Физиология гипофиза для анестезиологов - медицинская статья, новость, лекция

Использованные сокращения

Гипофиз и его физиология

Анатомия

Гипофиз заключен в дуральный мешок, лежащий в углублении клиновидной кости черепа (sella turcica - турецкое седло). С обеих сторон он граничит с кавернозными синусами, через которые проходят сонные артерии, а также III, IV и VI черепно-мозговые нервы. В области дна третьего желудочка гипофиз связан с гипоталамусом посредством гипофизарного стебля (infundi-bulum - воронка), который проходит через апертуру складки твердой мозговой оболочки, образующей «крышу» турецкого седла (диафрагма седла).

Гипофиз состоит из двух частей:

1. Задняя доля (нейрогипофиз) сформирована образующимся по ходу вниз утолщением воронки и эмбриологически развивается из головного мозга. В составе воронки проходят аксоны нейронов супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса. Нервные окончания заканчиваются на поверхности капилляров задней доли, что позволяет им секретировать два нейрогипофизарных гормона: антидиуретический гормон (АДГ) и окситоцин.
2. Передняя доля (аденогипофиз) значительно больше нейрогипофиза и в свою очередь состоит из трех частей, частично окружающих заднюю долю и воронку (рисунок 1).

Основной объем передней доли занимает ее дистальный отдел. Промежуточная часть (pars intermedia) представляет собой тонкую прослойку нефункционирующей железистой ткани и заполняет узкую расщелину, разделяющую переднюю и заднюю доли. Инфундибулярная часть передней доли сужается в верхнем направлении и частично окружает воронку.

Кровоснабжение гипофиза происходит из ветвей внутренних сонных и передних мозговых артерий. Венозные системы гипофиза и гипоталамуса связаны посредством гипоталамо-гипофизарной портальной системы (рисунок 2), благодаря которой осуществляется доставка к гипофизу факторов, секретирующихся в нижних отделах гипоталамуса.

Вены гипофиза впадают в кавернозные синусы.

Клетки аденогипофиза человека классически принято классифицировать в зависимости от характера их гистологического окрашивания на хромофобные, ацидофильные и базофильные.

Современные иммунохимические методы и электронная микроскопия позволяет выделить 5 типов клеток:

1. соматотропные, которые секретируют гормон роста (ГР/соматотропин),
2. лактотропные (пролактин),
3. тиреотропные (ТСГ),
4. гонадотропные (ЛГ и ФСГ),
5. кортикотропные (АКТГ).

Данные гормоны регулируют огромное количество процессов (рисунок 3).

В цитологический состав гипофиза входят также инертные несекретирующие клетки, известные как нуль-клетки.

Гипоталамическая регуляция секреторной активности гипофиза

Секреция практически всех гормонов гипофизарного происхождения находится под гуморальным или нейрональным контролем гипоталамуса. В последнем интегрируется информация, стекающаяся по нервным окончаниям практически от всех областей организма. Активность гипоталамуса, в свою очередь, имеет отрицательную обратную связь с концентрацией гормонов, за активность синтеза которых отвечают гипофизарные факторы (рисунок 4). Это означает, что при снижении концентрации какого-либо гормона в крови, протекающей через гипоталамус, активизируется синтез соответствующего релизинг-фактора или соединения, стимулирующего выработку необходимого гормона гипофиза. Эта последовательность процессов приводит к активации синтеза и высвобождению гормона в эндокринном органе-мишени. Как следствие этого концентрация гормона в крови возрастает, что ингибирует секрецию и высвобождение гипоталамических стимулирующих факторов.

Секреторная активность задней доли гипофиза находится под контролем нервных волокон, исходящих из гипоталамуса. Соединения с гормональной активностью поступают по аксонам данных волокон, которые заканчиваются на стенке сосудов нейрогипофиза.

