Глубоко внутри мозга находится крошечная шишковидная железа, орган, вырабатывающий в организме мелатонин, влиятельный гормон, который помогает регулировать сон и бодрствование, а также циркадные ритмы, которые имеют большое влияние на здоровье. Узнайте больше об анатомии, расположении и функции шишковидной железы, а также о том, как она влияет на сон, влияет на сезонную репродуктивную функцию у животных и может зависеть от определенных опухолей головного мозга.
Хэнк Греб / Getty ImagesАнатомия
Шишковидная железа (или шишковидное тело) представляет собой небольшой орган в форме сосновой шишки, который находится в пределах крыши третьего желудочка, глубоко внутри мозга. Исследования вскрытия показали, что по среднему размеру шишковидная железа похожа на рисовое зерно. Желудочки представляют собой заполненные жидкостью пространства, а третий желудочек простирается от больших боковых желудочков до узкого церебрального водопровода, проходя между двумя половинами части мозга, называемой промежуточным мозгом. Он расположен в области, называемой эпиталамусом, сразу за таламусом и над мозжечком, в задней части мозга возле ствола мозга. Есть небольшая, заполненная жидкостью выемка в шишковидной железе, которая выступает в ножку эпифиза, позволяя вырабатываемым им гормонам легче распространяться по всему мозгу.
Структура
Клетки, из которых состоит ткань шишковидной железы человека и других млекопитающих, включают пинеалоциты, вырабатывающие гормоны, и поддерживающие интерстициальные клетки. Нервные клетки или нейроны могут влиять на пинеалоциты путем секреции определенных химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Нервные волокна достигают железы через шишковидную ножку и содержат множество веществ, в том числе:
- ГАМК
- Орексин
- Серотонин
- Гистамин
- Окситоцин
- Вазопрессин
Клетки пинеалоцитов имеют рецепторы для всех этих нейротрансмиттеров, что предполагает влияние этих других химических веществ, которые распространены в головном мозге.
У людей и других млекопитающих это влияние распространяется не только на мозг, но и на совокупность нейронов, расположенных в симпатических верхних шейных ганглиях, парасимпатических сфенопалатиновых и слуховых ганглиях. Это соединение является ретранслятором от шишковидной железы к супрахиазматическому ядру (SCN), расположенному в гипоталамусе. SCN имеет жизненно важное значение, потому что это основной кардиостимулятор циркадного ритма в организме, на который влияет восприятие света, обнаруживаемого сетчаткой и направляемого по ретиногипоталамическому тракту.
Функция
Самая важная функция шишковидной железы - выработка гормона мелатонина. Мелатонин синтезируется из молекул нейромедиатора серотонина. Будучи произведенным, он секретируется шишковидной железой. Он оказывает важное влияние на циркадный ритм, в том числе на сон и возможное влияние на сезонное воспроизводство животных.
В шишковидной железе серотонин (который является производным от аминокислоты триптофана) претерпевает трансформацию, когда к нему добавляются ацетильная группа, а затем метильная группа с образованием мелатонина. Это достигается с помощью двух ферментов: серотонин-N-ацетилтрансферазы и гидроксииндол-O-метилтранферазы. Производство мелатонина нарушается при воздействии света.
Как свет влияет на выработку мелатонина в шишковидной железе? Чтобы ответить на этот вопрос, важно понять, как свет обычно влияет на циркадные ритмы организма. От латинского, означающего «около суток», термин «циркадный» относится к многочисленным физиологическим процессам, которые связаны с синхронизацией света и темноты. Хотя этот циркадный ритм включает в себя сон и бодрствование, он, вероятно, распространяется на выброс гормонов, использование энергии для оптимизации метаболизма и координацию взаимосвязанных систем организма.
Свет, проходящий через сетчатку глаза, активирует специфические рецепторы, которые называются по своей природе светочувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGC). Эти клетки содержат фотопигмент под названием меланопсин. Отсюда сигнал передается от глаз к шишковидной железе. Сначала сообщение передается по ретиногипоталамическому тракту, который простирается от клеток сетчатки до SCN в переднем гипоталамусе головного мозга. Затем паравентрикулярное ядро гипоталамуса посылает сигнал преганглионарным симпатическим нейронам спинного мозга, верхнему шейному ганглию и, наконец, шишковидной железе.
