Fiziologia glandei pineale (epifiza)

Glanda pineală, sau epifiza, este o excrescență a plafonului celui de-al treilea ventricul al creierului. Este acoperită cu o capsulă de țesut conjunctiv, din care se extind firele spre interior, împărțind organul în lobi. Lobii parenchimului conțin pinealocite și celule gliale. Printre pinealocite se disting celule mai mari, mai deschise la culoare, și celule mai mici, mai închise la culoare. O caracteristică a vaselor glandei pineale este, aparent, absența contactelor strânse dintre celulele endoteliale, din cauza căreia bariera hematoencefalică din acest organ este insolventă. Principala diferență dintre glanda pineală a mamiferelor și organul corespunzător al speciilor inferioare este absența celulelor fotoreceptoare sensibile. Majoritatea nervilor glandei pineale sunt reprezentați de fibrele celulelor ganglionilor simpatici cervicali superiori. Terminațiile nervoase formează rețele în jurul pinealocitelor. Procesele acestora din urmă intră în contact cu vasele de sânge și conțin granule secretoare. Glanda pineală este deosebit de vizibilă la o vârstă fragedă. Până la pubertate, dimensiunea sa scade de obicei, iar ulterior se depun în ea săruri de calciu și magneziu. O astfel de calcificare permite adesea ca epifiza să fie vizibilă clar pe radiografiile craniului. Masa glandei pineale la un adult este de aproximativ 120 mg.

Activitatea glandei pineale depinde de periodicitatea iluminării. În lumină, procesele sintetice și secretorii din aceasta sunt inhibate, iar în întuneric, acestea sunt amplificate. Impulsurile luminoase sunt percepute de receptorii retinei și pătrund în centrele de reglare a sistemului nervos simpatic al creierului și măduvei spinării și apoi - în ganglionii simpatici cervicali superiori, care dau naștere inervației glandei pineale. În întuneric, influențele nervoase inhibitorii dispar, iar activitatea glandei pineale crește. Îndepărtarea ganglionilor simpatici cervicali superiori duce la dispariția ritmului de activitate al enzimelor intracelulare ale glandei pineale, care participă la sinteza hormonilor acesteia. Terminațiile nervoase care conțin noradrenalină cresc activitatea acestor enzime prin intermediul receptorilor beta celulari. Această circumstanță pare să contrazică datele privind efectul inhibitor al excitației nervilor simpatici asupra sintezei și secreției de melatonină. Cu toate acestea, pe de o parte, s-a demonstrat că în condiții de iluminare conținutul de serotonină din glandă scade, iar pe de altă parte, s-a descoperit rolul fibrelor colinergice în reglarea activității oxiindol-O-metiltransferazei (OIOMT) a glandei pineale.

Reglarea colinergică a activității glandei pineale este confirmată de prezența acetilcolinesterazei în acest organ. Ganglionii cervicali superiori servesc, de asemenea, ca sursă de fibre colinergice.

Glanda pineală produce în principal indol-N-acetil-5-metoxitriptamină (melatonină). Spre deosebire de precursorul său serotonină, această substanță este sintetizată, aparent, exclusiv în glanda pineală. Prin urmare, concentrația sa în țesut, precum și activitatea OIOMT, servesc drept indicatori ai stării funcționale a glandei pineale. La fel ca alte O-metiltransferaze, OIOMT utilizează S-adenozilmetionina ca donor de grupare metil. Atât serotonina, cât și alți 5-hidroxiindoli pot servi ca substraturi de metilare în glanda pineală, dar N-acetilserotonina este un substrat mai (de 20 de ori) preferat pentru această reacție. Aceasta înseamnă că N-acetilarea precede O-metilarea în procesul de sinteză a melatoninei. Prima etapă a biosintezei melatoninei este conversia aminoacidului triptofan sub influența triptofan hidroxilazei în 5-hidroxitriptofan. Cu ajutorul decarboxilazei aminoacizilor aromatici, din acest compus se formează serotonină, o parte din aceasta fiind acetilată, transformându-se în N-acetilserotonină. Etapa finală a sintezei melatoninei (conversia N-acetilserotoninei sub acțiunea OIOMT), așa cum s-a menționat deja, este specifică glandei pineale. Serotonina neacetilată este dezaminată de monoaminooxidază și transformată în acid 5-hidroxiindolacetic și 5-hidroxitriptofol.