Секреторная активность передней доли гипофиза находится под влиянием гормонов, носящих название гипоталамических релизинг-факторов и ингибиторов. Они достигают гипофиза при посредстве гипоталамо-гипофизарной портальной системы и модулируют секреторную активность соответствующих гландулярных клеток.

Гормоны передней доли гипофиза

Гормон роста (ГР)

Эффекты

1. ГР стимулирует рост костей, хрящей и мягких тканей при посредстве инсулиноподобного фактора роста (ИПФР/IGF-1), формально известного также как соматомедин С, путем стимуляции синтеза последнего в ткани печени, почек и других органов. Если уровень ГР повышается до окончания слияния эпифизарных зон костей, развивается гигантизм. После окончания процессов эпифизарного роста дальнейшее увеличение размеров костей становится невозможным, а повышение уровня ГР в данном случае ведет к акромегалии.

С данной патологией может быть связан ряд проблем, кратко представленных в таблице 1:

• усиление синтеза белка во всех клетках тела.
• мобилизация жира посредством высвобождения из адипозоцитов жирных кислот.
• снижение скорости утилизации глюкозы всеми тканями тела вследствие уменьшения ее захвата клетками (антагонизм с инсулином).
• усиление продукции глюкозы печенью.
• стимуляция эритропоэза.
• снижение экскреции Na⁺ и K⁺ на фоне повышения абсорбции Ca2+ в кишечнике.

Регуляция

Высвобождение ГР из передней доли гипофиза находится под гипоталамическим контролем, осуществляемым посредством секреции в гипоталамо-гипофизарную портальную систему релизинг-фактора (соматолиберин/ GHRH) и ингибиторного фактора (соматостатин/ GHRIH). Концентрация ГР и инсулиноподобного фактора роста-1 имеет обратную отрицательную связь с секреторной активностью гипофиза и гипоталамуса.

Стимулы, которые вызывают усиление секреции ГР, могут быть разделены на три общие категории:

1. гипогликемия и голодание
2. повышение концентрации определенных аминокислот в плазме
3. стрессовые состояния

Секреция ГР снижается в ответ на повышение концентрации в плазме глюкозы, свободных жирных кислот и кортизола, а также во время быстрой («быстрое движение глаз»/REM) фазы сна.

Пролактин

Эффекты

Пролактин стимулирует образование молока, оказывая непосредственное влияние на секреторную ткань молочной железы после родов. Вместе с эстрогеном и прогестероном данный гормон запускает и поддерживает процесс лактации.

Регуляция

За тоническое подавление секреции пролактина отвечает допамин, который высвобождается гипоталамусом в гипоталамо-гипофизарную портальную систему. Процесс кормления ребенка грудью является одним из процессов, сопровождающихся периодическим выделением пролактин-стимулирующего (релизинг) фактора гипоталамуса и, соответственно, усилением секреции пролактина.

Тиреостимулирующий гормон (ТСГ)

Эффекты

Данный фактор усиливает все процессы, протекающие в гландулярных клетках щитовидной железы, что сопровождается повышением продукции и секреции тироксина (T4) и трийодтиронина (T3). Постоянное повышение уровня ТСГ ведет к гипертрофии и усилению васкуляризации щитовидной железы.

Регуляция

ТСГ образуется и выделяется в кровь клетками передней доли гипофиза под влиянием тиреотропного релизинг-фактора гипоталамуса. Последний поступает в гипофиз при участии все той же гипоталамо-гипофизарной портальной системы. Образующийся в гипоталамусе соматостатин наряду с подавлением образования СТГ может угнетать также и выделение ТТГ гипофиза. Концентрация свободного тироксина и трийодтиронина плазмы имеет обратную отрицательную связь с синтезом соответствующих регуляторных факторов гипоталамуса и гипофиза.

Фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормон (ФСГ и ЛГ)

Эффекты

У мужчин ФСГ отвечает за сперматогенез посредством стимуляции клеток Сертоли. У женщин этот гормон стимулирует в яичниках раннюю фазу созревания фолликулов.

