Фізіологія шишкоподібної залози (епіфіза)

Шишковидна заліза, або епіфіз, являє собою виріст даху III шлуночка мозку. Вона покрита сполучнотканинною капсулою, від якої всередину відходять тяжі, що розділяють орган на частки. Часточки паренхіми містять пінеалоціти і гліальні клітини. Серед пінеалоцітов розрізняють більші, світлі і менші за розмірами темні клітини. Особливістю судин епіфіза є, мабуть, відсутність тісних контактів між ендотеліальними клітинами, в силу чого гематоенцефалічний бар'єр в цьому органі виявляється неспроможним. Головна відмінність епіфіза ссавців від відповідного органу нижчих видів полягає у відсутності в ньому чутливих фоторецепторних клітин. Більшість нервів епіфіза представлено волокнами клітин верхніх шийних симпатичних гангліїв. Нервові закінчення утворюють мережі навколо пінеалоцітов. Відростки останніх контактують з кровоносними судинами і містять секреторні гранули. Епіфіз особливо помітний в молодому віці. До періоду статевого дозрівання його розміри зазвичай зменшуються, а пізніше в ньому відкладаються солі кальцію і магнію. Таке звапніння часто дозволяє добре бачити епіфіз на рентгенограмах черепа. Маса шишкоподібної залози у дорослої людини становить приблизно 120 мг.

Активність епіфіза залежить від періодичності висвітлення. На світлі синтетичні і секреторні процеси в ньому відзначено зниження, а в темряві посилюються. Світлові імпульси сприймаються рецепторами сітківки і надходять до центрів регуляції симпатичної нервової системи головного і спинного мозку і далі - в верхні шийні симпатичні ганглії, що дають початок іннервації шишкоподібної залози. У темряві інгібіторні нервові впливу зникають, і активність епіфіза зростає. Видалення верхніх шийних симпатичних гангліїв призводить до зникнення ритму активності внутрішньоклітинних ферментів епіфіза, які беруть участь в синтезі його гормонів. Містять норадреналін нервові закінчення через клітинні бета-рецептори підвищують активність цих ферментів. Ця обставина начебто суперечить даним про інгібуючий вплив збудження симпатичних нервів на синтез і секрецію мелатоніну. Однак, з одного боку, показано, що в умовах освітлення вміст серотоніну в залозі знижується, а з іншого - виявлена і роль холінергічних волокон в регуляції активності оксііндол-О-метилтрансферази (ОІОМТ) епіфіза.

Холинергическая регуляція активності епіфіза підтверджується присутністю в цьому органі ацетилхолінестерази. Джерелом холинергических волокон також служать верхні шийні ганглії.

Епіфіз продукує в основному індол-N-ацетил-5-метоксітріптамін (мелатонін). На відміну від свого попередника серотоніну ця речовина синтезується, мабуть, виключно в шишкоподібної залозі. Тому його концентрація в тканині, так само як і активність ОІОМТ, служать показниками функціонального стану епіфіза. Подібно до інших О-метилтрансферази, ОІОМТ в якості донора метильної групи використовує S-аденозилметионин. Субстратами метилування в епіфізі можуть служити як серотонін, так і інші 5-окси-індол, але N-ацетілсеротонін виявляється більш (в 20 разів) кращим субстратом цієї реакції. Це означає, що в процесі синтезу мелатоніну N-ацетилювання передує О-метилювання. Першим етапом біосинтезу мелатоніну є перетворення амінокислоти триптофану під впливом тріптофангідроксілази в 5-оксітріптофан. За допомогою декарбоксилази ароматичних амінокислот з цього з'єднання утворюється серотонін, частина якого ацетилюється, перетворюючись в N-ацетілсеротонін. Заключний етап синтезу мелатоніну (перетворення N-ацетілсеротоніна під дією ОІОМТ), як уже зазначалося, специфічний для епіфіза. Неацетілірованниі серотонін дезамінується моноаміноксидазою і перетворюється в 5-оксііндолуксусной кислоту і 5-оксітріптофол.

Значна кількість серотоніну надходить також в нервові закінчення, де захоплюється гранулами, що перешкоджають ферментативного руйнування цього моноаміну.

Вважають, що синтез серотоніну відбувається в світлих пінеалоцітов і контролюється норадренергическими нейронами. Холінергічні парасимпатичні волокна регулюють вивільнення серотоніну з світлих клітин і тим самим його доступність для темних пінеалоцітов, в яких також має місце норадренергічну модуляція утворення і секреції мелатоніну.

Є дані про продукцію епіфізом не тільки індолів, але і речовин поліпептидного природи, причому, на думку ряду дослідників, саме вони і є справжніми гормонами шишкоподібної залози. Так, з неї виділено володіє антигонадотропной активністю пептид (або суміш пептидів) з молекулярною масою 1000-3000 дальтон. Інші автори постулюють гормональну роль виділеного з епіфіза аргінін-вазотоціна. Треті - отримали з епіфіза два пептидних сполуки, одне з яких стимулювало, а інше інгібувати секреціюгонадотропінів культурою гіпофізарних клітин.

