Роль гипоталамуса в эндокринной регуляции

УКРАЇНСЬКИЙ МЕДИЧНИЙ АЛЬМАНАХ, 2009, Том 12, № 4
ОГЛЯДОВІ
СТАТТІ
УДК 591.481.1:591.444
© Фомина К.А., 2009
РОЛЬ ГИПОТАЛАМУСА В ЭНДОКРИННОЙ РЕГУЛЯЦИИ
Фомина К.А.
Луганский государственный медицинский университет
Гипоталамус является высшим центром
интеграции и регуляции различных функций
организма, в том числе и эндокринной. При
изменении свойств внешней среды гипоталамус играет важную роль в процессах физиологической адаптации, обеспечивающих сохранение, развитие и работоспособность организма в целом [1].
Гипоталамус представляет собой вентральный отдел промежуточного мозга. В его состав
входит комплекс образований, расположенных
под III желудочком, а именно, зрительный перекрест, зрительные тракты, серый бугор, воронка,
гипофиз и сосцевидные тела. Согласно А.И.
Карамяну филогенетически структуры гипоталамуса млекопитающих разделяют на три отдела: передний гипоталамус, включающий преоптическую область (RPO) – филогенетически
более древний; средний гипоталамус и задний
гипоталамус – филогенетически более молодые.
У крыс RPO и передний гипоталамус тесно
взаимосвязаны, поэтому обе области исследуют
как единое целое – РО/АН [2]. Согласно В.И.
Козлову и Т.А. Цехмистренко анатомически в
гипоталамусе различают большую по размерам
переднебоковую часть и меньшую заднюю
часть. В переднебоковой части выделяют переднюю и среднюю группы гипоталамических ядер,
а в задней части – заднюю группу ядер, соответственно. В целом, в гипоталамусе различают ряд
полей и областей, которые содержат скопления
ядер (32 пары) и пучки волокон, связывающих
гипоталамус с другими отделами мозга и гипофизом. Так, ядра гипоталамуса связаны с гипофизом при помощи волокон гипоталамо-гипофизарного пути и бугорно-воронкового пути. На
основании обобщенных нами данных [3-5] мы
выяснили, что в различных участках гипоталамуса сосредоточены определенные ядра (рис. 1).
Также в гипоталамусе выделяют поля: предзрительное поле (ПЗП), переднее гипоталамическое
поле (ПГП), латеральное гипоталамическое поле
(ЛГП) и заднее гипоталамическое поле (ЗГП),
объединяющие выше описанные ядра.
ГИПОТАЛАМУС
Гипоталамические ядра
передняя группа
средняя группа
задняя группа
предоптическое (ПОЯ)
верхнемедиальное
(дорсомедиальное, ДМЯ)
медиальные ядра
сосцевидных тел (МЯСТ)
переднее
гипоталамическое (ПГЯ)
нижнемедиальное
(вентромедиальное, ВМЯ)
латеральные ядра
сосцевидных тел (ЛЯСТ)
паравентрикулярное
(околожелудочковое,
ПВЯ)
серобугорные (СБЯ)
заднее гипоталамическое
(ЗГЯ)
супраоптическое
(надзрительное, СОЯ)
ядро воронки (дугообразное,
или аркуатное, АЯ)
супрахиазматическое
(СХЯ)
верхнее гипоталамическое
(ВГЯ)
заднее перивентрикулярное
(ЗПеЯ)
Рис. 1. Ядра гипоталамуса
Нейроны этих ядер способны синтезировать
широкий спектр пептидов в условиях, отличающихся от физиологических [6,7]. Мелкие нейроны гипоталамуса выполняют ассоциативные
функции, а крупные – являются релейными нейронами, к которым относятся и нейросекреторные клетки (НСК) размером 150 мкм2 и более
[8]. Активность клеток зависит от характера и
221
ОГЛЯДОВІ
силы стрессорного стимула, от способа и продолжительности воздействия [9], а также от возраста животных [10]. Так, крупноклеточные
НСК ПВЯ и СОЯ гипоталамуса активируются
при любых видах воздействия [8] и заслуживают
более детального описания.
ПВЯ образовано телами нейронов крупных
и средних размеров, имеет вид пластинки и
располагается под эпендимой вдоль стенки III
желудочка. В ПВЯ гипоталамуса происходит
интеграция вегетативного и нейроэндокринного ответа организма на различные стрессорные
воздействия. В принципе, нейроны ПВЯ имеют структурно-функциональную специализацию: в мелкоклеточных нейронах вырабатываются кортикотропин-рилизинг-фактор и
аргинин-вазопрессин, в крупноклеточных –
вазопрессин и окситоцин. Они активируют
систему гипофиз – надпочечники, а также другие висцеральные механизмы, направленные
на развитие адаптивных реакций [11].
