Fyziológia epifýzy (epifýzy)

Epifýza alebo epifýza je výrastok strechy tretej mozgovej komory. Je pokrytá spojivovým tkanivovým puzdrom, z ktorého smerom dovnútra vychádzajú pramene, ktoré rozdeľujú orgán na laloky. Laloky parenchýmu obsahujú pinealocyty a gliové bunky. Medzi pinealocytmi sa rozlišujú väčšie, svetlejšie bunky a menšie, tmavé bunky. Charakteristickým znakom ciev epifýzy je zrejme absencia úzkych kontaktov medzi endotelovými bunkami, v dôsledku čoho je hematoencefalická bariéra v tomto orgáne insolventná. Hlavným rozdielom medzi epifýzou cicavcov a zodpovedajúcim orgánom nižších druhov je absencia citlivých fotoreceptorových buniek. Väčšinu nervov epifýzy predstavujú vlákna buniek horných krčných sympatických ganglií. Nervové zakončenia tvoria siete okolo pinealocytov. Výbežky týchto buniek prichádzajú do kontaktu s cievami a obsahujú sekrečné granule. Epifýza je obzvlášť viditeľná v mladom veku. Do puberty sa jej veľkosť zvyčajne zmenšuje a neskôr sa v nej ukladajú vápenaté a horečnaté soli. Takáto kalcifikácia často umožňuje jasne vidieť epifýzu na röntgenových snímkach lebky. Hmotnosť epifýzy u dospelého človeka je približne 120 mg.

Aktivita epifýzy závisí od periodicity osvetlenia. Na svetle sú v nej inhibované syntetické a sekrečné procesy a v tme sú zosilnené. Svetelné impulzy sú vnímané receptormi sietnice a vstupujú do centier regulácie sympatického nervového systému mozgu a miechy a následne do horných krčných sympatických ganglií, ktoré vedú k inervácii epifýzy. V tme miznú inhibičné nervové vplyvy a aktivita epifýzy sa zvyšuje. Odstránenie horných krčných sympatických ganglií vedie k vymiznutiu rytmu aktivity intracelulárnych enzýmov epifýzy, ktoré sa podieľajú na syntéze jej hormónov. Nervové zakončenia obsahujúce noradrenalín zvyšujú aktivitu týchto enzýmov prostredníctvom bunkových beta receptorov. Táto okolnosť sa javí ako protirečenie údajom o inhibičnom účinku excitácie sympatických nervov na syntézu a sekréciu melatonínu. Na jednej strane sa však ukázalo, že za svetelných podmienok sa obsah serotonínu v žľaze znižuje, a na druhej strane sa objavila úloha cholinergných vlákien pri regulácii aktivity oxyindol-O-metyltransferázy (OIOMT) epifýzy.

Cholinergná regulácia aktivity epifýzy je potvrdená prítomnosťou acetylcholínesterázy v tomto orgáne. Horné cervikálne gangliá slúžia aj ako zdroj cholinergných vlákien.

Epifýza produkuje prevažne indol-N-acetyl-5-metoxytryptamín (melatonín). Na rozdiel od svojho prekurzora serotonínu sa táto látka syntetizuje zrejme výlučne v epifýze. Preto jej koncentrácia v tkanive, ako aj aktivita OIOMT, slúžia ako indikátory funkčného stavu epifýzy. Podobne ako iné O-metyltransferázy, aj OIOMT používa S-adenozylmetionín ako donor metylovej skupiny. Serotonín aj iné 5-hydroxyindoly môžu slúžiť ako metylačné substráty v epifýze, ale N-acetylserotonín je (20-krát) preferovanejším substrátom pre túto reakciu. To znamená, že N-acetylácia predchádza O-metylácii v procese syntézy melatonínu. Prvým štádiom biosyntézy melatonínu je premena aminokyseliny tryptofán vplyvom tryptofánhydroxylázy na 5-hydroxytryptofán. Pomocou dekarboxylázy aromatických aminokyselín sa z tejto zlúčeniny tvorí serotonín, z ktorého časť sa acetyluje a mení sa na N-acetylserotonín. Konečná fáza syntézy melatonínu (premena N-acetylserotonínu pôsobením OIOMT), ako už bolo uvedené, je špecifická pre epifýzu. Neacetylovaný serotonín je deaminovaný monoaminooxidázou a premieňaný na kyselinu 5-hydroxyindoloctovú a 5-hydroxytryptofol.

