Гипоталамус и гипофиз

Гипоталамо-гипофизарная система

Функция щитовидной, половых желез, коры надпочечников регулируется гормонами передней доли гипофиза (аденогипофи­за). Общее название этих гормонов — тропные гормоны:

— адренокортикотропный
— тиреотропный
— фолликулостимулирующий
— лютеонизирующий гормоны

С некоторой условностью к тронным гормонам относится и соматотропный гормон гипофиза (гормон роста), который ока­зывает влияние на рост непосредственно, но и опосредовано че­рез гормон соматомедин, образующийся в печени. Кроме то­го, в аденогипофизе образуется интермедии (меланоцитстимулирующий гормон — МСГ) и пролактин которые обладают прямым эффектом на периферические органы.

В свою очередь, высвобождение всех 7 гормонов аденогипофиза зависит от гормональной активности нейронов гипофизотропной зоны гипоталамуса — ее медиальной области (в основном паравентрикулярное ядро). Здесь образуются гормоны, оказывающие стимулирующее и тормозящее влияние на секрецию гормонов аденогипофиза. Стимуляторы называются рилизинг-гормонами (либеринами), ингибиторы — статинами.

Гипоталамус получает информацию о состоянии внутренней среды по нескольким каналам:

1. афферентные возбуждения поступают в мозг от экстеро- и интерорецепторов
2. несинаптическая диффузная афферентация реализуется пу­тем дистантного (через кровь) действия медиаторов и других биологически активных веществ.

Рисунок 3. Гипофиз и эпифиз (шишковидное тело) и их взаимоотношения с отделами головного мозга. Сагиттальный разрез мозга. Вид с медиальной стороны (по М.Р. Салину и Д.Б. Никитюк, 2002) 1 — мозолистое тело; 2 — свод мозга; 3 — таламус; 4 — третий желудочек; 5 — гипота­ламус (подбугорье); 6 — средний мозг; 7 — серый бугор; 8 — глазодвигательный нерв; 9 — воронка (инфундибулюм); 10 — инфундибулярная часть гипофиза; 11 — гипофиз; 12 — перекрест зрительных нервов; 13 — передняя (белая) спайка

Гипоталамус. Гормональная функция гипоталамуса

В настоящее время выделены в чистом виде и исследованы следующие гормоны гипоталамуса:
— тиреолиберин (ТТГ-рилизинг-гормон);
— гонадолиберин (ЛГ/ФСГ-рилизинг-гормон);
— соматостатин (ГР- ингибирующий гормон);
— соматокринин (ГР-рилизинг-гормон);
— пролактостатин (ПРЛ — ингибирующий фактор);
— пролактолиберин (ПРЛ — рилизинг-фактор);
— кортиколиберин (АКТГ-рилизинг-гормон);
— меланостатин (МСГ-ингибирующий гормон);
— меланолиберин (МСГ-рилизинг-гормон);

Гипоталамус. Функциональная классификация гипоталамических нейрогормонов

По функциональному принципу нейрогормоны гипоталамуса разделяют на 3 группы:

1. висцеротропные
2. нейротропные
3. аденогшюфизотропные нейрогормоны.

Висцеротропные гормоны — вазопресснн и окситоцин — оказыва­ют прямое действие на некоторые периферические железы внут­ренней секреции и в основном на неэндокринные органы, осуще­ствляющие вегетативные функции: почки, сердце, сосуды, репро­дуктивные органы, включая молочные железы.

Нейротроные гормоны изменяют чувствительность нейронов к медиаторам, модулируя синаптическую передачу возбуждения, в основном в пределах ЦНС.

Аденогипозотропные гормоны либерины (рилизинг-гормоны) и статины регулируют гормональную функцию аденогипофиза и через него секреторную активность различных желез внутренней секреции

Рилизинг-гормоны освобождаются из отростков нервных клеток, тела которых лежат во многих ядрах гипоталамуса, наибольшая плотность их отмечается в паравентрикулярном ядре. Рилизинг- гормоны поступают в портальную венозную систему гипоталамо-гипофиза и с кровью доставляются к аденогипофизу.

Регуляция гормональной активности большинства желез внут­ренней секреции осуществляется но принципу отрицательной обратной связи: сам гормон, его количество в крови, регулирует свое образование. Такое воздействие опосредуется через образо­вание соответствующих рилизинг-гормонов.

Например, при повышении в крови уровня гормона коры надпо­чечников — кортизола в срединном возвышении высвобождается меньше АКТГ-РГ, в результате чего секреция АКТГ гипофизом снижается; что приводит к уменьшению образования кортико­стероидов надпочечниками и снижению содержания кортизола в крови. Кроме того, обратная связь в этой системе регуляции может быть опосредована непосредственно и самими гормонами гипо­таламуса и аденогипофиза (АКТГ-РГ и АКТГ).

