Tallkottkörtelns fysiologi (epifysen)

Tallkottkörteln, eller epifysen, är en utväxt av hjärnans tredje kammare. Den är täckt av en bindvävskapsel, från vilken strängar sträcker sig inåt och delar organet i lober. Parenkymets lober innehåller pinealocyter och gliaceller. Bland pinealocyterna utmärks större, ljusare celler och mindre, mörka celler. Ett kännetecken för tallkottkörtelns kärl är tydligen avsaknaden av nära kontakt mellan endotelcellerna, vilket gör att blod-hjärnbarriären i detta organ är insolvent. Den största skillnaden mellan tallkottkörteln hos däggdjur och motsvarande organ hos lägre arter är avsaknaden av känsliga fotoreceptorceller. De flesta nerverna i tallkottkörteln representeras av fibrer från cellerna i de övre cervikala sympatiska ganglierna. Nervändarna bildar nätverk runt pinealocyterna. De senares utskott är i kontakt med blodkärlen och innehåller sekretoriska granuler. Tallkottkörteln är särskilt märkbar i ung ålder. Vid puberteten minskar dess storlek vanligtvis, och senare deponeras kalcium- och magnesiumsalter i den. Sådan förkalkning gör ofta att epifysen tydligt kan ses på skallröntgen. Tallkottkörtelns massa hos en vuxen är cirka 120 mg.

Tallkottkörtelns aktivitet beror på belysningens periodicitet. I ljus hämmas syntetiska och sekretoriska processer i den, och i mörker förstärks de. Ljusimpulser uppfattas av näthinnans receptorer och når regleringscentra för det sympatiska nervsystemet i hjärnan och ryggmärgen och sedan till de övre cervikala sympatiska ganglierna, vilket ger upphov till tallkottkörtelns innervation. I mörker försvinner hämmande nervpåverkan och tallkottkörtelns aktivitet ökar. Borttagning av de övre cervikala sympatiska ganglierna leder till att rytmen hos aktiviteten hos intracellulära enzymer i tallkottkörteln, som deltar i syntesen av dess hormoner, försvinner. Nervändar som innehåller noradrenalin ökar aktiviteten hos dessa enzymer genom cellulära beta-receptorer. Denna omständighet verkar motsäga data om den hämmande effekten av excitation av sympatiska nerver på syntesen och utsöndringen av melatonin. Det har emellertid å ena sidan visats att serotoninhalten i körteln minskar under ljusförhållanden, och å andra sidan har man upptäckt kolinerga fibrers roll i regleringen av aktiviteten hos oxyindol-O-metyltransferas (OIOMT) i tallkottkörteln.

Kolinerg reglering av tallkottkörtelns aktivitet bekräftas av närvaron av acetylkolinesteras i detta organ. De övre cervikala ganglierna fungerar också som en källa till kolinerga fibrer.

Tallkottkörteln producerar huvudsakligen indol-N-acetyl-5-metoxitryptamin (melatonin). Till skillnad från sin prekursor serotonin syntetiseras detta ämne, tydligen, uteslutande i tallkottkörteln. Därför fungerar dess koncentration i vävnaden, liksom aktiviteten hos OIOMT, som indikatorer på tallkottkörtelns funktionella tillstånd. Liksom andra O-metyltransferaser använder OIOMT S-adenosylmetionin som metylgruppsdonator. Både serotonin och andra 5-hydroxiindoler kan fungera som metyleringssubstrat i tallkottkörteln, men N-acetylserotonin är ett mer (20 gånger) föredraget substrat för denna reaktion. Detta innebär att N-acetylering föregår O-metylering i processen för melatoninsyntes. Det första steget i melatoninbiosyntesen är omvandlingen av aminosyran tryptofan under inverkan av tryptofanhydroxylas till 5-hydroxitryptofan. Med hjälp av aromatisk aminosyradekarboxylas bildas serotonin från denna förening, varav en del acetyleras och omvandlas till N-acetylserotonin. Det sista steget i melatoninsyntesen (omvandling av N-acetylserotonin under inverkan av OIOMT), som redan nämnts, är specifikt för tallkottkörteln. Icke-acetylerat serotonin deamineras av monoaminoxidas och omvandlas till 5-hydroxiindolättiksyra och 5-hydroxitryptofol.