O cantitate semnificativă de serotonină pătrunde și în terminațiile nervoase, unde este captată de granule care împiedică distrugerea enzimatică a acestei monoamine.

Se crede că sinteza serotoninei are loc în pinealocitele luminoase și este controlată de neuronii noradrenergici. Fibrele parasimpatice colinergice reglează eliberarea serotoninei din celulele luminoase și, prin urmare, disponibilitatea acesteia pentru pinealocitele întunecate, unde are loc și modularea noradrenergică a formării și secreției de melatonină.

Există date despre producerea nu doar de indoli de către glanda pineală, ci și de substanțe de natură polipeptidică și, potrivit unor cercetători, aceștia sunt adevărații hormoni ai glandei pineale. Astfel, din aceasta a fost izolată o peptidă (sau un amestec de peptide) cu o greutate moleculară de 1000-3000 daltoni, cu activitate antigonadotropă. Alți autori postulează un rol hormonal pentru arginina-vasotocina izolată din glanda pineală. Alții au obținut doi compuși peptidici din glanda pineală, dintre care unul a stimulat, iar celălalt a inhibat secreția de gonadotropine printr-o cultură de celule pituitare.

Pe lângă ambiguitățile privind adevărata natură a hormonului (hormonilor) glandei pineale, există și un dezacord cu privire la calea de pătrundere în organism: în sânge sau în lichidul cefalorahidian. Cu toate acestea, majoritatea dovezilor sugerează că, la fel ca alte glande endocrine, glanda pineală își secretă hormonii în sânge. Strâns legată de această problemă este chestiunea acțiunii centrale sau periferice a hormonilor pineali. Experimentele pe animale (în principal hamsteri) au arătat că reglarea pineală a funcției reproductive este mediată de influența glandei pineale asupra sistemului hipotalamo-hipofizar, mai degrabă decât direct asupra glandelor sexuale. Mai mult, introducerea melatoninei în cel de-al treilea ventricul al creierului a scăzut nivelurile de hormon luteinizant (LH) și hormon foliculostimulant (FSH) și a crescut conținutul de prolactină în sânge, în timp ce infuzia de melatonină în vasele portale ale glandei pituitare nu a fost însoțită de o modificare a secreției de gonadotropine. Unul dintre locurile de acțiune ale melatoninei în creier este eminența mediană a hipotalamusului, unde se produc liberine și statine, care reglează activitatea glandei pituitare anterioare. Cu toate acestea, rămâne neclar dacă producția acestor substanțe se modifică sub acțiunea melatoninei în sine sau dacă aceasta modulează activitatea neuronilor monoaminergici și, prin urmare, participă la reglarea producției factorilor de eliberare. Trebuie subliniat faptul că efectele centrale ale hormonilor pineali nu dovedesc secreția lor directă în lichidul cefalorahidian, deoarece aceștia pot ajunge acolo și din sânge. În plus, există dovezi ale efectului melatoninei asupra testiculelor (unde această substanță inhibă formarea de androgeni) și a altor glande endocrine periferice (de exemplu, slăbind efectul TSH asupra sintezei tiroxinei în glanda tiroidă). Administrarea pe termen lung a melatoninei în sânge reduce greutatea testiculelor și nivelul de testosteron din ser chiar și la animalele hipofizectomizate. Experimentele au arătat, de asemenea, că un extract fără melanină din glanda pineală blochează efectul gonadotropinelor asupra greutății ovarelor la șobolanii hipofizectomizați.

Astfel, compușii biologic activi produși de această glandă au aparent nu doar un efect central, ci și unul periferic.

