Нейрогормоны гипоталамуса по кровеносным сосудам доставляются в
Эндокринная система координирует функции различных органов посредством гормонов, являющихся химическими веществами, которые выделяются в кровоток из специализированных клеток, находящихся внутри эндокринных желез (внутренней секреции). Находясь в крови, гормоны влияют на функцию тканей-мишеней, которые могут быть либо другой эндокринной железой, либо рецептором. Некоторые гормоны действуют на клетки того же органа, который является их источником (паракринный эффект), а иногда даже на сами продуцирующие их клетки (аутокринный эффект).
Гормоны могут быть:
Пептидами различных размеров
Стероидами (образуются из холестерина)
Производными аминокислот
Гормоны избирательно связываются с рецепторами, располагающимися внутри или на поверхности клеток-мишеней. Рецепторы, находящиеся внутри клетки, взаимодействуют с гормонами, регулирующими функции гена (например, кортикостероидами, витамином D, гормоном щитовидной железы). Рецепторы на поверхности клеток связываются с гормонами, которые регулируют функцию энзимов или влияют на ионные каналы (например, гормон роста, тиреотропин-рилизинг гормон).
Гипофиз и его органы-мишени
Функции периферических эндокринных органов в той или иной степени контролируются гормонами гипофиза. Некоторые функции (например, секреция инсулина поджелудочной железой, зависящая главным образом от уровня глюкозы в крови) контролируются гипофизом в минимальной степени, тогда как другие (например, секреция тиреоидных или половых гормонов) практически целиком подчинены гипофизарным гормонам. Секреция самих гипофизарных гормонов контролируется гипоталамусом.
Взаимоотношения между гипоталамусом и гипофизом (называемые гипоталамо-гипофизарной системой) представляют собой систему с обратной связью. Гипоталамус получает сигналы практически из всех областей центральной нервной системы и использует их для формирования сигналов, направляемых в гипофиз. Гипофиз в ответ выделяет различные гормоны, которые стимулируют многие эндокринные железы организма. Изменения в крови уровней гормонов, продуцируемых этими эндокринными железами, воспринимаются гипоталамусом, который соответственно усиливает или ослабляет стимуляцию гипофиза, поддерживая таким образом гомеостаз.
Гипоталамус модулирует активность передней и задней долей гипофиза разными способами. Синтезируемые в гипоталамусе нейрогормоны достигают передней доли гипофиза (аденогипофиза) через особую портальную систему сосудов и регулируют синтез и секрецию 6 основных пептидных гормонов передней доли (см. рисунок Гипофиз и его органы-мишени). Последние регулируют функции периферических эндокринных желез (щитовидной железы, надпочечников и гонад), а также рост и лактацию. Прямые нервные контакты между гипоталамусом и передней долей гипофиза отсутствуют.
В отличие от этого задняя доля гипофиза (нейрогипофиз) состоит из аксонов, нейронные тела которых расположены в гипоталамусе. Эти аксоны служат в качестве депо для 2 пептидных гормонов: вазопрессина (антидиуретического гормона) и окситоцина, синтезируемых в гипоталамусе; на периферии эти гормоны регулируют водный баланс, выработку молока и маточное сокращение.
Практически все гормоны, продуцируемые гипоталамусом и гипофизом, выделяются в кровь импульсами; периоды секреции сменяются периодами покоя. Секреция некоторых гормонов [например, адренокортикотропного гормона (АКТГ), гормона роста, пролактина] обладает четким циркадным ритмом; секреция других (например, лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов в ходе менструального цикла) подчиняется месячному ритму, на который накладывается циркадный.