En betydande mängd serotonin kommer också in i nervändarna, där det fångas upp av granuler som förhindrar den enzymatiska förstörelsen av denna monoamin.

Serotoninsyntes tros ske i ljusa pinealocyter och kontrolleras av noradrenerga neuroner. Kolinerga parasympatiska fibrer reglerar frisättningen av serotonin från ljusa celler och därmed dess tillgänglighet för mörka pinealocyter, där noradrenerg modulering av melatoninbildning och -sekretion också sker.

Det finns data om produktionen av inte bara indoler från tallkottkörteln, utan även substanser av polypeptidkaraktär, och enligt vissa forskare är de tallkottkörtelns verkliga hormoner. Således isolerades en peptid (eller en blandning av peptider) med en molekylvikt på 1000-3000 dalton med antigonadotropisk aktivitet från den. Andra författare postulerar en hormonell roll för arginin-vasotocin isolerat från tallkottkörteln. Ytterligare andra erhöll två peptidföreningar från tallkottkörteln, varav den ena stimulerade och den andra hämmade utsöndringen av gonadotropiner från en kultur av hypofysceller.

Förutom oklarheterna kring tallkottkörtelhormonets/tallkottkörtelhormonernas sanna natur råder det också oenighet om hur de kommer in i kroppen: in i blodet eller in i cerebrospinalvätskan. De flesta bevis tyder dock på att tallkottkörteln, liksom andra endokrina körtlar, utsöndrar sina hormoner i blodet. Nära relaterat till denna fråga är frågan om tallkottkörtelhormonernas centrala eller perifera verkan. Djurförsök (främst hamstrar) har visat att tallkottkörtelns reglering av reproduktionsfunktionen medieras av tallkottkörtelns inflytande på hypotalamus-hypofyssystemet, snarare än direkt på könskörtlarna. Dessutom minskade införandet av melatonin i hjärnans tredje kammare nivåerna av luteiniserande hormon (LH) och follikelstimulerande hormon (FSH) och ökade halten av prolaktin i blodet, medan infusionen av melatonin i hypofysens portalkärl inte åtföljdes av en förändring i utsöndringen av gonadotropiner. En av platserna där melatonin verkar i hjärnan är hypotalamus median eminens, där liberiner och statiner produceras, vilka reglerar aktiviteten i den främre hypofysen. Det är dock fortfarande oklart om produktionen av dessa substanser förändras under inverkan av melatonin i sig eller om det modulerar aktiviteten hos monoaminerga neuroner och därmed deltar i regleringen av produktionen av frisättande faktorer. Det bör betonas att de centrala effekterna av tallkottkörtelhormoner inte bevisar deras direkta utsöndring i cerebrospinalvätskan, eftersom de också kan komma dit från blodet. Dessutom finns det bevis för melatonins effekt på testiklarna (där detta ämne hämmar bildandet av androgener) och andra perifera endokrina körtlar (till exempel försvagar effekten av TSH på syntesen av tyroxin i sköldkörteln). Långvarig administrering av melatonin i blodet minskar testiklarnas vikt och testosteronnivån i serum även hos hypofysektomiserade djur. Experiment har också visat att ett melaninfritt extrakt från tallkottkörteln blockerar gonadotropinernas effekt på äggstockarnas vikt hos hypofysektomiserade råttor.

Således har de biologiskt aktiva föreningarna som produceras av denna körtel uppenbarligen inte bara en central utan även en perifer effekt.

