Фізіологія

Будова гіпоталамо-гіпофізарної системи

Гіпоталамус (hypothalamus) є нижньою частиною проміжного мозку і анатомо-фізіологічно тісно пов'язаний з гіпофізом, утворюючи гіпоталамо-гіпофізарну систему (рис.IV.A.1-1). Гіпоталамус з'єднаний з гіпофізом через лійкуку, її теж називають ніжкою гіпофіза (нейрогіпофізом) і вона утворена нервовими волокнами і портальними кровоносними судинами. Гіпоталамус транспортує нейрогормони, в основному, з супраоптичних і паравентрикулярних ядер (вазопресин і окситоцин), нейросекреторним шляхом через нервові волокна до задньої частки гіпофіза,  і нейрогормони з різних ділянок гіпоталамуса через портальну кровоносну систему гіпоталамуса (рис. IV.A.1-2) до секреторних клітин передньої частки гіпофіза (аденогіпофіз). Це ліберини і статини, які стимулюють або гальмують виділення гормонів аденогіпофізом. Компресія або руйнування гіпоталамуса або лійки веде до важких порушень функції адено- і нейрогіпофіза, і в результаті до вторинної гіпофізарної недостатності.

Гіпофіз (hypophysis) має форму фасолини, висотою 0,6 см, шириною 1,3 см, передньо-задній розмір становить 0,9 см і вага  ~0,6 г. Суттєво більший у жінок і може збільшитись вдвічі у періоді статевого дозрівання і при вагітності. Локалізований у середній черепній ямці, в заглибленні клиноподібної кістки – т.зв. турецькому сідлі. Кісткова структура сідла оточує гіпофіз спереду, знизу і ззаду, тверда мозкова оболонка вистеляє турецьке сідло і вгорі утворює діафрагму сідла, натягнену між передніми нахиленими відростками і спинкою сідла (вади діафрагми або підвищений тиск спинно-мозкової рідини можуть призвести до інвагінації арахноїдального простору вглибину турецького сідла і до виникнення синдрому „порожнього сідла”  [розд. IV.A.3.4]). Попереду, вище від діафрагми, перехрещуються зорові нерви. Сідло утворює склепіння клиновидної пазухи (транссфеноїдальний нейрохірургічний доступ до пухлин сідла). Збоку до сідла прилягають кавернозні пазухи, які містять венозні колектори, внутрішні сонні артерії та черепно-мозкові нерви: окоруховий (III), блоковий (IV), відвідний (VI) і очну та щелепну гілки трійчастого нерва (V). Над діафрагмою сідла розташований гіпоталамус, який через лійку з'єднаний з гіпофізом. Всі ці, сусідні з сідлом структури, можуть бути стиснені, інфільтровані і зруйновані патологічними процесами, особливо пухлинами, а інфільтрація кавернозного синуса може проявлятись симптомами ураження черепно-мозкових нервів.

Гіпофіз складається з 2 основних частин – передньої і задньої долі.

Передня доля гіпофізу утворена з залозистої частини (adenohypophysis). В процесі розвитку походить з ектодерими, т.зв. кишені Ратке. Пухлини, які походять з залишкових фрагментів кишені Ратке – краніофарингіоми (craniopharyngioma) – це найпоширеніші гормонально неактивні пухлини гіпоталамо-гіпофізарної ділянки. Передня доля гіпофізу складається з 5 основних типів залозистих клітин, що продукують тропні гормони, які регулюють функцію периферичних ендокринних залоз: соматотропні – GH, лактотропні – PRL, тиреотропні – TSH, гонадотропні – LH i FSH, кортикотропні – ACTH.

Задня доля гіпофізу становить нейрогенну частину (neurohypophysis). В процесі розвитку походить з нейроектодерми дна ІІІ шлуночка мозку. Це анатомічна вставка гіпоталамуса, утворена з аксонів та їх закінчень, а також з клітин глії – пітуїцитів.

Гіпоталамус з'єднаний з передньою долею гіпофіза особливим видом судинних сполучень – гіпоталамічною портальною системою (рис. IV.A.1-2). Біля основи ніжки гіпофіза, т.зв. серединного підвищення, верхні гіпофізарні артерії – гілки внутрішніх сонних артерій – утворюють первинну капілярну сітку. Також там розташовані аксони нейронів гіпоталамуса, які продукують гіпоталамічні ліберини і статини. Всі синтезовані гіпоталамусом нейрогормони поступають у первинну капілярну сітку і через довгі вени гіпофізу та ніжку – безпосередньо до передньої долі гіпофізу. Там вени гіпофізу утворюють вторинну капілярну сітку. В такий спосіб нейрогормони гіпоталамусу не розчиняються у крові загальної системи кровообігу і у великих концентраціях потрапляють до цільових залозистих клітин передньої долі гіпофізу, де маєть сильний біологічний ефект. З гіпофізу кров тече венами до кавернозних синусів, і далі до загального кровообігу.IV.A.1-2).