СОЯ образовано телами специфических нейронов, которые продуцируют в основном вазопрессин, и располагается над зрительным трактом
своей стороны. При этом, вазопрессин оказывает
потенцирующее действие на кортиколиберин,
способствуя его выведению из срединного возвышения и выбросу АКТГ из аденогипофиза, а,
соответственно, влияет на выведение глюкокортикоидов из клеток коры надпочечников [12].
Аксоны нейронов ПВЯ и СОЯ формируют
паравентрикулярно-гипофизарные и супраоптическо-гипофизарные волокна, которые объединяются в гипоталамо-гипофизарный путь.
Гормоны (окситоцин и вазопрессин) следуют
по направлению аксонального тока и попадают в кровеносные капилляры нейрогипофиза,
где происходит их накопление и при необходимости выделение в кровеносное русло [3].
Нейропептиды, синтезируемые в ПВЯ и СОЯ,
также оказывают модулирующее влияние на
состояние других структур гипоталамуса, а,
соответственно, принимают участие в регуляции функций и аденогипофиза [13]. При
стрессовых ситуациях от нонапептидных гормонов крупноклеточных ядер гипоталамуса –
СОЯ и ПВЯ, обеспечивающих защитноприспособительные реакции организма парааденогипофизарным путем, зависит морфофункциональное состояние щитовидной железы [14]. В целом, ПВЯ и СОЯ гипоталамуса
объединяют нервные и эндокринные механизмы регуляции, координируют функции организма, тем самым реализуя его ответную реакцию на различного рода воздействия.
Гормоны гипоталамуса, гипофиза и периферических эндокринных желез по своей природе
являются белковыми или полипептидными соединениями. Регуляторные пептиды являются
основой, которая связывает нервную, эндокринную и иммунную системы регуляции в единую
цепь [15]. Существуют различные принципы
классификации физиологически активных пеп-
СТАТТІ
тидов. В 1992 г. Л.А. Громов предложил классификацию пептидов по принципу их преимущественной органно-тканевой локализации биосинтеза. Мы подробнее остановимся на гипоталамо-гипофизарных пептидах.
Гипоталамический контроль функций гипофиза осуществляется двумя путями. Как видно
из схемы (рис. 2) из гипоталамуса по аксонам в
заднюю долю гипофиза поступают окситоцин и
вазопрессин, а далее направляются в общий
кровоток. Деятельность передней доли гипофиза
контролируется гипоталамическими нейропептидами, поступающими по системе воротных
вен в аденогипофиз. Гипоталамо-гипофизарные
пептиды регулируют деятельность периферических эндокринных желез. Гипоталамические
пептиды подразделяются на либерины (индукторы, стимуляторы) и статины (ингибиторы,
блокаторы). В свою очередь к либеринам, или
рилизинг-гормонам, относятся 7 соединений:
кортиколиберин, соматолиберин, тиролиберин,
фоллиберин, люлиберин, пролактолиберин и
меланолиберин. К статинам относятся 3 соединения: соматостатин, меланостатин и пролактостатин. Либерины оказывают стимулирующее, а
статины, соответственно, тормозящее действие
на секрецию тропных гормонов аденогипофизом. Регуляция выработки гипофизотропных
факторов находится под постоянным контролем
нейротрансмиттеров: допамина, норадреналина,
серотонина, ацетилхолина, гистамина, γаминомасляной кислоты (ГАМК) и др. [16].
Гипоталамо-гипофизарная система определяет ритмичность секреторных процессов в
органах-мишенях. При этом поступление
большинства гормонов в кровеносное русло
имеет импульсный характер. Каждому гормону свойственен свой определенный ритм, характеризующийся не только амплитудой секреторных пиков, но и интервалами между ними. На фоне ритмичности секреторных процессов проявляются и другие ритмы, обусловленные внешними (сезонные и суточные ритмы) и внутренними (сон, голод, процессы созревания организма и др.) воздействиями [17].
Поддержание функционального равновесия осуществляется путем саморегуляции, в
основе которой лежат механизмы положительной прямой и отрицательной обратной
связи. Итак, гормоны гипоталамуса и гипофиза объединяются с гормонами периферических
эндокринных желез посредством прямых положительных связей: кортиколиберин – АКТГ
– кортикостероиды; тиролиберин – ТТГ – тиреоидные гормоны; гонадолиберины – ЛГ и
ФСГ – половые стероиды; соматолиберин и
соматостатин – СТГ – соматомедины.
