信号转导是生命科学中最为重要的领域之一,50来年的发展为医学研究发挥了巨大的推动作用。萨瑟兰cAMP的发现和第二信使假说的提出是信号转导研究中里程碑式的事件。本期故事介绍cAMP发现的历史背景和过程,第二信使假说的内容和意义,从而对第二信使假说的科学贡献有一个概括的理解。
现代内分泌学的历史基本上就是激素的历史。Addison可能是第一个认识到皮肤色素沉着与肾上腺有关的临床学家。他于1849年报道了肾上腺皮质功能减退症的临床表现和病理变化。此后,人们又先后发现了甲状腺、睾丸等腺体的内分泌功能。20世纪,内分泌学的重大发现主要有:
结晶肾上腺素制备(1901年)
雌激素(雌酮)提取(1919年)
胰岛素治疗1型糖尿病(1921年)
腺垂体组织移植(1928年)
泌乳素/生长激素/加压素和催产素纯化(1937年)
醛固酮的分离与纯化(1953年)
原发性醛固酮增多症病例报道(1954年)
胰岛素A、B链和氨基酸数目的确定(1954年)
PTH的发现(1961年)
受体学说的建立(1962年)
降钙素的发现(1963年)
人工合成胰岛素(1965年)
ACTH/生长激素和泌乳素的分离、Zollinger-Ellison综合征(胃泌素瘤)/Verner-Morrison综合征(VIP瘤)/胰高血糖素瘤/肾素瘤等的确认(1966~1969年)
弥散性APUD细胞系统学说的建立(1968年)
放射免疫分析(RIA)激素测定法的建立(1977年)
前列腺素(1982年)和心钠素(1984年)的发现。
近几十年来,生物学的诺贝尔奖集中在遗传学和分子生物学领域,而内分泌代谢病学的重大研究成果屡屡介于其中。例如:
第二信使cAMP
血管加压素(AVP)和催产素(OT)的结构
受体机制
蛋白质分子中的信号结构域
G蛋白结构与功能
血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)和一氧化氮系统等;
这些都是内分泌学领域中以诺贝尔奖为标志的发展里程碑。
20世纪80年代以来,先后发现、鉴定和纯化了:
胸腺素(thymosin)
活化素(activin)
抑制素(inhibin)
松弛素(relaxin)
胰淀粉样肽(IAPP,amylin)
胰高血糖素样肽-1 (GLP-1)
瘦素(leptin)
卵泡抑制素(folliculostatin)
促红细胞生成素(erythropoietin)
骨钙素(osteocalcin)
ACTH样垂体中叶肽(CLIP)
降钙素基因相关肽(CGRP)
食欲素(orexin)
甘丙素(galanin)
肾上腺髓质素(AM)
抗苗勒管激素(antimullerian hormone,AMH)
IGF-1
IGF-2
以及数十种细胞因子、生长因子、免疫因子、炎症因子、抗炎症因子、旁分泌/自分泌激素以及各种信号传导元件。
近二十年,又发现和深入研究了:
kisspeptin
葛瑞林(ghrelin)
水孔蛋白(aquaporin)
排磷素(FGF23)
脂连素(adiponectin)
网膜素(omentin)等。
此外,激素的作用机制和激素受体研究也都取得了突破性进展,并用重组基因工程技术人工合成了大量已知结构的激素、激素类似物(hormone analogs)、激素受体激动剂(hormone receptor agonist)和拮抗剂(antagonist)等。
所有上述激素/因子等等作用都离不开细胞信号传导途径。细胞信号转导是研究细胞甚至机体感受、转导环境(也包含内环境)刺激及调节代谢生理反应和基因表达分子途径的一门学科,现已成为生命科学的前沿和最为重要的科学领域之一,并且其基础理论和临床应用成为医学领域不可缺少的一个环节,作为医学《生物化学》教材独立一章进行讲述,而且还与生理学、内分泌学、病理生理学、药理学、内科学等学科有机结合,成为了基础医学中的一项重要内容。虽然细胞信号转导取得了巨大的成就,但它真正进入分子水平的研究还不到50年的时间,其中cAMP的发现及随后“第二信使假说”的提出是细胞信号转导研究历程中奠基性的成就,成为推动该领域迅猛发展的直接动力,2016年是“第二信使假说”提出50周年,2017年又是cAMP发现60周年,