Φυσιολογία του κωνοειδούς αδένα (επίφυση)

Η επίφυση ή η επίφυση είναι μια έκφυση της οροφής της τρίτης κοιλίας του εγκεφάλου. Καλύπτεται με μια κάψουλα συνδετικού ιστού, από την οποία οι κλώνοι εκτείνονται προς τα μέσα, διαιρώντας το όργανο σε λοβούς. Οι λοβοί του παρεγχύματος περιέχουν επινεαλοκύτταρα και νευρογλοιακά κύτταρα. Μεταξύ των επινεαλοκυττάρων, διακρίνονται μεγαλύτερα, ανοιχτότερα κύτταρα και μικρότερα, σκουρόχρωμα κύτταρα. Ένα χαρακτηριστικό των αγγείων της επίφυσης είναι, προφανώς, η απουσία στενών επαφών μεταξύ των ενδοθηλιακών κυττάρων, λόγω των οποίων ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός σε αυτό το όργανο είναι αφερέγγυος. Η κύρια διαφορά μεταξύ της επίφυσης των θηλαστικών και του αντίστοιχου οργάνου των κατώτερων ειδών είναι η απουσία ευαίσθητων φωτοϋποδοχέων κυττάρων. Τα περισσότερα από τα νεύρα της επίφυσης αντιπροσωπεύονται από ίνες των κυττάρων των άνω αυχενικών συμπαθητικών γαγγλίων. Οι νευρικές απολήξεις σχηματίζουν δίκτυα γύρω από τα επινεαλοκύτταρα. Οι αποφύσεις των τελευταίων έρχονται σε επαφή με τα αιμοφόρα αγγεία και περιέχουν εκκριτικούς κόκκους. Η επίφυση είναι ιδιαίτερα αισθητή σε νεαρή ηλικία. Μέχρι την εφηβεία, το μέγεθός της συνήθως μειώνεται και αργότερα εναποτίθενται άλατα ασβεστίου και μαγνησίου σε αυτήν. Αυτή η ασβεστοποίηση συχνά επιτρέπει την ευκρινή ορατότητα της επίφυσης στις ακτινογραφίες του κρανίου. Η μάζα της επίφυσης σε έναν ενήλικα είναι περίπου 120 mg.

Η δραστηριότητα της επίφυσης εξαρτάται από την περιοδικότητα του φωτισμού. Στο φως, οι συνθετικές και εκκριτικές διεργασίες σε αυτήν αναστέλλονται και στο σκοτάδι ενισχύονται. Οι φωτεινές ωθήσεις γίνονται αντιληπτές από τους υποδοχείς του αμφιβληστροειδούς και εισέρχονται στα κέντρα ρύθμισης του συμπαθητικού νευρικού συστήματος του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού και στη συνέχεια στα άνω αυχενικά συμπαθητικά γάγγλια, τα οποία προκαλούν την νεύρωση της επίφυσης. Στο σκοτάδι, οι ανασταλτικές νευρικές επιδράσεις εξαφανίζονται και η δραστηριότητα της επίφυσης αυξάνεται. Η αφαίρεση των άνω αυχενικών συμπαθητικών γαγγλίων οδηγεί στην εξαφάνιση του ρυθμού δραστηριότητας των ενδοκυτταρικών ενζύμων της επίφυσης, που συμμετέχουν στη σύνθεση των ορμονών της. Οι νευρικές απολήξεις που περιέχουν νοραδρεναλίνη αυξάνουν τη δραστηριότητα αυτών των ενζύμων μέσω κυτταρικών βήτα υποδοχέων. Αυτή η περίσταση φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση με τα δεδομένα σχετικά με την ανασταλτική επίδραση της διέγερσης των συμπαθητικών νεύρων στη σύνθεση και την έκκριση μελατονίνης. Ωστόσο, αφενός, έχει αποδειχθεί ότι υπό συνθήκες φωτισμού η περιεκτικότητα σε σεροτονίνη στον αδένα μειώνεται και, αφετέρου, έχει ανακαλυφθεί ο ρόλος των χολινεργικών ινών στη ρύθμιση της δράσης της οξυινδόλης-Ο-μεθυλοτρανσφεράσης (OIOMT) της επίφυσης.

