Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli on kahden tärkeän elimen järjestelmä: hypotalamus ja aivolisäke sekä niiden väliset yhteydet. Kaikki tämän akselin elementit sijaitsevat keskushermostossa, ja sen tärkein tehtävä on kontrolloida koko organismin hormonaalista tasapainoa. Selvitä, kuinka hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli toimii, miten se vaikuttaa hormonin eritykseen ja milloin sen toiminta voi heikentyä.
Sisällysluettelo
- Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin rakenne
- Kuinka hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli toimii?
- Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen hormonit
- oksitosiini
- vasopressiini (ADH)
- somatoliberiini (GH-RH)
- somatostatiini (GH-IH)
- kortikoliberiini (CRH)
- tyreoliberiini (TRH)
- gonadoliberiini (GnRH)
- prolaktoliberiini (PRH)
- prolaktostatiini (PIH)
- Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin häiriöt
- sairaudet, joiden hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hormonipitoisuus kasvaa
- sairaudet, joiden hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hormonipitoisuus pienenee
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli on järjestelmä, joka koostuu hormonitoiminnosta, aivolisäkkeestä ja aivojen osasta, hypotalamuksesta. Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli on kaikkien hormonaalisten rauhasten toiminnan tärkein säätelijä, kuten:
- kilpirauhasen
- lisämunuaiset
- munasarjat tai kivekset
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin rakenne
Jotta ymmärtäisimme, kuinka hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli toimii, katsotaan ensin, miten sen kaksi peruskomponenttia toimivat: hypotalamus ja aivolisäke.
Ylempi rakenne - hypotalamus - on koko organismin todellinen "komentokeskus". Sen tehtävänä on vastaanottaa kehomme nykytilaa koskevia ärsykkeitä, käsitellä niitä ja vastata niihin asianmukaisesti. Hypotalamus on elementti, joka mahdollistaa signaalien vaihdon hermoston ja endokriinisen järjestelmän välillä.
Hypotalamuksen solut voivat tunnistaa tietoja muun muassa kehomme lämpötilasta, nykyisestä ravitsemustilasta, valtimoverenpaineesta ja elektrolyytin pitoisuudesta. Tämän ansiosta hypotalamus on vastuussa kehon toiminnan monien näkökohtien valvonnasta: nälkä ja jano, vuorokausirytmi unesta ja herätyksestä, aineenvaihdunnan säätelystä ja lisääntymiskyvystä. Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin toiminnan näkökulmasta hypotalamuksen tärkein aktiivisuus on erilaisten hormonien tuotanto, jotka vaikuttavat koko kehon toimintaan.
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin toisella rakenteella, aivolisäkkeellä, on hieman rajoitetumpi vaikutusalue. Sen toimintaan kohdistuu suurempia rajoituksia ja jatkuvaa valvontaa, ja tärkeimmän valvonnan suorittaa hypotalamus. Vaikka aivolisäke ei saa yhtä paljon ärsykkeitä kuin hypotalamus, sen toimintaa ei pidä aliarvioida. Tämä pieni rakenne on hormonaalisen järjestelmän keskeinen kohta - hypotalamuksen ärsykkeiden vaikutuksesta se tuottaa omia hormoneja, jotka säätelevät muiden hormonaalisten rauhasten työtä.
Aivolisäkkeessä on kaksi osaa - etuosa (hormonaalinen) ja takaosa (hermo). Aivolisäkkeen etuosan solut tuottavat ja vapauttavat omat aivolisäkehormonit vereen. Toisaalta takaosan solut ovat kahden erittäin tärkeän hypotalamushormonin - oksitosiinin ja vasopressiinin - varasto (ks. Kohta 3).
Kuinka hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli toimii?
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin toiminta on mahdollista johtuen näiden elinten jatkuvasta yhteydenpidosta. Hypotalamus hermojärjestelmänä saa jatkuvasti runsaasti tietoa kaikilta kehon alueilta. Vastauksena niihin se voi tuottaa erityyppisiä reaktioita - esimerkiksi stimuloida muita aivojen alueita tai tuottaa hormonin, kemiallisen hiukkasen, joka kykenee kuljettamaan tietoa.
Aivolisäke on tärkeä välittäjä hypotalamuksen hormonaalisessa toiminnassa. Hypotalamushormonit saavuttavat aivolisäkkeen kahdella tavalla. Ensimmäinen on hormonien suora siirtyminen hermokuituja pitkin. Näin vasopressiini ja oksitosiini kulkeutuvat. Kun ne on tuotettu hypotalamuksessa, ne lähetetään aivolisäkkeen takaosaan, josta ne voidaan sitten vapauttaa verenkiertoon.