Нейрогормоны Гипоталамуса
Нейрогормон | Гормон передней доли гипофиза, на который оказывается влияние | Эффект |
Кортикотропин-высвобождающий гормон | АКТГ | Стимулирующее |
Дофамин | Пролактин ЛГ ФСГ ТТГ | Ингибирующее Ингибирующее Ингибирующее Ингибирующее |
Гонадотропин-высвобождающий гормон | ЛГ ФСГ | Стимулирующее* Стимулирующее* |
Рилизинг-гормон гормона роста | гормон роста (ГР) | Стимулирующее |
Пролактин-высвобождающий гормон | Пролактин | Стимулирующее |
Соматостатин | гормон роста (ГР) ТТГ | Ингибирующее Ингибирующее |
Тиреотропин-рилизинг-гормон | ТТГ Пролактин | Стимулирующее Стимулирующее |
* В физиологических условиях и при экзогенном введении при перемежающимся пульсе. Непрерывная инфузия ингибирует высвобождение ЛГ и ФСГ. | ||
АКТГ = адренокортикотропный гормон ( кортикотропин); ФСГ = фолликулостимулирующий гормон; ГР = гормон роста; ЛГ = лютеинизирующий гормон; ТТГ = тиреотропный гормон. | ||
На сегодняшний день выделяют (см. таблицу Нейрогормоны гипоталамуса) 7 физиологически значимых гипоталамических нейрогормонов. За исключением биогенного амина дофамина, все они являются небольшими пептидами. Некоторые из них вырабатываются не только в гипоталамусе, но и на периферии, особенно в желудочно-кишечном тракте, и функционируют как местные паракринные факторы. Одним из них является вазоактивный интестинальный пептид, который стимулирует также секрецию пролактина.
Нейрогормоны контролируют секрецию многих гормонов гипофиза. Секреция большинства из них зависит от стимулирующих сигналов гипоталамуса. Исключение составляет пролактин, секреция которого контролируется ингибирующим стимулом. После перерезки ножки гипофиза (соединяющей гипофиз с гипоталамусом) секреция пролактина усиливается, тогда как секреция других гормонов передней доли гипофиза ослабевает.
Большинство патологических процессов в гипоталамусе (включая опухоли и воспалительные поражения) сопровождается изменением секреции гипоталамических нейрогормонов. Поскольку нейрогормоны синтезируются в разных центрах гипоталамуса, некоторые патологические процессы изменяют продукцию только одного нейропептида, тогда как другие влияют на выработку нескольких из них. При этом может иметь место как гипо-, так и гиперсекреция нейрогормонов, что соответственно ослабляет или усиливает секрецию гормонов гипофиза. Клинические синдромы, которые возникают в результате дисфункции гипофизарных гормонов (например, несахарный диабет, акромегалия и гипопитуитаризм), обсуждаются в других разделах.
Клетки передней доли гипофиза (которая составляет 80% веса всего гипофиза) синтезируют и выделяют ряд гормонов, необходимых для нормального роста и развития, а также стимулирующих активность нескольких желез-мишеней.
АКТГ называют также кортикотропином. Основным стимулятором секреции АКТГ является кортикотропин-рилизинг-гормон (КРГ), но при стрессе принимает участие и вазопрессин. Под влиянием АКТГ кора надпочечников секретирует кортизол и слабые андрогены, такие как дегидроэпиандростерон (ДГЭА). Попадая в кровь, кортизол и другие кортикостероиды (включая экзогенные кортикостероиды) ингибируют секрецию КРГ и АКТГ. Изменения в системе КРГ-АКТГ- кортизол являются основным компонентом реакции на стресс. В отсутствие АКТГ кора надпочечников атрофируется и практически перестает секретировать кортизол.
ТТГ регулирует структуру и функцию щитовидной железы, стимулируя синтез и секрецию тиреоидных гормонов. Синтез и секреция самого ТТГ стимулируется гипоталамическим тиреотропин-рилизинг гормоном (ТРГ) и тормозится (по принципу отрицательной обратной связи) присутствующими в крови тиреоидными гормонами.