Významné množstvo serotonínu sa dostáva aj do nervových zakončení, kde ho zachytávajú granule, ktoré zabraňujú enzymatickej deštrukcii tohto monoamínu.

Predpokladá sa, že syntéza serotonínu prebieha vo svetlých pinealocytoch a je riadená noradrenergnými neurónmi. Cholinergné parasympatické vlákna regulujú uvoľňovanie serotonínu zo svetlých buniek a tým jeho dostupnosť pre tmavé pinealocyty, kde dochádza aj k noradrenergnej modulácii tvorby a sekrécie melatonínu.

Existujú údaje o produkcii nielen indolov epifýzou, ale aj látok polypeptidovej povahy, ktoré sú podľa niektorých výskumníkov skutočnými hormónmi epifýzy. Z nej bol teda izolovaný peptid (alebo zmes peptidov) s molekulovou hmotnosťou 1000 – 3000 daltonov s antigonadotropnou aktivitou. Iní autori predpokladajú hormonálnu úlohu arginínu-vazotocínu izolovaného z epifýzy. Ďalší získali z epifýzy dve peptidové zlúčeniny, z ktorých jedna stimulovala a druhá inhibovala sekréciu gonadotropínov kultúrou buniek hypofýzy.

Okrem nejasností týkajúcich sa skutočnej povahy hormónu (hormónov) epifýzy existuje aj nezhoda ohľadom cesty vstupu do tela: do krvi alebo do mozgovomiechového moku. Väčšina dôkazov však naznačuje, že podobne ako iné endokrinné žľazy, aj epifýza vylučuje svoje hormóny do krvi. S touto otázkou úzko súvisí otázka centrálneho alebo periférneho účinku hormónov epifýzy. Pokusy na zvieratách (predovšetkým na škrečkoch) ukázali, že regulácia reprodukčnej funkcie epifýzou je sprostredkovaná vplyvom epifýzy na hypotalamo-hypofyzárny systém, a nie priamo na pohlavné žľazy. Okrem toho, zavedenie melatonínu do tretej mozgovej komory znížilo hladiny luteinizačného hormónu (LH) a folikuly stimulujúceho hormónu (FSH) a zvýšilo obsah prolaktínu v krvi, zatiaľ čo infúzia melatonínu do portálnych ciev hypofýzy nebola sprevádzaná zmenou sekrécie gonadotropínov. Jedným z miest účinku melatonínu v mozgu je stredná eminencia hypotalamu, kde sa produkujú liberíny a statíny, ktoré regulujú aktivitu prednej hypofýzy. Zostáva však nejasné, či sa produkcia týchto látok mení pôsobením samotného melatonínu, alebo či moduluje aktivitu monoaminergných neurónov, a tým sa podieľa na regulácii produkcie uvoľňujúcich faktorov. Treba zdôrazniť, že centrálne účinky pineálnych hormónov nedokazujú ich priame vylučovanie do mozgovomiechového moku, pretože sa tam môžu dostať aj z krvi. Okrem toho existujú dôkazy o účinku melatonínu na semenníky (kde táto látka inhibuje tvorbu androgénov) a ďalšie periférne endokrinné žľazy (napríklad oslabenie účinku TSH na syntézu tyroxínu v štítnej žľaze). Dlhodobé podávanie melatonínu do krvi znižuje hmotnosť semenníkov a hladinu testosterónu v sére aj u zvierat po odstránení hypofyze. Experimenty tiež ukázali, že extrakt z epifýzy bez melanínu blokuje účinok gonadotropínov na hmotnosť vaječníkov u potkanov po hypofyzektómii.

Biologicky aktívne zlúčeniny produkované touto žľazou teda zjavne majú nielen centrálny, ale aj periférny účinok.

