Гипоталамус и его гормоны
Секреторная активность вообще является характерным свойством всех нервных клеток. Они вырабатывают дофамин, норадреналин и ацетилхолин, обладающие функцией медиаторов при передаче нервного импульса. Эта способность к секреции приобретает в нейронах гипоталамуса специальное значение. Определенные скопления нейронов в гипоталамусе вырабатывают отдельные гормоны, оказывающие действие на отдаленные ткани и органы.
В гипоталамусе человека четко выделяются паравентрикулярное и супраоптическое ядра, где секретируются соответственно окситоцин и вазопрессин. Этй гормоны вместе с белком-носителем по ножке гипофиза поступают в заднюю долю гипофиза, которая имеет общее с гипоталамусом неврогенное происхождение, однако является, как видно, депо, где указанные гормоны лишь накапливаются, но не продуцируются.
В других отделах гипоталамуса вырабатываются так называемые гипофизотропные гормоны или, как их часто еще обозначают, рилизинг-факторы (гормоны), которые контролируют секрецию гормонов передней доли гипофиза. Эта часть гипофиза, эмбриологически не принадлежащая к мозгу, не имеет прямой иннервации со стороны гипоталамуса, и связана с ним сосудистой сетью, проходящей по ножке гипофиза.
Гипофизотропные гормоны по кровеносным сосудам поступают в переднюю долю гипофиза, регулируя как синтез, так и выделение гипофизарных гормонов. Регуляция каждого гипофизарного гормона, как видно, осуществляется как стимулирующими, так и ингибирующими гипоталамическими гормонами. Однако в отношении одной группы гипофизарных гормонов преимущественное значение имеет регуляция стимулирующими рилизинг-гормонами, а другой — ингибирующими гипоталамическими гормонами.
К первой группе относятся АКТГ, тиреотропин, гормон роста, фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормон, каждый из которых регулируется соответствующим гипоталамическим рилизинг-гормоном.
В настоящее время расшифрована структура ТТГ-РГ (тиреотропин-рилизинг-гормона), оказавшегося трипептидом, АКТГ-РГ, СТГ-РГ и ЛГ-ФСГ-РГ, имеющих структуру декапептидов. Синтетический ТТГ-РГ при внутривенном введении вызывает у здорового человека значительное повышение концентрации тиреотропина в крови.
Пролактин и МСГ регулируются преимущественно ингибирующими гипоталамическими факторами, соответственно ПИФ и МИФ. Поэтому при перерезке ножки гипофиза, когда устраняется регулирующее влияние гипоталамуса, секреция МСГ и особенно пролактина увеличивается, тогда как секреция других гормонов гипофиза резко уменьшается.
Однако следует отметить, что синтетический ТТГ-РГ оказывает стимулирующее влияние на секрецию пролактина. Это позволяет ряду исследователей считать, что он является одновременно рилизинг-гормоном и в отношении пролактина. Кроме того, секреция пролактина возрастает в состоянии стресса, подобно тому, как это наблюдается в отношении гормона роста, что отражает влияние пролактин-рилизинг-гормона.
Остается, однако, неясным, какими факторами определяется гипоталамическая регуляция пролактина по идному из имеющихся трех ее типов. До сих пор ничего не известно о механизме регуляции липотропина и тем более о регуляции экзофтальмического фактора, интерес к изучению которого и последние годы заметно снизился.
Кроме нейросекреторной активности, отдельные скопления нейронов гипоталамуса играют роль нейрогенных центров, регулирующих ряд основных функций организма, причем в ряде случаев нейpoсекреторная активность тесно связана с механизмами нейрогенной регуляции.
Так, в частности, в гипоталамусе локализован центр жажды, причем нейрофизиологические данные показали, что ощущение жажды появляется в результате гипоталамических сигналов, возникающих в ответ на повышение осмотического давления крови (сгущение крови), воспринимаемого осморецепторами супраоптического ядра. Вследствие этого влияния, меняющего электрические свойства мембран осморецепторов, увеличивается, с одной стороны, секреция вазопрессина, чем достигается задержка воды в организме, и, с другой стороны, появляется ощущение жажды, направленное в конечном итоге на восстановление нормального осмотического давления в крови.
Следует учитывать, что рецепторы, расположенные в различных отделах сосудистого ложа, также воспринимают изменения объема циркулирующей крови, причем информация об этом поступает как в гипоталамус, так и в систему ренин-ангиотензин, что наряду с прямым влиянием ангиотензина на гипоталамус оказивает регулирующее влияние через почечный механизм.