Printre numeroasele efecte diverse ale acestor compuși, influența lor asupra secreției de gonadotropine pituitare atrage cea mai mare atenție. Datele privind perturbarea pubertății în tumorile glandei pineale au fost prima indicație a rolului său endocrin. Astfel de tumori pot fi însoțite atât de accelerarea, cât și de decelerarea pubertății, ceea ce este asociat cu natura diferită a neoplasmelor originare din celulele parenchimatoase și non-parenchimatoase ale glandei pineale. Principala dovadă a efectului antigonadotrop al hormonilor glandei pineale a fost obținută pe animale (hamsteri). În întuneric (adică, în condiții de activare a funcției glandei pineale), animalele prezintă o involuție pronunțată a organelor genitale și o scădere a nivelului de LH în sânge. La indivizii epifizectomizați sau în condiții de transecție a nervilor pineali, întunericul nu are un astfel de efect. Se crede că substanța antigonadotropă a glandei pineale previne eliberarea luliberinei sau efectul acesteia asupra glandei pituitare. Date similare, deși mai puțin clare, au fost obținute la șobolani, la care întunericul întârzie oarecum pubertatea, iar îndepărtarea glandei pineale duce la o creștere a nivelurilor de LH și FSH în sânge. Efectul antigonadotrop al glandei pineale este deosebit de pronunțat la animalele cu funcție afectată a sistemului hipotalamo-hipofizo-gonadal prin introducerea steroizilor sexuali în perioada postnatală timpurie.

Epifizeectomia la astfel de șobolani restabilește dezvoltarea sexuală. Efectele antigonadotrope ale glandei pineale și ale hormonilor acesteia sunt, de asemenea, amplificate în condiții de anosmie și înfometare.

Nu numai melatonina, ci și derivații săi, 5-metoxitriptofolul și 5-oxitriptofolul, precum și serotonina, au un efect inhibitor asupra secreției de LH și FSH. După cum s-a menționat deja, produșii polipeptidici slab identificați ai glandei pineale au, de asemenea, capacitatea de a influența secreția de gonadotropină in vitro și in vivo. Unul dintre acești produși (cu o greutate moleculară de 500-1000 daltoni) s-a dovedit a fi de 60-70 de ori mai activ decât melatonina în blocarea hipertrofiei ovarului restant la șoarecii ovariectomizați unilateral. O altă fracțiune de peptide ale glandei pineale, dimpotrivă, a avut un efect progonadotrop.

Îndepărtarea glandei pineale la șobolanii imaturi duce la o creștere a conținutului de prolactină din glanda pituitară, cu o scădere simultană a nivelului acesteia în sânge. Modificări similare apar la animalele ținute în condiții de iluminare constantă, iar invers - la șobolanii ținuți la întuneric. Se crede că glanda pineală secretă o substanță care previne influența factorului inhibitor de prolactină (PIF) al hipotalamusului asupra sintezei și secreției de prolactină în glanda pituitară, drept urmare conținutul de hormoni din această glandă scade. Epifizeectomia provoacă modificări opuse. Substanța activă a glandei pineale în acest caz este probabil melatonina, deoarece injectarea acesteia în al treilea ventricul al creierului a crescut tranzitoriu nivelul de prolactină din sânge.

În condiții de absență constantă a luminii, creșterea animalelor încetinește, iar conținutul de hormon de creștere din glanda pituitară scade semnificativ. Epifizeectomia elimină efectul întunericului și uneori accelerează creșterea de la sine. Introducerea extractelor de glandă pineală reduce efectul de stimulare a creșterii preparatelor glandei pituitare. În același timp, melatonina nu afectează rata de creștere a animalelor. Poate că un alt factor (factori) epifizar (epidemial) inhibă sinteza și secreția somatoliberinei sau stimulează producția de somatostatină.

Experimentele au arătat că influența glandei pineale asupra funcției somatotrope a glandei pituitare nu este mediată de un deficit de androgeni sau hormoni tiroidieni.