Крім неясностей щодо справжньої природи гормону (гормонів) шишкоподібної залози, існують розбіжності і в питанні про шляхи його надходження в організм: в кров або в цереброспінальну рідину. Однак більшість даних свідчить про те, що, подібно до інших ендокринних залоз, епіфіз виділяє свої гормони в кров. З цією проблемою тісно пов'язане і питання про центральному або периферичному дії епіфізарних гормонів. В експериментах на тваринах (в основному на хом'яків) встановлено, що епіфізарних регуляція репродуктивної функції здійснюється за рахунок впливу шишкоподібної залози на гіпоталамо-гіпофізарну систему, а не безпосередньо на статеві залози. Більш того, введення мелатоніну в III шлуночок мозку знижувало рівні лютеїнізуючого (ЛГ) і фолікулостимулюючого (ФСГ) гормонів і підвищувало вміст пролактину в крові, тоді як інфузія мелатоніну в портальні судини гіпофіза не супроводжувалася зміною секреції гонадотропінів. Одним з місць прикладання дії мелатоніну в мозку є серединна піднесення гіпоталамуса, де продукуються ліберіни і статини, що регулюють активність передньої долі гіпофіза. Проте залишається неясним, чи змінюється продукція цих речовин під дією самого мелатоніну або він модулює активність моно-амінергіческіх нейронів і таким чином бере участь в регуляції продукції рилізинг-факторів. Слід підкреслити, що центральні ефекти гормонів епіфізу недоводять їх прямий секреції в цереброспінальну рідину, оскільки вони можуть потрапляти туди і з крові. Крім того, є дані про дію мелатоніну та на рівні сім'яників (де ця речовина гальмує утворення анд-Роген) і інших периферичних залоз внутрішньої секреції (наприклад, ослаблення впливу ТТГ на синтез тироксину в щитовидній залозі). Тривале введення мелатоніну в кров знижує масу сім'яників і рівень тестостерону в сироватці навіть у гіпофізектомірованних тварин. Досліди показали також, що безмеланіновий екстракт епіфіза блокує вплив гонадотропінів на масу яєчників у гіпофізектомірованних щурів.

Таким чином, віднайдені цією залозою біологічно активні сполуки мають, мабуть, не тільки центральним, а й периферичною дією.

Серед безлічі різноманітних ефектів цих сполук найбільшу увагу привертає їх вплив на секреціюгонадотропінів гіпофіза. Дані про порушення статевого дозрівання при пухлинах епіфіза з'явилися першою вказівкою на його ендокринну роль. Такі пухлини можуть супроводжуватися як прискоренням, так і уповільненням статевого дозрівання, що пов'язують з різною природою вихідних з паренхіматозних і непаренхіматозних клітин епіфіза новоутворень. Основні докази антигонадотропні впливу гормонів шишкоподібної залози отримані на тварин (хом'яків). У темряві (т. Е. В умовах активації функції епіфіза) у тварин спостерігається виражена інволюція статевих органів і зниження рівня ЛГ в крові. У епіфізектомірованних особин або в умовах перерізання нервів епіфіза темрява не робить такого дії. Вважають, що антигонадотропну речовина епіфіза перешкоджає виділенню люліберіна або його дії на гіпофіз. Аналогічні, хоча і менш чіткі дані отримані на пацюках, у яких темрява кілька затримує статеве дозрівання, а видалення епіфіза призводить до підвищення рівнів ЛГ і ФСГ в крові. Особливо чітко антигонадотропну вплив епіфіза спостерігається у тварин з порушеною функцією гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи введенням статевих стероїдів в ранньому післяпологовому періоді.

Епіфізектомія у таких щурів відновлює статевий розвиток. Антигонадотропні ефекти шишкоподібної залози і її гормонів посилюються також в умовах аносмія і голодування.

Інгібуючу дію на секрецію ЛГ і ФСГ надає не тільки мелатонін, а й його похідні - 5-метоксітріптофол і 5-оксітріптофол, а також серотонін. Як уже зазначалося, здатністю впливати на секреціюгонадотропінів in vitro і in vivo володіють і недостатньо ідентифіковані поліпептидні продукти епіфіза. Один з таких продуктів (з молекулярною масою 500-1000 дальтон) виявився в 60-70 разів активніше мелатоніну щодо блокади гіпертрофії залишився яєчника у односторонньо оваріектомірованних мишей. Інша фракція пептидів епіфіза, навпаки, давала прогонадотропний ефект.

