式打长途电话,并且还在研制通过语言转换技术进行语言翻译的电话系统。
(兆丰文)