Os hipotalamus-hipofiza: zgradba, funkcije, motnje

Os hipotalamus-hipofiza je sistem dveh pomembnih organov: hipotalamusa in hipofize ter njunih medsebojnih povezav. Vsi elementi te osi se nahajajo znotraj centralnega živčnega sistema, njegova najpomembnejša vloga pa je nadzor nad hormonskim ravnovesjem celotnega organizma. Ugotovite, kako deluje os hipotalamus-hipofiza, kako vpliva na izločanje hormonov in kdaj je lahko njegovo delovanje oslabljeno.

Kazalo

1. Zgradba osi hipotalamus-hipofiza
2. Kako deluje os hipotalamus-hipofiza?
3. Hipotalamično-hipofizni hormoni
• oksitocin
• vazopresin (ADH)
• somatoliberin (GH-RH)
• somatostatin (GH-IH)
• kortikoliberin (CRH)
• tireoliberin (TRH)
• gonadoliberin (GnRH)
• prolaktoliberin (PRH)
• prolaktostatin (PIH)
4. Motnje osi hipotalamus-hipofiza
• bolezni s povečanjem koncentracije hormonov osi hipotalamus-hipofiza
• bolezni z zmanjšanjem koncentracije hormonov osi hipotalamus-hipofiza

Os hipotalamus-hipofiza je sistem, ki ga sestavljajo endokrina žleza, hipofiza in del možganov, hipotalamus. Os hipotalamus-hipofiza je glavni regulator delovanja vseh endokrinih žlez, kot so:

• ščitnica
• nadledvične žleze
• jajčnikov ali testisov

Zgradba osi hipotalamus-hipofiza

Da bi razumeli, kako deluje os hipotalamus-hipofiza, si najprej poglejmo, kako delujeta njeni dve osnovni komponenti: hipotalamus in hipofiza.

Starševska struktura - hipotalamus - je resnično "ukazno središče" celotnega organizma. Njegova naloga je sprejemati dražljaje glede na trenutno stanje našega telesa, jih predelati in se nanje ustrezno odzvati. Hipotalamus je element, ki omogoča izmenjavo signalov med živčnim sistemom in endokrinim sistemom.

Celice hipotalamusa lahko med drugim prepoznajo informacije o naši telesni temperaturi, trenutnem prehranskem stanju, arterijskem krvnem tlaku in koncentraciji elektrolitov. Zahvaljujoč temu je hipotalamus odgovoren za nadzor številnih vidikov delovanja telesa: lakota in žeja, cirkadijski ritem spanja in budnosti, uravnavanje metabolizma in sposobnost razmnoževanja. Z vidika delovanja osi hipotalamus-hipofiza je najpomembnejša aktivnost hipotalamusa proizvodnja različnih hormonov, ki vplivajo na delovanje celotnega telesa.

Druga zgradba osi hipotalamus-hipofiza, hipofiza, ima nekoliko bolj omejen obseg delovanja. Njegovo delovanje je podvrženo večjim omejitvam in stalnemu nadzoru, najpomembnejši nadzor pa izvaja hipotalamus. Čeprav hipofiza ne prejme toliko dražljajev kot hipotalamus, njene funkcije ne smemo podcenjevati. Ta majhna zgradba je osrednja točka endokrinega sistema - pod vplivom dražljajev iz hipotalamusa proizvaja lastne hormone, ki uravnavajo delo drugih endokrinih žlez.

Hipofiza je sestavljena iz dveh delov - sprednjega (hormonskega) in zadnjega (živčnega). Celice sprednje hipofize proizvajajo in sproščajo lastne hipofizne hormone v kri. Celice zadnjega dela pa so skladišče dveh zelo pomembnih hipotalamičnih hormonov - oksitocina in vazopresina (glej točko 3).

Kako deluje os hipotalamus-hipofiza?

Delovanje osi hipotalamus-hipofiza je možno zaradi stalne komunikacije med temi organi. Hipotalamus kot zgradba živčnega sistema nenehno prejema obilo informacij z vseh delov telesa. Kot odgovor nanje lahko povzroči različne vrste reakcij - na primer stimulira druga področja možganov ali proizvede hormon, kemični delček, ki je sposoben prenašati informacije.