Видалення епіфіза у статевонезрілих щурів призводить до збільшення вмісту пролактину в гіпофізі з одночасним зниженням його рівня в крові. Аналогічні зрушення мають місце у тварин, що утримуються в умовах постійного освітлення, а протилежні - у щурів, які перебувають в темряві. Вважають, що шишковидная залоза виділяє речовину, що перешкоджає впливу пролактин-інгібуючого фактора (ПІФ) гіпоталамуса на синтез і секрецію пролактину в гіпофізі, в результаті чого вміст гормону в цій залозі зменшується. Епіфізектомія викликає протилежні зміни. Активною речовиною епіфізу в даному випадку є, ймовірно, мелатонін, так як його ін'єкція в III шлуночок мозку транзиторно підвищувала рівень пролактину в крові.

В умовах постійної відсутності світла сповільнюється ріст тварин і значно зменшується вміст гормону росту в гіпофізі. Епіфізектомія знімає ефект темряви і іноді сама по собі прискорює ріст. Введення екстрактів епіфіза зменшує стимулюючий зростання вплив препаратів гіпофіза. У той же час мелатонін не діє на швидкість росту тварин. Можливо, якийсь інший епіфізарний фактор (фактори) гальмує синтез і виділення соматолиберина або стимулює продукцію соматостатину.

В експериментах було показано, що вплив епіфіза на Соматотропного функцію гіпофіза не опосередковано дефіцитом андрогенів або тиреоїдних гормонів.

У епіфізектомірованних щурів транзиторно зростає секреція кортикостерону, хоча стресорні реакція надниркових залоз після видалення епіфіза істотно послаблюється. Секреція ж кортикостерону підвищується в умовах постійного освітлення, яке, як відомо, гальмує активність шишкоподібної залози. Є дані про те, що видалення епіфіза послаблює компенсаторну гіпертрофію залишився наднирника після односторонньої адреналектоміі і порушує циркадний ритм секреції глюкокортикоїдів. Це вказує на значення епіфіза для здійснення адренокортикотропної функції передньої долі гіпофіза, що підтверджується зміною продукції АКТГ тканиною гіпофіза, віддаленого у епіфізектомірованних тварин. Щодо чинного початку епіфіза, що впливає на адренокортикотропну активність гіпофіза, в літературі немає єдиної думки.

Видалення епіфіза підвищує вміст меланоцітстімулірующего гормону (МСГ) в гіпофізі, тоді як введення мелатоніну в ІГ мозкової шлуночок знижує його зміст. Рівень останнього в гіпофізі щурів, що живуть на світлі, зростає, а введення мелатоніну блокує цей ефект. Вважають, що мелатонін стимулює гипоталамическую продукцію меланотропінінгібірующего фактора МІФ.

Вплив епіфіза та його гормонів на інші тропний функції гіпофіза менш вивчено. Зміна активності периферичних ендокринних залоз може виникати завдяки безпосередньому впливу епіфізарних факторів. Так, видалення епіфіза призводить до деякого збільшення маси щитовидної залози навіть за відсутності гіпофіза. Швидкість секреції тиреоїдних гормонів при цьому зростає дуже мало і короткочасно. Однак, за іншими даними, епіфіз надає інгібуючий вплив на синтез і секрецію ТТГ у статевонезрілих тварин.

У більшості експериментів підшкірне, внутрішньоочеревинне, внутрішньовенне і навіть внутрішньошлуночковий введення мелатоніну призводило до зменшення йодконцентрірующей функції щитовидної залози.

Підсадка епіфіза до надниркових залоз, не впливаючи на стан пучкової і сітчастої зон кори, майже вдвічі збільшувала розміри клубочкової зони, що свідчить про безпосередню дію продуктів епіфіза на клітини, що виробляють мінералокортикоїди. Більш того, з епіфіза було виділено речовину (1-мет-окси-1,2,3,4-тетрагідро-бета-карболіни), стимулюючий секрецію альдостерону і тому отримало назву адреногломерулотропін. Однак незабаром були отримані дані, які заперечують фізіологічну роль цього з'єднання і навіть ставлять під сумнів саме існування специфічного адреногломерулотропного фактора епіфіза.

Є повідомлення про те, що видалення епіфіза знижує функціональну активність околощитовідних залоз. Існують і протилежні спостереження. Результати дослідження впливу епіфіза на ендокринну функцію підшлункової залози в основному виявляються негативними.

В даний час залишається ще багато невирішених питань, що стосуються, зокрема, характеру продукуються цієї залозою з'єднань. Найменше викликає сумніву вплив епіфіза на секрецію тропних гормонів гіпофіза, але не можна виключити можливість безпосереднього його впливу на периферичні ендокринні залози і інші органи. Мабуть, під дією стимулів зовнішнього середовища епіфіз продукує не одне, а кілька з'єднань, що потрапляють переважно в кров. Ці речовини модулюють активність моноаминергических нейронів у центральній нервовій системі, що контролюють вироблення либеринов і статинів певними структурами мозку і тим самим впливають на синтез і секрецію тропних гормонів гіпофіза. Вплив епіфіза на гіпоталамічні центри носить переважно гальмівний характер.

[1], [2], [3], [4]