ЛГ и ФСГ контролируют продукцию половых гормонов. Синтез и секреция самих ЛГ и ФСГ стимулируются в основном гонадотропин-высвобождающим гормоном (ГнВГ) и блокируются эстрогенами и тестостероном. Одним из факторов, контролирующим высвобождение ГнВГ, является кисспептин, гипоталамусный пептид, который активизируется за счет увеличения уровней лептина в период полового созревания. Два половых гормона, активин и ингибин, влияют только на ФСГ; активин является стимулирующим, а ингибин – подавляющим.
У женщин ЛГ и ФСГ стимулируют развитие фолликулов яичников и овуляцию.
У мужчин же ФСГ действует на клетки Сертоли и необходим для сперматогенеза, а ЛГ – на клетки Лейдига в яичках, стимулируя биосинтез тестостерона.
ГР стимулирует соматический рост и регулирует обмен веществ. Главным стимулятором синтеза и секреции ГР является рилизинг гормон гормона роста (РГГР), а ингибитором этих процессов – соматостатин. ГР контролирует синтез инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1), называемого также соматомедином-С, от которого в основном и зависит рост тканей. ИФР-1 продуцируется многими тканями, но главным его источником является печень. Одна из разновидностей ИФР-1 присутствует в мышцах, где играет роль в увеличении их силы. Этот вариант белка слабее регулируется ГР, чем печеночный его вариант.
Метаболические эффекты ГР развиваются двухфазно. Вначале ГР действует подобно инсулину, увеличивая поглощение глюкозы мышцами и жировой тканью, стимулируя захват аминокислот и синтез белка в печени и мышцах и угнетая липолиз в жировой ткани. Через несколько часов развиваются более выраженные антиинсулиновые метаболические эффекты. К ним относится торможение захвата и утилизации глюкозы, что сопровождается повышением уровня глюкозы в крови и усилением липолиза с возрастанием уровня свободных жирных кислот в плазме. Повышение уровня ГР при голодании поддерживает содержание глюкозы в крови и мобилизует жир, являющийся альтернативным источником энергии. Продукция ГР с возрастом снижается. Грелин (гормон, вырабатываемый клетками дна желудка) способствует выделению ГР из гипофиза, увеличивает потребление пищи и улучшает память.
Пролактин продуцируется клетками, которые называются лактотрофами; на их долю приходится около 30% всех клеток аденогипофиза. Во время беременности размеры гипофиза удваиваются в основном вследствие гиперплазии и гипертрофии лактотрофов. Главная функция пролактина у человека – стимуляция продукции молока. Пролактин выделяется также во время полового акта и при стрессе. Уровень пролактина – чувствительный показатель дисфункции гипофиза; именно этот гормон чаще всего продуцируется опухолями гипофиза, а при инфильтративных процессах или опухолях, сдавливающих гипофиз, его содержание, как и уровень других гормонов, снижается.
Передняя доля гипофиза вырабатывает и ряд других гормонов. К ним относятся проопиомеланокортин (ПОМК, который способствует образованию АКТГ), альфа- и бета-меланоцитстимулирующие гормоны (МСГ), бета-липотропин (β-липотропин), энкефалины и эндорфины. ПОМК и МСГ могут вызывать гиперпигментацию кожи, что приобретает клиническое значение только при расстройствах, сопровождающихся резким повышением уровня АКТГ (например, при аддисоновой болезни или синдроме Нельсона). Функция β-ЛПГ неизвестна. Энкефалины и эндорфины представляют собой эндогенные опиоиды, которые связываются с опиатными рецепторами в ЦНС и активируют их.
Задняя доля гипофиза секретирует вазопрессин (называемый также аргинин -вазопрессином или антидиуретическим гормоном [АДГ]) и окситоцин. Оба этих гормона выделяются в ответ на нервные импульсы, и их период полужизни в крови составляет примерно 10 минут.