ЛГ у мужчин усиливает продукцию тестостерона в яичках посредством воздействия на клетки Лейдига. У женщин гормон отвечает за фазу окончательного созревания фолликулов и секреции ими эстрогена.

Регуляция

Как в случае мужчин, так и женщин продукция ЛГ и ФСГ передней долей гипофиза регулируется гонадотропным релизинг-гормоном гипоталамуса, который поступает в аденогипофиз по портальной венозной системе. Уровень ФСГ и ЛГ в циркуляции регулируется при участии обратной отрицательной связи, за реализацию которой отвечает концентрация тестостерона, эстрогена и ингибина (образуется в яичках и яичниках в ответ на воздействие ФСГ).

Адренокортикотропный гормон (АКТГ)

АКТГ образуется в аденогипофизе в результате энзиматического расщепления его предшественника проопиомеланокортина (ПОМК/РОМС). Данный полипептид гидролизуется в кортикотропных клетках гипофиза с образованием АКТГ и b-липотрофина (b-LPH). Некоторая часть b-липотрофина подвергается дальнейшему расщеплению с образованием b-эндорфина. Передняя доля гипофиза секретирует все три соединения: АКТГ, b-липотрофин и b-эндорфин. Физиологическая роль b-LPH не известна, b-эндорфин является эндогенным опиоидным пептидом.

Эффекты

АКТГ стимулирует образование кортизола (гидрокортизона) и андрогенов в волокнистой и сетчатой зонах коры надпочечников. Этот гормон оказывает действие и на клетки зернистой зоны, что обеспечивает синтез альдостерона в ответ на повышение концентрации ионов калия, уровня ангиотензина или снижение общего содержания натрия в организме.

Регуляция

АКТГ синтезируется передней долей гипофиза в ответ на стимулирующее действие гипоталамического кортикотропина (рисунок 5). Влияние любых стрессовых возбуждающих факторов на гипоталамус вызывает высвобождение кортикотропина, что ведет к выделению АКТГ гипофизом и усилению продукции кортизола в коре надпочечников. Существующая прямая обратная связь между уровнем кортизола, секреторной активностью гипоталамуса и аденогипофиза направлена на стабилизацию плазменной концентрации кортизола.

Гормоны задней доли гипофиза

Первичное образование антидиуретического гормона (АДГ) происходит в супраоптических, а окситоцина - в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. Оба гормона транспортируются из гипоталамуса в нейрогипофиз по аксонам воронки. В условиях функционального покоя в области окончаний нервных волокон задней доли гипофиза накапливается значительное количество этих соединений. Возникновение в соответствующих ядрах потенциалов возбуждения приводит к высвобождению гормонов и их абсорбции прилежащими капиллярами.

Антидиуретический гормон

Эффекты

АДГ вызывает повышение проницаемости собирательных трубочек почек, что приводит к усилению реабсорбции воды из тубулярной жидкости и ее задержке в организм.

Регуляция

Секреция АДГ запускается в ответ на повышение осмолярности плазмы, снижение объема внеклеточной жидкости, боль и другие стрессовые состояния, а также в ответ на некоторые препараты, включая морфин и барбитураты. Процесс образования гормона подавляется алкоголем.

Окситоцин

Эффекты

1. Сокращение беременной матки
2. Сокращение мышечно-эпителиальных клеток лактирующей молочной железы, что вызывает изгнание молока из млечных альвеол в протоки и далее в направлении соска.

Регуляция

Секреция окситоцина повышается во время родов. Процесс продвижения плода вниз по родовому каналу запускает возникновение импульсов по афферентным нервным волокнам, связанных с гипоталамусом. Эта последовательность событий приводит к высвобождению окситоцина, который усиливает процесс родов. Во время кормления происходит раздражение тактильных рецепторов соска. Возникающие импульсы передаются в гипоталамус, что также запускает высвобождение окситоцина и, как следствие, выделение молока.