Bland de många olika effekterna av dessa föreningar drar deras inverkan på utsöndringen av hypofysgonadotropiner till sig störst uppmärksamhet. Data om pubertetens störningar i tallkottkörteltumörer var den första indikationen på dess endokrina roll. Sådana tumörer kan åtföljas av både acceleration och retardation av puberteten, vilket är förknippat med den olika naturen hos neoplasmer som härrör från parenkymata och icke-parenkymata celler i tallkottkörteln. Det huvudsakliga beviset för den antigonadotropa effekten av tallkottkörtelhormoner erhölls på djur (hamstrar). I mörker (dvs. under förhållanden med aktivering av tallkottkörtelfunktionen) uppvisar djur en uttalad involution av könsorganen och en minskning av LH-nivån i blodet. Hos epifysektomiserade individer eller under förhållanden med transektion av tallkottkörtelnerverna har mörker inte en sådan effekt. Man tror att den antigonadotropa substansen i tallkottkörteln förhindrar frisättningen av luliberin eller dess effekt på hypofysen. Liknande, om än mindre tydliga, data erhölls hos råttor, där mörker fördröjer puberteten något, och avlägsnande av tallkottkörteln leder till en ökning av nivåerna av LH och FSH i blodet. Tallkottkörtelns antigonadotropa effekt är särskilt uttalad hos djur med nedsatt funktion av hypotalamus-hypofys-gonadala systemet genom introduktion av könshormoner i den tidiga postnatala perioden.

Epifysektomi hos sådana råttor återställer sexuell utveckling. De antigonadotropa effekterna av tallkottkörteln och dess hormoner förstärks också under förhållanden av anosmi och svält.

Inte bara melatonin utan även dess derivat, 5-metoxitryptofol och 5-oxitryptofol, såväl som serotonin, har en hämmande effekt på LH- och FSH-sekretion. Som redan noterats har dåligt identifierade polypeptidprodukter från tallkottkörteln också förmågan att påverka gonadotropinsekretion in vitro och in vivo. En av dessa produkter (med en molekylvikt på 500-1000 dalton) visade sig vara 60-70 gånger mer aktiv än melatonin när det gällde att blockera hypertrofi av den återstående äggstocken hos möss som unilateralt hade ägglossnat. En annan fraktion av tallkottkörtelpeptider hade däremot en progonadotropisk effekt.

Borttagning av tallkottkörteln hos omogna råttor leder till en ökning av prolaktinhalten i hypofysen med en samtidig minskning av dess nivå i blodet. Liknande förändringar sker hos djur som hålls under konstant belysning, och tvärtom - hos råttor som hålls i mörker. Man tror att tallkottkörteln utsöndrar ett ämne som förhindrar inverkan av hypotalamus prolaktinhämmande faktor (PIF) på syntesen och utsöndringen av prolaktin i hypofysen, vilket resulterar i att hormonhalten i denna körtel minskar. Epifysektomi orsakar motsatta förändringar. Den aktiva substansen i tallkottkörteln är i detta fall förmodligen melatonin, eftersom dess injektion i hjärnans tredje kammare tillfälligt ökade prolaktinhalten i blodet.

Vid konstant frånvaro av ljus saktar djurens tillväxt ner och innehållet av tillväxthormon i hypofysen minskar avsevärt. Epifysektomi tar bort effekten av mörker och accelererar ibland tillväxten av sig själv. Införandet av extrakt från tallkottkörteln minskar den tillväxtstimulerande effekten av hypofyspreparat. Samtidigt påverkar inte melatonin djurens tillväxthastighet. Kanske hämmar någon annan epifysfaktor (faktorer) syntesen och utsöndringen av somatoliberin eller stimulerar produktionen av somatostatin.

Experiment har visat att tallkottkörtelns inflytande på hypofysens somatotropa funktion inte medieras av brist på androgener eller sköldkörtelhormoner.