Основная функция вазопрессина заключается в сохранении воды в теле почками путем повышения водной проницаемости эпителия дистальных труб. Высокие концентрации вазопрессина также вызывают сужение сосудов. Как и альдостерон, вазопресин играет важную роль в поддержании гомеостаза жидкости, а также гидратации сосудов и клеток. Основным стимулятором секреции вазопрессина является повышение осмотического давления воды в организме, которое «ощущается» осморецепторами гипоталамуса.
Другой важный стимул – снижение объема жидкости, «ощущаемое» барорецепторами левого предсердия, легочных вен, каротидного синуса и дуги аорты; сигналы от барорецепторов по блуждающему и языкоглоточным нервам передаются в центральную нервную систему. К другим стимуляторам секреции вазопрессина относятся боль, стресс, рвота, гипоксия, физическая нагрузка, гипогликемия, холинергические агонисты, бета-блокаторы, ангиотензин и простагландины. Ингибиторами секреции вазопрессина являются алкоголь, альфа-блокаторы и глюкокортикоиды.
Нехватка вазопрессина вызывает центральный несахарный диабет. Неспособность почек нормально реагировать на вазопрессин является причиной нефрогенного несахарного диабета. Удаление гипофиза обычно не приводит к постоянному несахарному диабету, поскольку некоторые сохранившиеся гипоталамические нейроны продолжают продуцировать небольшое количество вазопрессина.
Копептин одновременно вырабатывается с вазопрессином в задней доле гипофиза. Измерение его уровня может помочь выяснению причины гипонатриемии.
Окситоцин имеет 2 основных объекта воздействия:
Миоэпителиальные клетки лактирующей груди, которые окружают альвеолы молочной железы
Гладкая мускулатура матки
Выработка окситоцина стимулируется при грудном кормлении, что вызывает сокращение миоэпителиальных клеток. Это сокращение помогает молоку проходить от альвеол к большим протокам, откуда оно и выделяется (так называемый рефлекс выброса молока кормящих матерей). Окситоцин вызывает сокращение гладкомышечных клеток матки, и при беременности чувствительность матки к окситоцину увеличивается. Однако во время родов резкого повышения уровня окситоцина в плазме не происходит и роль окситоцина в индукции родов остается неясной.
Стимулы к секреции окситоцина у мужчин неизвестны; его концентрация в плазме мужчин крайне низка.
Источник
Местоположение гипоталамуса в мозге
Гипотала́мус[2] (лат. hypothalamus, от др.-греч. ὑπό ‘под’ и θάλαμος ‘комната, камера, отсек, таламус’) – небольшая область в промежуточном мозге, включающая в себя большое число групп клеток (свыше 30 ядер)[3], которые регулируют нейроэндокринную деятельность мозга и гомеостаз организма. Гипоталамус связан нервными путями практически со всеми отделами центральной нервной системы, включая кору, гиппокамп, миндалину, мозжечок, ствол мозга и спинной мозг. Вместе с гипофизом гипоталамус образует гипоталамо-гипофизарную систему, в которой гипоталамус управляет выделением гормонов гипофиза и является центральным связующим звеном между нервной и эндокринной системами. Он выделяет гормоны и нейропептиды и регулирует такие функции, как ощущение голода и жажды, терморегуляция организма, половое поведение, сон и бодрствование (циркадные ритмы). Исследования последних лет показывают, что гипоталамус играет важную роль и в регуляции высших функций, таких как память и эмоциональное состояние, и тем самым участвует в формировании различных аспектов поведения.
Строение[править | править код]
Гипоталамус является частью промежуточного мозга. Он образует основание и стенки нижней части третьего желудочка. Название своё он получил от греч. гипо- (под, внизу) и таламос (чертог, спальня), так как он располагается под таламусом. Гипоталамус отделён от таламуса гипоталамической бороздой (лат. sulcus hypothalamicus). Анатомические границы гипоталамуса определены недостаточно чётко, что связано с тем, что некоторые группы клеток заходят в соседние области, а также с некоторой неопределённостью в терминологии[4]. Считается, что спереди (рострально) гипоталамус ограничен терминальной пластинкой (лат. lamina terminalis), а его задняя (каудальная) граница – воображаемая линия от задней комиссуры (лат. commissura posterior) до каудальной поверхности сосцевидных тел. Дорсолатерально гипоталамус доходит до медиального края мозолистого тела[5].
