Гипоталамус

Определение понятия

Гипоталамус - это отдел промежуточного мозга, управляющий жизнедеятельностью организма, поддерживающий гомеостаз и связывающий нервную систему с эндокринной. Его основные функции: вегетативная, нейроэндокринная, нейрогуморальная, нейроиммунная, хронобиологическая.

К функциям гипоталамуса по поддержке гомеостаза относятся контроль температуры тела и кровообращения. К функциям выживания - регуляция приёма пищи и жидкости (центры голода, насыщения, жажды), регуляцию цикла сон-бодрствование, половое поведение и защитные механизмы при нападении.

"Запоминалка"

"Гипоталамус - главный выживамус". Он обеспечивает выживание организма, т.к. регулирует все основные процессы жизнедеятельности.

Видео: Промежуточный мозг (видеолекция)

Видео: Промежуточный мозг (Diencephalon)

Строение гипоталамуса

gpt_i_gpf.jpg

Рисунок 1 - Схематичное строение гипоталамуса (вверху) и гипофиза (внизу)

Важно! Гипоталамус (ГПТ) - это мозговая, нервная структура, обладающая как нервной, так и эндокринной активностью.

Гипоталамус является частью промежуточного мозга. В нем можно выделить передний отдел (передний гипоталамус) и задний отдел (задний гипоталамус). В гипоталамусе расположены многочисленные скопления серого вещества — ядра. Их более 32 пар. По своему расположению они делятся на области — преоптическую, переднюю, среднюю и заднюю.

Ядра гипоталамуса образуют многочисленные связи друг с другом (ассоциативные), с парными одноименными ядрами противоположной стороны (комиссуральные), а также с выше- и нижележащими структурами ЦНС (проекционные). Главные афферентные пути гипоталамуса идут от лимбической системы, коры больших полушарий, базальных ганглиев и ретикулярной формации ствола. Основные эфферентные пути гипоталамуса идут в ствол мозга — его ретикулярную формацию, моторные и вегетативные центры, в вегетативные центры спинного мозга, от мамиллярных тел к передним ядрам таламуса и далее в лимбическую систему, от супраоптического и паравентрикулярного ядер к нейрогипофизу, от вентромедиального и инфундибулярного ядер к аденогипофизу, а также имеются эфферентные выходы к лобной коре и полосатому телу.

Гипоталамус является многофункциональной системой, обладающей широкими регулирующими и интегрирующими влияниями. Однако важнейшие функции гипоталамуса трудно соотнести с его отдельными ядрами. Как правило, отдельно взятое ядро имеет несколько функций, а отдельно взятая функция локализуется в нескольких ядрах. В связи с этим физиология гипоталамуса рассматривается обычно в аспекте функциональной специфики его различных областей и зон.

Рис. 2 - Гипоталамус и гипофиз "повязаны кровью"

Функции гипоталамуса

В каждой из этих областей лежат группы ядер, отвечающих за вегетативную регуляцию функций, а также ядра, выделяющие нейрогормоны. Эти ядра различают также по их функциям. Так, в передней области находятся ядра, выполняющие функции регуляции теплоотдачи за счёт расширения кровеносных сосудов и увеличения отделения пота. А ядра, регулирующие теплопродукцию (за счёт повышения катаболических реакций и непроизвольных мышечных сокращений), располагаются в задней области гипоталамуса. В гипоталамусе расположены центры регуляции всех видов обмена веществ — белкового, жирового, углеводного, центры голода и насыщения. Среди групп ядер гипоталамуса находятся центры регуляции водно-солевого обмена, связанные с центром жажды, формирующего мотивацию поиска и потребления воды.

В передней области гипоталамуса лежат ядра, участвующие в процессах регуляции чередования сна и бодрствования (циркадных ритмов), а так же в регуляции полового поведения.

Гипоталамус играет роль нейровегетативного, нейроэндокринного, нейрогуморального, нейроиммунного, генорегуляторного и хронобиологического центра.

