Hipotalamusz

HormonfelszabadulásSzerkesztés

Az emberi fej és nyak endokrin mirigyei és hormonjaik

A hipotalamusz központi neuroendokrin funkciót lát el, leginkább az elülső agyalapi mirigy irányítása révén, amely viszont különböző endokrin mirigyeket és szerveket szabályoz. A felszabadító hormonok (más néven felszabadító faktorok) a hipotalamusz magjaiban termelődnek, majd axonok mentén a medián eminenciába vagy a hátsó agyalapi mirigybe szállítódnak, ahol tárolódnak és szükség szerint felszabadulnak.

Elülső hipofízis

A hipotalamusz-adenohipofízis tengelyben a felszabadító hormonok, más néven hipofiziotróp vagy hipotalamusz hormonok, a hipotalamusz meghosszabbításából, a median eminenciából a hipofízis portálrendszerébe kerülnek, amely az elülső hipofízisbe szállítja őket, ahol az adenohipofízis hormonok szekréciójára kifejtik szabályozó funkcióikat. Ezeket a hipofiziotróp hormonokat a hipotalamusz periventrikuláris területén elhelyezkedő parvocelluláris neuroszekréciós sejtek stimulálják. A harmadik kamra kapillárisaiba történő felszabadulásuk után a hipofiziotróp hormonok az úgynevezett hipotalamo-hipofízis portális keringésen keresztül haladnak. Miután elérik rendeltetési helyüket az elülső agyalapi mirigyben, ezek a hormonok az agyalapi mirigy sejtek felszínén található specifikus receptorokhoz kötődnek. Attól függően, hogy e kötődés révén mely sejtek aktiválódnak, az agyalapi mirigy elkezdi vagy leállítja a hormonok kiválasztását a véráram többi részébe.

A median eminenciából szekretált egyéb hormonok közé tartozik a vasopresszin, oxitocin és neurotenzin.

Hátsó agyalapi mirigy

A hipotalamusz-neurohipofízis tengelyben a neurohipofízis hormonok a hátsó agyalapi mirigyből, amely tulajdonképpen a hipotalamusz meghosszabbítása, kerülnek a keringésbe.

Azt is tudjuk, hogy a hipotalamusz-hypophysis-mellékvese tengely (HPA) hormonjai kapcsolatban állnak bizonyos bőrbetegségekkel és a bőr homeosztázisával. Bizonyított, hogy a HPA-hormonok hiperaktivitása összefüggésbe hozható a stresszel összefüggő bőrbetegségekkel és a bőrdaganatokkal.

StimulációSzerkesztés

A hipotalamusz számos hormonális és viselkedési cirkadián ritmust, a neuroendokrin kimenetek komplex mintáit, összetett homeosztatikus mechanizmusokat és fontos viselkedésformákat koordinál. A hipotalamusznak ezért számos különböző jelre kell reagálnia, amelyek egy része külsőleg, másik része pedig belsőleg keletkezik. A thalamusban vagy a kéregben keletkező deltahullámú jelzések befolyásolják a felszabadító hormonok szekrécióját; a GHRH és a prolaktin stimulálódik, míg a TRH gátolódik.

A hipotalamusz reagál:

• A fényre: Naphossz és fotoperiódus a cirkadián és szezonális ritmusok szabályozására
• Szagló ingerek, beleértve a feromonokat
• Szteroidok, beleértve a gonád szteroidokat és a kortikoszteroidokat
• Neurálisan továbbított információk, amelyek különösen a szívből, az enterális idegrendszerből (a gyomor-bélrendszerből) és a reproduktív traktusból származnak.
• Autonóm bemenetek
• Vérből származó ingerek, beleértve a leptint, ghrelint, angiotenzint, inzulint, hipofízis hormonokat, citokineket, a plazma glükóz és ozmolaritás koncentrációját stb.
• Stressz
• Mikroorganizmusok behatolása a testhőmérséklet emelkedésével, a szervezet termosztátjának felfelé történő visszaállításával.