В нижней части гипоталамуса выделяются такие структуры, как сосцевидные тела (лат. corpus mamillare), серый бугор (лат. tuber cinereum) и воронка (лат. infundibulum). Воронка отходит от серого бугра, средняя часть воронки приподнята и называется срединным возвышением (лат. eminentia na), которое в некоторых классификациях относят к серому бугру, а в некоторых – к нейрогипофизу[6]. Срединное возвышение содержит кровеносные сосуды, переносящие выделяемые гипоталамусом вещества в гипофиз. Нижняя часть воронки переходит в ножку гипофиза.
Ядра гипоталамуса[править | править код]
Ядра гипоталамуса – это анатомически выделенные группы нейронов, выполняющие специализированные функции. Всего в гипоталамусе насчитывается свыше 30 ядер, большинство из которых парные (по одному ядру по обеим сторонам третьего желудочка). Для удобства классификации местоположения ядер в гипоталамусе выделяются три зоны: перивентрикулярная (околожелудочковая), медиальная и латеральная в направлении от третьего желудочка (латерально), а также три или четыре области: преоптическая, передняя, область серого бугра и область сосцевидных тел в направлении от перекрёста зрительного нерва к ножкам среднего мозга (дорсально), всего 12 отделов[7]. Часто преоптическую и переднюю области считают единой областью и называют также хиазматической областью[8]. Позади латеральной части преоптической области расположена латеральная область гипоталамуса[en] (LHA), в которой проходит медиальный пучок переднего мозга и находятся диффузные (то есть не группируемые в ядра) нейроны.
В группу ядер гипоталамуса хиазматической области включают переднее гипоталамическое ядро[en], супраоптическое, паравентрикулярное и супрахиазматическое ядра, а также несколько ядер преоптической области, часть из которых обладает выраженным половым диморфизмом, в частности, половодиморфное ядро преоптической области[en] (SDN-POA). В околожелудочковой зоне преоптической области находится перивентрикулярное ядро[en]. В начале 2000-х годов было установлено, что вентролатеральное ядро преоптической области (VLPO) играет важную роль в регуляции сна[9].
В области серого бугра находятся вентромедиальное[en], дорсомедиальное[en] и аркуатное[en] (дугообразное) ядра, а также крупное латеральное серобугорное ядро, которое отчётливо выражено только у человека и высших приматов[10], и туберомамиллярный комплекс, который заходит в область сосцевидных тел и подразделяется на несколько отдельных ядер[11].
Субталамическое ядро[en] – это структура, которая в ходе развития гипоталамуса мигрирует в позицию выше ножек мозга. Между субталамическим ядром и вентральным таламусом расположена неопределённая зона (лат. zona incerta)[12]. Эти структуры анатомически могут относить к субталамусу.
Область сосцевидных тел включает в себя крупное латеральное мамиллярное ядро и заметно меньшее по размеру медиальное мамиллярное ядро[13].
Функции[править | править код]
Жизнедеятельность организма возможна при поддержании важных жизненных параметров, таких как температура тела, кислотно-щелочной баланс, энергетический баланс и т. д., в небольшом диапазоне около своих оптимальных физиологических значений. Способность организма сохранять постоянство внутренней среды даже при больших изменениях внешних условий обеспечивает выживаемость организма и вида в целом и называется гомеостазом. Гипоталамус регулирует функции автономной нервной системы и эндокринной системы, необходимые для поддержания гомеостаза, за исключением автоматических дыхательных движений, ритма сердца и кровяного давления. Гипоталамус также участвует в организации поведения, которое требуется для выживания организма и популяции в целом в ответ на изменение внутренней среды организма в различных условиях внешней среды, и связан с такими функциями, как память, эмоции, пищедобывательное поведение, размножение, забота о потомстве и пр.
