Додати в обране Гіпоталамус служить місцем безпосередньої взаємодії вищих відділів ЦНС і ендокринної системи. Природа зв'язків, існуючих між ЦНС і ендокринною системою, стала прояснюватися в останні десятиліття, коли з гіпоталамуса були виділені перші гуморальніфактори, що опинилися гормональними речовинами з надзвичайно високою біологічною активністю. Знадобилося чимало праці і експериментального майстерності, щоб довести, що ці речовини утворюються в нервових клітинах гіпоталамуса, звідки по системі портальних капілярів досягають гіпофіза і регулюють секрецію гіпофізарних гормонів, точніше їх звільнення. Ці речовини отримали спочатку найменування нейрогормонов, а потім рилізинг-факторів (від англ. Release - звільняти), або либеринов. Речовини з протилежною дією, тобто пригнічують звільнення гіпофізарних гормонів, стали називати ингибирующими факторами, або статинами. Таким чином, гормонів гіпоталамуса належить ключова роль у фізіологічній системі гормональної регуляції багатосторонніх біологічних функцій окремих органів, тканин і цілісного організму.
Гіпоталамус - головний підкорковий центр регуляції вегетативно-вісцеральних і ендокринних функцій.
Він займає вентральную частина проміжного мозку і розташовується нижче подбугорной борозни, sulcus hypothalamicus. Ділиться на зорову і нюхову частини, pars optica et pars olfactoria.
В даний час в гіпоталамусі описано 32-48 ядер, які є вищими вегетативними центрами, які регулюють всі види обміну речовин, терморегуляцію і т. Д.
- Розрізняють три основні області скупчення груп нервових клітин гіпоталамуса:
- передню;
- проміжну;
- задню.
Деякі ядра мають нейросекреторної функцією (супраоптіческіе, паравентрикулярні, дугоподібні і вентромедіального).
Гіпоталамус - ділянку проміжного мозку, що містить особливі нейросекреторні ядра, клітини яких виробляють і секретують в кров нейрогормони. Ці клітини отримують аферентні імпульси з інших частин нервової системи, а їх аксони закінчуються на кровоносних судинах (аксо-вазальние синапси).
Нейросекреторні клітини - отростчатой форми, з великим везикулярним ядром, добре помітним ядерцем і базофільною цитоплазмою, що містить розвинену грЕПС і великий комплекс Гольджі, від якого відокремлюються нейросекреторні гранули (рис. 1). Гранули транспортуються зі швидкістю близько 1-4 мм / год по аксону уздовж центрального пучка микротрубочек і мікрофіламентів, а місцями накопичуються в великих кількостях, розтягуючи аксон. Найбільші з таких ділянок добре видно під світловим мікроскопом і називаються накопичувальними нейросекреторну тільцями (Херрінга); в них зосереджено до 60% всього нейросекрета, лише близько 30% знаходиться в області терміналі. Термінали (аксо-вазальние синапси) характеризуються присутністю, крім гранул, численних світлих пухирців (здійснюють повернення мембрани після екзоцитозу).
Мал. 1. Ультраструктурна організація нейросекреторних клітин. А - аксон, ABC - аксо-вазапьний синапс, КАП - капіляр, ННСТ - накопичувальне Нейросекреторні тільце, НСГ - нейросекреторні гранули.
Нейросекреторні ядра гіпоталамуса в залежності від розмірів клітин і їх функціональних особливостей поділяють на крупно-і дрібноклітинні.