Spomedzi mnohých rôznorodých účinkov týchto zlúčenín najväčšiu pozornosť priťahuje ich vplyv na sekréciu gonadotropínov hypofýzy. Údaje o narušení puberty pri nádoroch epifýzy boli prvým náznakom jej endokrinnej úlohy. Takéto nádory môžu byť sprevádzané zrýchlením aj spomalením puberty, čo súvisí s odlišnou povahou neoplazmov pochádzajúcich z parenchymatóznych a neparenchymatóznych buniek epifýzy. Hlavný dôkaz antigonadotropného účinku hormónov epifýzy bol získaný na zvieratách (škrečky). V tme (t. j. za podmienok aktivácie funkcie epifýzy) zvieratá vykazujú výraznú involúciu genitálií a zníženie hladiny LH v krvi. U jedincov po epifyzektómii alebo za podmienok transekcie epifýzových nervov tma takýto účinok nemá. Predpokladá sa, že antigonadotropná látka epifýzy bráni uvoľňovaniu luliberínu alebo jeho účinku na hypofýzu. Podobné, aj keď menej jasné, údaje boli získané u potkanov, u ktorých tma do istej miery oneskoruje pubertu a odstránenie epifýzy vedie k zvýšeniu hladín LH a FSH v krvi. Antigonadotropný účinok epifýzy je obzvlášť výrazný u zvierat s poruchou funkcie hypotalamo-hypofyzárno-gonádového systému podávaním pohlavných steroidov v skorom postnatálnom období.

Epifyzeektómia u takýchto potkanov obnovuje sexuálny vývoj. Antigonadotropné účinky epifýzy a jej hormónov sa tiež zosilňujú v podmienkach anosmie a hladovania.

Nielen melatonín, ale aj jeho deriváty, 5-metoxytryptofol a 5-oxytryptofol, ako aj serotonín, majú inhibičný účinok na sekréciu LH a FSH. Ako už bolo uvedené, slabo identifikované polypeptidové produkty epifýzy majú tiež schopnosť ovplyvňovať sekréciu gonadotropínov in vitro a in vivo. Jeden z týchto produktov (s molekulovou hmotnosťou 500 – 1 000 daltonov) sa ukázal byť 60 – 70-krát aktívnejší ako melatonín pri blokovaní hypertrofie zostávajúceho vaječníka u myší s jednostranne odstránenými vaječníkmi. Ďalšia frakcia peptidov epifýzy mala naopak progonadotropný účinok.

Odstránenie epifýzy u nedospelých potkanov vedie k zvýšeniu obsahu prolaktínu v hypofýze so súčasným znížením jeho hladiny v krvi. Podobné zmeny sa vyskytujú u zvierat chovaných v podmienkach neustáleho osvetlenia a opačné - u potkanov chovaných v tme. Predpokladá sa, že epifýza vylučuje látku, ktorá zabraňuje vplyvu faktora inhibujúceho prolaktín (PIF) hypotalamu na syntézu a sekréciu prolaktínu v hypofýze, v dôsledku čoho sa obsah hormónov v tejto žľaze znižuje. Epifyzektómia spôsobuje opačné zmeny. Účinnou látkou epifýzy je v tomto prípade pravdepodobne melatonín, pretože jeho injekcia do tretej mozgovej komory prechodne zvýšila hladinu prolaktínu v krvi.

V podmienkach neustáleho nedostatku svetla sa rast zvierat spomaľuje a obsah rastového hormónu v hypofýze výrazne klesá. Epifyzeektómia odstraňuje vplyv tmy a niekedy sama o sebe urýchľuje rast. Podávanie extraktov z epifýzy znižuje rastový stimulačný účinok prípravkov hypofýzy. Zároveň melatonín neovplyvňuje rýchlosť rastu zvierat. Možno nejaký iný epifyzárny faktor (faktory) inhibuje syntézu a sekréciu somatoliberínu alebo stimuluje produkciu somatostatínu.

Experimenty ukázali, že vplyv epifýzy na somatotropnú funkciu hypofýzy nie je sprostredkovaný nedostatkom androgénov alebo hormónov štítnej žľazy.

