HIPOTALAMUS Prof.dr Gordana Maširevi-Draškovi Hipotalamus je centar koji upravlja: svim vegetativnim i veinom endokrinih procesa u telu, pa je tako najznaajniji organ u homeostatskoj kontroli unutrašnje sredine. Znaajno je istai da se hipotalamus nalazi u grupi cirkumventrikularnih organa koje ine: - neurohipofiza i eminentio mediana, - area postrema, - organum vasculosum laminae terminalis (OVLT) i - subfornikalni organ (SFO) a koji su izvan krvno-moždane barijere. Ser Charles Sherrington je pre mnogo godina nazvao hipotalamus glavenom ganglijom autonomnog nervnog sistema. ovek je homeotermna životinja zahvaljujui grupi refleksnih odgovora koje integriše hipotalamus da održi telesnu temperaturu u vrlo uskim granicama uprkos velikih varijacija u temperaturi spoljašnje sredine. Termoregulacioni odgovori u oveka ukljuuju: - autonomne, - somatske, - endokrine i - bihevioralne promene. Termoreceptori su smešteni u koži (prvenstveno za hladno), dubokim tkivima, kimenoj moždini i drugim moždanim regionima ukljuujui hipotalamus (prvenstveno za toplo). Termoreceptori itaju temperaturu tela i šalju informacije u hipotalamus. Hipotalamus uporeuje temperaturu tela sa baždarnom takom (set-point) i pokree termoregulaciono podešavanje lokalnim i opštim refleksnim odgovorima: ako je temperatura tela ispod baždarne take, zadnji hipotalamus aktivira mehanizme za stvaranje toplote (povean metabolizam, drhtanje, vazokonstrikcija krvnih sudova kože); ako je temperatura tela iznad baždarne take, prednji hipotalamus aktivira mehanizme za odavanje toplote (vazodilatacija krvnih sudova kože, znojenje). Znai, hladnoa pokree refleksne odgovore preko zadnjeg hipotalamusa (centar za hladno) a toplota preko prednjeg hipotalamusa (centar za toplo). Serotonin je sinaptiki medijator u centrima koje aktivira hladnoa i koji stvaraju toplotu a noradrenalin u centrima koje aktivira toplota i koji poveaavaju odavanje toplote. Pirogeni, kako egzogeni (mikroorganizmi), tako i endogeni podižu baždarnu taku temperature, prednji hipotalamus to ita kao sniženu temperaturu tela i aktivira mehanizme za stvaranje toplote. Endogeni pirogeni (Eps) su citokini (Il-1, Il-6, β-ifn, γ- IFN, i TNF-α) koje proizvode monociti i makrofage. Ovi citokini su polipeptidi i ne mogu proi krvno-moždanu barijeru. Oni deluju na organum vasculosum laminae terminalis (OVLT) koji aktivira preoptiko podruje hipotalamusa. Pored toga, infekcija
stimuliše proizvodnju citokina u CNS koji onda deluju direktno na termoregulacione centre. Hipotalamus je tesno povezan sa limbikim sistemom, retikularnom formacijom i preko talamusa sa cerebralnim korteksom. Sledstveno tome, hormonska ravnoteža nije isto vegetativna regulacija, ve je povezana sa: ciklusom budnost-spavanje i sa psihikim faktorima i emocijama (stres može uzrokovati izostanak menstrualnog krvarenja) Hipotalamus može regulisati hormonske, somatske i nervne procese (koji su pod njegovim uticajem) na takav nain da organizam pokazuje odbrambeno ponašanje (alarmna reakcija), nutritivno ponašanje (reakcije povezane sa hranjenjem i varenjem), termoregulacione ponašanje, ponašanje povezano sa reprodukcijom jedinke. U hipotalamusu se odabira «programa» koji odreuje vrstu ponašanja, tj. aktiviraju se hormoni, autonomni i somatski nervni sistem kao «orue» za aktivaciju ili inhibiciju odgovarajueg perifernog organa ili strukture. Odbrambeno ponašanje (reakcija napada ili povlaenja) ukljuuje povean protok krvi kroz mišie, porast krvnog pritiska, frekvence respiracije, vazokonstrikciju u gastrointestinalnom traktu, itd. Slian program se aktivira tokom fizikog rada. Porast krvnog pritiska se pojavljuje i tokom hranjenja, mada je u ovom sluaju protok krvi kroz gastrointestinalni trakt povean a kroz mišie smanjen. Seksualni odgovor i reprodukcija ukljuuju centralnu kontrolu polnog odnosa, neuronske mehanizme koji posreduju seksualnu aktivnost, hormonsku regulaciju trudnoe itd. Limbiki sistem reguliše uroeno i steeno ponašanje («izbor programa»), iz njega potiu naše nagonsko ponašanje, motivacija i emocije («unutrašnji svet»). Postoje reciprone veze (lateralnog) hipotalamusa (uglavnom»prizivanje programa») sa temporalnim i frontalnim korteksom koje su znaajne za integraciju (determinacija ponašanja) percepcije i procenu signala iz «spoljašnjeg sveta» sa sadržajem memorije. Anatomski hipotalamus ne pripada limbikom sistemu. Funkcionalno hipotalamus je neodvojiv deo limbikog sistema, jer on upravlja ekspresijom emocija (strah, bes, radost, tuga) tj. fizikim komponentama emocija. Telesne funkcije veine, ako ne i svih živih bia pokazuju ritmike fluktuacije u trajanju od oko 24 asa, tj. one su cirkadijalne (circa oko + dia dan ). Cirkadijalni ritmovi su sinhronizovani sa ciklusom svetlosti u spoljašnjoj sredini: dan no. U sisara, ukljuujui i oveka, cirkadijalni ritam upravlja luenjem hormona (ACTH, hormona rasta, melatonina), ciklusom budnost-spavanje, ciklusom telesne temperature, obrascem aktivnosti (diurnalni i nokturalni organizmi).