SzaglóingerekSzerkesztés

A szaglóingerek számos fajban fontosak a szexuális szaporodás és a neuroendokrin működés szempontjából. Ha például egy vemhes egér a közösülés utáni kritikus időszakban egy “idegen” hím vizeletének van kitéve, akkor a vemhesség meghiúsul (Bruce-effektus). Így a közösülés során a nőstény egér pontos “szagmemóriát” alakít ki partneréről, amely több napig megmarad. A feromonális jelzések számos fajban segítik az ivarzás szinkronizálását; a nőknél a szinkronizált menstruáció szintén feromonális jelzésekből eredhet, bár a feromonok szerepe az embernél vitatott.

Vérrel terjedő ingerekSzerkesztés

A peptidhormonok fontos hatással vannak a hipotalamuszra, és ehhez át kell jutniuk a vér-agy gáton. A hipotalamuszt részben olyan specializált agyi régiók határolják, amelyekből hiányzik a hatékony vér-agy gát; a kapilláris endothel ezeken a helyeken fenesztrált, hogy még a nagy fehérjék és más molekulák szabad átjutását is lehetővé tegye. E helyek közül néhány a neuroszekréció helye – a neurohypophysis és a median eminence. Mások azonban olyan helyek, ahol az agy mintát vesz a vér összetételéből. E helyek közül kettő, az SFO (subfornicalis organ) és az OVLT (organum vasculosum of the lamina terminalis) úgynevezett circumventricularis szervek, ahol a neuronok mind a vérrel, mind a liquorral szoros kapcsolatban vannak. Ezek a struktúrák sűrűn vaszkularizáltak, és ozmoreceptív és nátriumreceptív neuronokat tartalmaznak, amelyek az ivást, a vazopresszin felszabadulást, a nátriumkiválasztást és a nátrium étvágyat szabályozzák. Tartalmaznak továbbá angiotenzin, pitvari natriuretikus faktor, endotelin és relaxin receptorokkal rendelkező neuronokat, amelyek mindegyike fontos a folyadék- és elektrolitegyensúly szabályozásában. Az OVLT és az SFO neuronjai a szupraoptikus magba és a paraventrikuláris magba, valamint a preoptikus hipotalamikus területekre vetülnek. A circumventricularis szervek a paraventricularis neuronokra gyakorolt hatásokon keresztül az interleukinok láz- és ACTH-szekréciót is kiválthatnak.

Nem világos, hogy a hipotalamusz aktivitását befolyásoló összes peptid hogyan jut el a szükséges hozzáféréshez. A prolaktin és a leptin esetében bizonyított az aktív felvétel a plexus chorioideusnál a vérből a cerebrospinalis folyadékba (CSF). Egyes hipofízis-hormonok negatív visszacsatolással befolyásolják a hipotalamusz szekrécióját; például a növekedési hormon visszahat a hipotalamuszra, de nem világos, hogyan jut be az agyba. A prolaktin centrális hatására is van bizonyíték.

Az eredmények szerint a pajzsmirigyhormont (T4) a hypothalamus gliasejtjei veszik fel az infundibularis magban/medián eminenciában, és itt a 2-es típusú dejodináz (D2) alakítja át T3-á. Ezt követően a T3 a paraventricularis magban lévő tirotropin-releasing hormont (TRH) termelő neuronokba kerül. Ezekben a neuronokban pajzsmirigyhormon-receptorokat találtak, ami arra utal, hogy valóban érzékenyek a T3-ingerekre. Ezenkívül ezek a neuronok MCT8-at, egy pajzsmirigyhormon-transzportert expresszáltak, ami alátámasztja azt az elméletet, hogy a T3 ezekbe a neuronokba transzportálódik. A T3 aztán kötődhet az ezekben a neuronokban lévő pajzsmirigyhormon-receptorhoz, és befolyásolhatja a tirotropin-releasing hormon termelését, ezáltal szabályozva a pajzsmirigyhormon-termelést.