Затем шишковидная железа может изменить выработку мелатонина в зависимости от количества света, воспринимаемого глазами. Это привело к тому, что шишковидную железу стали называть «третьим глазом» тела из-за ее способности реагировать на восприятие света.
Когда мелатонин вырабатывается, он не попадает в вакуум, чтобы делать то, что ему заблагорассудится. Как и многие процессы в организме, баланс сохраняется. Этот баланс называется гомеостазом. Когда шишковидная железа секретирует мелатонин, он получает обратную связь, воздействуя на рецепторы мелатонина MT1 и MT2 на SCN. Это взаимодействие влияет на контроль циркадной системы в организме с более широкими последствиями для потенциального заболевания.
Есть несколько других любопытных эффектов мелатонина, которые не до конца понятны людям. Известно, что в моделях на животных мелатонин может снижать секрецию гонадотропин-рилизинг-гормона (GnRH) гипоталамусом. Это может оказывать угнетающее действие на репродуктивные функции. У млекопитающих это может замедлить созревание сперматозоидов и яйцеклеток и снизить функцию репродуктивных органов. Предполагается, что это может повлиять на сезонные репродуктивные функции некоторых животных. Когда в зимние месяцы ночи длиннее и доступ к пище может быть ограничен, темнота может привести к повышению уровня мелатонина и снижению фертильности. Это может снизить вероятность того, что у некоторых видов животных появится птенец, который не сможет пережить холодную зиму. Значение этого, особенно среди людей, неизвестно.
Однако следует соблюдать осторожность при использовании дополнительного мелатонина (который является единственным нерегулируемым гормоном, доступным без рецепта в Соединенных Штатах) беременным женщинам и детям. Высвобождение мелатонина шишковидной железой может играть роль во времени полового созревания человека. Уровень мелатонина немного снижается в период полового созревания, а опухоли шишковидной железы, которые устраняют выработку мелатонина, вызывают преждевременное половое созревание у маленьких детей.
Наконец, мелатонин, вырабатываемый шишковидной железой, является очень эффективным антиоксидантом. Он может защищать нейроны центральной нервной системы от свободных радикалов, таких как оксид азота или перекись водорода. Эти химические вещества образуются в активных нервных тканях. Свободные радикалы могут увеличивать риск повреждения и дисфункции тканей, включая риск возникновения медицинских проблем, таких как рак и нейродегенеративные заболевания.
Также известно, что выработка мелатонина снижается с естественным старением, и вопрос о том, как это усугубляет болезнь, все еще исследуется.
Связанные условия
Шишковидная железа и ее выработка мелатонина играют центральную роль в нарушениях циркадного ритма, влияющих на сон. Это может усугубить бессонницу, например, при синдроме отсроченной фазы сна. Это также может быть связано с сезонным аффективным расстройством, иногда известным как зимняя депрессия. Кроме того, когда опухоль поражена шишковидной железой, последствия могут привести к операции на головном мозге.
Нарушения циркадного ритма
Эти состояния возникают, когда синхронность между моделями бодрствования и сна не согласуется с общественными нормами или естественным ритмом света и темноты. Характеризуется нерегулярным отходом ко сну и пробуждением, больной будет испытывать бессонницу и сонливость в неправильное время. Расстройства циркадного сна включают:
- Синдром отсроченной фазы сна: полуночники, которым трудно заснуть и просыпаться раньше.
- Синдром продвинутой фазы сна: характеризуется ранним началом сна и ранним утренним пробуждением.
- Свободный или не-24: чаще всего наблюдается у слепых людей без восприятия света, время сна может постепенно сдвигаться в течение недель или месяцев.
- Нерегулярный ритм сна и бодрствования: вместо продолжительного периода сна в течение ночи сон разбивается на более короткие интервалы в течение 24-часового дня.
Как можно нарушить время сна? В конечном итоге это может зависеть от личной точки зрения, на которую в значительной степени влияет социальный контекст. Нужно быть осторожным, чтобы не называть нормальные изменения физиологических паттернов болезнью. При наличии значительных социальных и профессиональных дисфункций (включая прогулы в школе или на работе) лечение может быть целесообразным. К счастью, тем, чей нерегулярный сон не имеет последствий, за медицинской помощью обычно не обращаются.