Отрицательная обратная связь может быть
короткая и длинная. Короткая наблюдается
между двумя центральными органами нейроэндокринной системы: гипоталамусом и гипофизом и заключается в гуморальной связи
между ними, которую обеспечивают воротные
222
УКРАЇНСЬКИЙ МЕДИЧНИЙ АЛЬМАНАХ, 2009, Том 12, № 4
вены с прямым и обратным направлением
кровотока. Длинная обратная связь осуществляется гормонами периферических эндокрин-
2
кортикостероиды
тиролиберин
ТТГ
щитовидная
железа
тиреоидные
гормоны
соматолиберин
СТГ
рост организма
соматомедины
половые железы
половые
стероиды
фоллиберин
меланолиберин
ГОРМОНЫ ЖЕЛЕЗ-МИШЕНЕЙ
надпочечники
ТРОПНЫЕ ГОРМОНЫ
АКТГ
ФСГ
ПРЛ
молочные железы
МСГ
пигментные
клетки
соматостатин
пролактостатин
меланостатин
вазопрессин
сосуды
все виды обмена веществ, различные системы и физиологические функции организма
человека и животных
3
АДЕНОГИПОФИЗ
ЛИБЕРИНЫ
1
кортиколиберин
люлиберин
СТАТИНЫ
Гипоталамические нейропептиды
ГИПОТАЛАМУС
ных желез, рецепторы к которым имеются не
только на гипофизарных клетках, но и на нейронах гипоталамуса.
почки
НЕЙРОГИПОФИЗ
окситоцин
отделение молока, гладкая
мускулатура матки
Рис. 2. Схема гормональной регуляции.
Примечание: 1, 2 – длинные и 3 – короткая петли обратной связи.
Так, при избыточном образовании корой
надпочечников кортикостероидов почти немедленно тормозится процесс образования
кортикотропин-рилизинг-фактора в гипоталамусе, в результате чего наступает торможение
секреции АКТГ и снижение уровня биосинтеза
кортикостероидов. При введении кортиколиберина у крыс появляются признаки усиления
функциональной активности НСК СОЯ, увеличивается масса надпочечников за счет гипертрофии клеток пучковой зоны [18]. А, например, при повышении концентрации тиреоидных гормонов в плазме крови мгновенно
формируется отрицательный сигнал, блокирующий выделение тиротропин-рилизингфактора нейронами гипоталамуса и тиреотропного гормона гипофизом, соответственно.
Гонадолиберин (ЛГ-рилизинг гормон) стимулирует выработку гонадотропинов гипофизом
– лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), а они, в
свою очередь, регулируют активность яичников, обратная связь которых осуществляется
посредством половых стероидов [19].
Оценивая схему эндокринной регуляции,
следует обратить внимание на тот факт, что
выпадение любого звена прямой или обратной
связи сопровождается нарушением обмена
веществ и развитием заболеваний.
Таким образом, мы выяснили, что гипоталамус – главный центр нейроэндокринной
системы, в котором происходит синтез ряда
пептидных гормонов, в том числе и рилизингфакторов, регулирующих образование и секрецию гормонов гипофиза. Оказывая влияние
на многие физиологические функции, гипоталамус участвует в реализации адаптивных и
защитных реакций, развивающихся в ответ на
223
ОГЛЯДОВІ
различные виды воздействий, на уровне целого организма. А исследование гипоталамо-гипофизарной регуляции функциональной активности периферических эндокринных желез
представляет интерес для изучения патогенеза
возможных эндокринных нарушений. Поэтому
СТАТТІ
в дальнейших работах мы рассмотрим, как
реагирует гипоталамо-гипофизарная система
крыс на ингаляционное поступление в их организм токсических веществ – эпихлоргидрина
и толуола – главных летучих компонентов
эпоксидных смол.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Григорян Г.Ю., Минасян С.М., Саакян С.Г. и
др. Комбинированное влияние электромагнитного
излучения и вибрации на активность нейронов супраоптического ядра гипоталамуса // Биомед. технол. и
радиоэлектрон. – 2006. – № 5-6. – С. 70-76.
2. Казаков В.Н. Сопряжение констант как форма
управления
гомеостатическими
функциями
преоптической областью // Нейронауки: теорет. та
клін. аспекти. – 2005. – Т. 1, № 1. – С. 58-69.
3. Бобрик І.І., Черкасов В.Г. Сучасні аспекти
функціональної анатомії центральної нервової
системи. – Київ, 2001. – С. 79-81.
4. Козлов В.И., Цехмистренко Т.А. Анатомия
нервной системы. – М.: Мир, 2006. – С. 125-130.
5. Синельников Р.Д., Синельников Я.Р. Атлас
анатомии человека. – Т. 4. – М.: Медицина, 1996. –
С. 60-62.
6. Leibowitz S.F. Specificity of hypothalamic peptides
in the control of behavioral and physiological processes //
Ann. N. Y. Acad. Sci. – 1994. – Vol. 739. – P. 12-35.