Он является центральным образованием лимбико-ретикулярного комплекса, обеспечивает гомеостаз и адаптацию организма. Нарушения в работе гипоталамуса могут вызывать множество неприятных последствий: психические, поведенческие, а также психосоматические расстройства (варианты гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, бронхиальной астмы, нейродермита, язвенной болезни, ревматоидного артрита, сахарного диабета II типа, тиреотоксикоза, иммунно-аллергических реакций и аутоиммунных процессов, дискинезий и синдромов раздраженных полых органов), нейроциркуляторную дистонию и гипоталамические синдромы, а также бесплодие центрального генеза.

Важной физиологической особенностью гипоталамуса является высокая проницаемость его сосудов для различных веществ, в том числе и для крупных полипептидов. Это обусловливает большую чувствительность гипоталамуса к сдвигам во внутренней среде организма и способность реагировать на колебания концентрации гуморальных веществ. В гипоталамусе по сравнению с другими структурами головного мозга имеются самая мощная сеть капилляров (1100—2600 капилляров/мм2) и самый большой уровень локального кровотока.

Гипоталамус является "нейроэндокринным преобразователем", обеспечивающим переход от нервной регуляции к эндокринной (гормональной) и обратно: от гормональной к нервной.

Основные функции гипоталамуса

1. Нейровегетативные.

2. Нейроэндокринные.

3. Нейрогуморальные.

Гормоны гипоталамуса

В передней области гипоталамуса вырабатывается 2 гормона с тремя названиями:

1. Взопрессин (ВП), он же антидиуретический гормон (АДГ). Так что можно записать: ВП=АДГ. "Ваза" - сосуд не только для цветов, но и для крови, а "пресс" означает сжатие. Так что нетрудно запомнить, что вазопрессин сжимает кровеносные сосуды и повышает кровяное давление. Также он понижает диурез (образование мочи) за счёт того, что усиливает обратное всасывание воды в канальцах почет. Он открывает там для всасывания воды дополнительные мембранные каналы - аквапорины. В результате производится меньше мочи. Поэтому название "антидиуретический гормон" также является для него справедливым.

2. Окситоцин. Нам кажется удачным принять такое сокращённое наименование окситоцина - ОК. Ведь повышение его концентрации, характерное для беременных женщин и кормящих матерей вызывает у них чувство безмятежности, доверчивости, дружелюбия и к тому же ослабляет процессы запоминания. Так что они зла не помнят! Получается, что "окситоциновое состояние" можно охатактеризовать просто - ОК!

Подробнее о ВП и ОК Перейти

Гипоталамус выделяет 6-7 видов стимуляторов (либерины) и 3 вида ингибиторов (статины), управляющих секрецией гормонов гипофизом. Обратите внимание на то, что все 3 статина угнетают производство не тропных, а эффекторных гормонов гипофиза, т.е. тех, которые самостоятельно влияют на организм, не пользуясь услугами эндокринных желёз.

Эти вещества в конечном итоге оказывают очень большое влияние на организм, хотя производятся гипоталамусом в очень маленьких количествах. Например, для лабораторного выделения всего 1 мг тиролиберина потребовалось переработать 7 тонн гипоталамусов, извлечённых из мозга 5 млн овец (https://xumuk.ru/biologhim/108.html).

Либерины гипоталамуса:

1. Кортиколиберин.
2. Тиролиберин.
3. Гонадолиберин (GnRH - гонадотропин-рилизинг-гормон). Этот либерин гипоталамуса раньше считали двумя разными нейрогормонами, которым даже дали два разных названия: "люлиберин" и "фоллилиберин", и, соответственно, их именовали "гонадолиберинами". Но оказалось, что гонадолиберинов не 2, а всего 1, который является декапептидом, т.е. состоит из 10 аминокислот. Зато этот "одинокий" либерин, запускающий половые процессы, имеет сразу 2 мишени в гипофизе: 1) клетки-гонадотрофы, секретирующие лютеинизирующий гормон (ЛГ), 2) клетки-гонадотрофы, секретирующие фолликулостимулирующий гормон (ФСГ). Так что 1 либерин стимулирует выработку сразу 2-х тропных гормонов-гонадотропинов. (Шпаков А.О., Деркач К.В. Гонадолиберин – синтез, секреция, молекулярные механизмы и мишени действия. Acta biomedica scientifica. 2019; 4(2): 9-17. doi: 10.29413/ABS.2019-4.2.1). Примерно 1000 нейронов гипоталамуса занимаются выработкой гонадолиберина. На них опосредованно влияет множество факторов и, следовательно, эти факторы влияют на репродуктивную функцию. Гонадолиберин выделяется в пульсирующем режиме: 1 выброс за 1-1,5 часа. Высокочастотные импульсы ГнРГ благоприятствуют высвобождению ЛГ, тогда как низкочастотные импульсы благоприятствуют высвобождению ФСГ. При значительном повышении частоты пульсации гонадолиберин начинает действовать как статин и угнетает производство гипофизом ЛГ и ФСГ.
4. Соматолиберин.
5. Пролактолиберин.
6. Меланолиберин.

