Epifīzes (epifīzes) fizioloģija

Čiekurveida dziedzeris jeb epifīze ir smadzeņu trešā kambara jumta izaugums. To klāj saistaudu kapsula, no kuras dzīslas stiepjas uz iekšu, sadalot orgānu daivās. Parenhīmas daivās atrodas pinealocīti un gliālās šūnas. Starp pinealocītiem izšķir lielākas, gaišākas šūnas un mazākas, tumšākas šūnas. Čiekurveida dziedzera asinsvadu iezīme acīmredzot ir cieša kontakta neesamība starp endotēlija šūnām, kā dēļ šajā orgānā ir nefunkcionāla hematoencefālā barjera. Galvenā atšķirība starp zīdītāju čiekurveida dziedzeri un atbilstošo zemāko sugu orgānu ir jutīgu fotoreceptoru šūnu neesamība. Lielāko daļu čiekurveida dziedzera nervu pārstāv augšējo kakla simpātisko gangliju šūnu šķiedras. Nervu gali veido tīklus ap pinealocītiem. Pēdējo izaugumi saskaras ar asinsvadiem un satur sekrēcijas granulas. Čiekurveida dziedzeris ir īpaši pamanāms jaunā vecumā. Līdz pubertātes vecumam tā izmērs parasti samazinās, un vēlāk tajā nogulsnējas kalcija un magnija sāļi. Šāda kalcifikācija bieži ļauj skaidri saskatīt epifīzi galvaskausa rentgenuzņēmumos. Čiekurveida dziedzera masa pieaugušajam ir aptuveni 120 mg.

Čiekurveida dziedzera aktivitāte ir atkarīga no apgaismojuma periodiskuma. Gaismā sintēzes un sekrēcijas procesi tajā tiek kavēti, bet tumsā tie tiek pastiprināti. Gaismas impulsus uztver tīklenes receptori un tie nonāk smadzeņu un muguras smadzeņu simpātiskās nervu sistēmas regulācijas centros un pēc tam augšējos kakla simpātiskajos ganglijos, kas rada čiekurveida dziedzera inervāciju. Tumsā inhibējošā nervu ietekme izzūd, un čiekurveida dziedzera aktivitāte palielinās. Augšējo kakla simpātisko gangliju noņemšana noved pie čiekurveida dziedzera intracelulāro enzīmu aktivitātes ritma izzušanas, kas piedalās tā hormonu sintēzē. Nervu gali, kas satur noradrenalīnu, palielina šo enzīmu aktivitāti caur šūnu beta receptoriem. Šis apstāklis, šķiet, ir pretrunā ar datiem par simpātisko nervu ierosmes inhibējošo ietekmi uz melatonīna sintēzi un sekrēciju. Tomēr, no vienas puses, ir pierādīts, ka apgaismojuma apstākļos serotonīna saturs dziedzerī samazinās, un, no otras puses, ir atklāta holīnerģisko šķiedru loma čiekurveida dziedzera oksiindol-O-metiltransferāzes (OIOMT) aktivitātes regulēšanā.

Epifīzes aktivitātes holīnerģisko regulāciju apstiprina acetilholīnesterāzes klātbūtne šajā orgānā. Augšējie kakla gangliji kalpo arī kā holīnerģisko šķiedru avots.

Čiekurveida dziedzeris galvenokārt ražo indola-N-acetil-5-metoksitriptamīnu (melatonīnu). Atšķirībā no tā priekšteča serotonīna, šī viela tiek sintezēta, acīmredzot, tikai čiekurveida dziedzerī. Tāpēc tās koncentrācija audos, kā arī OIOMT aktivitāte kalpo kā čiekurveida dziedzera funkcionālā stāvokļa indikatori. Tāpat kā citas O-metiltransferāzes, OIOMT izmanto S-adenozilmetionīnu kā metilgrupas donoru. Gan serotonīns, gan citi 5-hidroksiindoli var kalpot kā metilēšanas substrāti čiekurveida dziedzerī, bet N-acetilserotonīns ir vairāk (20 reizes) vēlams substrāts šai reakcijai. Tas nozīmē, ka melatonīna sintēzes procesā N-acetilēšana notiek pirms O-metilēšanas. Melatonīna biosintēzes pirmais posms ir aminoskābes triptofāna pārvēršana triptofāna hidroksilāzes ietekmē par 5-hidroksitriptofānu. Ar aromātiskās aminoskābes dekarboksilāzes palīdzību no šī savienojuma veidojas serotonīns, kura daļa tiek acetilēta, pārvēršoties par N-acetilserotonīnu. Kā jau minēts, melatonīna sintēzes pēdējais posms (N-acetilserotonīna pārveidošana OIOMT iedarbībā) ir specifisks čiekurveida dziedzerim. Neacetilēto serotonīnu deaminē monoamīnoksidāze un pārvērš par 5-hidroksiindoletiķskābi un 5-hidroksitriptofoolu.