7. Watts A.G., Sanchez-Watts G. Physiological regulation of peptide messenger RNA colocalization in rat
hypotalamic paraventricular medial parvocellular neurons
// J. Comp. Neurol. – 1995. – Vol. 352. – P. 501-514.
8. Новикова Н.С., Казакова Т.Б., Rogers V.
Экспрессия гена с-fos в гипоталамусе крыс при
электроболевом раздражении и КВЧ-облучении
кожи // Росс. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. –
2007. – Т. 93, № 3. – С. 255-263.
9. Kova’cs K. c-Fos as a transcription factor: a
stressful (re)view from a functional map // Neurochemistry Int. – 1998. – Vol. 33. – P. 287-297.
10. Носов М.А., Барабанова С.В., Глушихина
М.С. и др. Активация клеток гипоталамуса после
антигенного воздействия (по экспрессии гена с-fos)
// Росс. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. – 2001.
– Т. 87, № 3. – С. 331-340.
11. Королев Ю.Н., Гениатулина М.С. Ультраструктура гипоталамуса при профилактическом
применении питьевых минеральных вод в условиях
радиационного облучения // Вопр. курортологии. –
2002. – № 4. – С. 41-43.
12. Вuckingem I. Sinergism between corticotropin
releasing factor and vasopressin // J. Endocrinol. –
1980. – Vol. 85, № 2. – P. 4-5.
13. Swanson L.W., Sawchenko P.E. Hypothalamic
integration: organization of the paraventricular and
supraoptic nuclei // Ann.Rev.Nuorsci. – 1983. – Vol.6.
– P.269-324.
14. Воронцова З.А., Атякшин Д.А., Ушаков И.Б.
Морфофункциональное состояние щитовидной
железы и крупноулеточных ядер гипоталамуса при
воздействии ионизирующего излучения и этанола //
Авиакосмическая и экологическая медицина. –
2001. – Т. 35, № 3. – С. 66-69.
15. Кононенко В.Я. Нейропептиды как регуляторы функций головного мозга и их роль в деятельности эндокринных желез // Журн. практич. лікаря.
– 1999. – № 6. – С. 45-47.
16. Вейн А., Вознесенская Т. Гипоталамический
синдром // Врач. – 2000. – № 4. – С. 12-16.
17. Болезни органов эндокринной системы / Под
ред. И.И. Дедова. – М.: Медицина, 2000. – Глава 2.
– С. 50-58.
18. Гордиенко В.М., Зурнаджи Ю.Н., Богданова
Т.И.
Реакция
ультраструктур
гипоталамогипофизарно-надпочечниковой системы на введение кортикотропина // Пробл. физиологии гипоталамуса. – 1983. – № 17. – С. 57-61.
19. Арутюнян А.В., Степанов М.Г., Керкешко
Г.О. и др. Нарушение гипоталамической регуляции
репродуктивной функции при воздействии нейротоксических соединений и мелатонина // Журн. акушерства и женск. болезн. – 2003. – Т. 52, № 2. – С.77-85.
Фомина К.А. Роль гипоталамуса в эндокринной регуляции // Український медичний альманах. – 2009.
– Том 12, №4. – С. 221-224.
Приведены данные о роли гипоталамуса в регуляции функционального состояния эндокринных желез.
Обобщена информация касательно ядер гипоталамуса и предложена схема гормональной регуляции. Акцентируется внимание на прямые и обратные связи между гипоталамусом, гипофизом и периферическими
органами мишенями.
Ключевые слова: гипоталамус, гипофиз, гормоны.
Фоміна К.О. Роль гіпоталамуса в ендокринній регуляції // Український медичний альманах. – 2009. –
Том 12, №4. – С. 221-224.
Наведені дані про роль гіпоталамусу в регуляції функціонального стану ендокринних залоз. Узагальнено
інформацію щодо ядер гіпоталамусу та запропоновано схему гормональної регуляції. Акцентується увага на
прямі та зворотні зв’язки між гіпоталамусом, гіпофізом та перефирійними органами-мішенями.
Ключові слова: гіпоталамус, гіпофіз, гормони.
Fomina K.A. Role of the hypothalamus in the endocrine up-regulation // Український медичний альманах.
– 2009. – Том 12, №4. – С. 221-224.
Our data shows the role of the hypothalamus in the control of the endocrine functioning. We summarise and revise
the information about hypothalamic nuclei, create the flow-chart of the hormonal up-regulation. Our special attention
was put to the positive and negative feedbacks beetween hypothalamus, hypophysis and peripheral targert organs.
Key words: hypothalamus, hypophysis, hormones.
Надійшла 05.05.2009 р.
Рецензент: проф. В.І.Лузін
224