A hipotalamusz a szervezet egyfajta termosztátjaként működik. Beállít egy kívánt testhőmérsékletet, és vagy hőtermelést és visszatartást serkent, hogy a vérhőmérsékletet magasabbra emelje, vagy izzadást és értágulatot, hogy a vért alacsonyabb hőmérsékletre hűtse. Minden láz a hipotalamusz megemelkedett beállításából ered; a más okból bekövetkező megemelkedett testhőmérsékletet hipertermia kategóriába soroljuk. Ritkán a hipotalamusz közvetlen károsodása, például stroke következtében, lázat okoz; ezt néha hipotalamuszláznak nevezik. Gyakoribb azonban, hogy az ilyen károsodás kórosan alacsony testhőmérsékletet okoz.

SzteroidokSzerkesztés

A hipotalamusz olyan neuronokat tartalmaz, amelyek erősen reagálnak a szteroidokra és a glükokortikoidokra – (a mellékvese szteroid hormonjai, amelyek az ACTH hatására szabadulnak fel). Speciális glükózérzékeny neuronokat is tartalmaz (az íves magban és a ventromedialis hipotalamuszban), amelyek fontosak az étvágy szempontjából. A preoptikus terület hőérzékeny neuronokat tartalmaz; ezek a TRH-szekréció szempontjából fontosak.

NeuralEdit

A szopásra vagy vaginocervikális stimulációra adott válaszként történő oxitocinszekréciót e pályák közül néhány közvetíti; a karotisztest és az aortaív kemoreceptoraiból, valamint az alacsony nyomású pitvari térfogatreceptorokból eredő kardiovaszkuláris ingerekre adott válaszként történő vazopresszinszekréciót mások közvetítik. Patkányban a hüvely ingerlése prolaktinszekréciót is okoz, és ez terméketlen párzást követően álvemhességet eredményez. A nyúlban a közösülés reflexes ovulációt vált ki. A juhoknál a méhnyak stimulálása magas ösztrogénszint jelenlétében anyai viselkedést válthat ki a szűz anyajuhban. Ezeket a hatásokat mind a hipotalamusz közvetíti, és az információt főként az agytörzsben továbbító gerincvelői pályák közvetítik. A mellbimbók ingerlése serkenti az oxitocin és a prolaktin felszabadulását, és elnyomja az LH és az FSH felszabadulását.

A szív- és érrendszeri ingereket a nervus vagus közvetíti. A vagus számos zsigeri információt is közvetít, beleértve például a gyomor felfúvódásából vagy kiürüléséből származó jeleket, hogy elnyomja vagy elősegítse a táplálkozást, a leptin, illetve a gasztrin felszabadulásának jelzése révén. Ezek az információk szintén az agytörzsben lévő reléken keresztül jutnak el a hipotalamuszhoz.

A hipotalamusz működése emellett mindhárom klasszikus monoamin neurotranszmitter, a noradrenalin, a dopamin és a szerotonin (5-hidroxitriptamin) szintjére reagál – és az általuk szabályozott – azokban a pályákban, ahonnan innervációt kap. Például a locus coeruleusból származó noradrenerg bemenetek fontos szabályozó hatással vannak a kortikotropin-felszabadító hormon (CRH) szintjére.

A táplálékfelvétel szabályozásaSzerkesztés

A hipotalamusz ventromedialis magjának szélső laterális része felelős a táplálékfelvétel szabályozásáért. Ennek a területnek az ingerlése fokozott táplálékfelvételt okoz. E terület kétoldali sérülése a táplálékfelvétel teljes megszűnését okozza. A mag mediális részei irányító hatást gyakorolnak a laterális részre. A ventromedialis mag mediális részének kétoldali sérülése az állatban hyperphagiát és elhízást okoz. A ventromedialis mag laterális részének további léziója ugyanabban az állatban a táplálékfelvétel teljes megszűnését eredményezi.