1. крупноклеточной ядра утворені клітинними тілами, які в 2-3 рази більше, ніж в інших відділах гіпоталамуса; до них відносяться супраоптическое (СОЯ) і паравентрикулярное (ПВЯ) ядра. СОЯ в 3-4 рази об'ємніше ПВЯ; ПВЯ лише в центральних ділянках побудовано за типом крупноклеточного, а в периферичних відділах утворено дрібними нейросекреторну клітинами. Аксони клітин СОЯ і ПВЯ залишають гіпоталамус і, в складі гіпоталамо-гіпофізарного тракту перетинаючи гемато-енцефаліческіп бар'єр, проникають в задню частку гіпофіза, де утворюють термінали на капілярах (рис. 2). Крупноклеточние ядра секретують антидіуретичний гормон (АДГ) або вазопресин (ВП), і окситоцин. Ці гормони виробляються різними клітинами. У людини АДГ утворюється, головним чином, в СОЯ, а окситоцин - в ПВЯ. АДГ і окситоцин синтезуються в грЕПС (у вигляді великої молекули прогормона) і переносяться в комплекс Гольджі, де упаковуються в гранули. Процесинг продукту (завершується лише в ході транспорту гранул в аксоні) призводить до звільнення активного гормону і нейрофізін - білка з неясною функцією (раніше вважали переносником нейрогормонов).
Мал. 2. Схема будови гіпоталамо-гіпофізарної нейросекреторної системи. ПДГ - передня частка гіпофіза, ПРДГ - проміжна частка гіпофіза, ЗДГ - задня частка гіпофіза, ККН - крупноклеточние нейрони, МКН - дрібноклітинні нейрони Пзн - перехрещення зорових нервів, гематоенцефалічний бар'єр - гематоенцефалічний бар'єр, ПКС - первинна капілярна мережа, ВКС - вторинна капілярна мережа.
2. дрібноклітинна ядра виробляють ряд гіпофізотропная чинників, які підсилюють (рилізинг чинники або ліберіни) або пригнічують (інгабірующіе фактори або статини) вироблення гормонів клітинами передньої долі, потрапляючи до них по ворітної системі судин. Аксони нейросекреторних клітин цих ядер утворюють термінали на первинної капілярної мережі в серединному підвищенні (нейрогемальной контактній зоні). Ця мережа далі збирається в воротні вени, проникаючі в передню частку гіпофіза і розпадаються на вторинну мережу капілярів між тяжами залізистих клітин - аденоціти (див. Рис. 2).
Основні зв'язки між нервової та ендокринної системами регуляції здійснюються за допомогою взаємодії гіпоталамуса і гіпофіза (рис. 3).
Нервові імпульси, що приходять в гіпоталамус, активують секрецію так званих рилізинг-факторів (либеринов і статинів): тиреоліберином, соматолиберина, пролактоліберін, гонадолиберина і кортиколиберина, а також соматостатина і пролактостатіна. Мішенню для либеринов і статинів, секретується гіпоталамусом, є гіпофіз. Кожен з либеринов взаємодіє з певною популяцією клітин гіпофіза і викликає в них синтез відповідних Тропіних: тиреотропина, соматотропного гормону (соматотропін - гормон росту), пролактину, гонадотропного гормону, (гонадотропіни - лютеїнізуючий і фолікулостимулюючий), а також адренокортикотропного гормону (АКТГ, кортикотропін) . Статини надають на гіпофіз вплив, протилежне дії либеринов, - пригнічують секрецію Тропіних. Тропіних, секретуються гіпофізом, надходять в загальний кровотік і, потрапляючи на відповідні залози, активують в них секреторні процеси.
Рис 3. Регуляція активності ендокринних залоз центральною нервовою системою за участю гіпоталамуса і гіпофіза. ТЛ - тиреоліберином; СЛ - соматаліберін; СС - соматостатин; ПЛ - пролактоліберін; ГОЛ - гонадоліберину; КЛ - кортиколиберин; ТТГ - тиреотропний гормон; СТГ - соматотропний гормон (гормон росту); Пр - пролактин; ФСГ - фолікулостимулюючий гормон; ЛГ - лютеініеірующій гормон; АКТГ - адренокортикотропний гормон. Суцільними стрілками позначено активирующее, пунктирними - гальмуючий вплив.
Регуляція діяльності гіпофіза і гіпоталамуса, крім сигналів, що йдуть «зверху вниз», здійснюється гормонами «виконавчих» залоз (рис. 3). Ці «зворотні» сигнали надходять в гіпоталамус і потім передаються в гіпофіз, що призводить до зміни секреції відповідних Тропіних. Після видалення або атрофії ендокринної залози стимулюється секреція відповідного тропного гормону; при гіперфункції залози секреція відповідного тропіну пригнічується.