Кроме центра жажды, в гипоталамусе локализованы терморецепторы, воспринимающие изменения температуры крови, причем имеются отдельные нейроны, реагирующие на повышение и понижение температуры (гипоталамическая терморегуляция). Очень важно подчеркнуть, что катехоламины и серотонин, влияя на гипоталамический центр терморегуляции, обладают способностью изменять температуру тела, причем показано, что у различных видов животных эти моноамины нередко вызывают противоположные эффекты, например у обезьян серотонин повышает, а у мышей и крыс понижает температуру тела.
Гипоталамическая регуляция аппетита связана в основном с вентромедиальным и латеральным отделами гипоталамуса, которые функционируют соответственно как «центр насыщения» и «центр аппетита» (голода). Хотя в течение определенного времени существовали доводы в пользу энергетически-температурного, липостатического и осмотического механизма регуляции активности этих центров, в настоящее время обоснованно считается, что глюкостатический механизм контролирует регуляцию аппетита и насыщения, причем основную роль играет не столько абсолютный уровень глюкозы в соответствующих отделах гипоталамуса, где локализованы глюкорецепторы, сколько интенсивность утилизации глюкозы в этих рецепторах.
Следует подчеркнуть, что в состоянии гипогликемии, например при избытке инсулина в организме, стимуляция аппетита осуществляется также за счет активации вторичных поведенческих реакций. Еще более важно, что не только состояние центра аппетита, но и регуляция секреции гормона роста, имеющая ключевое значение в механизме обеспечения организма энергетическими субстратами, связана с утилизацией глюкозы. Возможно также, что гипоталамус получает информацию и об интенсивности утилизации глюкозы на периферии, прежде всего в печени.
Регуляция сна также в значительной степени связана с активностью гипоталамуса, но в данном случае, так же как и в отношении регуляции эмоций, гипоталамус скорее проявляет себя как часть ретикулярной формации, которая в целом контролирует указанные функции.
Гипоталамус играет существенную роль и в регуляции сердечно-сосудистой системы, но в этом отношении он не является обособленной и изолированной структурно-функциональной системой. Однако роль гипоталамических нарушений и, в частности, повышения активности сосудорегулирующих гипоталамических центров в развитии гипертонической болезни во многих отношениях несомненна.
Это же обстоятельство следует подчеркнуть и в отношении регуляции вегетативных функций организма в целом, которая, хотя и осуществляется комплексно различными отделами центральной нервной системы, однако при доминирующем влиянии гипоталамуса. В этом отношении характерно, что признаки диффузной симпатической активации, возникающей при раздражении гипоталамуса, распространяются, наряду с вовлечением сердечно-сосудистой системы, на функциональное состояние практически всего организма. Вместе с тем показано, что при раздражении определенных отделов гипоталамуса может быть получен и симпатикотормозящий эффект.
Как гипофизотропная область гипоталамуса, так и активность гипоталамических нейронов, образующих специализированные гипоталамические центры, находятся под непосредственным контролем нейромедиаторов, в значительной степени образующихся и самом гипоталамусе.
Нервные окончания гипоталамических нейронов отличаются специализацией в отношении секреции норадреналина, дофамина и серотонина.
Адренергические нейроны усиливают секрецию рилизинг-гормонов и соответственно секрецию гонадотропинов, АКТГ, СТГ, пролактина (через ТТГ-РГ) и вместе с тем подавляют секрецию гипоталамических ингибирующих гормонов. Поэтому такие средства, как резерпин и аминазин, которые блокируют адренергическую передачу импульсов, снижают секрецию гонадотропинов, СТГ и АКТГ и, напротив, вследствие подавления секреции ПИФ, усиливают продукцию пролактина.
С другой стороны, ДОФА, являясь предшественником дофамина и норадреналина, увеличивает концентрацию катехоламинов в мозгу и поэтому тормозит секрецию пролактина, но увеличивает преимущественно в острых опытах продукцию СТГ, гонадотропинов, АКТГ и тиреотропина.
Следует, однако, отметить данные, показавшие, что норадреналинпродуцирующие нейроны и дофаминпродуцирующие нейроны, несмотря на общую адренергическую природу, обладают в гипоталамусе нередко отдельными, специфическими функциями. Норадреналинпродуцирующие нейроны контролируют также секрецию окситоцина и вазопрессина.