Hipofiza je pomemben posrednik v hormonski aktivnosti hipotalamusa. Hipotalamični hormoni pridejo do hipofize na dva načina. Prva je neposreden prenos hormonov vzdolž živčnih vlaken. Tako se prevažata vazopresin in oksitocin. Ko se proizvedejo v hipotalamusu, se pošljejo v zadnjo hipofizo, od koder se nato lahko spustijo v krvni obtok.

Drugi način je s tistimi hipotalamičnimi hormoni, ki nadzorujejo hipofizo. Sem spadajo različne vrste sproščevalcev (vzbujevalni hormoni) in statini (zaviralni hormoni). Hipotalamični liberini in statini potujejo iz hipotalamusa v posebno mrežo drobnih krvnih žil, skozi katere gredo neposredno v hipofizo. Ob stiku s celicami sprednje hipofize uravnavajo svojo aktivnost in tvorbo hipofiznih hormonov.

Medtem ko je hipotalamus primarna struktura osi hipotalamus-hipofiza, je komunikacija lahko dvostranska. Hipofiza ima tudi sposobnost, da vpliva na hipotalamus. Prilagoditev celotne osi temelji na t.i. pozitivne in negativne povratne informacije. Ko se hormoni sproščajo iz hipofize, se njihova koncentracija v krvi poveča in hipotalamično-hipofizna os se zavre. Po drugi strani pa, če je potreben dani hormon, hipotalamus stimulira hipofizo in poveča njeno sekretorno aktivnost. Pravilno delovanje povratnega sistema je nujni pogoj za vzdrževanje homeostaze, torej notranjega ravnovesja našega telesa.

Hipotalamično-hipofizni hormoni

Os hipotalamus-hipofiza je dvonadstropni sistem s številnimi medsebojnimi povezavami. Nobena od njenih struktur ne bi mogla sama izpolniti svoje funkcije. Os hipotalamus-hipofiza je močno orodje, ki uravnava celotno hormonsko ravnovesje našega telesa. Najpomembnejši hormoni, ki nastajajo v hipotalamusu, so:

• oksitocin
• vazopresin (ADH)
• somatoliberin (GH-RH)
• somatostatin (GH-IH)
• kortikoliberin (CRH)
• tireoliberin (TRH)
• gonadoliberin (GnRH)
• prolaktoliberin (PRH)
• prolaktostatin (PIH)

Hipofiza proizvaja hormone, kot so:

• prolaktin (PRL)
• adrenokortikotropin (ACTH)
• melanotropin (MSH)
• lipotropin (LPH)
• tirotropin (TSH)
• somatotropin (GH)
• folikle stimulirajoči hormon (FSH)
• lutropin (LH)

Kot lahko vidite, os hipotalamus-hipofiza z ogromnim številom hormonov določa delovanje celotnega organizma. Najpomembnejše funkcije hormonov te osi so predstavljene spodaj.

• oksitocin

Oksitocin in vazopresin sta dva hipotalamična hormona, ki nimata vpliva na hipofizo. Vloga hipofize je le njihovo shranjevanje. Takoj ko prejmejo ustrezen signal, se spustijo v krvni obtok. Oksitocin je hormon, ki ima med porodom najpomembnejšo vlogo - omogoča krčenje maternice. Druga naloga oksitocina je olajšati dojenje. Sesanje dojke pri dojenčku spodbuja sproščanje oksitocina v materino kri, kar vodi do izločanja mleka iz dojk.

• vazopresin (ADH)

Vasopresin, znan tudi kot antidiuretični hormon (ADH), je hormon, ki uravnava vodno ravnovesje v telesu. Kot že ime pove, antidiuretični hormon zmanjšuje diurezo, torej izločanje urina. Vasopresin se sprosti, ko postanete dehidrirani, ko se vam zgosti kri ali pade krvni tlak. Z delovanjem na ledvice vazopresin poveča gostoto izločanja urina. Zahvaljujoč temu je mogoče varčevati z vodo in jo zadrževati v telesu.