Рис.4 Прямі та зворотні зв'язки в нейроендокринної системі регуляції. 1 - повільно розвивається і тривалий інгібування секреції гормонів і нейромедіаторів, а також зміна поведінки і формування пам'яті; 2 - швидко розвивається, але тривалий інгібування; 3 - короткочасне пригнічення.
Зворотні зв'язки не тільки дозволяють регулювати концентрацію гормонів в крові, але і беруть участь в диференціюванні гіпоталамуса в онтогенезі. Освіта статевих гормонів в жіночому організмі відбувається циклічно, що пояснюється циклічної секрецією гонадотропних гормонів. Синтез цих гормонів контролюється гіпоталамусом, що створює рилізинг-фактор цих Тропіних (гонадоліберину). Якщо самці пересадити гіпофіз самця, то пересаджений гіпофіз починає функціонувати циклічно. Статева диференціювання гіпоталамуса відбувається під дією андрогенів. Якщо самця позбавити статевих залоз, які продукують андрогени, то гіпоталамус буде диференціюватися за жіночим типом.
У залозах внутрішньої секреції іннервіровани, як правило, тільки судини, а ендокринні клітини змінюють свою біосинтетичну і секреторну активність лише під дією метаболітів, кофакторов і гормонів, причому не тільки гіпофізарних. Так, ангіотензин II стимулює синтез і секрецію альдостерону. Відзначимо також, що деякі гормони гіпоталамуса і гіпофіза можуть утворюватися не тільки в цих тканинах. Наприклад, соматостатин (гормон гіпоталамуса, що інгібує утворення і секрецію гормону росту) виявлено також в підшлунковій залозі, де він пригнічує секрецію інсуліну і глюкагону.
Більшість нервових і гуморальних шляхів регуляції сходиться на рівні гіпоталамуса і завдяки цьому в організмі утворюється єдина нейроендокринна регуляторна система. До клітинам гіпоталамуса підходять аксони нейронів, розташованих в корі великих півкуль і підкіркових утвореннях. Ці аксони секретують різні нейромедіатори, які надають на секреторну активність гіпоталамуса як активирующее, так і гальмівний вплив. Вступники з мозку нервові імпульси гіпоталамус «перетворює» в ендокринні стимули, які можуть бути посилені або ослаблені в залежності від гуморальних сигналів, що надходять в гіпоталамус від залоз і тканин, підпорядкованих йому.
Тропіних, що утворюються в гіпофізі, не тільки регулюють діяльність підлеглих залоз, а й виконують самостійні ендокринні функції. Наприклад, пролактин чинить лактогенное дію, а також гальмує процеси диференціювання клітин, підвищує чутливість статевих залоз до гонадотропинам, стимулює батьківський інстинкт. Кортикотропін є не тільки стимулятором стероцдогенеза, а й активатором ліполізу в жировій тканині, а також найважливішим учасником процесу перетворення в мозку короткочасної пам'яті в довготривалу. Гормон росту може стимулювати активність імунної системи, обмін ліпідів, цукрів і т. Д.
У задній частині гіпофізу (нейрогипофиз) депонуються антидіуретичний гормон (вазопресин) і окситоцин (див. Рис. 2). Перший викликає затримку води в організмі і підвищує тонус судин, другий стимулює скорочення матки при пологах і секрецію молока. Обидва гормону синтезуються в гіпоталамусі, потім транспортуються по аксона в задню частку гіпофіза, де депонуються і потім секретуються в кров.
Характер процесів, що протікають в ЦНС, багато в чому визначається станом ендокринної регуляції. Так, андрогени і естрогени формують статевий інстинкт, багато поведінкові реакції. Очевидно, що нейрони, точно так само як і інші клітини нашого організму, знаходяться під контролем гуморальної системи регуляції. Нервова система, еволюційно більш пізня, має як керуючі, так і підлеглі зв'язку з ендокринною системою. Ці дві регуляторні системи доповнюють один одного, утворюють функціонально єдиний механізм, що забезпечує високу ефективність нейрогуморальної регуляції, ставить її на чолі систем, що погоджують всі процеси життєдіяльності в багатоклітинних організмі.
