Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002

Ендокринна система, метаболізм і репродуктивна функція
Ендокринна функція нирок, серця та епіфіза
Епіфіз

Епіфізу (шишкоподібній залозі), яку Декарт уважав вмістищем душі, колись приписували безліч різноманітних функцій. Сьогодні відомо, що він секретує мелатонін, і найімовірнішою його функцією є роль внутрішнього годинника, що синхронізує зміни стану організму з циклічними змінами світлої і темної частини доби.

Анатомія

Епіфіз розвивається з даху третього шлуночка під заднім кінцем мозолистого тіла і за допомогою корінця зв’язується із задньою та повідцевою спайками. В корінці є нервові волокна, однак вони не досягають залози. Епіфізарна строма містить нейроглію і паренхіматозні клітини, що свідчить про її секреторну функцію (рис. 24-10). Подібно до інших залоз внутрішньої секреції, епіфіз має надзвичайно проникні фенестровані капіляри. У молодих тварин і немовлят шишкоподібна залоза великих розмірів, і її клітини мають тенденцію об’єднуватись в альвеоли. Перед початком періоду статевого дозрівання починається інволюція епіфіза, і в людини у тканині залози формуються невеличкі каменеподібні скупчення фосфату й карбонату кальцію («епіфізарний пісок»). Оскільки ці конкременти є рентґенконтрастними, то нормальна шишкоподібна зало за часто візуалізується на рентгенограмах черепа дорослих осіб. Зміщення кальцифікованого епіфіза порівняно з його нормальним положенням свідчить про наявність об’ємного утвору, наприклад, пухлини мозку.

Рис. 24-10. Ліворуч: саґітальний розріз стовбура мозку людини, на якому показано епіфіз та його іннервацію. Ретиногіпоталаміч волокна утворюють синапси в надперехресному ядрі спинного мозку. Прегангліонарні нейрони йдуть від спинного мозку до верхнього шийного вузла, а постгангліонарні - від цього вузла до епіфіза у складі вінцевих нервів. Праворуч: гістологічна будова епіфіза. Малюнок тканинного препарату, забарвленого гематоксилінеозином (відтворено за дозволом з Fawcett DV Bloom and Fawcett, A Textbook of Histology, 11 ed. Saunders, 1986).

Мелатонін

Шишкоподібна залоза в амфібій містить індол - N-ацетил-5-метокситриптамін, який називають мелатонін, оскільки він робить світлішою шкіру головастиків, впливаючи на меланофори. Однак він, вірогідно, не відіграє фізіологічної ролі в регулюванні кольору шкіри. Мелатонін і ензими, що відповідають за його синтез з серотоніну шляхом N-ацетилювання і О-метилювання (рис. 24-11), наявні в епіфізарній тканині ссавців, хоча мелатонін синтезують також інші органи. Крім того, мелатонін синтезують епіфізарні паренхіматозні клітини і секретують у кров та спинномозкову рідину.

Визначено дві ділянки зв’язування мелатоніну: сайт ML1 з високою спорідненістю і сайт ML2 з низькою спорідненістю.

Рис. 24-11. Утворення та метаболізм мелатоніну; ГІОМТ - гідроксиіндол-О-метилтрансфераза. Детальніше синтез та метаболізм серотоніну показано на рис. 4-22.

Клоновано два підтипи MLl-рецепторів: Mel lа і Mel lb. Усі рецептори з’єднуються з G-білками, у цьому разі ML1-рецептори інгібують аденілатциклазу, а МL2-рецептори стимулюють гідроліз фосфоінозитиду. Однак сьогодні остаточна функція кожного з них ще не з’ясована.

Регулювання секреції

У людини і всіх біологічних видів, які сьогодні вивчено, синтез і секреція мелатоніну посилюються вночі, а впродовж дня є на низькому рівні (рис. 24-12). Цю значну добову зміну секреції спричинює норадреналін, секретований постгангліонарними симпатичними нервами (вінцевими нервами), які іннервують шишкоподібну залозу (див. рис. 24-10). Норадреналін діє через ß-адренергічні рецептори епіфіза, збільшуючи внутрішньоклітинний вміст цАМФ, що, відповідно, призводить до значного посилення активності N-ацетилтрансферази. Це, власне, і зумовлює збільшення синтезу та секреції мелатоніну.

Стимулювання епіфіза симпатичними нервами синхронізоване з циклом зміни світла і темряви за допомогою ретиногіпоталамічних нервових волокон, які проходять до супрахіазматичних ядер. Як саме вони регулюють циркадні ритми, описано в Розділі 14. У напрямі від гіпоталамуса низхідні шляхи перетинаються в інтермедіолатеральних сірих стовпах грудного відділу спинного мозку і закінчуються у прегангліонарних симпатичних нейронах, які, відповідно, іннервують верхній шийний вузол - місце, де починаються постгангліонарні нейрони нервів, що проходять до епіфіза.

Мелатонін, який міститься у крові, швидко метаболізує у печінці шляхом 6-гідроксилювання з наступною кон’югацією, у цьому разі близько 90% мелатоніну, що виділяється з сечею, є у вигляді 6-гідроксикон’югатів і 6-сульфатоксимелатоніну. Шлях метаболізму мелатоніну в мозку ще не з’ясований, однак може передбачити розщеплення індолового ядра.

Рис. 24-12. Добові ритми вмісту різних сполук в епіфізі та мелатоніну в крові. Затінені ділянки на шкалі часу стосуються темного періоду доби.

Рис. 24-13. Концентрація мелатоніну в плазмі крові упродовж доби (± стандартна похибка) у чоловіків віком 20-27 (А) і 67- 84 (Б) роки (відтворено за дозволом з Turek F: Melatonin type hard to swallow Nature 1996;379:295).

Функції епіфіза

Мелатонін, уведений парентеральним шляхом, дещо впливає на гонади, проте ці впливи значно відрізняються залежно від біологічного виду, а також залежать від часу, коли зроблено ін’єкцію. В деяких ситуаціях мелатонін пригнічує функцію гонад, а в інших - посилює. Зазначена відмінність привела до припущення, що річ не в самому мелатоніні, а власне у добових коливаннях його секреції. Це може бути правильним, особливо щодо тварин із сезонною циклічністю розмноження, які реагують на зміни тривалості доби. Однак регулювання яких саме процесів відбувається за допомогою цієї системи у людей, наразі не відомо.

Суперечним є питання про те, чи шишкоподібна залоза пригнічує початок статевого дозрівання у людини, оскільки пухлини епіфіза деколи супроводжуються передчасним статевим дозріванням. Проте, як зазначено в Розділі 23, пухлини епіфіза призводять до передчасного статевого дозрівання лише тоді, коли вони вражають гіпоталамус. Нічна концентрація мелатоніну в плазмі крові у дітей значно вища, ніж у дорослих, і з віком вона знижується. У дітей віком один-три роки середня концентрація мелатоніну в плазмі крові становить 250 пг/мл (1080 пмоль/л); у підлітків 8-15 років - у середньому 120; у молодих людей 20-27 років - 70; у старечих осіб віком 67-84 років - у середньому 30 пг/мл (рис. 24-13). Як бачимо, це зниження відбувається поступово упродовж усього життя, без різких змін у період статевого дозрівання; денна концентрація мелатоніну в плазмі крові у всіх вікових категорій становить близько 7 пг/мл. Отже, функції шишкоподібної залози і мелатоніну у людини ще до кінця не з’ясовані.