• somatoliberin (GH-RH)

Somatoliberin je prvi primer tipičnega hormona osi hipotalamus-hipofiza. Ko se proizvaja v hipotalamusu, somatoliberin doseže hipofizo in spodbuja njegove celice, da izločajo somatropin hipofize, znan tudi kot rastni hormon. Os somatotropin-somatoliberin omogoča rast in razvoj vseh telesnih tkiv, kar posledično določa pravilnost procesa rasti.

• somatostatin (GH-IH)

Somatostatin je hormonski nasprotnik somatoliberina - njegov učinek na hipofizo vodi do zmanjšanja sproščanja rastnega hormona. Somatostatin se poleg svojih funkcij v hipotalamo-hipofiznem sistemu lokalno proizvaja tudi v prebavilih, kjer zavira npr. sproščanje črevesnega hormona.

• kortikoliberin (CRH)

Kortikoliberin je znan tudi kot hormon, ki sprošča kortikotropin (ACTH). Ti hormoni so del osi hipotalamus-hipofiza-nadledvična žleza. Njegova aktivnost je najbolj intenzivna v stresnih situacijah. Vpliv ACTH na skorjo nadledvične žleze poveča sproščanje enega najpomembnejših "stresnih hormonov" - kortizola. Os kortikoliberin-kortikotropin-nadledvična hormona uravnava tudi presnovno ravnovesje celotnega organizma.

• tireoliberin (TRH)

Tireoliberin je hormon, ki povzroča sproščanje ščitničnega stimulirajočega hormona (TSH) iz hipofize. Raven tirotropina je eden od označevalcev, ki označuje trenutno delovanje ščitnice - zato se pogosto meri pri bolnikih z boleznimi te žleze. Tirotropin spodbuja razvoj ščitnice in poveča izločanje njenih hormonov. Ti pa vplivajo na naš srčni utrip, delovanje prebavil, presnovo hranil in dnevno aktivnost.

• gonadoliberin (GnRH)

Vloga gonadoliberina v osi hipotalamus-hipofiza je spodbuditi tvorbo t.i. gonadotropini hipofize. Vključujejo: folikle stimulirajoči hormon (FSH) in lutropin (LH). Gonadoliberin je primer hormona, ki se izloča v pulzirajočem ritmu, in pogostost tega ritma določa vrsto sproščenega gonadotropina. Nizka frekvenca impulzov gonadoliberina povzroči sproščanje FSH, visoka pa LH (to je na primer pri ženskah tik pred ovulacijo). Gonadotrofini hipofize vplivajo na jajčnike žensk in testise moških ter določajo pravilno spolno zorenje in razmnoževanje.

• prolaktoliberin (PRH)

Prolaktoliberin je hipotalamični hormon, ki stimulira celice hipofize, da proizvajajo prolaktin. Prolaktin je glavni dejavnik, ki pripravi mlečne žleze na postopek laktacije. Izločanje prolaktina s strani hipofize je dober primer mehanizma negativnih povratnih informacij v osi hipotalamus-hipofiza. Med dojenjem, ko so ravni prolaktina v telesu najvišje, se proizvodnja gonadotropinov ponovno zavre. Iz tega razloga doječe ženske po porodu nimajo menstruacije.

• prolaktostatin (PIH)

Prolaktostatin, hormon, ki zavira sproščanje prolaktina, v bistvu ni tipičen hipotalamični statin. Njegovo funkcijo igra nevrotransmiter dopamin. Intenzivirana dopaminergična signalizacija v osi hipotalamus-hipofiza zmanjšuje proizvodnjo prolaktina.

Motnje osi hipotalamus-hipofiza

Medtem ko se ravni hormonov v osi hipotalamus-hipofiza medsebojno nadzorujejo, njihovi regulativni mehanizmi včasih odpovedo. Nato imamo opravka z endokrinimi boleznimi, ki so posledica presežka ali pomanjkanja hormonov hipotalamus-hipofiza.

• Bolezni s povečanjem koncentracije hormonov osi hipotalamus-hipofiza

Primer prekomerne aktivnosti hipotalamičnih hormonov je sindrom neustreznega sproščanja vazopresina (SIADH). Zaradi previsoke koncentracije vazopresina se poveča zadrževanje vode v telesu in redčenje telesnih tekočin.SIADH sindrom v glavnem povzroča nevrološke simptome, v napredni obliki pa lahko privede do možganskega edema.