  Статины гипоталамуса (угнетают секрецию эффекторных гормонов в гипофизе):

1. Соматостатин.
2. Пролактостатин.
3. Меланостатин.

Каждый из либеринов воздействует на определенную популяцию клеток гипофиза и вызывает в них синтез соответствующих гормонов: тиреотропина, гормона роста (соматотропина), пролактина, гонадотропинов (лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны), а также адренокортикотропного гормона (кортикотропина).

4. Нейроиммунные.

Гипоталамус является ключевым звеном нервной регуляции работы иммунной системы . Есть данные, что он весьма рано (через несколько минут) получает информацию о внедрении в организм антигена (или о вызываемых им изменениях). Гипоталамус дает начало сложному эфферентному пути передачи центральных нейрорегуляторных влияний на иммунокомпетентные клетки, которые обладают соответствующими рецепторами к факторам нервной регуляции (нейротрансмиттерам, нейропептидам), а также к гормонам эндокринных желез. Можно полагать, что иммунные расстройства возникают при патологии практически любого отдела мозга, если в этот процесс вовлекается в конечном счёте гипоталамус, причём тяжесть нарушений функций иммунной защиты зависит от степени изменений именно гипоталамических структур [Бородин Ю. И. и соавт. Зависимость субпопуляционно-го состава клеток тимуса от времени суток, режима освещения и введения мелатонина // Материалы X конгресса Международной ассоциации лимфологов. - 2010. - Т. 137. № 4. - С. 39]. В свою очередь, продуцируемые иммунокомпетентными клетками интерлейкины воздействуют на гипоталамическую область мозга с последующим изменением её функциональных, а в ряде случаев и морфологических параметров. 

5. Генорегуляторные.

6. Хронобиологические.

Современные методы генной инженерии и оптогенетики позволили выявить в гипоталамусе мышей группу нейронов, от активности которых зависит как мирная, так и агрессивная реакция животного на сородичей. Слабое возбуждение нейронов Esr1+ стимулирует исследовательское поведение (знакомство, обнюхивание) и попытки спаривания, тогда как более сильное возбуждение тех же самых нейронов провоцирует агрессию. Таким образом, одна и та же группа нейронов запускает разные программы социального поведения. «Центром агрессии» в мышином мозгу: я вляется вентролатеральный участок вентромедиального гипоталамуса (ventromedial hypothalamus, ventrolateral subdivision; VMHvl). В одной из групп нейронов VMHlv активен ген эстрогенового рецептора Esr1. Такие нейроны составляют около 40% всех нервных клеток VMHlv. Как показали эксперименты, именно эти нейроны (их условное обозначение — Esr1+) особенно сильно возбуждаются у мышей при агрессивном поведении. Поэтому, чтобы вызвать агрессию и нападение на другую особь, достаточно возбудить эти нейроны у мыши-самца. А вот мыши-самки при возбуждении тех же нейронов лишь начинают интенсивно знакомиться с другой особью.
Источник: http://elementy.ru/news/432263

Эксперименты с шоком конечностей у крыс показывают, что эндорфиновая система гипоталамуса не только обеспечивает тонический контроль высвобождения пролактина из гипофиза, но обеспечивает также связь модулирующего типа между сенсорным эмоциональным восприятием и высвобождением пролактина (Эндорфины: Пер. с англ. / Под ред. Э. Коста, М. Трабукки - М.: Мир, 1981. - 368 с. С. 198, Guidotti A., Grandison L.). Гипоталамус связывает между собой сенсорные системы восприятия, эндорфиновую систему эмоциональных реакций и гормональные реакции на стресс.