Ievērojams serotonīna daudzums nonāk arī nervu galos, kur to uztver granulas, kas novērš šī monoamīna fermentatīvo iznīcināšanu.

Tiek uzskatīts, ka serotonīna sintēze notiek gaišajos pinealocītos un to kontrolē noradrenerģiskie neironi. Holīnerģiskās parasimpātiskās šķiedras regulē serotonīna izdalīšanos no gaišajām šūnām un tādējādi tā pieejamību tumšajiem pinealocītiem, kur notiek arī melatonīna veidošanās un sekrēcijas noradrenerģiskā modulācija.

Ir dati, ka čiekurveida dziedzeris ražo ne tikai indolus, bet arī polipeptīdu rakstura vielas, un, pēc dažu pētnieku domām, tie ir īstie čiekurveida dziedzera hormoni. Tādējādi no tā tika izolēts peptīds (vai peptīdu maisījums) ar molekulmasu 1000–3000 daltonu ar antigonadotropisku aktivitāti. Citi autori postulē no čiekurveida dziedzera izolētā arginīna-vazotocīna hormonālo lomu. Vēl citi no čiekurveida dziedzera ieguva divus peptīdu savienojumus, no kuriem viens stimulēja, bet otrs kavēja gonadotropīnu sekrēciju hipofīzes šūnu kultūrā.

Papildus neskaidrībām par čiekurveida dziedzera hormona(-u) patieso dabu pastāv arī domstarpības par iekļūšanas ceļu organismā: asinīs vai cerebrospinālajā šķidrumā. Tomēr lielākā daļa pierādījumu liecina, ka, tāpat kā citi endokrīnie dziedzeri, čiekurveida dziedzeris izdala savus hormonus asinīs. Ar šo jautājumu cieši saistīts ir jautājums par čiekurveida dziedzera hormonu centrālo vai perifēro darbību. Dzīvnieku eksperimenti (galvenokārt ar kāmjiem) ir parādījuši, ka čiekurveida dziedzera reproduktīvās funkcijas regulāciju ietekmē čiekurveida dziedzera ietekme uz hipotalāma-hipofīzes sistēmu, nevis tieši uz dzimumdziedzeriem. Turklāt melatonīna ievadīšana smadzeņu trešajā kambarī samazināja luteinizējošā hormona (LH) un folikulus stimulējošā hormona (FSH) līmeni un palielināja prolaktīna saturu asinīs, savukārt melatonīna ievadīšana hipofīzes portāla asinsvados nebija saistīta ar izmaiņām gonadotropīnu sekrēcijā. Viena no melatonīna darbības vietām smadzenēs ir hipotalāma vidējā paugura daļa, kur tiek ražoti liberīni un statīni, kas regulē hipofīzes priekšējās daļas aktivitāti. Tomēr joprojām nav skaidrs, vai šo vielu ražošana mainās paša melatonīna darbības rezultātā vai arī tas modulē monoamīnerģisko neironu aktivitāti un tādējādi piedalās atbrīvojošo faktoru ražošanas regulēšanā. Jāuzsver, ka čiekurveida dziedzera hormonu centrālā iedarbība nepierāda to tiešu sekrēciju cerebrospinālajā šķidrumā, jo tie tur var nokļūt arī no asinīm. Turklāt ir pierādījumi par melatonīna ietekmi uz sēkliniekiem (kur šī viela kavē androgēnu veidošanos) un citiem perifērajiem endokrīnajiem dziedzeriem (piemēram, vājinot TSH ietekmi uz tiroksīna sintēzi vairogdziedzerī). Ilgstoša melatonīna ievadīšana asinīs samazina sēklinieku svaru un testosterona līmeni serumā pat dzīvniekiem, kuriem veikta hipofīzes reprodukcija. Eksperimenti arī ir parādījuši, ka melanīnu nesaturošs čiekurveida dziedzera ekstrakts bloķē gonadotropīnu ietekmi uz olnīcu svaru žurkām, kurām veikta hipofīzes ektomija.

Tādējādi šī dziedzera ražotajiem bioloģiski aktīvajiem savienojumiem acīmredzot ir ne tikai centrāla, bet arī perifēra iedarbība.