Гормони гіпоталамусу та гіпофізу

Гіпоталамус, який пов'язаний з усіма відділами центральної нервової системи (ЦНС) і регулюється вищими центрами мозку, координує гормональну функцію гіпофіза. Ця центральна система відповідає за стабільність гомеостазу. Гіпоталамус також є центром голоду, спраги, терморегуляції, сну і активності. Регулює добові ритми активності людини шляхом ритмічного синтезу гормонів, стимулює механізми відповіді на стрес і на зовнішні фізичні та психічні подразники. Гіпоталамус керує функцією гіпофіза двома шляхами:

1) нейрогормони (вазопресин і окситоцин) нейрогенним шляхом через аксони нейроцитів супраоптичних і паравентрикулярних ядер  потрапляють через лійку до задньої долі гіпофізу

2) нейрогормони (ліберини і статини) гуморальним шляхом через портальну систему потрапляють з ядер гіпоталамусу  через лійку до передньої долі гіпофіза.

Вазопресин (антидіуретичний гормон, antidiuretic hormone – ADH), пептид, який складається з 9 амінокислот, утворюється у парних супраоптичних ядрах і депонується у задній долі гіпофізу. Основна дія вазопресину – це збільшення концентрації сечі – зменшення діурезу через збільшення реабсорбції води з первинної сечі у дистальних ниркових канальцях. Окрім цього, у високій концентрації вазопресин скорочує гладкі м'язи кровоносних судин. Вивільнення вазопресину стимулюють: збільшення осмолярності плазми (зростання натріємії) стимулює осморецептори гіпоталамуса, а також зменшення об'єму циркулюючої крові і зниження артеріального тиску (кровотеча і зневоднення), що веде до відсутності імпульсів з барорецепторів каротидного синуса і дуги аорти. Інші гормони, в т.ч. ангіотензин ІІ, адреналін, кортизол і статеві стероїди модулюють синтез вазопресину. Окситоцин, пептид, утворений з 9 амінокислот, синтезується в основному у парних паравентрикулярних ядрах, особливо у вагітних і під час лактації. Основна дія –  спазм гладких м'язів матки при пологах, а також міоепітеліальних клітин проток грудної залози при лактації. Стимулює його виділення подразнення сосків при смоктанні.

Рилізинг гормони – ліберини гіпоталамусу (releasing hormone – RH) – стимулюють, а гормони, які пригнічують – статини гіпоталамусу (inhibiting hormone – IH) – гальмують синтез і виділення відповідних тропних гормонів передньою долею гіпофіза, також впливають на проліферацію клітин гіпофізу (табл. IV.A.1-1).

Стимуляція і зворотній зв'язок у ендокринній системі

Центральне місце у системі займає гіпоталамус, який через ліберини і статини контролює секрецію гормонів передньої долі гіпофізу. Гіпоталамічні нейрогормони мають короткий період напіввиведення (до декількох хвилин), часто секреція болюсна (напр., гонадоліберин у статевозрілих людей), залежать від добових (напр., кортиколіберин), а у деяких гормонів від місячних ритмів (напр., гонадоліберин). Гормональний ритм також змінюється впродовж життя (напр., підвищена секреція гонадотропінів під час статевого дозрівання). Тропні гормони гіпофізу гальмують (ліберини) або стимулюють (статини) гіпоталамічні нейрогормони за принципом зворотнього зв'язку. Їх секреція регулюється також гормонами відповідної ендокринної залози. Цей негативний зворотній зв'язок є найпоширенішою формою контролю в ендокринній системі (рис. IV.A.1-3). Система додатково регулюється нейромедіаторами вищих центрів, такими як ацетилхолін та моноаміни, і реагує на зовнішні фактори, такі як стрес, фізичне навантаження, дієта та температура.

У ендокринній системі існує і позитивний зворотній зв'язок (напр., всередині місячного циклу висока концентрація естрадіолу, синтезованого яйниками, індукує раптове збільшення секреції LH).

В результаті існуючих зв'язків аномальна функція периферичної залози може бути наслідком пошкодження самої залози (первинна гіпер- або гіпофункція) або наслідком аномальної функції гіпофіза (вторинна гіпер- або гіпофункція) чи гіпоталамусу (третинна гіпер- або гіпофункція, також звана центральною). Що стосується функції самого гіпофіза, іноді також використовують термін «вторинна гіперфункція» або «гіпофункція», щоб підкреслити, що джерелом порушень є аномальна функція гіпоталамуса.

Мелатонін

Мелатонін - похідне триптофану, синтезується у шишкоподібній залозі. Регулятором його синтезу є цикл світло-темрява (темрява посилює, а світло гальмує виділення). Секреція мелатоніну має характерний циркадний ритм: його концентрація вдень низька і збільшується вночі, максимально між 24.00 - 3.00 год. (звідси термін "гормон сну"). Цей ритм секреції з'являється між 6 та 9 тиж. життя; амплітуда нічної секреції досягає піку між 4 та 7 роком, зменшується перед періодом статевого дозрівання, залишається на сталому рівні до 40-50 років, а потім систематично (поступово) зменшується. Секреція мелатоніну корелює з циркадною системою біологічних ритмів (напр., цикл сон-активність), а також з добовими та сезонними змінами функції імунної системи (йому приписують імуностимулюючі властивості). Мелатонін чинить сильну антиоксидантну дію („двірник” вільних радикалів з високим проникненням у клітину). Препарати мелатоніну застосовують для нормалізації сну, при порушеннях ритму сну та активності, пов’язаних із позмінною роботою, у незрячих людей, а також під час повітряних подорожей зі зміною часових поясів.