Generator ovih ritmova ( biološki asovnik ) su suprahijazmatska jedra hipotalamusa, po jedno sa obe strane optike hijazme. Iz hipotalamusa, nervni i endokrini putevi upravljaju cirkadijalnim ritmovima telesnih funkcija. Aferentni signali koji usklauju cirkadijalne ritmove sa ciklusom svetlosti dolaze iz oiju retinohipotalamikim vlaknima koja prolaze direktno iz optike hijazme do suprahijazmatskih jedara. Suprahijazmatska jedra primaju i znaajnu serotonergiku inervaciju iz rafe jedara ali je uloga ovih jedara na biološki asovnik još uvek nepoznata. Regulaciju hranjenja kontrolišu brojni faktori; mnogi od njih još uvek nisu dovoljno objašnjeni i ispitani, ali je uloga hipotalamusa nedvosmisleno dokazana. Prikupljeni su brojni podaci o genima, peptidima, neurotransmiterima i receptorima u hipotalamusu i susednim podrujima koji su ukljueni u kontrolu uzimaanja hrane. Hipotalamika regulacija hranjenja zavisi od interakcije dva podruja: lateralnog centra za hranjenje i medijalnog centra za sitost. Centar za hranjenje je hronino aktivan, a njegovu aktivnost prolazno inhibira centar za sitost. Izgleda da ovaj centar ima baždarnu taku prema kojoj hipotalamus kontroliše uzimanje hrane. Uzimanje hrane poveavaju neuropeptid Y, melanin-koncentrišui hormon, orexin-a i orexin-b; a inhibiraju pro-opiomelanokortin (POMC), CRH, noradrenalin, adrenalin, serotonin, itd. Amfetamin i srodna jedinjenja se koriste kliniki za suzbijanje apetita delujui prvenstveno tako što oslobaaju noradrenalin u CNS. Hipotalamus kontroliše homeostazu vode: - stvaranjem oseaja žei i - kontrolom izluivanja vode putem bubrega. Pijenje regulišu osmolalnost plazme i zapremina ekstracelularne tenosti (ECT). Osmolalnost deluje na osmoreceptore smeštene u prednjem hipotalamusu. Smanjenje zapremine ECT uzrokuje že jednim delom, posredstvom sistema reninangiotenzin. Angiotenzin II deluje na subfornikalni organ i organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), specijalizovana receptorska podruja u diencefalonu, koja onda stimuliše moždane regione povezane sa žei. Ova dva podruja pripadaju cirkumventrikularnim organima koji su izvan krvno-moždane barijere. Centralni nervni sistem preko senzornih organa prima neprekidno informacije o promenama u unutrašnjoj i spoljašnjoj sredini organizma i pokree efektorske mehanizme da prilagodi organizam tim promenama. Pored somatskih i autonomnih u efektorske mehanizme ubrajamo i endokrini sistem. Hipotalamus kontroliše luenje hormona hipofize: zadnji režanj hipofize (neurohipofizu) nervnim putem, a prednji režanj hipofize (adenohipofizu) hipotalamusnim hormonima koje lui u hipotalamo-hipofizni portalni sistem. Samo oni hipotalamusni hormoni koji regulišu luenje adenohipofize nazivaju se hipofizeotropni hormoni. Eminentio mediana, deo hipotalamusa izvan krvno-moždane barijere, lui u primarni kapilarni pleksus hipofizeotropne hormone (oslobaajui i inhibirajui hormoni) koji