До теперішнього часу в гіпоталамусі відкрито 7 стимуляторів і 3 інгібітора секреції гормонів гіпофіза, а саме: кортиколиберин, тіроліберін, люліберін, фолліліберін, соматолиберин, пролактоліберін, меланоліберін, соматостатин, пролактостатін і меланостатин. У чистому вигляді виділено 5 гормонів, для яких встановлена первинна структура, підтверджена хімічним синтезом.
Великі труднощі при отриманні гормонів гіпоталамуса в чистому вигляді пояснюються надзвичайно низьким вмістом їх у вихідній тканини.
За хімічною будовою всі гормони гіпоталамуса є низькомолекулярними пептидами, так званими олигопептидами незвичайного будови, хоча точний амінокислотний склад і первинна структура з'ясовані не для всіх. Наводимо отримані до теперішнього часу дані про хімічну природу шести з відомих 10 гормонів гіпоталамуса.
1. Тіроліберін(Піро-Гли-Гіс-Про-NH2):
Тіроліберін представлений трипептидом, що складається з піроглутаміновой (циклічної) кислоти, гістидину і пролінаміда, сполучених пептидними зв'язками. На відміну від класичних пептидів він не містить вільних NH2- і СООН-груп у N- та С-кінцевих амінокислот.
Забезпечує вивільнення тіротропного гормону (ТТГ) з передньої долі гіпофіза.
2. гонадолиберином є декапептид, що складається з 10 амінокислот послідовності:
Піро-Гли-Гіс-Трп-Сер-Тир-Гли-Лей-Арг-Про-Гли-NН2
Кінцева С-амінокислота представлена гліцінамідом.
Забезпечує вивільнення ФСГ, ЛГ і пролактину
3. Соматостатін є циклічним тетрадекапептідом (складається з 14 амінокислотних залишків):
Відрізняється цей гормон від двох попередніх, крім циклічної структури, тим, що не містить на N-кінці піроглутаміновой кислоти: дисульфідний зв'язок утворюється між двома залишками цистеїну в 3-м і 14-м положеннях. Слід зазначити, що синтетичний лінійний аналог соматостатину також наділений аналогічної біологічною активністю, що свідчить про неістотності дисульфидного містка природного гормону. Крім гіпоталамуса, соматостатин продукується нейронами центральної і периферичної нервових систем, а також синтезується в S-клітинах панкреатичних острівців (острівців Лангерганса) в підшлунковій залозі і клітинах кишечника. Він надає широкий спектр біологічної дії; зокрема, показано інгібуючу дію на синтез гормону росту в аденогипофизе, а також пряме гальмівну дію його на біосинтез інсуліну і глюкагону в β- і α-клітинах острівців Лангерганса.
4. Соматоліберин. Він представлений 44 амінокислотними залишками з повністю розкритою послідовністю. Біологічною активністю соматолиберина наділений, окрім того, хімічно синтезований декапептид:
Н-Вал-Гіс-Лей-Сер-Ала-Гли-Глн-Ліз-Гли-Ала-ОН.
Цей декапептид стимулює синтез і секрецію гормону росту гіпофіза соматотропіну.
5. Меланоліберін, хімічна структура якого аналогічна структурі відкритого кільця гормону окситоцину (без тріпептідная бічного ланцюга), має наступну будову:
Н-Цис-Тир-Ілі-Глн-АСН-Цис-ОН.
6. меланостатин (меланотропінінгібірующій фактор) уявлення трипептидом: Піро-Гли-Лей-Гли-NН 2, або пентапептид з такою послідовністю:
Піро-Гли-Гіс-Фен-Aрг-Гли-NН2.
Необхідно відзначити, що меланоліберін надає стимулюючу дію, а меланостатин, навпаки, інгібуючу дію на синтез і секрецію меланотропіна в передній долі гіпофіза.