Toinen tapa on niiden hypotalamushormonien kanssa, jotka hallitsevat aivolisäkettä. Näitä ovat erityyppiset vapauttavat aineet (virityshormonit) ja statiinit (estävät hormonit). Hypotalamuksen liberiinit ja statiinit kulkevat hypotalamuksesta erityiseen pienien verisuonten verkostoon, jonka kautta ne menevät suoraan aivolisäkkeeseen. Kosketettuaan aivolisäkkeen etuosan soluihin ne säätelevät aktiivisuuttaan ja aivolisäkehormonien tuotantoa.
Vaikka hypotalamus on hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin ensisijainen rakenne, viestintä voi olla kahdenvälistä. Aivolisäkkeellä on myös kyky vaikuttaa hypotalamukseen. Koko akselin säätö perustuu ns positiivisia ja negatiivisia palautteita. Hormonien vapautuessa aivolisäkkeestä niiden veritasot nousevat ja hypotalamuksen-aivolisäkkeen akseli estyy. Toisaalta, jos tiettyä hormonia tarvitaan, hypotalamus stimuloi aivolisäkettä ja lisää sen eritysaktiivisuutta. Palautejärjestelmän asianmukainen toiminta on välttämätön edellytys homeostaasin eli kehomme sisäisen tasapainon ylläpitämiselle.
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen hormonit
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli on kaksikerroksinen järjestelmä, jossa on monia yhteyksiä. Mikään sen rakenteista ei pystyisi täyttämään tehtäväänsä yksin. Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli on tehokas työkalu, joka säätelee kehomme koko hormonaalista tasapainoa. Tärkeimmät hypotalamuksessa tuotetut hormonit ovat:
- oksitosiini
- vasopressiini (ADH)
- somatoliberiini (GH-RH)
- somatostatiini (GH-IH)
- kortikoliberiini (CRH)
- tyreoliberiini (TRH)
- gonadoliberiini (GnRH)
- prolaktoliberiini (PRH)
- prolaktostatiini (PIH)
Aivolisäke tuottaa hormoneja, kuten:
- prolaktiinia (PRL)
- adrenokortikotropiini (ACTH)
- melanotropiini (MSH)
- lipotropiini (LPH)
- tyrotropiini (TSH)
- somatotropiini (GH)
- follikkelia stimuloiva hormoni (FSH)
- lutropiini (LH)
Kuten näette, hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akseli määrää koko organismin toiminnan valtavan määrän hormonien kautta. Tämän akselin hormonien tärkeimmät toiminnot on esitetty alla.
- oksitosiini
Oksitosiini ja vasopressiini ovat kaksi hypotalamushormonia, joilla ei ole vaikutusta aivolisäkkeeseen. Aivolisäkkeen tehtävänä on vain tallentaa ne. Heti kun he saavat sopivan signaalin, heidät vapautetaan verenkiertoon. Oksitosiini on hormoni, jolla on tärkein rooli synnytyksen aikana - se mahdollistaa kohdun supistusten toiminnan. Oksitosiinin toinen tehtävä on helpottaa imetystä. Imevä imee nännin stimuloi oksitosiinin vapautumista äidin vereen, mikä johtaa maidon erittymiseen rintarauhasista.
- vasopressiini (ADH)
Vasopressiini, joka tunnetaan myös nimellä anti-diureettihormoni (ADH), on hormoni, joka säätelee kehon vesitasapainoa. Kuten nimestä voi päätellä, antidiureettinen hormoni vähentää diureesia tai virtsaneritystä. Vasopressiini vapautuu, kun olet dehydratoitunut, kun veresi paksunntuu tai verenpaine laskee. Vaikuttamalla munuaisiin vasopressiini lisää virtsaneritystiheyttä. Tämän ansiosta on mahdollista säästää vettä ja pitää se kehon sisällä.
- somatoliberiini (GH-RH)
Somatoliberiini on ensimmäinen esimerkki tyypillisestä hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hormonista. Hypotalamuksessa tuotettuna somatoliberiini saavuttaa aivolisäkkeen ja stimuloi soluja erittämään aivolisäkkeen somatropiinia, joka tunnetaan myös nimellä kasvuhormoni. Somatotropiini-somatoliberiini-akseli mahdollistaa kaikkien kehokudosten kasvun ja kehityksen, mikä puolestaan määrittää kasvuprosessin oikeellisuuden.