Hos råttor som genomgått pinealektomi ökar kortikosteronsekretionen tillfälligt, även om binjurarnas stressrespons efter pinealektomi försvagas avsevärt. Kortikosteronsekretionen ökar under förhållanden med konstant belysning, vilket är känt för att hämma tallkottkörtelns aktivitet. Det finns bevis för att pinealektomi försvagar den kompensatoriska hypertrofin hos den återstående binjuren efter unilateral adrenalektomi och stör den cirkadiska rytmen för glukokortikoidsekretion. Detta indikerar tallkottkörtelns betydelse för implementeringen av den adrenokortikotropa funktionen i den främre hypofysen, vilket bekräftas av en förändring i ACTH-produktionen av hypofysvävnaden som tagits bort från djur som genomgått pinealektomi. Det finns ingen konsensus i litteraturen om den aktiva principen i tallkottkörteln som påverkar hypofysens adrenokortikotropa aktivitet.

Borttagning av tallkottkörteln ökar innehållet av melanocytstimulerande hormon (MSH) i hypofysen, medan tillförseln av melatonin i IG:s hjärnventrikel minskar dess innehåll. Nivån av det senare i hypofysen hos råttor som lever i ljus ökar, och tillförseln av melatonin blockerar denna effekt. Man tror att melatonin stimulerar hypotalamisk produktion av den melanotropinhämmande faktorn MIF.

Tallkottkörtelns och dess hormoners inverkan på andra tropiska funktioner i hypofysen är mindre studerad. Förändringar i aktiviteten hos perifera endokrina körtlar kan uppstå på grund av direkt verkan av epifysfaktorer. Således leder borttagning av tallkottkörteln till en viss ökning av sköldkörtelns massa även i frånvaro av hypofysen. Utsöndringshastigheten av sköldkörtelhormoner ökar mycket lite och kortvarigt. Enligt andra data har dock tallkottkörteln en hämmande effekt på syntesen och utsöndringen av TSH hos omogna djur.

I de flesta experiment resulterade subkutan, intraperitoneal, intravenös och till och med intraventrikulär administrering av melatonin i en minskning av sköldkörtelns jodkoncentrerande funktion.

Transplantationen av tallkottkörteln till binjurarna, utan att påverka tillståndet i cortex fascikulära och retikulära zoner, nästan fördubblade storleken på den glomerulära zonen, vilket indikerar en direkt effekt av tallkottkörtelprodukter på cellerna som producerar mineralokortikoider. Dessutom isolerades en substans (1-met-oxi-1,2,3,4-tetrahydro-beta-karbolin) från tallkottkörteln, vilken stimulerar utsöndringen av aldosteron och därför kallas adrenoglomerulotropin. Data erhölls dock snart som förnekade denna förening's fysiologiska roll och ifrågasatte till och med själva existensen av en specifik adrenoglomerulotrop faktor i tallkottkörteln.

Det finns rapporter om att borttagning av tallkottkörteln minskar bisköldkörtelns funktionella aktivitet. Det finns också motsatta observationer. Resultaten av studier av tallkottkörtelns effekt på bukspottkörtelns endokrina funktion är mestadels negativa.

För närvarande finns det fortfarande många olösta frågor, särskilt gällande naturen hos de föreningar som produceras av denna körtel. Det minst tveksamma är tallkottkörtelns inverkan på utsöndringen av tropiska hormoner i hypofysen, men möjligheten till dess direkta effekt på de perifera endokrina körtlarna och andra organ kan inte uteslutas. Tydligen producerar tallkottkörteln, under påverkan av miljöstimuli, inte en, utan flera föreningar som primärt kommer in i blodet. Dessa ämnen modulerar aktiviteten hos monoaminerga neuroner i centrala nervsystemet, vilka kontrollerar produktionen av liberiner och statiner av vissa strukturer i hjärnan och därigenom påverkar syntesen och utsöndringen av tropiska hormoner i hypofysen. Tallkottkörtelns effekt på hypotalamiska centra är främst hämmande.

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