Нейроны гипоталамуса, образующие рилизинг-гормоны (РГ), являются своеобразными клетками с двойной функцией: с одной стороны, это типичный нейрон, интегрирующий на себе влияние других отделов ЦНС и гуморальных регуляторов, а с другой — эндокринная клетка.

Гипоталамус имеет характерную отличительную особенность — это слабо выраженный гематоэнцефалический барьер. Благодаря этому из протекающей крови выходят гормоны и другие био­логически активные соединения, которые и оказывают — свое регулирующее влияние на нейроны.

Данный механизм саморегуляции сохраняется в отсутствие влияний на гипоталамус со стороны ЦНС  (после полного отде­ления медиальной области гипоталамуса от остальных отделов ЦНС). Но в естественных условиях другие отделы ЦНС участвуют в приспособлении этой реакции к внутренним и внешним потребностям организма. Например, образование кортизола ко­рой надпочечников резко увеличивается при стресс-реакциях, этому предшествует увеличение секретна AKTГ-PГ и выхода АКТГ.

Гипоталамус. Центральная регуляция гипоталамо-гипофизарной системы осуществляется центрами, расположенными в преоптической области, в лимбической системе, в структурах ствола мозга (продолговатом и среднем мозге, мосту). Сигналы от этих центров к ядрам гипоталамуса передаются посредством нейронов, относящихся к моноаминергическим путям головного мозга, медиаторами которых являются биогенные амины – норадреналин, серотонин, дофамин.

К указанным центрам ЦНС поступают не только нервные импульсы, но и информция об уровне гормонов в крови, а они через моноаминовые пути оказывают соответствующее влияние на специфические структуры гипоталамусы и на выработку или РГ, то есть модулируют образование РГ, поскольку на мембране нейронов указанных отделов кроме обычных синапсов имеются также рецепторы к различным гормонам.

Гипоталамус. Пути гипоталамической нейрогормональной регуляции желез внутренней секреции

Выведение и распространение гипоталамических нейрогормонов осуществляется 3 путями:

1. Трансадентгипофизарный путь: гипоталамус контролирует аденогипофиз, в первую очередь выработку его тронных гор­монов. Таким образом он регулирует функции периферических гипофиззафисимых желез внутренней секреции, а также рост и дифференцировку различных тканей, секреторную функцию экзокринных гормонозаивсимых желез (молочной), образование пигмента.
2. Трансвентрикулярный путь обеспечивает поступление нейрогормонов в мозговую жидкость.  Затем нейрогормоны транспортируются через венозное русло оболочек мозга в субарахноидальное пространство, откуда поступают в общий кровоток. Из мозговой жидкости нейрогормоны поступают также в ткань мозга и в сосуды воротной системы, несущие кровь к аде­ногипофизу. Нейрогормоны, поступающие из мозговой жидкости в ткань мозга, аденогипофиз и общий кровоток, осуществляют нейротропное, гипофизотропное и висцеротропное действие.
3. Параденогипофизарный путь прямой гипоталамической регуляции, минуя аденогипофиз, включает:
— дистантную регуляцию внутренних органов (сосуды, матка, эпителий почечных канальцев, молочные железы). Вазопрессин и окситоцин из гипоталамуса поступают в нейрогипофиз и далее в общий кровоток; достигают клеток-мишеней, где стимулируют клеточные реакции;
— поступление высоких концентраций этих гормонов в кровь из депо нейрогипофиза при стрессе и некоторых заболеваниях. В высоких концентрациях в условиях стресса они выполняют за­щитную функцию, так как ограничивают избыточную продук­цию гормонов, в частности кортикостероидов, надпочечниками и предупреждают «истощение» желез, внутренней секреции.

Рисунок 4. Гипоталамо- гипофизарные нейрогуморальные влияния. (по А.В. Коробкову, С.А. Чесноковой, 1986).

Гормоны гипофиза

Гипофиз расположен в гипофизарной ямке турецкого седла ос­новной кости. При помощи ножки он связан с основанием мозга, состоит из передней доли (аденогипофиза) и задней доли — нейрогипофиза.

Портальная (воротная) система кровеносных сосудов связывает его с гипоталамусом. Гипофиз называют центральной эндокрин­ной железой, поскольку он за счет своих тройных гормонов регулирует деятельность периферических желез.

В передней доле гипофиза вырабатываются тропные и эффекторные гормоны.
Тропные гормоны: тиреотропный гормон (тиреотропин), адренокортикотропный гормон (кортикотропин), гонадотропные гор­моны (гонадотропины); они регулируют деятельность периферических желез внутренней секреции.
Эффекторные гормоны: гормоны роста — соматотропин и пролактин действуют на клетки-мишени.