Starp daudzajām un dažādajām šo savienojumu iedarbībām vislielāko uzmanību piesaista to ietekme uz hipofīzes gonadotropīnu sekrēciju. Dati par pubertātes traucējumiem čiekurveida dziedzera audzējos bija pirmās norādes par tā endokrīno lomu. Šādiem audzējiem var būt gan pubertātes paātrināšanās, gan palēnināšanās, kas ir saistīta ar atšķirīgo audzēju raksturu, kuru izcelsme ir čiekurveida dziedzera parenhimatozajās un neparenhimatozajās šūnās. Galvenie pierādījumi par čiekurveida dziedzera hormonu antigonadotropo iedarbību tika iegūti dzīvniekiem (kāmjiem). Tumsā (t.i., čiekurveida dziedzera funkcijas aktivācijas apstākļos) dzīvniekiem ir izteikta dzimumorgānu involūcija un LH līmeņa pazemināšanās asinīs. Epifizektomizētiem indivīdiem vai čiekurveida nervu šķērsgriezuma apstākļos tumsai šāda ietekme nav. Tiek uzskatīts, ka čiekurveida dziedzera antigonadotropā viela novērš luliberīna izdalīšanos vai tā ietekmi uz hipofīzi. Līdzīgi, lai arī mazāk skaidri, dati tika iegūti žurkām, kurām tumsa nedaudz aizkavē pubertāti, un čiekurveida dziedzera noņemšana izraisa LH un FSH līmeņa paaugstināšanos asinīs. Čiekurveida dziedzera antigonadotropā iedarbība ir īpaši izteikta dzīvniekiem ar hipotalāma-hipofīzes-gonadālās sistēmas darbības traucējumiem, ieviešot dzimumsteroīdus agrīnā pēcdzemdību periodā.

Epifizektomija šādām žurkām atjauno seksuālo attīstību. Arī čiekurveida dziedzera un tā hormonu antigonadotropā iedarbība pastiprinās anosmijas un bada apstākļos.

Ne tikai melatonīns, bet arī tā atvasinājumi 5-metoksitriptofolam un 5-oksitriptofolam, kā arī serotonīnam ir inhibējoša ietekme uz LH un FSH sekrēciju. Kā jau minēts, arī slikti identificētiem čiekurveida dziedzera polipeptīdu produktiem piemīt spēja ietekmēt gonadotropīnu sekrēciju in vitro un in vivo. Viens no šiem produktiem (ar molekulmasu 500–1000 daltonu) izrādījās 60–70 reizes aktīvāks par melatonīnu, bloķējot atlikušo olnīcu hipertrofiju pelēm, kurām vienpusēji veikta ovariektomija. Cita čiekurveida dziedzera peptīdu frakcija, gluži pretēji, piemita progonadotropiska iedarbība.

Čiekurveida dziedzera izņemšana nenobriedušām žurkām izraisa prolaktīna satura palielināšanos hipofīzē, vienlaikus samazinot tā līmeni asinīs. Līdzīgas izmaiņas notiek dzīvniekiem, kas tiek turēti pastāvīgā apgaismojumā, un pretēji - žurkām, kas tiek turētas tumsā. Tiek uzskatīts, ka čiekurveida dziedzeris izdala vielu, kas novērš hipotalāma prolaktīna inhibējošā faktora (PIF) ietekmi uz prolaktīna sintēzi un sekrēciju hipofīzē, kā rezultātā samazinās hormona saturs šajā dziedzerī. Epifizektomija izraisa pretējas izmaiņas. Čiekurveida dziedzera aktīvā viela šajā gadījumā, iespējams, ir melatonīns, jo tā ievadīšana smadzeņu trešajā kambarī īslaicīgi paaugstināja prolaktīna līmeni asinīs.

Pastāvīgas gaismas trūkuma apstākļos dzīvnieku augšana palēninās un augšanas hormona saturs hipofīzē ievērojami samazinās. Epifizektomija novērš tumsas ietekmi un dažreiz pati paātrina augšanu. Čiekurveida dziedzera ekstraktu ievadīšana samazina hipofīzes preparātu augšanu stimulējošo iedarbību. Tajā pašā laikā melatonīns neietekmē dzīvnieku augšanas ātrumu. Varbūt kāds cits epifizālais faktors (faktori) kavē somatoliberīna sintēzi un sekrēciju vai stimulē somatostatīna ražošanu.

Eksperimenti ir parādījuši, ka čiekurveida dziedzera ietekme uz hipofīzes somatotropo funkciju nav saistīta ar androgēnu vai vairogdziedzera hormonu deficītu.