Серотонинпродуцирующие нейроны также связаны с механизмом, контролирующим секрецию гонадотропинов и АКТГ, причем повышение концентрации серотонина в мозгу тормозит продукцию гонадотропинов, в частности ЛГ. Этим объясняется, что имипрамин, блокирующий транспорт серотонина, изменяет эстральный цикл, а α-этил-триптамин, который активирует серотониновые рецепторы, тормозит секрецию АКТГ.
Мелатонин, а также, вероятно, ряд других подобных метоксииндолов, оказывают свое влияние на гипоталамус, действуя на уровне серотонинпродуцирующих нейронов, вызывая, в частности, уменьшение секреции гонадотропинов, МСГ, понижение функции щитовидной железы, стимулируя «центр сна» и т. д.
Однако следует учитывать, что влияние эпифиза на гипоталамус реализуется не только через действие мелатонина.
Необходимо также отметить, что, хотя холинергические механизмы играют в гипоталамусе значительно меньшую роль, чем в других отделах мозга, их значение все же относительно велико и заключается в ингибиторном влиянии, которое оказывают ацетилхолинсодержащие нейроны на синаптическую передачу и тем самым на общую активность гипоталамуса. Вместе с тем в регуляции секреции окситоцина и вазопрессина холинергические механизмы имеют особо существенное значение.
Указанные нейрогенные механизмы, в которых используется медиаторная передача, служат главным образом для обеспечения влияний на гипоталамус других отделов нервной системы. Однако гормональные центры гипоталамуса регулируются также специфическими механизмами, благодаря которым осуществляется связь с нижележащими отделами эндокринной системы. Эти механизмы включают несколько уровней системы обратной связи:
а) «длинный» механизм обратной связи, в котором контролирующее (ингибирующее или стимулирующее) влияние осуществляется гормонами, продуцируемыми в периферических эндокринных железах;
б) «короткий» механизм обратной связи, в котором контролирующими сигналами являются гормоны, синтезируемые гипофизом;
в) «ультракороткий» механизм обратной связи, в котором рилизинг-гормоны непосредственно влияют на системы своего синтеза и выделения.
«Длинный» механизм обратной связи может быть двух типов, т. е. может быть отрицательным (или ингибирующим) и положительным (или стимулирующий). При первом типе влияние периферического гормона снижает секрецию соответствующего рилизинг-гормона, в то время как при втором типе периферический гормон действует как стимулятор секреции гипоталамического гормона.
Примером отрицательного механизма обратной связи в репродуктивной системе является торможение эстрогенами секреции ФСГ и прогестероном секреции ЛГ. Вместе с тем оба указанных периферических гормона в зависимости от концентрации в крови и чувствительности половых центров оказывают также и стимулирующее влияние на секрецию гонадотропинов, т. е. действуют по механизму положительной обратной связи.
Примером действия по механизму короткой обратной связи является торможение синтеза ФСГ при введении экзогенного ФСГ, которое выявляется у гонадэктомированных животных, что исключает действие по механизму «длинной» обратной связи. При этом в гипоталамусе уменьшается также количество ФСГ-рилизинг-гормона.
Наличие ультракороткого механизма обратной связи было продемонстрировано рядом исследователей в опытах, в которых введение синтетического рилизинг-гормона гипофизэктомированным и гонадоэктомированным животным приводило к снижению содержания в гипоталамусе соответствующего гипоталамического гормона.
Следует отметить, что, хотя контроль за синтезом гипоталамических рилизинг-гормонов со стороны эндокринной системы осуществляется указанными системами (причем в гипоталамусе, как видно, имеются рецепторы, воспринимающие действие как периферических гормонов, так и гипофизарных гормонов и собственно рилизинг-гормонов), все эти межгормональные взаимодействия включают также в свою систему регуляции, вероятно, и нейромедиаторную регуляцию адренергического, серотонинергического и холинергического типа.
Таким образом, как это подчеркивалось при описании организации нейро-эндокринной системы, гипоталамус является высшим регулятором этой системы, в который поступает информация о состоянии внутренней среды организма и информация из внешней среды, что делает возможным приспособление организма к постоянно изменяющимся внутренним и внешним сигналам.
Однако именно в гипоталамусе вследствие возрастных изменений и под влиянием внешних воздействий происходят изменения, ведущие к нарушению постоянства внутренней среды организма и тем самым к формированию двух больших групп патологии человека — болезней адаптации и болезней компенсации.
Похожие статьи:
Теги: Эндокринная система