Аденогипофиз является комплексом 6 желез, каждая из которых состоит из особых клеток, контролируемых по-своему. Все клет­ки получают стимулирующие сигналы лишь гуморальным путем, реагируя на пептиды гипоталамуса и катехоламины (дофамин, норадреналин, гистамин). В процессах секреции гормонов при­нимают непосредственное участие вторые посредники, особенно ионы кальция и цАМФ.

Тропные гормоны передней доли гипофиза

1. Тиреотропный гормон (тиреотропин) стимулирует функ­цию щитовидной железы, вызывает гиперплазию ее железистой ткани, стимулирует выработку тироксина и трийодтиронина. Образование тиреотропина стимулируется тиреолиберином ги­поталамуса, а угнетается соматостатином. Секреция тиреолиберина и тиреотропина регулируется йодсодержащими гормонами щитовидной железы по механизму обратной связи. Секреция тиреотропина усиливается также при охлаждении организма, что приводит к повышению выработки гормонов щитовидной желе­зы и повышению тепла. Глюкокортикоиды тормозят продукцию тиреотропина; секреция его угнетается также при наркозе, трав­ме, боли.

При удалении или разрушении гипофиза у животных наступает атрофия щитовидной железы, а введение тиреотропина восста­навливает ее функции.

Рисунок 5. Гормоны гипофиза и их функции. (по А.Б. Коробкову, С.Л. Чесноковой, 1986)

2. Адренокортикотропный гормон (кортикотропин) стимули­рует функцию пусковой зоны корм надпочечников, в которой образуются гормоны глюкокортикоиды и приводит к увеличению образования этих гормонов. В меньшей степени выражено влия­ние гормона на клубочковую и сетчатую зоны, поэтому на про­дукцию минералокортикоидов и половых гормонов он не оказы­вает значительного воздействия,

АКТГ усиливает синтез холестерина. Вненадпочечниковые эф­фекты АКТГ заключаются в следующем:
— стимуляция липолиза;
— увеличение секреции инсулина и соматостатина;
— накопление гликогена в клетках мышечной ткани;
— гипогликемия (связано с повышенной секрецией инсулина);
— усиление пигментации (за счет действия на пигментные клетки меланофоры).

Продукция АКТГ подвержена суточной периодичности, что свя­зано с ритмичностью выделения кортиколиберина. Максималь­ные концентрации АКТГ отмечаются утром в 6-8 часов, мини­мальные — с 18 до 23 часов. Образование АКТГ регулируется кортиколиберином гипоталамуса.

Секреция АКТГ усиливается при стрессе и факторах, вызываю­щих стрессогенные состояния:
— холод;
— боль;
— физические нагрузки;
— эмоции.

Гипогликемия способствует увеличению продукции АКТГ.
Торможение продукции гормона происходит под влиянием са­мих глюкокортикоидов по механизму обратной связи.

Удаление гипофиза у животных приводит к атрофии коркового слоя надпочечников. Атрофические процессы захватывают все зоны коры надпочечников, но наиболее глубокие изменения происходят в клетках сетчатой и пучковой зон.

3. Гонадотропные гормоны (гонадотропины).

Фолликулостимулирующий гормон (фоллитропин, ФСГ) стимулирует рост и созревание везикулярного фолликула в яич­нике и их подготовку к овуляции. Влияние фоллитропина на образование женских половых гормонов (эстрогенов) небольшое. Этот гормон имеется как у женщин, так и у мужчин. У мужчин под влиянием фоллитропина происходит образование половых клеток (сперматозоидов).

Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ) необходим для роста везикулярного фолликула яичника на стадиях, предшест­вующих овуляции, и для самой овуляции (разрыв оболочки со­зревшего фолликула и выход из него яйцеклетки), образования желтого тела на месте лопнувшего фолликула.

Лютропин стимулирует образование женских половых гормонов (эстрогенов). Однако, для того, чтобы этот гормон осуществил свое действие на яичник, необходимо предварительное длитель­ное действие фоллитропина. Лютропин стимулирует выработку прогестерона желтым телом. Лютропин имеется как у мужчин, так и у женщин. У мужчин, он способствует образованию муж­ских половых гормонов — андрогенов.

Секреция ФСГ и ЛГ регулируется гонадолиберином гипотала­мусса. Образование гонадолиберина, ФСГ и ЛГ зависит от уровня эстрогенов и андрогенов и регулируется по механизму обратной связи, Гормон аденогипофиза пролактин угнетает продукцию гонадотропных гормонов. Тормозное действие на выделение Л Г оказывают глюкокортикоиды.

Эффекторные гормоны передней доли гипофиза

Соматотропный гормон (гормон роста, соматотропин) при­нимает участие в регуляции процессов роста и физического раз­вития, что обусловлено способностью соматотропина стимулиро­вать образование белка, повышать синтез РНК, усиливать транс­порт аминокислот из крови в клетки.

