Физиология гипоталамуса

Гипоталамус находится в основании головного мозга человека и составляет стенки III мозгового желудочка.

Стенки к основанию переходят в воронку, которая заканчивается гипофизом (нижней мозговой железой).

Гипоталамус является центральной структурой лимбической системы мозга и выполняет многообразные функ­ции.

Часть этих функций относится к гормональным регуляциям, которые осуществляются через гипофиз. Другие функции связаны с регуляцией биологических мотиваций.

К ним относят потребле­ние пищи и поддержание массы тела, потребление воды и водно-солевой баланс в организме, регуляцию температуры в зависимо­сти от температуры внешней среды, эмоциональных пережива­ний, мышечной работы и других факторов, функцию размножения.

Она включает у женщин регулирование менструального цикла, вынашивание и рождение ребенка, кормление и многое другое. У мужчин — сперматогенез, половое поведение.

Здесь перечислены только некоторые основные функции, которые будут рассмот­рены в учебнике.

Гипоталамус играет также центральную роль в реакции организма на стрессовые воздействия.

Несмотря на то, что гипоталамус занимает не очень большое место в головном мозге (его площадь, если смотреть на мозг с основания, не превышает в мозге взрослого человека площади ногтя большого пальца руки), он имеет в своем составе около четырех десятков ядер.

На рис. 4.5 показаны только некоторые из них. В со­ставе гипоталамуса находятся нейроны, вырабатывающие гормо­ны или специальные вещества, которые в дальнейшем, действуя на клетки соответствующих эндокринных желез, приводят к выде­лению или прекращению выделения гормонов (так называемые рилизинг-факторы от англ. release — выделять).

Все эти вещества вырабатываются в нейронах гипоталамуса, затем транспортируют­ся по их аксонам в гипофиз.

Ядра гипоталамуса связаны с гипофизом гипоталамо-гипофизарным трактом, который состоит примерно из 200 000 волокон.

Свойство нейронов вырабатывать специальные белковые секреты и затем их транспортировать для выброса в кро­вяное русло называется нейрокринией.

Гипоталамус является частью промежуточного мозга и одновре­менно эндокринным органом.

В определенных его участках осуще­ствляется трансформация нервных импульсов в эндокринный про­цесс.

Крупные нейроны переднего гипоталамуса образуют вазопрессин (супраоптическое ядро) и окситоцин (паравентрикулярное ядро).

В других областях гипоталамуса образуются рилизинг-факторы. Одни из этих факторов играют роль гипофизарных стимуляторов (либирины), другие — ингибиторов (статины).

В дополнение к тем нейро­нам, аксоны которых проецируются в гипофиз или в портальную систему гипофиза, другие нейроны этого же ядра отдают аксоны во многие участки головного мозга.

Таким образом, один и тот же гипоталамический нейропептид может выполнять роль нейрогормона и медиатора или модулятора синаптической передачи.

Контроль функций эндокринной системы

Эндокринная система занимает одно из центральных мест в управлении различными процессами жизнедеятельности на уровне целого организма.

Эта система с помощью продуцируемых гормонов непосредственно участвует в управлении метаболизмом, физиологией и морфологией различных клеток, тканей и органов (см. приложение 5).

Гормоны — это биологические высокоактивные вещества, образующиеся в железах внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на функции удаленных от места их секреции органов и систем организма

Гормоны определяют интенсивность синтеза белка, размеры кле­ток, их способность делиться, рост всего организма и его отдельных частей, формирование пола и размножение; различные формы адап­тации и поддержание гомеостаза; высшую нервную деятельность.

Принцип физиологического действия гормонов состоит в том, что они, попадая в кровяное русло, разносятся по всему организ­му.

Гормоны оказывают свое физиологическое действие в мини­мальных дозах. Например, 1 г адреналина может активировать работу 100 млн. изолированных сердец.

На мембранах клеток имеются ре­цепторы к многим гормонам. Молекула каждого типа гормона может соединиться только со “своим” рецептором на клеточной мем­бране (принцип: молекула гормона подходит к рецептору, как “ключ к замку”). Такие клетки называют клетками-мишенями.

На­пример, для половых гормонов клетками-мишенями будут клетки половых желез, а для адренокортикотропного гормона (АКТГ), который выбрасывается при стрессе, клетками-мишенями будут клетки коры надпочечников.