Η χολινεργική ρύθμιση της δραστηριότητας της επίφυσης επιβεβαιώνεται από την παρουσία ακετυλοχολινεστεράσης σε αυτό το όργανο. Τα άνω τραχηλικά γάγγλια χρησιμεύουν επίσης ως πηγή χολινεργικών ινών.

Η επίφυση παράγει κυρίως ινδολο-Ν-ακετυλο-5-μεθοξυτρυπταμίνη (μελατονίνη). Σε αντίθεση με την πρόδρομη ουσία της, τη σεροτονίνη, αυτή η ουσία συντίθεται, προφανώς, αποκλειστικά στην επίφυση. Επομένως, η συγκέντρωσή της στον ιστό, καθώς και η δραστικότητα της OIOMT, χρησιμεύουν ως δείκτες της λειτουργικής κατάστασης της επίφυσης. Όπως και άλλες Ο-μεθυλοτρανσφεράσες, η OIOMT χρησιμοποιεί την S-αδενοσυλομεθειονίνη ως δότη μεθυλομάδας. Τόσο η σεροτονίνη όσο και άλλες 5-υδροξυινδόλες μπορούν να χρησιμεύσουν ως υποστρώματα μεθυλίωσης στην επίφυση, αλλά η Ν-ακετυλοσεροτονίνη είναι ένα πιο (20 φορές) προτιμώμενο υπόστρωμα για αυτήν την αντίδραση. Αυτό σημαίνει ότι η Ν-ακετυλίωση προηγείται της Ο-μεθυλίωσης στη διαδικασία σύνθεσης μελατονίνης. Το πρώτο στάδιο της βιοσύνθεσης μελατονίνης είναι η μετατροπή του αμινοξέος τρυπτοφάνη υπό την επίδραση της υδροξυλάσης της τρυπτοφάνης σε 5-υδροξυτρυπτοφάνη. Με τη βοήθεια της αρωματικής αμινοξικής δεκαρβοξυλάσης, σχηματίζεται σεροτονίνη από αυτήν την ένωση, μέρος της οποίας ακετυλιώνεται, μετατρέποντας σε Ν-ακετυλοσεροτονίνη. Το τελικό στάδιο της σύνθεσης μελατονίνης (μετατροπή της Ν-ακετυλοσεροτονίνης υπό τη δράση της OIOMT), όπως έχει ήδη αναφερθεί, είναι ειδικό για την επίφυση. Η μη ακετυλιωμένη σεροτονίνη αποαμινώνεται από την μονοαμινοξειδάση και μετατρέπεται σε 5-υδροξυινδολοοξικό οξύ και 5-υδροξυτρυπτοφόλη.

Μια σημαντική ποσότητα σεροτονίνης εισέρχεται επίσης στις νευρικές απολήξεις, όπου συλλαμβάνεται από κόκκους που εμποδίζουν την ενζυματική καταστροφή αυτής της μονοαμίνης.

Η σύνθεση σεροτονίνης πιστεύεται ότι λαμβάνει χώρα στα ανοιχτόχρωμα επινεαλοκύτταρα και ελέγχεται από νοραδρενεργικούς νευρώνες. Οι χολινεργικές παρασυμπαθητικές ίνες ρυθμίζουν την απελευθέρωση σεροτονίνης από τα ανοιχτόχρωμα κύτταρα και, ως εκ τούτου, τη διαθεσιμότητά της στα σκούρα επινεαλοκύτταρα, όπου λαμβάνει επίσης χώρα νοραδρενεργική τροποποίηση του σχηματισμού και της έκκρισης μελατονίνης.

