Anatomie epifýzy

Hluboko v mozku je drobná epifýza, orgán, který produkuje v těle melatonin, vlivný hormon, který pomáhá regulovat spánek a bdělost a cirkadiánní vzorce, které mají široké účinky na zdraví. Objevte více o anatomii, poloze a funkci epifýzy a o tom, jak ovlivňuje spánek, ovlivňuje sezónní reprodukci u zvířat a může být ovlivněna konkrétními nádory mozku.

Anatomie

Epifýza (nebo epifýza) je malý orgán ve tvaru šišky, který leží ve střeše třetí komory, hluboko v mozku. Pitevní studie ukázaly, že průměrná velikost epifýzy je podobná zrnku rýže. Komory jsou prostory naplněné tekutinou a třetí komora sahá od velkých postranních komor k úzkému mozkovému akvaduktu a prochází mezi dvěma polovinami části mozku zvané diencephalon. Nachází se v oblasti zvané epithalamus, těsně za thalamem a nad mozečkem, spočívající v zadní části mozku poblíž mozkového kmene. Existuje malé tekutinou naplněné epifýzové vybrání, které vyčnívá do stonku epifýzového těla, což umožňuje, aby se hormony, které produkuje, snadněji šířily do mozku.

Struktura

Mezi buňky, které tvoří tkáň epifýzy u lidí a jiných savců, patří pinealocyty produkující hormony a podpůrné intersticiální buňky. Nervové buňky nebo neurony mohou ovlivňovat pinealocyty sekrecí specifických chemikálií nazývaných neurotransmitery. Nervová vlákna se dostávají do žlázy epifýzou a obsahují mnoho látek, včetně:

• GABA
• Orexin
• Serotonin
• Histamin
• Oxytocin
• Vazopresin

Buňky pinealocytů mají receptory pro všechny tyto neurotransmitery, což naznačuje vliv těchto dalších chemických látek, které jsou v mozku běžné.

U lidí a jiných savců je tento vliv rozšířen mimo mozek na soubor neuronů umístěných v sympatických nadřazených cervikálních gangliích a parasympatických sphenopalatinách a učních gangliích. Toto spojení je relé z epifýzy do suprachiasmatického jádra (SCN) umístěného v hypotalamu. SCN má zásadní význam, protože se jedná o primární kardiostimulátor pro cirkadiánní rytmus v těle, ovlivněný vnímáním světla detekovaným sítnicí a vysílaným podél retinohypothalamického traktu.

Funkce

Nejdůležitější funkcí epifýzy je produkce hormonu zvaného melatonin. Melatonin je syntetizován z molekul neurotransmiteru serotoninu. Jakmile je vyroben, je vylučován z epifýzy. Má důležité účinky na cirkadiánní rytmus, včetně dopadů na spánek a možných účinků na sezónní reprodukci u zvířat.

V epifýze prochází serotonin (který je odvozen od aminokyseliny nazývané tryptofan) transformací, když se přidá acetylová skupina a poté methylová skupina za vzniku melatoninu. Toho je dosaženo dvěma enzymy: serotonin-N-acetyltransferázou a hydroxyindol-O-methyltranferázou. Produkce melatoninu je ovlivněna expozicí světla.

Jak světlo ovlivňuje produkci melatoninu v epifýze? Abychom mohli odpovědět na tuto otázku, je důležité pochopit, jak světlo obecně ovlivňuje cirkadiánní rytmy těla. Z latinského významu „asi jeden den“ označuje termín cirkadiánní řadu fyziologických procesů, které jsou spojeny s načasováním světla a tmy. Ačkoli zahrnuje spánek a bdění, toto cirkadiánní načasování se pravděpodobně rozšíří na uvolňování hormonů, využití energie k optimalizaci metabolismu a koordinaci vzájemně propojených systémů těla.

Světlo, které prochází sítnicí oka, aktivuje specifické receptory zvané vnitřní fotocitlivé gangliové buňky sítnice (ipRGC). Tyto buňky obsahují fotopigment zvaný melanopsin. Odtud se signál přenáší z očí do epifýzy. Nejprve je zpráva předána retinohypothalamickým traktem, který sahá od buněk sítnice k SCN v předním hypotalamu v mozku. Paraventrikulární jádro hypotalamu poté vyšle signál do pregangliových sympatických neuronů v míše, do nadřazeného cervikálního ganglia a nakonec do epifýzy.

