Първото ниво на регулация се осъществява от така наречената хипофизна област на хипоталамуса, която
Експериментални изследвания с изключване (унищожаване) на отделни структури на хипоталамуса и нарушаване на неговите нервни връзки с други части на мозъка позволиха да се установи, че нервният контрол на предния дял на хипофизната жлеза се осъществява от два механизма (нива на регулиране).
Първото ниво на регулация се осъществява от така наречената хипофизна област на хипоталамуса, която контролира първоначалната (базалната) секреция на предния дял на хипофизната жлеза и неврохипофизната секреция. Второто, по-високо ниво се осигурява от други хипоталамични и екстрахипоталамични региони на мозъка (хипокампус, преден таламус, среден мозък и др.), Които участват в стимулирането или инхибирането на функцията на хипофизната жлеза. Екстрахипоталамичните структури на мозъка осъществяват важен невроендокринен контрол върху дейността на хипофизната жлеза и са отговорни за ежедневния ритъм на хормонална секреция. Средният мозък, хипокампусът и антеромедиалното таламично ядро участват в регулирането на секрецията на ACTH, гонадотропини, пролактин и растежен хормон. В допълнение, възходящи аферентни и директни връзки от ретикуларната формация и средния мозък също се проектират в хипоталамуса, където са локализирани допаминергични и други клетки, секретиращи различни моноамини.
Хипоталамусът има богата мрежа от кръвоносни съдове, които образуват порталната система в областта на средното възвишение. Най-васкуларизирани са супраоптичните и паравентрикуларните ядра. Хистологично зоната на средната възвишеност е контактна зона, съдържаща окончанията на множество неврони, локализирани в изброените хипоталамични ядра, през които продуктите на секрецията на тези неврони (хипофизотропни хормони) достигат до капилярите на порталната (портална) система на хипофизната жлеза. Венозни капиляри на порталната системаимат специални отвори (шънтове), които позволяват на съединения с достатъчно молекулно тегло да преминат от кръвта в периваскуларните пространства на средната еминентност.
Следователно хипоталамусът е област, която трансформира информацията, идваща по нервните пътища от горните части на нервната система, като променя нивото на невротрансмитери (невротрансмитери), които включват различни моноамини: адреналин, норепинефрин, допамин, серотонин, ацетилхолин, g-аминомаслена киселина. Стресовите ситуации и други фактори водят до промяна в съдържанието, скоростта на синтез и освобождаване на моноамини в хипоталамуса, които от своя страна променят скоростта на секреция на хипоталамусни и хипофизни хормони, което води до съответно изменение във функционалната активност на предния дял на хипофизната жлеза.
Смята се, че невротрансмитерите (моноамини) регулират дейността на хипофизната жлеза чрез няколко механизма: а) участие в синаптичното предаване на информация, идваща от лимбичната система на мозъка към неврон, който произвежда хипофизни хормони (пептиди); б) действието върху мембраната на хипоталамичния неврон и процеса на освобождаване на хипофизния хормон; в) промяна във функционалната активност на аксона на хипоталамичния неврон в областта на капилярите на порталната (портална) система на хипофизната жлеза с промяна на транспорта на хипофизния хормон в кръвта; г) влияние върху клетките на предния дял на хипофизната жлеза с повишаване или инхибиране на тяхната секреторна активност или промяна на реакцията им към действието на хормоните на хипофизата.
По този начин хипоталамусът е място, където нервните и ендокринните клетки взаимодействат помежду си, осъществявайки бърз и високоефективен трансфер на информация, необходима за бърз отговор от органа, системите иорганизъм като цяло, за да се осигури жизнената дейност на организма. Предаването на информация от клетка на клетка се осъществява от химически носители (хормони и моноамини) и електрическа активност. Междуклетъчните взаимодействия, както показват проучванията от последните години, могат да се осъществят чрез следните механизми: синаптично предаване на пратеника; хормонален механизъм чрез циркулиращи хормони; паракринен механизъм, т.е. без хормонът да навлиза в кръвта, а само в междуклетъчната течност; автокринен механизъм, т.е. освобождаването на хормона от клетката в междуклетъчната течност и взаимодействието на този хормон с мембранните рецептори, разположени на същата клетка. Доказано е, че норепинефрин, соматостатин, допамин, GnRH, окситоцин, вазопресин могат да действат като хормони и да се секретират от ендокринни клетки или неврони, както и да се откриват в синапсите на нервните клетки и да действат като невротрансмитери. Друга група хормони - глюкагон, енкефалини, холецистокинин, производни на проопиомеланокортин - се секретират от ендокринни клетки, изпълнявайки хормонална функция, а също така, локализирани в нервните окончания, имат невротрансмитерно действие. Освен това, тези две свойства се откриват и в други хормони на аденохипофизата. Тиролиберинът и ВИП се секретират от неврони, но изпълняват хормонална функция, а в нервните окончания имат ясен невротрансмитерен ефект.