Υπάρχουν δεδομένα για την παραγωγή όχι μόνο ινδολών από την επίφυση, αλλά και ουσιών πολυπεπτιδικής φύσης, και, σύμφωνα με ορισμένους ερευνητές, είναι οι πραγματικές ορμόνες της επίφυσης. Έτσι, ένα πεπτίδιο (ή ένα μείγμα πεπτιδίων) με μοριακό βάρος 1000-3000 daltons με αντιγοναδοτροπική δράση απομονώθηκε από αυτήν. Άλλοι συγγραφείς υποθέτουν έναν ορμονικό ρόλο για την αργινίνη-βασοτοκίνη που απομονώθηκε από την επίφυση. Άλλοι πάλι έλαβαν δύο πεπτιδικές ενώσεις από την επίφυση, η μία εκ των οποίων διέγειρε και η άλλη ανέστειλε την έκκριση γοναδοτροπινών από μια καλλιέργεια κυττάρων της υπόφυσης.

Εκτός από τις ασάφειες σχετικά με την πραγματική φύση της/των ορμόνης/ων της επίφυσης, υπάρχει επίσης διαφωνία σχετικά με την οδό εισόδου στον οργανισμό: στο αίμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Ωστόσο, τα περισσότερα στοιχεία υποδηλώνουν ότι, όπως και άλλοι ενδοκρινείς αδένες, η επίφυση εκκρίνει τις ορμόνες της στο αίμα. Στενά συνδεδεμένο με αυτό το ζήτημα είναι το ζήτημα της κεντρικής ή περιφερειακής δράσης των ορμονών της επίφυσης. Πειράματα σε ζώα (κυρίως σε χάμστερ) έχουν δείξει ότι η ρύθμιση της αναπαραγωγικής λειτουργίας από την επίφυση προκαλείται από την επίδραση της επίφυσης στο υποθαλαμο-υπόφυσιο σύστημα, και όχι απευθείας στους γεννητικούς αδένες. Επιπλέον, η εισαγωγή μελατονίνης στην τρίτη κοιλία του εγκεφάλου μείωσε τα επίπεδα της ωχρινοτρόπου ορμόνης (LH) και της ωοθυλακιοτρόπου ορμόνης (FSH) και αύξησε την περιεκτικότητα σε προλακτίνη στο αίμα, ενώ η έγχυση μελατονίνης στα πυλαία αγγεία της υπόφυσης δεν συνοδεύτηκε από αλλαγή στην έκκριση των γοναδοτροπινών. Μία από τις θέσεις δράσης της μελατονίνης στον εγκέφαλο είναι η μέση υπεροχή του υποθαλάμου, όπου παράγονται οι λιμπερίνες και οι στατίνες, ρυθμίζοντας τη δραστηριότητα του πρόσθιου λοβού της υπόφυσης. Ωστόσο, παραμένει ασαφές εάν η παραγωγή αυτών των ουσιών αλλάζει υπό τη δράση της ίδιας της μελατονίνης ή εάν ρυθμίζει τη δραστηριότητα των μονοαμινεργικών νευρώνων και έτσι συμμετέχει στη ρύθμιση της παραγωγής παραγόντων απελευθέρωσης. Πρέπει να τονιστεί ότι οι κεντρικές επιδράσεις των ορμονών της επίφυσης δεν αποδεικνύουν την άμεση έκκρισή τους στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό, καθώς μπορούν επίσης να φτάσουν εκεί από το αίμα. Επιπλέον, υπάρχουν ενδείξεις για την επίδραση της μελατονίνης στους όρχεις (όπου αυτή η ουσία αναστέλλει τον σχηματισμό ανδρογόνων) και σε άλλους περιφερειακούς ενδοκρινείς αδένες (για παράδειγμα, αποδυναμώνοντας την επίδραση της TSH στη σύνθεση θυροξίνης στον θυρεοειδή αδένα). Η μακροχρόνια χορήγηση μελατονίνης στο αίμα μειώνει το βάρος των όρχεων και το επίπεδο τεστοστερόνης στον ορό ακόμη και σε ζώα που έχουν υποβληθεί σε υποφυσεκτομή. Πειράματα έχουν επίσης δείξει ότι ένα εκχύλισμα της επίφυσης χωρίς μελανίνη εμποδίζει την επίδραση των γοναδοτροπινών στο βάρος των ωοθηκών σε αρουραίους που έχουν υποβληθεί σε υποφυσεκτομή.

