一、發病原因
內分泌系統中，甲狀腺、腎上腺、甲狀旁腺早期可見增生和腺瘤，性腺早期增生，繼以萎縮，晚期甲狀腺、腎上腺亦萎縮。胸腺呈現持久性增大。內臟中心、肝、胰、胃、肺、脾等皆巨大，腸增長，淋巴組織增生。
骨骼系統病變明顯，有下列特征：巨人癥的長骨增長和增粗，肢端肥大癥的長骨骨骺增寬，外生骨疣。顱骨、鼻竇二者皆增大，巨人癥患者為全面性增大，肢端肥大癥者顱骨增厚，顴骨、枕骨隆突增厚增大，下頜骨明顯向前下方伸長。脊柱骨軟骨增生，骨膜骨化，骨質疏松，引起脊椎骨楔狀畸形，腰椎前突與胸椎后突而發生佝僂，指(趾)端增粗肥大。
二、發病機制
肢端肥大癥和巨人癥幾乎均繼發于垂體腺瘤，但其發病機制并不完全清楚。GH瘤是原發于垂體本身的改變，還是繼發于下丘腦功能調節失常，即由GHRH分泌增多所致未完全定論，但多數證據支持大多數肢端肥大癥和巨人癥是原發于腦垂體病變。理由是腺瘤外的垂體組織無病理性增生;GH瘤患者血中GHRH是減低的;無睡眠時的GH分泌峰和GH水平不被葡萄糖負荷所抑制;對應激刺激也無GH分泌反應;垂體GH瘤呈不同程度的功能自主性，最近在40%GH瘤中發現鳥嘌呤核苷調節蛋白有遺傳性點突變，這將導致GH的自主性分泌和細胞生長，成功地切除GH瘤后，GH動力學恢復正常。懷疑下丘腦性異常引起GH瘤的依據是：在正常情況下，多巴胺和其增效劑(如溴隱停、阿撲嗎啡)是刺激GH分泌，但在70%～80%的GH瘤患者，這些藥物卻抑制GH分泌，提示有中樞性缺陷，但尚不能確定是原發于中樞性缺陷，還是由于GH自主分泌的結果。GHRH分泌增多導致的肢端肥大癥或巨人癥是罕見的，異源性GH分泌過多有少數報道，可見于支氣管或胸腺類癌、胰島細胞瘤、肺燕麥細胞癌、甲狀腺髓樣癌、下丘腦神經節細胞瘤等，它們最可能分泌的是GHRH，有的也可能同時分泌GH。
垂體生長激素腺瘤個體差異較大。在不同的患者，腫瘤的體積、細胞的病理學特點都可能有明顯的差別。有些腺瘤除分泌生長激素外，還可能同時分泌其他腺垂體激素。一般情況下，垂體腺瘤在起源上多為單克隆源性，但在極少數患者，可能會存在起源上相互獨立的生長激素腺瘤。
肢端肥大癥患者的病程一般較長，大多數垂體腺瘤在得到診斷時，其直徑已大于10mm，約有1/3的腫瘤患者可有向上和(或)向四周的蝶鞍外擴張，約1/3為微腺瘤。30%～40%的垂體腫瘤向周圍組織局部或彌漫性地浸潤生長，特別是向硬腦膜和骨骼浸潤。在生長激素細胞腺瘤中，約有60%為嗜酸性腺瘤，其他為嫌色細胞瘤。電鏡顯示腺瘤細胞可有不同數量的分泌顆粒，其數量反映細胞內激素合成與釋放之間的動態平衡。這些腺瘤的分泌顆粒可以致密或稀疏，但從臨床表現上難以區分這兩類腫瘤。在異位生長激素釋放激素腫瘤所造成的肢端肥大癥病例中，常可發現垂體的生長激素細胞增生，另外也有腺瘤形成的報道。
肢端肥大癥患者的垂體腺瘤以分泌生長激素為主，但也可能同時分泌其他腺垂體激素，造成兩種或更多種腺垂體激素高分泌的表現。在肢端肥大癥患者中，將近2/3的患者的垂體腺瘤只分泌生長激素，這些腺瘤細胞胞漿中的生長激素分泌顆粒可表現為致密或稀疏。
研究發現，分泌顆粒致密的腫瘤生長緩慢，臨床癥狀常不明顯，而分泌顆粒稀疏的腫瘤發展迅速，常呈浸潤性。相當數量的肢端肥大癥患者的腺瘤由生長激素分泌細胞和催乳素分泌細胞混合而成，可同時合成和分泌生長激素和催乳素，運用免疫組化方法，可在生長激素腺瘤細胞之間發現含有分泌催乳素的細胞。也有些腺瘤的瘤細胞形態單一，由同一種細胞組成，但它能同時分泌生長激素和催乳素。另有一些腺瘤來源于嗜酸性干細胞，即由分泌生長激素的細胞和分泌催乳素的細胞的共同的前體細胞發展而成，這類腺瘤的細胞分化程度較低，腫瘤生長迅速，多為浸潤性，但肢端肥大癥的臨床表現常不明顯。
在正常狀態下，生長激素在成人由腺垂體分泌，其激素釋放呈脈沖式，并受多種神經內分泌因素調節，年齡、性別、睡眠、營養等也可影響其分泌。空腹生長激素釋放要高于攝入食物后，睡眠時生長激素的釋放也增加。生長激素分泌受雙重調節，下丘腦生長激素釋放激素可刺激生長激素分泌，而下丘腦生長抑素則抑制生長激素的分泌。在營養狀況良好時，正常人合成的IGF-Ⅰ主要依賴于生長激素的分泌，而生長激素與IGF-Ⅰ又通過對下丘腦和垂體水平的負反饋來抑制生長激素的分泌。
垂體生長激素腺瘤在分泌生長激素的節律上也有變化，表現為晝夜節律喪失，1天中任何時間都能測到血中生長激素的水平。多數患者生長激素的峰值在清晨4時，谷值在下午16時，有些患者甚至1天內出現多次分泌高峰。經治療后，生長激素的分泌節律可以得到恢復
據報道，胰島素樣生長因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)與多種腫瘤的細胞增殖有關，Koyoyama等運用原位雜交方法，發現在垂體腺瘤中存在大量IGF-Ⅱ的mRNA，說明IGF-Ⅱ在垂體腺瘤中有高表達，提示其與腺瘤的生成可能有關。