Трябва да се отбележи, че в механизмите на освобождаване на хипофизиотропни хормони, в допълнение към невротрансмитерите, участват K + и Ca2 + йони, простагландини, сАМР и други вещества.
ПРИНЦИП НА ОБРАТНАТА СВЪРЗКА В РЕГУЛАЦИЯТА НА ХОРМОНИТЕ
Вътрешен учен M.M. Завадовски, изучавайки закономерностите в регулацията на дейността на ендокринните жлези, за първи път през 1933 г.принципът на "плюс-минус взаимодействие", по-късно наречен "принцип на обратната връзка".
Под обратна връзка се разбира система, в която крайният продукт от дейността на тази система (например хормон, невротрансмитер и други вещества) модифицира или модифицира функцията на компонентите, които изграждат системата, насочени към промяна на количеството на крайния продукт (хормон) или активността на системата. Жизнената дейност на целия организъм е следствие от функционирането на множество саморегулиращи се системи (отделителна, сърдечно-съдова, храносмилателна, дихателна и др.), които от своя страна са под контрола на невроендокринно-имунната система. Следователно всичко това е комплекс от различни саморегулиращи се системи, които са в известна степен на зависимост и „подчинение“. Крайният резултат или дейността на системата може да бъде модифицирана по два начина, а именно чрез стимулиране за увеличаване на количеството на крайния продукт (хормон) или увеличаване на активността на ефекта, или чрез потискане (инхибиране) на системата с цел намаляване на количеството на крайния продукт или дейност. Първият начин на модификация се нарича положителна обратна връзка, а вторият начин се нарича отрицателна обратна връзка. Пример за положителна обратна връзка е повишаването на нивото на хормон в кръвта, стимулиращо освобождаването на друг хормон (повишаването на нивото на естрадиол в кръвта предизвиква освобождаване на LH в хипофизната жлеза) и отрицателна обратна връзка, когато повишеното ниво на един хормон инхибира секрецията и освобождаването на друг (увеличаването на концентрацията на тиреоидни хормони в кръвта намалява секрецията на TSH в хипофизната жлеза).
Хипоталамо-хипофизната регулация се осъществява чрез механизми, които работят на принципа на обратната връзка, в която ясно се разграничават различни нива.взаимодействия (фиг. 2).
Фигура 2. Нива на функциониране на обратната връзка.
„Дългата“ верига за обратна връзка се отнася до взаимодействието на периферната ендокринна жлеза с центровете на хипофизата и хипоталамуса (възможно е със супрахипоталамуса и други области на централната нервна система) чрез влияние върху тези центрове на променящата се концентрация на хормони в циркулиращата кръв.
Под „късата“ верига за обратна връзка разбирайте такова взаимодействие, когато повишаването на тропичния хормон на хипофизата (например ACTH) модулира и модифицира секрецията и освобождаването на хормона на хипофизата (в този случай кортиколиберин).
„Свръхкъсата“ верига за обратна връзка е вид взаимодействие в хипоталамуса, когато освобождаването на един хипофизен хормон засяга секрецията и освобождаването на друг хипофизен хормон. Този вид обратна връзка се осъществява във всяка ендокринна жлеза. По този начин освобождаването на окситоцин или вазопресин през аксоните на тези неврони и чрез междуклетъчни взаимодействия (от клетка на клетка) модифицира активността на невроните, които произвеждат тези хормони. Друг пример, освобождаването на пролактин и неговата дифузия в междусъдовите пространства води до ефект върху съседните лактотрофи с последващо инхибиране на секрецията на пролактин.
„Дългите“ и „късите“ вериги за обратна връзка функционират като системи от „затворен“ тип, т.е. са саморегулиращи се системи. Те обаче реагират на вътрешни и външни сигнали, променяйки принципа на саморегулация за кратко време (например по време на стрес и др.). Заедно с това тези системи се влияят от механизми, които поддържат биологичния циркаден ритъм, свързан със смяната на деня и нощта. Циркадният ритъм е компонент на системата, която регулира хомеостазата икоето позволява да се адаптира към променящите се условия на околната среда. Информацията за ритъма ден-нощ се предава на ЦНС от ретината до супрахиазматичните ядра, които заедно с епифизната жлеза образуват централния циркаден механизъм - „биологичния часовник“. В допълнение към механизма ден-нощ в дейността на тези „часовници“ участват и други регулатори (промени в телесната температура, състояние на покой, сън и др.).
Супрахиазматичните ядра играят интегрираща роля в поддържането на биологичните ритми. Около 80% от клетките на супрахиазматичните ядра се възбуждат от действието на ацетилхолина. Опитите да се промени ритъмът на ядрената активност чрез инфузия на големи количества серотонин, допамин, тиролиберин, субстанция Р, глицин или g-аминомаслена киселина бяха неефективни. В тази област обаче са открити някои хормони (вазопресин, GnRH, субстанция Р), които несъмнено по някакъв начин участват в механизмите за поддържане на биологичните ритми.