Έτσι, οι βιολογικά δραστικές ενώσεις που παράγονται από αυτόν τον αδένα προφανώς έχουν όχι μόνο κεντρική αλλά και περιφερειακή δράση.

Μεταξύ των πολλών και ποικίλων επιδράσεων αυτών των ενώσεων, η επίδρασή τους στην έκκριση των γοναδοτροπινών της υπόφυσης προσελκύει τη μεγαλύτερη προσοχή. Δεδομένα σχετικά με τη διαταραχή της εφηβείας σε όγκους της επίφυσης ήταν η πρώτη ένδειξη του ενδοκρινικού της ρόλου. Τέτοιοι όγκοι μπορεί να συνοδεύονται τόσο από επιτάχυνση όσο και από επιβράδυνση της εφηβείας, η οποία σχετίζεται με τη διαφορετική φύση των νεοπλασμάτων που προέρχονται από τα παρεγχυματικά και μη παρεγχυματικά κύτταρα της επίφυσης. Τα κύρια στοιχεία της αντιγοναδοτροπικής δράσης των ορμονών της επίφυσης ελήφθησαν σε ζώα (χάμστερ). Στο σκοτάδι (δηλαδή, υπό συνθήκες ενεργοποίησης της λειτουργίας της επίφυσης), τα ζώα εμφανίζουν έντονη υποστροφή των γεννητικών οργάνων και μείωση του επιπέδου LH στο αίμα. Σε άτομα που έχουν υποβληθεί σε επιφυσεκτομή ή υπό συνθήκες διατομής των επίφυσων νεύρων, το σκοτάδι δεν έχει τέτοια επίδραση. Πιστεύεται ότι η αντιγοναδοτροπική ουσία της επίφυσης εμποδίζει την απελευθέρωση της λουλιβερίνης ή την επίδρασή της στην υπόφυση. Παρόμοια, αν και λιγότερο σαφή, δεδομένα ελήφθησαν σε αρουραίους, στους οποίους το σκοτάδι καθυστερεί κάπως την εφηβεία και η αφαίρεση της επίφυσης οδηγεί σε αύξηση των επιπέδων LH και FSH στο αίμα. Η αντιγοναδοτροπική δράση της επίφυσης είναι ιδιαίτερα έντονη σε ζώα με μειωμένη λειτουργία του υποθαλαμο-υπόφυσης-γοναδικού συστήματος με την εισαγωγή στεροειδών του φύλου στην πρώιμη μεταγεννητική περίοδο.

Η επιφυσεκτομή σε τέτοιους αρουραίους αποκαθιστά τη σεξουαλική ανάπτυξη. Οι αντιγοναδοτροπικές επιδράσεις της επίφυσης και των ορμονών της ενισχύονται επίσης υπό συνθήκες ανοσμίας και ασιτίας.

Όχι μόνο η μελατονίνη, αλλά και τα παράγωγά της, η 5-μεθοξυτρυπτοφόλη και η 5-οξυτρυπτοφόλη, καθώς και η σεροτονίνη, έχουν ανασταλτική δράση στην έκκριση LH και FSH. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, τα ελάχιστα ταυτοποιημένα πολυπεπτιδικά προϊόντα της επίφυσης έχουν επίσης την ικανότητα να επηρεάζουν την έκκριση γοναδοτροπινών in vitro και in vivo. Ένα από αυτά τα προϊόντα (με μοριακό βάρος 500-1000 daltons) αποδείχθηκε 60-70 φορές πιο δραστικό από τη μελατονίνη στην παρεμπόδιση της υπερτροφίας της υπόλοιπης ωοθήκης σε ποντίκια με μονομερή ωοθηκεκτομή. Ένα άλλο κλάσμα πεπτιδίων της επίφυσης, αντίθετα, είχε προγοναδοτροπική δράση.