Epifýza pak může změnit svou produkci melatoninu na základě množství světla, které je vnímáno očima. To vedlo k tomu, že epifýza byla nazývána „třetím okem“ těla díky své schopnosti reagovat na vnímání světla.

Když je melatonin produkován, není uvolňován do vakua, aby mohl dělat, co se mu zlíbí. Jak je tomu u mnoha procesů v těle, je zachována rovnováha. Tato rovnováha se nazývá homeostáza. Když epifýza vylučuje melatonin, dodává se zpět působením na receptory melatoninu MT1 a MT2 na SCN. Tato souhra ovlivňuje kontrolu nad cirkadiánním systémem v těle a má širší důsledky pro potenciální onemocnění.

Existuje několik dalších kuriózních účinků melatoninu, kterým lidé plně nerozumí. Je známo, že na zvířecích modelech může melatonin snížit sekreci hormonu uvolňujícího gonadotropiny (GnRH) z hypotalamu. To může mít inhibiční účinek na reprodukční funkce. U savců to může zpomalit zrání spermií a vajíček a snížit funkci reprodukčních orgánů. Předpokládá se, že může ovlivnit sezónní reprodukční funkce některých zvířat. Pokud jsou noci v zimních měsících delší a přístup k jídlu může být omezen, může větší tma vést k vyšším hladinám melatoninu a snížené plodnosti. Díky tomu může být u některých druhů zvířat méně pravděpodobné, že budou mít mláďata, která možná nepřežijí štíhlá zimní období. Význam tohoto, zejména u lidí, není znám.

Při užívání doplňkového melatoninu (což je jediný neregulovaný hormon, který je k dispozici k zakoupení v USA bez předpisu) u těhotných žen a dětí se však doporučuje určitá opatrnost. Uvolňování melatoninu epifýzou může hrát roli v načasování lidského pohlavního zrání. Úroveň melatoninu v pubertě mírně klesá a epifýzy, které vylučují produkci melatoninu, způsobí předčasnou pubertu u malých dětí.

A konečně, melatonin produkovaný epifýzou je velmi účinným antioxidantem. Může chránit neurony v centrálním nervovém systému před volnými radikály, jako je oxid dusnatý nebo peroxid vodíku. Tyto chemikálie jsou generovány v aktivních nervových tkáních. Volné radikály mohou zvyšovat riziko poškození a dysfunkce tkání, včetně rizika zdravotních problémů, jako je rakovina a neurodegenerativní onemocnění.

Je také známo, že produkce melatoninu klesá s přirozeným stárnutím a to, jak to zhoršuje onemocnění, je stále zkoumáno.

Přidružené podmínky

Epifýza a její produkce melatoninu jsou ústředním bodem poruch cirkadiánního rytmu, které ovlivňují spánek. Může například zhoršit nespavost u syndromu opožděné fáze spánku. Může také hrát roli při sezónních afektivních poruchách, někdy známých jako zimní deprese. Navíc, když je epifýza ovlivněna nádory, mohou tyto účinky vést k operaci mozku.

Cirkadiánní poruchy rytmu

Tyto podmínky nastávají, když synchronizace mezi vzory bdělosti a spánku neodpovídá společenským normám nebo přirozenému rytmu světla a tmy. Postižená osoba, která se vyznačuje nepravidelným časem odpočinku a probuzením, pocítí nespavost a nesprávně načasovanou ospalost. Mezi cirkadiánní poruchy spánku patří:

• Syndrom zpožděné fáze spánku: Noční sovy, které mají potíže se spánkem a problémy s probuzením v dřívější době.
• Syndrom pokročilé fáze spánku: Vyznačuje se časným nástupem spánku a brzkým ranním probuzením.
• Volný běh nebo non-24: Načasování spánku se nejčastěji vyskytuje u nevidomých bez vnímání světla, načasování spánku se může během týdnů nebo měsíců postupně posunout.
• Nepravidelný rytmus spánku a bdění: Spánek se místo 24hodinového dne spíše než prodloužená doba spánku přes noc rozdělí na kratší intervaly.

Jak může být narušeno načasování spánku? Nakonec to může záviset na osobní perspektivě, do značné míry ovlivněné sociálním kontextem. Člověk musí být opatrný, aby se vyhnul označení normálních variací fyziologických vzorů jako nemoci. Pokud existuje významná sociální a pracovní dysfunkce (včetně absence ve škole nebo v práci), může být vhodná léčba. Naštěstí pro ty, jejichž nepravidelné spánkové vzorce jsou bez následků, není lékařská pomoc obvykle vyhledávána.