Наиболее ярко влияние гормона выражено на костную и хряще­вую ткани. Под влиянием роста эпифизарных хрящей в длин­ных костях верхней и нижней конечностей происходит рост кос­тей в длину.

Гормон роста усиливает секрецию инсулина посредством соматомединов, которые образуются в печени; влияет на углеводный обмен, оказывая инсулиноподобное действие; усиливает мобили­зацию жира из депо и использование его в энергетическом обме­не.

Продукция соматотропина регулируется соматолиберином и соматостатином гипоталамуса. Снижение содержания глюкозы и жирных кислот, избыток аминокислот в плазме крови приводят к увеличению секреции соматостатина. Вазопрессин, эндорфин стимулируют продукцию соматотропина.

Пролактин стимулирует образование молока в альвеолах мо­лочных желез. Свое действие на молочные железы пролактин оказывает после предварительного действия на них женских половых гормонов прогестерона и эстрогенов.

Гормон стимулирует синтез белка — лактальбумина, жиров и уг­леводов молока. Пролактин обладает также и лютеотропным действием (способствует продолжительному функционированию желтого тела и образованию им гормона прогестерона).

Пролактин влияет на водно-солевой обмен организма, задержи­вая воду и натрий в организме; усиливает эффекты альдостерона и вазопрессина, повышает образование жира из углеводов.

Образование пролактина регулируется пролактолиберином и пролактостатином гипоталамуса. Стимуляцию секреции пролак­тина вызывают и другие пептида, выделяющиеся гипоталаму­сом: тиреолиберин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИН), ангиотензин. Секрецию пролактина усиливается после родов и рефлекторно стимулируется при кормлении грудью. Эс­трогены регулируют синтез и секрецию пролактина. Угнетает продукцию гормона — дофамин гипоталамуса, который, вероятно, тормозит метки гипоталамуса, секретирующие гонадолиберин, что приводит к нарушению менструального цикла.

Гормоны задней доли гипофиза

Эти гормоны образуются в гипоталамусе, в нейрогипофизе происходит их накопление. В клетках супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса осуществляется синтез окситоцина и антидиуретического гормона. В нейронах паравентрикулярного ядра образуется преимущественно гормон окситоцин, а в нейронах супраоптического ядра — вазопрессин (антидиуретический гормон). Синтезированные гормоны путем аксональ­ного транспорта с помощью белка-переносчика нейрофизита по гипоталамо-гипофизарному тракту транспортируются в заднюю долю гипофиза. Здесь происходит депонирование гормонов и дальнейшее выделение в кровь.

Антидиуретический гормон (АДТ) или вазопрессин осуществ­ляет в организме 2 основные функции:

1. Антидиуретическое действие заключается в стимуляции реабсорбции воды в дистальном отделе нефрона и осу­ществляется благодаря взаимодействию гормона с вазопрессиновыми рецепторами, что приводит к повышению проницаемости стенки канальцев и собирательных тру­бочек для воды, ее реабсорбции и концентрированию мо­чи. В клетках канальцев происходит также активация гиалуронидазы, что приводит к усилению деполимериза­ции гиалуроновой кислоты, в результате чего повышает­ся реабсорбция воды и увеличивается объем циркули­рующей жидкости.
2. В больших (фармакологических) дозах АДГ суживает артериолы, в результате чего повышается артериальное давление, поэтому его также называют вазопрессином, В обычных условиях при его физиологических концентра­циях в крови это действие не имеет существенного зна­чения. Однако, при кровопотере, болевом шоке происхо­дит увеличение выброса АДГ. Сужение сосудов в этих случаях может иметь адаптивное значение.

Образование АДГ усиливается при повышении осмотического давления крови, уменьшении объема внеклеточной я внутрикле­точной жидкости, снижении артериального давления, при акти­вации ренин-ангиотензиновой и симпатоадреналовой системы.

Рисунок 6. Взаимодействие гипоталамуса и гипофиза (по А.Б. Коробкову, С.А. Чесноковой, 1986)

Окситоцин избирательно действует на гладкую мускулатуру матки, вызывая ее сокращение при родах. На поверхностной мембране клеток существуют специальные окситоциновые ре­цепторы. Во время беременности окситоцин не повышает сокра­тительную активность матки, но перед родами под влиянием высоких концентраций эстрогенов резко повышается чувствительность матки к окситоцину. Окситоцин участвует в процессе лактации. Усиливая сокращение миоэпителиальных клеток в молочных железах, способствует выделению молока.

Увеличение секреции окситоцина происходит под влиянием им­пульсов от рецепторов шейки матки, а также механорецепторов сосков грудной железы при кормлении грудью. Эстрогены уси­ливают секрецию окситоцина. Функции окситоцина в мужском организме изучены недостаточно, считают, что он является анта­гонистом АДГ.