Žurkām pēc pinealektomijas kortikosterona sekrēcija īslaicīgi palielinās, lai gan virsnieru dziedzeru stresa reakcija pēc pinealektomijas ir ievērojami vājināta. Kortikosterona sekrēcija palielinās pastāvīga apgaismojuma apstākļos, kas, kā zināms, kavē čiekurveida dziedzera aktivitāti. Ir pierādījumi, ka pinealektomija vājina atlikušā virsnieru dziedzera kompensējošo hipertrofiju pēc vienpusējas adrenalektomijas un izjauc glikokortikoīdu sekrēcijas diennakts ritmu. Tas norāda uz čiekurveida dziedzera nozīmi hipofīzes priekšējās daļas adrenokortikotropās funkcijas īstenošanā, ko apstiprina AKTH veidošanās izmaiņas hipofīzes audos, kas izņemti no pineaktomijas dzīvniekiem. Literatūrā nav vienprātības par čiekurveida dziedzera aktīvo vielu, kas ietekmē hipofīzes adrenokortikotropo aktivitāti.

Čiekurveida dziedzera izņemšana palielina melanocītus stimulējošā hormona (MSH) saturu hipofīzē, savukārt melatonīna ievadīšana IG smadzeņu kambarī samazina tā saturu. Žurkām, kas dzīvo gaismā, hipofīzē pēdējā līmenis palielinās, un melatonīna ievadīšana bloķē šo efektu. Tiek uzskatīts, ka melatonīns stimulē melanotropīnu inhibējošā faktora MIF veidošanos hipotalāmā.

Čiekurveida dziedzera un tā hormonu ietekme uz citām hipofīzes tropiskajām funkcijām ir mazāk pētīta. Perifēro endokrīno dziedzeru aktivitātes izmaiņas var rasties epifizālo faktoru tiešas darbības dēļ. Tādējādi čiekurveida dziedzera noņemšana izraisa zināmu vairogdziedzera masas palielināšanos pat bez hipofīzes. Vairogdziedzera hormonu sekrēcijas ātrums palielinās ļoti maz un īslaicīgi. Tomēr saskaņā ar citiem datiem čiekurveida dziedzerim ir inhibējoša ietekme uz TSH sintēzi un sekrēciju nenobriedušiem dzīvniekiem.

Vairumā eksperimentu melatonīna subkutāna, intraperitoneāla, intravenoza un pat intraventrikulāra ievadīšana izraisīja vairogdziedzera joda koncentrēšanas funkcijas samazināšanos.

Čiekurveida dziedzera transplantācija virsnieru dziedzeros, neietekmējot garozas fascikulāro un retikulāro zonu stāvokli, gandrīz divkāršoja glomerulārās zonas izmēru, kas norāda uz čiekurveida dziedzera produktu tiešu ietekmi uz minerālkortikoīdus producējošajām šūnām. Turklāt no čiekurveida dziedzera tika izolēta viela (1-metoksi-1,2,3,4-tetrahidro-beta-karbolīns), kas stimulē aldosterona sekrēciju un tāpēc tiek saukta par adrenoglomerulotropīnu. Tomēr drīz vien tika iegūti dati, kas noliedz šī savienojuma fizioloģisko lomu un pat apšauba pašu specifiska čiekurveida dziedzera adrenoglomerulotropiskā faktora esamību.

Ir ziņojumi, ka čiekurveida dziedzera izņemšana samazina epitēlijķermenīšu funkcionālo aktivitāti. Ir arī pretēji novērojumi. Pētījumu rezultāti par čiekurveida dziedzera ietekmi uz aizkuņģa dziedzera endokrīno funkciju pārsvarā ir negatīvi.

Pašlaik joprojām ir daudz neatrisinātu jautājumu, īpaši attiecībā uz šī dziedzera ražoto savienojumu raksturu. Vismazāk apšaubāma ir čiekurveida dziedzera ietekme uz hipofīzes tropisko hormonu sekrēciju, taču nevar izslēgt tā tiešas ietekmes uz perifērajiem endokrīnajiem dziedzeriem un citiem orgāniem iespēju. Acīmredzot, vides stimulu ietekmē čiekurveida dziedzeris ražo nevis vienu, bet vairākus savienojumus, kas galvenokārt nonāk asinīs. Šīs vielas modulē centrālās nervu sistēmas monoamīnerģisko neironu aktivitāti, kas kontrolē liberīnu un statīnu ražošanu noteiktās smadzeņu struktūrās un tādējādi ietekmē hipofīzes tropisko hormonu sintēzi un sekrēciju. Čiekurveida dziedzera ietekme uz hipotalāma centriem galvenokārt ir inhibējoša.

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