Sezónní afektivní porucha (SAD)

S prodlouženou temnotou noci, která se vyskytuje v zimních měsících na severní polokouli, může nastat sezónní afektivní porucha. Tento stav, známý také jako zimní deprese, může být spojen s dalšími příznaky, včetně snížené fyzické aktivity a přírůstku hmotnosti. Může být užitečná fototerapie s umělou aplikací světla ze světelné skříňky nebo ze světelných terapeutických brýlí. Načasování světla je obvykle ráno, je však důležité řídit se pokyny lékaře.

Nádory epifýzy

Rakovina může zřídka ovlivnit epifýzu. Ve skutečnosti se méně než 1 procento mozkových nádorů vyskytuje v epifýze, ale zde se nachází 3 až 8 procent mozkových nádorů u dětí. Obecně se nádory epifýzy vyskytují více u mladých dospělých, u jedinců mezi 20 a 40 lety věku. Existuje jen hrstka nádorů, které mohou ovlivnit epifýzu v mozku. Ve skutečnosti existují pouze tři typy skutečných nádorů epifýzy. Tyto zahrnují:

• Pineocytom: Pomalu rostoucí, často klasifikovaný jako nádor II. Stupně.
• Pineoblastom: Obecně agresivnější, buď klasifikovaný jako střední forma stupně III, nebo malignější stupeň IV.
• Smíšený epifýzový nádor: Obsahuje kombinaci typů buněk, díky čemuž je čistá klasifikace méně možná.

Tyto nádory mohou růst dostatečně velké, aby bránily normálnímu toku mozkomíšního moku v komorách. Odhaduje se, že tímto médiem se může šířit také 10 až 20 procent nádorů epifýzy, zejména agresivnější varianta pinoblastomu. Naštěstí tyto druhy rakoviny zřídka metastázují kdekoli v těle.

Příznaky, které se vyvinou u nádoru epifýzy, mohou zahrnovat:

• Zhoršené pohyby očí způsobující dvojité vidění
• Bolest hlavy
• Nevolnost
• Zvracení

Pokud je identifikován nádor epifýzy, léčba obvykle zahrnuje záření. Pokud je přítomen pinoblastom, musí být ozářen celý mozek a mícha. Pokud se nádor rozšířil nebo znovu roste po radiační léčbě, může být indikována chemoterapie. V některých případech lze provést chirurgický zákrok k určení typu nádoru odstraněním části nádoru. Pokud je průtok mozkomíšního moku blokován, což vede k otoku v mozku, může být zaveden zkrat, aby se zajistila normální cirkulace mimo místo nádoru.

Jiné podmínky

Je pozoruhodné, že některé léky mohou ovlivnit přenos z vnímání světla okem na produkci melatoninu v epifýze. Beta-blokátory, které se používají k léčbě hypertenze, tachykardie a srdečních onemocnění, mohou interferovat s normálním uvolňováním melatoninu. Mezi tyto takzvané beta blokátory patří Lopressor (metoprolol), Tenormin (atenolol), Inderal (propranolol) ), a další. Pokud to má významný dopad na spánek nebo zdraví, bude možná nutné použít jiný lék.

Epifýza může být u starších jedinců kalcifikována, rozsvítí se na CT skenu kvůli zvýšené hustotě a vede k přítomnosti „mozkového písku“ při patologickém hodnocení tkáně.

Testy

Ve většině případů není testování k posouzení epifýzy indikováno. Hladiny melatoninu lze měřit ve slinách, krvi a moči bez přímého hodnocení epifýzy; k tomu však většinou dochází v rámci výzkumných studií, a nikoli v klinické péči. Vzhledem ke své velikosti mohou některé zobrazovací techniky poskytovat pouze omezená data o struktuře. V souvislosti s nádory epifýzy mohou být vhodné následující testy:

• Počítačová tomografie (CT)
• Skenování pomocí magnetické rezonance (MRI)
• Mozková biopsie

Další posouzení cirkadiánních poruch může vyžadovat vyhodnocení spánkovým specialistou certifikovaným na palubě, který bude klást cílené otázky, aby lépe porozuměl vzorům a dopadům problému.

Sledování cirkadiánního rytmu lze provádět podélně pomocí protokolů spánku nebo aktigrafie. Některé z těchto biometrických údajů mohou poskytovat technologie nositelné, včetně běžných sledovačů fitness. Specialista na spánek také nasměruje vhodné intervence, včetně možného využití suplementace melatoninem nebo fototerapie, k optimalizaci spánku a pohody.