U potkanov po pineektomii sa sekrécia kortikosterónu prechodne zvyšuje, hoci stresová reakcia nadobličiek po pinealektómii je výrazne oslabená. Sekrécia kortikosterónu sa zvyšuje za podmienok konštantného osvetlenia, o ktorom je známe, že inhibuje aktivitu epifýzy. Existujú dôkazy o tom, že pinealektómia oslabuje kompenzačnú hypertrofiu zostávajúcej nadobličky po jednostrannej adrenalektómii a narúša cirkadiánny rytmus sekrécie glukokortikoidov. To naznačuje dôležitosť epifýzy pre realizáciu adrenokortikotropnej funkcie prednej hypofýzy, čo potvrdzuje zmena v produkcii ACTH tkanivom hypofýzy odobratým zo zvierat po pineektomii. V literatúre neexistuje konsenzus o tom, ktorá účinná látka epifýzy ovplyvňuje adrenokortikotropnú aktivitu hypofýzy.

Odstránenie epifýzy zvyšuje obsah melanocyty stimulujúceho hormónu (MSH) v hypofýze, zatiaľ čo zavedenie melatonínu do IG mozgovej komory znižuje jeho obsah. Hladina melatonínu v hypofýze potkanov žijúcich na svetle sa zvyšuje a zavedenie melatonínu tento účinok blokuje. Predpokladá sa, že melatonín stimuluje hypotalamickú produkciu melanotropín-inhibujúceho faktora MIF.

Vplyv epifýzy a jej hormónov na iné tropické funkcie hypofýzy je menej preskúmaný. Zmeny v aktivite periférnych endokrinných žliaz sa môžu vyskytnúť v dôsledku priameho pôsobenia epifyzárnych faktorov. Odstránenie epifýzy teda vedie k určitému zvýšeniu hmotnosti štítnej žľazy aj pri absencii hypofýzy. Rýchlosť sekrécie hormónov štítnej žľazy sa zvyšuje veľmi málo a krátkodobo. Podľa iných údajov má však epifýza inhibičný účinok na syntézu a sekréciu TSH u nedospelých zvierat.

Vo väčšine experimentov viedlo subkutánne, intraperitoneálne, intravenózne a dokonca aj intraventrikulárne podávanie melatonínu k zníženiu funkcie štítnej žľazy koncentrujúcej jód.

Transplantácia epifýzy do nadobličiek, bez ovplyvnenia stavu fascikulárnej a retikulárnej zóny kôry, takmer zdvojnásobila veľkosť glomerulárnej zóny, čo naznačuje priamy vplyv produktov epifýzy na bunky produkujúce mineralokortikoidy. Okrem toho bola z epifýzy izolovaná látka (1-metoxy-1,2,3,4-tetrahydro-beta-karbolín), ktorá stimuluje sekréciu aldosterónu, a preto sa nazýva adrenoglomerulotropín. Čoskoro sa však získali údaje, ktoré popierajú fyziologickú úlohu tejto zlúčeniny a dokonca spochybňujú samotnú existenciu špecifického adrenoglomerulotropného faktora epifýzy.

Existujú správy, že odstránenie epifýzy znižuje funkčnú aktivitu prištítnych teliesok. Existujú aj opačné pozorovania. Výsledky štúdií vplyvu epifýzy na endokrinnú funkciu pankreasu sú väčšinou negatívne.

V súčasnosti stále existuje mnoho nevyriešených otázok, najmä pokiaľ ide o povahu zlúčenín produkovaných touto žľazou. Najmenej pochybný je vplyv epifýzy na sekréciu tropných hormónov hypofýzy, ale nemožno vylúčiť ani možnosť jej priameho účinku na periférne endokrinné žľazy a iné orgány. Zdá sa, že pod vplyvom environmentálnych podnetov epifýza produkuje nie jednu, ale niekoľko zlúčenín, ktoré vstupujú primárne do krvi. Tieto látky modulujú aktivitu monoaminergných neurónov v centrálnom nervovom systéme, ktoré riadia produkciu liberínov a statínov určitými štruktúrami mozgu a tým ovplyvňujú syntézu a sekréciu tropných hormónov hypofýzy. Účinok epifýzy na hypotalamické centrá je primárne inhibičný.

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