Секрецията на много хормони (ACTH, растежен хормон, глюкокортикоиди и др.) е обект на значителни колебания през деня. На фиг. 3 показва дневния ритъм на секреция на GH. Изследването на циркадната секреция на хормони е от голямо клинично значение, тъй като при някои заболявания (акромегалия, болест на Иценко-Кушинг) нарушението на дневния ритъм на хормонална секреция е важен диференциално диагностичен признак, който се използва за диференциране на синдромна подобна патология.
Хипоталамусът е тази област на ЦНС, която чрез невротрансмитери, хипоталамични, хипофизни хормони, както и симпатиковите и парасимпатиковите части на автономната нервна система интегративно регулира функционалната активност на хипофизната жлеза и периферните ендокринни жлези.
Понастоящем известен хипофизиотропенхипоталамусните хормони се разделят на хормони, които подобряват (освобождаващи, освобождаващи хормони) и потискащи (инхибиращи) секреция и освобождаване (освобождаване) на съответните тропни хормони на предната хипофизна жлеза. Комисията по биохимична номенклатура на Международното общество по чиста и приложна химия на Международното биохимично общество (1974) препоръчва окончанието „либерин“ да се приеме в имената на хипоталамусните хормони, които подобряват освобождаването на съответните тропни хипофизни хормони (например кортиколиберин), и окончанието „статин“ в имената на хормони с инхибиторен ефект (например соматостатин).
Установено е съществуването на следните хипофизиотропни хормони: 1) хормон, който освобождава лутеинизиращи и фоликулостимулиращи хормони - гонадолиберин (люлиберин); 2) кортикотропин-освобождаващ хормон кортиколиберин; 3) соматотропин-освобождаващ хормон - соматолиберин; 4) хормон, който инхибира освобождаването на растежен хормон - соматостатин; 5) пролактин-освобождаващ хормон - пролактолиберин, чиято функция вероятно се изпълнява от тиролиберин и ВИП; 6) хормон, който инхибира освобождаването на пролактин - пролактостатин, ролята на който се изпълнява от допамин; 7) тиротропин-освобождаващ хормон - тиреолиберин; 8) хормон, който освобождава меланоцит-стимулиращ хормон - меланолиберин; 9) хормон, който инхибира освобождаването на меланоцит-стимулиращ хормон - меланостатин. Съществуването на последните два хормона при хората не е категорично доказано.
Вазопресинът също е в състояние да стимулира освобождаването на ACTH, но това изисква дози, които са хиляди пъти по-високи от дозите, които осигуряват максимален антидиуретичен ефект. Вазопресинът и кортиколиберинът имат синергичен ефект върху секрецията на ACTH. И така, вазопресинът повишава способността на кортиколиберин да освобождава ACTH с 2-3 пъти (директно потенциранедействие). Проучванията показват, че в нервните окончания на средната еминентност вазапресин и кортиколиберин се откриват заедно, което показва тяхната възможна едновременна секреция при определени условия. В допълнение към вазопресина, адреналинът и ангиотензин II също имат потенциращ ефект на кортиколиберин върху секрецията на ACTH. Както е известно, вазопресинът действа чрез инозитол фосфатната система, а адреналинът и ангиотензин II чрез сАМР. Вазопресинови рецептори с висок афинитет са идентифицирани върху клетъчните мембрани на предния дял на хипофизната жлеза, които са фармакологично разделени на V2 (антидиуретични) и V1 (вазопресорни) рецептори.
Хипофизиотропните неврони, които секретират кортиколиберин, са локализирани в аркуатните, дорзомедиалните и вентромедиалните ядра, но повечето от тях са разположени в паравентрикуларното ядро. Аксоните на тези клетки завършват в областта на средната височина, откъдето през порталната система на хипофизната жлеза кортиколиберин достига до клетките на аденохипофизата Скоростта на биосинтеза и освобождаване на кортиколиберин се модулира от моноамини. Така адреналин, норепинефрин, серотонин, ацетилхолин, глутамин, ангиотензин II, невропептид Y и аспартамин стимулират, докато аргинин вазопресин, g-аминомаслена киселина, субстанция Р и опиоидни пептиди инхибират освобождаването на кортиколиберин (Схема 12). В допълнение, холецистокинин, гастрин-освобождаващ пептид, предсърден натриуретичен хормон също са в състояние да стимулират освобождаването на ACTH.
Схема 12. Контрол на секрецията и освобождаването на кортиколиберин.
CLN, кортиколиберин-синтезиращ неврон; 1 - серотонин; 2 - ацетилхолин; 3 - гама-аминомаслена киселина; 4 - норепинефрин. Плътни стрелки - стимулиращ ефект, пунктирани стрелки - инхибиращ ефект върху секрецията на кортиколиберин.