Гипоталамус получает информацию о химическом составе и температуре крови и спинномозговой жидкости напрямую благодаря тому, что гематоэнцефалический барьер в области гипоталамуса проницаем, а перивентрикулярная зона непосредственно контактирует с третьим желудочком. Гипоталамус также интегрирует сигналы от различных участков мозга и органов чувств. Различные центры и системы нейронов в гипоталамусе отвечают за реакции автономной нервной системы, нейроэндокринную деятельность и поведенческие реакции, обеспечивающие гомеостаз.
Управление автономными реакциями осуществляется посредством связей гипоталамуса с центрами, расположенными в продолговатом мозге, мосте и среднем мозге.
Гипоталамус управляет деятельностью эндокринной системы человека благодаря тому, что его нейроны способны выделять нейроэндокринные трансмиттеры (либерины и статины), стимулирующие или угнетающие выработку гормонов гипофизом. Иными словами, гипоталамус, масса которого не превышает 5 % мозга, является центром регуляции эндокринных функций, он объединяет нервные и эндокринные регуляторные механизмы в общую нейроэндокринную систему. Гипоталамус образует с гипофизом единый функциональный комплекс, в котором первый играет регулирующую, второй – эффекторную роль.
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 Hypothalamus // Foundational Model of Anatomy
- ↑ Гипоталамус. Грамота.ру.
- ↑ Шилкин В. В., Филимонов В. И. Анатомия по Пирогову. Атлас анатомии человека. В 3 томах. – ГЭОТАР-Медиа, 2013. – Т. 2. – С. 245. – 736 с. – ISBN 978-5-9704-2364-6.
- ↑ The Human Hypothalamus V. 1, 2003, p. 7.
- ↑ Donkelaar, Clinical Neuroanatomy, 2011, p. 604.
- ↑ eminentia na // Medical dictionary. – 2011.
- ↑ Encyclopedia of Neuroscience / Binder M. D., Hirokawa N. Windhorst U. (ed.).. – Springer, 2009. – P. 1364-1365. – 4398 p. – ISBN 978-3-540-23735-8.
- ↑ The Human Hypothalamus V. 1, 2003, p. 8.
- ↑ Donkelaar, Clinical Neuroanatomy, 2011, p. 607.
- ↑ The Human Hypothalamus V. 1, 2003, p. 263.
- ↑ The Human Hypothalamus V. 1, 2003, p. 275.
- ↑ The Human Hypothalamus V. 1, 2003, p. 285.
- ↑ The Human Hypothalamus V. 1, 2003, p. 291.
Литература[править | править код]
- Бабичев B. H., Осиповский С. А. Гипоталамус // Большая медицинская энциклопедия, 3-е изд. – М.: Советская энциклопедия. – Т. 5.
- The Human Hypothalamus: Basic and Clinical Aspects – Part I: Nuclei of the Human Hypothalamus / Swaab D. S. (ed.). – Elsevier, 2003. – 476 p. – (Handbook of Clinical Neurology, V. 79). – ISBN 978-0-444-51357-1.
- The Human Hypothalamus: Basic and Clinical Aspects – Part II: Neuropathology of the Human Hypothalamus and Adjacent Brain Structures / Swaab D. S. (ed.). – Elsevier, 2004. – 597 p. – (Handbook of Clinical Neurology, V. 80). – ISBN 978-0-444-51490-5.
- ten Donkelaar H. J. Clinical Neuroanatomy: Brain Circuitry and Its Disorders. – Springer, 2011. – P. 604. – 860 p. – ISBN 978-3-642-19134-3.
Ссылки[править | править код]
Источник