La șobolanii pineectomizați, secreția de corticosteron crește tranzitoriu, deși răspunsul la stres al glandelor suprarenale după pineectomie este semnificativ slăbit. Secreția de corticosteron crește în condiții de iluminare constantă, despre care se știe că inhibă activitatea glandei pineale. Există dovezi că pineectomia slăbește hipertrofia compensatorie a glandei suprarenale rămase după adrenalectomia unilaterală și perturbă ritmul circadian al secreției de glucocorticoizi. Acest lucru indică importanța glandei pineale pentru implementarea funcției adrenocorticotrope a glandei pituitare anterioare, fapt confirmat de o modificare a producției de ACTH de către țesutul pituitar prelevat de la animalele pineectomizate. Nu există un consens în literatura de specialitate cu privire la principiul activ al glandei pineale care influențează activitatea adrenocorticotropă a glandei pituitare.

Îndepărtarea glandei pineale crește conținutul de hormon stimulator al melanocitelor (MSH) în glanda pituitară, în timp ce introducerea melatoninei în ventriculul cerebral IG îi scade conținutul. Nivelul acesteia din urmă în glanda pituitară la șobolanii care trăiesc la lumină crește, iar introducerea melatoninei blochează acest efect. Se crede că melatonina stimulează producția hipotalamică a factorului inhibitor al melanotropinei MIF.

Influența glandei pineale și a hormonilor acesteia asupra altor funcții tropicale ale glandei pituitare este mai puțin studiată. Modificări ale activității glandelor endocrine periferice pot apărea datorită acțiunii directe a factorilor epifizari. Astfel, îndepărtarea glandei pineale duce la o oarecare creștere a masei glandei tiroide chiar și în absența glandei pituitare. Rata de secreție a hormonilor tiroidieni crește foarte puțin și pe termen scurt. Cu toate acestea, conform altor date, glanda pineală are un efect inhibitor asupra sintezei și secreției de TSH la animalele imature.

În majoritatea experimentelor, administrarea subcutanată, intraperitoneală, intravenoasă și chiar intraventriculară a melatoninei a dus la o scădere a funcției de concentrare a iodului a glandei tiroide.

Transplantul de glandă pineală în glandele suprarenale, fără a afecta starea zonelor fasciculare și reticulare ale cortexului, aproape a dublat dimensiunea zonei glomerulare, ceea ce indică un efect direct al produselor glandei pineale asupra celulelor producătoare de mineralocorticoizi. Mai mult, din glanda pineală a fost izolată o substanță (1-metoxi-1,2,3,4-tetrahidro-beta-carbolină), care stimulează secreția de aldosteron și, prin urmare, a fost numită adrenoglomerulotropină. Cu toate acestea, în curând s-au obținut date care neagă rolul fiziologic al acestui compus și chiar pun sub semnul întrebării însăși existența unui factor adrenoglomerulotrop specific al glandei pineale.

Există rapoarte conform cărora îndepărtarea glandei pineale reduce activitatea funcțională a glandelor paratiroide. Există, de asemenea, observații contrare. Rezultatele studiilor privind efectul glandei pineale asupra funcției endocrine a pancreasului sunt în mare parte negative.

În prezent, există încă multe probleme nerezolvate, în special în ceea ce privește natura compușilor produși de această glandă. Cea mai puțin îndoielnică este influența glandei pineale asupra secreției de hormoni tropici ai glandei pituitare, dar nu poate fi exclusă posibilitatea efectului său direct asupra glandelor endocrine periferice și a altor organe. Se pare că, sub influența stimulilor de mediu, glanda pineală produce nu unul, ci mai mulți compuși care intră în principal în sânge. Aceste substanțe modulează activitatea neuronilor monoaminergici din sistemul nervos central, care controlează producția de liberine și statine de către anumite structuri ale creierului și, prin urmare, afectează sinteza și secreția de hormoni tropici ai glandei pituitare. Efectul glandei pineale asupra centrilor hipotalamici este în primul rând inhibitor.

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