Ezzel a szabályozással kapcsolatban különböző hipotézisek léteznek:

1. Liposztatikus hipotézis: Ez a hipotézis szerint a zsírszövet a zsír mennyiségével arányos humorális jelet termel, amely a hypothalamusra hatva csökkenti a táplálékfelvételt és növeli az energiatermelést. Kimutatták, hogy a leptin nevű hormon hat a hipotalamuszra, hogy csökkentse a táplálékfelvételt és növelje az energiakibocsátást.
2. Gutpeptid hipotézis: A gyomor-bélrendszeri hormonok, mint a Grp, a glükagonok, a CCK és mások állítólag gátolják a táplálékfelvételt. A gyomor-bél traktusba kerülő táplálék kiváltja ezeknek a hormonoknak a felszabadulását, amelyek az agyra hatva teltségérzetet okoznak. Az agyban CCK-A és CCK-B receptorok is találhatók.
3. Glükosztatikus hipotézis: A ventromedialis magokban lévő jóllakottsági központ aktivitását valószínűleg a neuronok glükózfelhasználása irányítja. Feltételezték, hogy amikor a glükózhasznosításuk alacsony, és következésképpen amikor az arteriovenózus vércukorszint-különbség rajtuk keresztül alacsony, az aktivitás a neuronokon keresztül csökken. Ilyen körülmények között a táplálkozási központ aktivitása fékezhetetlen, és az egyén éhesnek érzi magát. A táplálékfelvétel gyorsan fokozódik a 2-deoxiglükóz intraventrikuláris beadásával, ezért csökken a sejtek glükózhasznosítása.
4. Thermosztatikus hipotézis: E hipotézis szerint a testhőmérséklet adott érték alá csökkenése serkenti az étvágyat, míg az érték feletti emelkedés gátolja az étvágyat.

FélelemfeldolgozásSzerkesztés

A hipotalamusz mediális zónája része annak az áramkörnek, amely a motivált viselkedést, például a védekező viselkedést irányítja. A Fos-jelölés elemzései kimutatták, hogy a “viselkedésszabályozó oszlopban” található magok egy sora fontos a veleszületett és kondicionált védekező viselkedések kifejeződésének szabályozásában.

Antipredatorikus védekező viselkedés

A ragadozóval (például macskával) való találkozás védekező viselkedést vált ki laboratóriumi rágcsálókban, még akkor is, ha az állat még soha nem találkozott macskával. A hipotalamuszban ez az expozíció a Fos-jelzett sejtek növekedését okozza az elülső hipotalamikus magban, a ventromedialis mag dorsomedialis részében és a premammilláris mag ventrolaterális részében (PMDvl). A premammilláris magnak fontos szerepe van a ragadozóval szembeni védekező viselkedés kifejeződésében, mivel ennek a magnak a sérülése megszünteti a védekező viselkedést, például a megfagyást és a menekülést. A PMD nem modulálja a védekező viselkedést más helyzetekben, mivel ennek a magnak a léziója minimális hatással volt a sokk utáni fagyasztási pontszámokra. A PMD fontos kapcsolatokkal rendelkezik a dorzális periaqueductalis szürkeállományhoz, amely a félelem kifejeződésében fontos struktúra. Ezenkívül az állatok kockázatértékelő viselkedést mutatnak a macskához korábban társított környezetükkel szemben. A Fos-jelzett sejtek elemzése kimutatta, hogy a PMDvl a hipotalamusz legaktiváltabb struktúrája, és a kontextusnak való kitettség előtti muscimollal történő inaktiválás megszünteti a védekező viselkedést. Ezért a hipotalamusznak, főként a PMDvl-nek fontos szerepe van a ragadozóval szembeni veleszületett és kondicionált védekező viselkedés kifejeződésében.

Szociális vereség

A hipotalamusznak a szociális vereségben is szerepe van: A mediális zónában lévő magok is mobilizálódnak egy agresszív fajjal való találkozás során. A legyőzött állatnál megnő a Fos-szint a szexuálisan dimorf struktúrákban, például a medialis preopticus magban, a ventromedialis mag ventrolaterális részében és a ventrális premammiláris magban. Ezek a struktúrák fontosak más szociális viselkedésekben, például a szexuális és agresszív viselkedésben. Ezenkívül a premammilláris mag is mobilizálódik, a dorsomedialis része, de a ventrolaterális része nem. Ennek a magnak az elváltozásai megszüntetik a passzív védekező viselkedést, mint a fagyasztás és a “háton fekvő” testtartás.