- somatostatiini (GH-IH)
Somatostatiini on somatoliberiinin hormonaalinen vastustaja - sen vaikutus aivolisäkkeeseen johtaa kasvuhormonin vapautumisen vähenemiseen. Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen toimintojen lisäksi somatostatiinia tuotetaan paikallisesti myös maha-suolikanavassa, jossa se estää esim. suoliston hormonin vapautuminen.
- kortikoliberiini (CRH)
Kortikoliberiini tunnetaan myös kortikotropiinia vapauttavana hormonina (ACTH). Nämä hormonit ovat osa hypotalamuksen, aivolisäkkeen ja lisämunuaisen akselia. Sen toiminta on voimakkainta stressitilanteissa. ACTH: n vaikutus lisämunuaiskuoriin lisää yhden tärkeimmän "stressihormonin" - kortisolin - vapautumista. Kortikoliberiini-kortikotropiini-lisämunuaishormonit-akseli säätelee myös koko organismin metabolista tasapainoa.
- tyreoliberiini (TRH)
Tyreoliberiini on hormoni, joka aiheuttaa kilpirauhasta stimuloivan hormonin (TSH) vapautumisen aivolisäkkeestä. Tyrotropiinitaso on yksi kilpirauhasen nykyisen toiminnan osoittavista markkereista - joten se mitataan usein potilailla, joilla on tämän rauhasen sairauksia. Tyrotropiini stimuloi kilpirauhasen kehitystä ja lisää sen hormonien eritystä. Nämä puolestaan vaikuttavat sykkeeseemme, ruoansulatuskanavan toimintaan, ravinteiden aineenvaihduntaan ja päivittäiseen aktiivisuuteen.
- gonadoliberiini (GnRH)
Gonadoliberiinin rooli hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselilla on stimuloida ns. aivolisäkkeen gonadotropiinit. Näitä ovat: follikkelia stimuloiva hormoni (FSH) ja lutropiini (LH). Gonadoliberiini on esimerkki sykkivässä rytmissä erittyvästä hormonista, ja tämän rytmin taajuus määrää vapautuneen gonadotropiinin tyypin. Gonadoliberiinipulssien alhainen taajuus aiheuttaa FSH: n vapautumisen, kun taas korkea - LH (näin on esimerkiksi naisilla juuri ennen ovulaatiota). Aivolisäkkeen gonadotropiinit vaikuttavat naisten munasarjoihin ja miesten kiveksiin, mikä määrittää oikean sukupuolisen kypsymisen ja lisääntymisen.
- prolaktoliberiini (PRH)
Prolaktoliberiini on hypotalamushormoni, joka stimuloi aivolisäkkeen soluja tuottamaan prolaktiinia. Prolaktiini on tärkein tekijä, joka valmistaa rintarauhaset imetysprosessiin. Prolaktiinin erittyminen aivolisäkkeestä on hyvä esimerkki negatiivisesta takaisinkytkentämekanismista hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselilla. Imetyksen aikana, kun prolaktiinipitoisuudet kehossa ovat korkeimmat, gonadotropiinin tuotanto estyy jälleen. Tästä syystä imettävillä naisilla ei ole kuukautisia synnytyksen jälkeen.
- prolaktostatiini (PIH)
Prolaktostatiini, hormoni, joka estää prolaktiinin vapautumista, ei periaatteessa ole tyypillinen hypotalamuksen statiini. Sen toimintaa hoitaa välittäjäaine dopamiini. Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselilla tehostunut dopaminerginen signalointi vähentää prolaktiinin tuotantoa.
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin häiriöt
Hormonitasoja hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselilla kontrolloidaan keskenään, mutta niiden säätelymekanismit epäonnistuvat toisinaan. Käsittelemme sitten hormonaalisia sairauksia, jotka johtuvat hypotalamuksen ja aivolisäkkeen hormonien liiallisuudesta tai puutteesta.
- Sairaudet, joissa hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hormonipitoisuus kasvaa
Esimerkki hypotalamuksen hormonien liiallisesta aktiivisuudesta on epäasianmukaisen vasopressiinin vapautumisen oireyhtymä (SIADH). Liian korkean vasopressiinipitoisuuden seurauksena kehossa on lisääntynyt vedenpidätys ja ruumiin nesteiden laimennus.SIADH-oireyhtymä aiheuttaa pääasiassa neurologisia oireita ja voi edistyneessä muodossaan johtaa aivojen turvotukseen.
Hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hormonitasojen nousu voi johtaa muiden hormonaalisten rauhasten sekundääriseen hyperfunktioon: esimerkiksi kilpirauhasen liikatoimintaan tai lisämunuaisen toimintaan. ACTH-pitoisuuden nousu voi aiheuttaa ns ACTH-riippuvainen Cushingin oireyhtymä. Toissijainen kilpirauhasen liikatoiminta johtaa:
- lisääntynyt syke
- painonpudotus
- ripuli
- liiallinen psykomotorinen herkkyys
Ylimääräinen kasvuhormoni voi kuitenkin aiheuttaa gigantismin tai akromegaliaa.
Lisääntynyt prolaktiinipitoisuus, ts. Hyperprolaktinemia, on yksi yleisimmistä hedelmättömyyden hormonaalisista syistä (prolaktiini estää aivolisäkkeen gonadotropiinien eritystä, mikä johtaa muun muassa ovulaatiohäiriöihin).
Yleisin syy aivolisäkehormonien kohonneeseen tasoon on aivolisäkkeen adenoomat, jotka eivät ole hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hallinnassa ja tuottavat siitä riippumattomia hormoneja. Niiden oireet voivat johtua yhden hormonin tason noususta tai monen tyyppisten hormonien päällekkäisyydestä.
Perifeeristen hormonien, kuten kortisolin tai kilpirauhashormonien, tason nostaminen vaatii aina hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin toimintahäiriöiden poissulkemista, mikä voi olla näiden häiriöiden syy.
- Sairaudet, joiden hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin hormonipitoisuus pienenee
Sairaus, jonka mekanismi on päinvastainen kuin SIADH, on keskeinen diabetes insipidus. Tämän taudin syy on hypotalamuksessa tuotetun vasopressiinin puute, joka johtuu hypotalamussolujen toimintahäiriöistä. Vasopressiinipitoisuuden alentaminen tekee virtsan menetyksestä hallitsemattoman. Tuotetun virtsan määrä kasvaa merkittävästi, mikä johtaa dehydraation oireisiin ja jatkuvaan janoihin.
Aivolisäkkeen hormonipuutos voi aiheuttaa sekundaarisen kilpirauhasen vajaatoiminnan oireita: kilpirauhanen, lisämunuaiset ja gonadit. Gonadotropiinipitoisuuksien lasku voi aiheuttaa hedelmättömyyttä ja seksuaalista toimintahäiriötä.
Tyrotropiinin puutos johtaa sekundääriseen kilpirauhasen vajaatoimintaan, joka ilmenee kroonisena väsymyksenä, painonnousuna ja ummetuksena. Kasvuhormonin laskulla on vakavia seurauksia etenkin lapsilla, mikä viivästyttää kasvuprosessia. Toisaalta prolaktiinipuutos voi johtaa imetyshäiriöihin.
Hypopituitarismi ilmenee harvoin yhdellä erityisellä hormonipuutoksella. Paljon useammin tämän rauhasen vaurio johtaa useiden hormonien tuotannon vähenemiseen. Aivolisäkkeen toimintahäiriöllä voi olla useita syitä. Kuuluu heihin:
- vammoja
- aivolisäkkeeseen tunkeutuvat kasvaimet
- verenvuodot
- Synnynnäiset tilat (esimerkiksi hypoplasia tai aivolisäkkeen alikehitys)
Hormonaalisten puutteiden diagnosoinnissa on aina muistettava tarkistaa hypotalamuksen ja aivolisäkkeen akselin toiminta (mittaamalla tämän akselin hormonitasot). Tämän ansiosta on mahdollista määrittää, johtuuko tietyn hormonin puute sen perifeerisen tuotannon häiriöstä vai hypotalamuksen ja aivolisäkkeen säätelyn keskeisestä häiriöstä.
Bibliografia:
- "Histologia" W.Sawicki, J.Malejczyk, PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Varsova 2008
- Rohrbasser L.J., Alsaffar H., Blair J. (2016) Hypotalamus - aivolisäkkeen akseli. Julkaisussa: Belfiore A., LeRoith D. (toim.) Endokrinologian ja hormonitoiminnan periaatteet. Endokrinologia. Springer, Cham, online-yhteys
Lue lisää tämän kirjoittajan artikkeleita