Povišane ravni hormonov osi hipotalamus-hipofiza lahko povzročijo sekundarno hiperfunkcijo drugih žlez z notranjim izločanjem: na primer hipertiroidizem ali delovanje nadledvične žleze. Povečana koncentracija ACTH lahko povzroči t.i. Od ACTH odvisen Cushingov sindrom. Posledica sekundarnega hipertiroidizma je:

• povečan srčni utrip
• izguba teže
• driska
• pretirana psihomotorična razdražljivost

Vendar lahko odvečni rastni hormon povzroči gigantizem ali akromegalijo.

Povečana koncentracija prolaktina, to je hiperprolaktinemija, je eden najpogostejših hormonskih vzrokov za neplodnost (prolaktin zavira izločanje hipofiznih gonadotropinov, kar med drugim vodi do motenj ovulacije).

Najpogostejši vzrok za povišano raven hipofiznih hormonov so adenomi hipofize, ki niso pod nadzorom osi hipotalamus-hipofiza in proizvajajo od nje neodvisne hormone. Njihovi simptomi so lahko posledica povišanja ravni enega hormona ali prekrivajočega se presežka več vrst hormonov.

Povečanje ravni perifernih hormonov, kot so kortizol ali ščitnični hormoni, vedno zahteva izključitev disfunkcije osi hipotalamus-hipofiza, ki je lahko vzrok za te motnje.

• Bolezni z zmanjšanjem koncentracije hormonov osi hipotalamus-hipofiza

Bolezen z mehanizmom, nasprotnim mehanizmu SIADH, je osrednji diabetes insipidus. Vzrok te bolezni je pomanjkanje vazopresina, proizvedenega v hipotalamusu, ki ga povzroča disfunkcija celic hipotalamusa. Zmanjševanje ravni vazopresina izgublja vodo v urinu brez nadzora. Količina proizvedenega urina se znatno poveča, kar vodi do simptomov dehidracije in stalnega občutka žeje.

Pomanjkanje hipofiznega hormona lahko povzroči simptome sekundarnega hipotiroidizma: ščitnice, nadledvične žleze in spolne žleze. Zmanjšana raven gonadotropinov lahko povzroči neplodnost in spolno disfunkcijo.

Pomanjkanje tirotropina povzroči sekundarni hipotiroidizem, ki se kaže kot kronična utrujenost, povečanje telesne mase in zaprtje. Zmanjšana raven rastnega hormona ima resne posledice, zlasti pri otrocih, ki povzročajo zamudo v rastnem procesu. Po drugi strani lahko pomanjkanje prolaktina povzroči motnje dojenja.

Hipopituitarizem se le redko kaže s pomanjkanjem določenega hormona. Veliko bolj pogosto poškodbe te žleze povzročijo zmanjšanje proizvodnje več hormonov. Disfunkcija hipofize ima lahko različne vzroke. Pripadajo jim:

• rane
• tumorji, ki se infiltrirajo v hipofizo
• krvavitve
• Prirojene bolezni (na primer hipoplazija ali nerazvitost hipofize)

Pri diagnosticiranju hormonskih pomanjkljivosti je treba vedno pozabiti preveriti delovanje osi hipotalamus-hipofiza (z merjenjem ravni hormonov v tej osi). Zahvaljujoč temu je mogoče ugotoviti, ali je pomanjkanje danega hormona posledica motnje njegove periferne proizvodnje ali centralne motnje hipotalamo-hipofizne regulacije.

Bibliografija:

1. "Histologia" W.Sawicki, J.Malejczyk, PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Varšava 2008
2. Rohrbasser L. J., Alsaffar H., Blair J. (2016) Hipotalamus - os hipofize. V: Belfiore A., LeRoith D. (ur.) Načela endokrinologije in hormonskega delovanja. Endokrinologija. Springer, Cham, spletni dostop

O avtorju

Krzysztof Białoży Študent medicine na Collegium Medicum v Krakovu, počasi vstopa v svet stalnih izzivov zdravnikovega dela. Zanimajo jo predvsem ginekologija in porodništvo, pediatrija in medicina življenjskega sloga. Ljubiteljica tujih jezikov, potovanj in planinarjenja.

Preberite več člankov tega avtorja