kontrolišu luenje prednjeg režnja hipofize. Portalne vene grade sekundarni kapilarni pleksus koji snabdeva 90% krvi za elije prednje hipofize. Adenohipofiza lui stimulišue hormone koji upravljaju radom ciljnih endokrinih organa (tireoidna žlezda, adrenalni korteks i gonade). Endokrine žlezde lue hormone koji pored dejstva na ciljne organe, deluju i na hipotalamo-hipofizni sistem i smanjuju luenje pituitarnih tropnih hormona (negativna povratna sprega). Tako se formira model hipotalamo-hipofiza-ciljna žlezda kao mehanizam endokrine kontrole homeostaze. Nervna kontrola pituitarne žlezde ostvaruje se neurohumoralnom sekrecijom specijalizovanih neurosekretornih neurona (peptidergiki neuroni). Neurosekretorni neuroni imaju dve uloge: funkcionišu kao tipini neuroni: stvaraju i provode akcione potencijale funkcionišu kao endokrine žlezde: sintetišu neurohormone koji se aksoplazmatskim transportom (vezani za proteinske nosae neurofizine) prenose i skladište u akson terminalima u obliku sinaptikih vezikula. U odgovoru na adekvatni stimulus neurosekretorni neuroni okidaju akcione potencijale koji prazne sinaptike vezikule (Ca 2+ posredovana egzocitoza) i oslobaaju neurohormone bilo direktno u sistemsku cirkulaciju (neurohipofiza) ili u portalni sistem (hipofizeotropni neuroni koji sintetišu i oslobaaju neurohormone u primarni pleksus hipofiznog portalnog sistema). U oveka, neurosekretorni neuroni su prisutni u hipotalamusu gde su grupisani u dve odvojene populacije elija koje lue neurohormone: magnocelularni neurosekretorni sistem ine supraoptika i paraventrikularna jedra koja stvaraju zajedniki supraoptikohipofizni trakt. Magnocelularni neuroni sintetišu i oslobaaju neurohormone: antidiuretski hormon (ADH) i oksitocin. parvicelularni neurosekretorni sistem ine neurosekretorni neuroni tuberoinfundibularnog trakta iji se akson terminali završavaju direktno na kapilarima portalnih sudova eminencije medijane u koje sekretuju hipofizeotropne hormone. Oni predstavljaju zajedniki završni put neuroendokrine regulacije. Parvicelularni neurosekretorni neuroni su uglavnom peptidergiki sa izuzetkom dopaminergikih neurosekretornih neurona koji sintetišu i oslobaaju prolaktin-inhibirajui faktor (PIF). Monoaminergiki neuroni mezencefalona i donjeg dela moždanog stabla prenose informacije u magnocelularni i parvicelularni neurosekretorni sistem. Monoaminergiki neuroni koji inervišu parvicelularne neurone proizvode i lue biogene amine koji kontrolišu oslobaanje hipofizeotropnih hormona. Funkciju magnocelularnog neurosekretornog sistema kontrolišu holinergiki i noradrenergiki neuroni: - acetilholin (ACh) stimuliše oslobaanje ADH i oksitocina; - noradrenalin inhibira luenje ADH i oksitocina. Kako luenje magnocelularnih i parvicelularnih peptidergikih neurona regulišu biogeni amini, neurosekretorni neuroni se mogu posmatrati i kaao neuroefektorske elije. Antidiuretski hormon (ADH) vrši humoralnu kontrolu fakultativne reapsorpcije vode i predstavlja glavni faktor u regulaaciji homeostaze vode u organizmu. Glavno mesto dejstva ADH membrane glavnih elija kortikalnih i medularnih sabirnih kanalia gde
poveava permeabilnost tih membrana za vodu. Pored toga, ADH smanjuje protok krvi kroz medulu bubrega. ADH stimuliše oslobaanje adrenokortikotropnog hormona (ACTH) iz adenohipofize. Oksitocin stimuliše kontrakcije glatkih mišia: - mlene žlezde (mioepitelne elije) i omoguava ejekciju mleka (refleks naviranja mleka) i - uterusa (miometrijum). Progesteron štiti gravidni uterus od dejstva oksitocina. Oksitocin stimuliše kontrakcije uterusa tokom poroaja i koristi se u akušerstvu za indukciju poroaja. Prof.dr Gordana Maširevi-Draškovi