Η αφαίρεση της επίφυσης σε ανώριμους αρουραίους οδηγεί σε αύξηση της περιεκτικότητας σε προλακτίνη στην υπόφυση με ταυτόχρονη μείωση του επιπέδου της στο αίμα. Παρόμοιες μετατοπίσεις συμβαίνουν σε ζώα που διατηρούνται σε συνθήκες συνεχούς φωτισμού και το αντίθετο - σε αρουραίους που διατηρούνται στο σκοτάδι. Πιστεύεται ότι η επίφυση εκκρίνει μια ουσία που εμποδίζει την επίδραση του παράγοντα αναστολής της προλακτίνης (PIF) του υποθαλάμου στη σύνθεση και έκκριση προλακτίνης στην υπόφυση, με αποτέλεσμα τη μείωση της περιεκτικότητας σε ορμόνες σε αυτόν τον αδένα. Η επιφυσεκτομή προκαλεί αντίθετες αλλαγές. Η δραστική ουσία της επίφυσης σε αυτή την περίπτωση είναι πιθανώς η μελατονίνη, καθώς η ένεσή της στην τρίτη κοιλία του εγκεφάλου αύξησε παροδικά το επίπεδο προλακτίνης στο αίμα.

Σε συνθήκες συνεχούς απουσίας φωτός, η ανάπτυξη των ζώων επιβραδύνεται και η περιεκτικότητα της αυξητικής ορμόνης στην υπόφυση μειώνεται σημαντικά. Η επιφυσεκτομή εξαλείφει την επίδραση του σκότους και μερικές φορές επιταχύνει την ανάπτυξη από μόνη της. Η εισαγωγή εκχυλισμάτων επίφυσης μειώνει την επίδραση διέγερσης της ανάπτυξης των παρασκευασμάτων της υπόφυσης. Ταυτόχρονα, η μελατονίνη δεν επηρεάζει τον ρυθμό ανάπτυξης των ζώων. Ίσως κάποιος άλλος επιφυσιακός παράγοντας (παράγοντες) αναστέλλει τη σύνθεση και την έκκριση της σωματολιβερίνης ή διεγείρει την παραγωγή σωματοστατίνης.

Πειράματα έχουν δείξει ότι η επίδραση της επίφυσης στη σωματοτροπική λειτουργία της υπόφυσης δεν προκαλείται από ανεπάρκεια ανδρογόνων ή θυρεοειδικών ορμονών.

Σε αρουραίους που έχουν υποβληθεί σε εκτομή της επίφυσης, η έκκριση κορτικοστερόνης αυξάνεται παροδικά, αν και η απόκριση των επινεφριδίων στο στρες μετά από εκτομή της επίφυσης εξασθενεί σημαντικά. Η έκκριση κορτικοστερόνης αυξάνεται υπό συνθήκες συνεχούς φωτισμού, ο οποίος είναι γνωστό ότι αναστέλλει τη δραστηριότητα της επίφυσης. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η επίφυση εξασθενεί την αντισταθμιστική υπερτροφία του υπόλοιπου επινεφριδίου μετά από μονομερή επινεφριδεκτομή και διαταράσσει τον κιρκάδιο ρυθμό έκκρισης γλυκοκορτικοειδών. Αυτό υποδηλώνει τη σημασία της επίφυσης για την εφαρμογή της αδρενοκορτικοτροπικής λειτουργίας του πρόσθιου λοβού της υπόφυσης, η οποία επιβεβαιώνεται από μια αλλαγή στην παραγωγή ACTH από τον ιστό της υπόφυσης που αφαιρείται από ζώα που έχουν υποβληθεί σε εκτομή της επίφυσης. Δεν υπάρχει συναίνεση στη βιβλιογραφία σχετικά με την ενεργό αρχή της επίφυσης που επηρεάζει την αδρενοκορτικοτροπική δραστηριότητα της υπόφυσης.

Η αφαίρεση της επίφυσης αυξάνει την περιεκτικότητα της ορμόνης διέγερσης μελανοκυττάρων (MSH) στην υπόφυση, ενώ η εισαγωγή μελατονίνης στην εγκεφαλική κοιλία IG μειώνει την περιεκτικότητά της. Το επίπεδο της τελευταίας στην υπόφυση των αρουραίων που ζουν στο φως αυξάνεται και η εισαγωγή μελατονίνης μπλοκάρει αυτό το φαινόμενο. Πιστεύεται ότι η μελατονίνη διεγείρει την υποθαλαμική παραγωγή του παράγοντα αναστολής της μελανοτροπίνης MIF.