Несколько примеров взаимоотноше­ния между гормонами гипофиза и органами-мишенями показано на рис. 4.6.

Нарушение того или иного звена эндокринной системы может значительно изменить нормальное течение физиологичес­ких процессов, приводя к глубокой патологии, часто несовмести­мой с жизнью.

Между нервной и эндокринной системами имеет место тес­нейшая функциональная взаимозависимость, которая обеспечи­вается различными видами связей (рис. 4.7).

ЦНС оказывает влияние на эндокринную систему двумя путя­ми: с помощью вегетативной (симпатической и парасимпатичес­кой) иннервации и изменения активности специализированных нейроэндокринных центров.

Проиллюстрируем это важное поло­жение на примере поддержания уровня глюкозы в крови при резком снижении концентрации глюкозы в кровяной плазме (гипоглике­мия).

Поскольку глюкоза абсолютно необходима для функциони­рования головного мозга, гипогликемия не может продолжаться долго.

Эндокринные клетки поджелудочной железы отвечают на гипогликемию секрецией гормона глюкагона, который стимули­рует выделение глюкозы из печени.

Другие эндокринные клетки поджелудочной железы отвечают на гипогликемию, напротив, снижением выделения другого гормона — инсулина, что приво­дит к снижению утилизации глюкозы всеми тканями, за исключе­нием головного мозга.

Глюкорецепторы гипоталамуса реагируют на гипогликемию, усиливая освобождение глюкозы из печени че­рез активацию симпатической нервной системы.

Кроме этого, ак­тивируется мозговой слой надпочечников и выбрасывается адре­налин, который снижает утилизацию глюкозы тканями организ­ма, а также способствует освобождению глюкозы из печени.

Другие нейроны гипоталамуса реагируют на гипогликемию, стимулируя выделение из коры надпочечников гормона кортизола, который усиливает синтез глюкозы в печени, когда это депо истощается.

Кортизол также тормозит инсулинактивируемую утилизацию глю­козы всеми тканями, за исключением головного мозга.

Результа­том совместных реакций нервной и эндокринной систем является возвращение к норме концентрации глюкозы в кровяной плазме в течение 60—90 мин.

В определенных условиях одно и то же вещество может выпол­нять роль гормона и медиатора, а механизм в обоих случаях сво­дится к специфическому взаимодействию молекулы с рецептором клетки-мишени.

Сигналы от эндокринных желез, роль которых выполняют гормоны, воспринимаются специализированными нер­вными структурами и в конечном итоге трансформируются в из­менение поведения организма и в ответы эндокринной системы.

Последние становятся частью регуляторных реакций, образующих нейроэндокринную интеграцию.

На рис. 4.7 показаны возможные виды взаимоотношений нервной и эндокринной систем. В любом конкретном случае реально используются лишь некоторые из этих путей.

Гипофиз, нижняя мозговая железа, — сложный эндокринный орган, расположенный в основании черепа в турецком седле ос­новной кости, анатомически связан ножкой с гипоталамусом.

Он состоит из трех долей: передней, средней и задней. Передняя и средняя доли объединяются под названием аденогипофиз, а задняя доля называется нейрогипофизом.

В нейрогипофизе выделяют два отдела: передний нейрогипофиз, или срединное возвышение, и задний нейрогипофиз, или заднюю долю гипофиза.

Гипофиз содержит очень развитую сеть капилляров, стенки которых имеют специальное строение, так называемый фенестрированный (продырявленный) эпителий.

Эту сеть капилляров на­зывают “чудесной капиллярной сетью” (рис. 4.8). На стенках ка­пилляров оканчиваются синапсами аксоны нейронов гипотала­муса.

Благодаря этому нейроны выбрасывают из синапсов на стенках этих сосудов синтезированные белковые молекулы непосредствен­но в кровяное русло.

Все нейрогормоны представляют собой гид­рофильные соединения, для которых на поверхности мембраны клеток-мишеней имеются соответствующие рецепторы.

На пер­вом этапе происходит взаимодействие нейрогормона с соответствующим рецептором мембраны.

Дальнейшая передача сигнала осуществляется внутриклеточными вторичными посредниками. Схема нейроэндокринной системы организма человека представ­лена в приложении 5.