Сезонное аффективное расстройство (САР)
Из-за продолжительной ночной темноты, которая бывает в зимние месяцы в северном полушарии, может возникнуть сезонное аффективное расстройство. Состояние, также известное как зимняя депрессия, может быть связано с другими симптомами, включая снижение физической активности и увеличение веса. Может быть полезна фототерапия с искусственным применением света из светового короба или светотерапевтических очков. Время включения света обычно наступает по утрам, но важно следовать указаниям врача.
Опухоли шишковидной железы
Рак может редко поражать шишковидную железу. Фактически, менее 1 процента опухолей головного мозга возникает в шишковидной железе, но здесь обнаруживается от 3 до 8 процентов опухолей головного мозга у детей. Как правило, опухоли эпифиза чаще встречаются среди молодых людей, людей в возрасте от 20 до 40 лет. возраста. Есть лишь несколько опухолей, которые могут повлиять на шишковидную железу головного мозга. На самом деле существует только три типа настоящих опухолей эпифиза. К ним относятся:
- Пинеоцитома: медленнорастущая, часто классифицируется как опухоль II степени.
- Пинеобластома: в целом более агрессивная, классифицируется как промежуточная форма III степени или более злокачественная IV степени.
- Смешанная опухоль шишковидной железы: содержит комбинацию типов клеток, что делает точную классификацию менее возможной.
Эти опухоли могут стать достаточно большими, чтобы препятствовать нормальному току спинномозговой жидкости в желудочках. Подсчитано, что от 10 до 20 процентов опухолей шишковидной железы также могут распространяться через эту среду, особенно более агрессивный вариант пинеобластомы. К счастью, эти виды рака редко метастазируют в другие части тела.
Симптомы, которые развиваются при опухоли шишковидной железы, могут включать:
- Нарушение движений глаз, вызывающее двоение в глазах
- Головная боль
- Тошнота
- Рвота
Если обнаружена опухоль шишковидной железы, лечение обычно включает облучение. При наличии пинеобластомы необходимо облучить весь головной и спинной мозг. Если опухоль распространилась или возобновляется после лучевой терапии, может быть показана химиотерапия. В некоторых случаях может проводиться хирургическое вмешательство для определения типа опухоли путем удаления части опухоли. Если поток спинномозговой жидкости заблокирован, что приводит к отеку в головном мозге, может быть установлен шунт, чтобы обеспечить нормальное кровообращение за пределами места опухоли.
Другие условия
Примечательно, что некоторые лекарства могут влиять на переключение между восприятием света глазом и производством мелатонина в шишковидной железе. В частности, бета-блокирующие препараты, которые используются для лечения гипертонии, тахикардии и сердечных заболеваний, могут мешать нормальному высвобождению мелатонина. Эти так называемые бета-блокаторы включают лопрессор (метопролол), тенормин (атенолол), индерал (пропранолол). ), и другие. Если это оказывает значительное влияние на сон или здоровье, может потребоваться другое лекарство.
Шишковидная железа может кальцифицироваться у пожилых людей, загораясь на компьютерной томографии из-за повышенной плотности и приводя к наличию «мозгового песка» при патологической оценке ткани.
Тесты
В большинстве случаев тестирование для оценки эпифиза не показано. Уровни мелатонина можно измерить в слюне, крови и моче без непосредственной оценки состояния шишковидной железы; однако это в основном делается в контексте научных исследований, а не в клинической практике. Учитывая его размер, некоторые методы визуализации могут предоставить только ограниченные данные о структуре. В случае опухолей шишковидной железы могут потребоваться следующие тесты:
- Компьютерная томография (КТ)
- Магнитно-резонансная томография (МРТ)
- Биопсия головного мозга
Дальнейшая оценка циркадных расстройств может потребовать оценки сертифицированным специалистом по сну, который задаст целевые вопросы, чтобы лучше понять закономерности и последствия проблемы.
Отслеживание циркадного ритма может выполняться продольно с помощью журналов сна или актиграфии. Носимые устройства, включая обычные фитнес-трекеры, могут предоставлять некоторые из этих биометрических данных. Специалист по сну также назначит соответствующие вмешательства, включая возможное использование добавок мелатонина или фототерапии, для оптимизации сна и благополучия.
.jpg)
.jpg)