Η επίδραση της επίφυσης και των ορμονών της σε άλλες τροπικές λειτουργίες της υπόφυσης έχει μελετηθεί λιγότερο. Αλλαγές στη δραστηριότητα των περιφερειακών ενδοκρινών αδένων μπορεί να συμβούν λόγω της άμεσης δράσης επιφυσιακών παραγόντων. Έτσι, η αφαίρεση της επίφυσης οδηγεί σε κάποια αύξηση της μάζας του θυρεοειδούς αδένα ακόμη και απουσία της υπόφυσης. Ο ρυθμός έκκρισης των θυρεοειδικών ορμονών αυξάνεται πολύ λίγο και για λίγο. Ωστόσο, σύμφωνα με άλλα δεδομένα, η επίφυση έχει ανασταλτική επίδραση στη σύνθεση και την έκκριση της TSH σε ανώριμα ζώα.

Στα περισσότερα πειράματα, η υποδόρια, ενδοπεριτοναϊκή, ενδοφλέβια, ακόμη και ενδοκοιλιακή χορήγηση μελατονίνης είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της λειτουργίας συμπύκνωσης ιωδίου του θυρεοειδούς αδένα.

Η μεταμόσχευση της επίφυσης στα επινεφρίδια, χωρίς να επηρεάσει την κατάσταση των δεματιωδών και δικτυωτών ζωνών του φλοιού, σχεδόν διπλασίασε το μέγεθος της σπειραματικής ζώνης, γεγονός που υποδηλώνει άμεση επίδραση των προϊόντων της επίφυσης στα κύτταρα που παράγουν μεταλλοκορτικοειδή. Επιπλέον, μια ουσία (1-μεθ-οξυ-1,2,3,4-τετραϋδρο-βήτα-καρβολίνη) απομονώθηκε από την επίφυση, η οποία διεγείρει την έκκριση αλδοστερόνης και ως εκ τούτου ονομάζεται αδρενοσπειραματοτροπίνη. Ωστόσο, σύντομα ελήφθησαν δεδομένα που αρνούνταν τον φυσιολογικό ρόλο αυτής της ένωσης και μάλιστα έθεταν υπό αμφισβήτηση την ίδια την ύπαρξη ενός συγκεκριμένου αδρενοσπειραματοτροπικού παράγοντα της επίφυσης.

Υπάρχουν αναφορές ότι η αφαίρεση της επίφυσης μειώνει τη λειτουργική δραστηριότητα των παραθυρεοειδών αδένων. Υπάρχουν επίσης και αντίθετες παρατηρήσεις. Τα αποτελέσματα των μελετών σχετικά με την επίδραση της επίφυσης στην ενδοκρινική λειτουργία του παγκρέατος είναι ως επί το πλείστον αρνητικά.

Προς το παρόν, υπάρχουν ακόμη πολλά ανεπίλυτα ζητήματα, ιδιαίτερα όσον αφορά τη φύση των ενώσεων που παράγονται από αυτόν τον αδένα. Το λιγότερο αμφίβολο είναι η επίδραση της επίφυσης στην έκκριση τροπικών ορμονών της υπόφυσης, αλλά δεν μπορεί να αποκλειστεί η πιθανότητα άμεσης επίδρασής της στους περιφερειακούς ενδοκρινείς αδένες και σε άλλα όργανα. Προφανώς, υπό την επίδραση περιβαλλοντικών ερεθισμάτων, η επίφυση παράγει όχι μία, αλλά αρκετές ενώσεις που εισέρχονται κυρίως στο αίμα. Αυτές οι ουσίες ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των μονοαμινεργικών νευρώνων στο κεντρικό νευρικό σύστημα, οι οποίοι ελέγχουν την παραγωγή λιμπερινών και στατινών από ορισμένες δομές του εγκεφάλου και έτσι επηρεάζουν τη σύνθεση και την έκκριση τροπικών ορμονών της υπόφυσης. Η επίδραση της επίφυσης στα υποθαλαμικά κέντρα είναι κυρίως ανασταλτική.

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