کنترل بازخوردی و تنظیم محورهای هورمونی

کنترل بازخوردی اصلی است که محورهای هورمونی را پایدار نگه می‌دارد: خروجی یک محور حس می‌شود و برای تنظیم محرک خود به کار می‌رود. بازخورد منفی، که در آن افزایش هورمون مؤثر، هیپوتالاموس و هیپوفیز را سرکوب می‌کند، الگوی غالب است و سطوح هورمون‌های در گردش را در حدود یک نقطه تنظیم‌شده نگه می‌دارد.

Definition

کنترل بازخوردی غدد درون‌ریز، تنظیم یک محور هورمونی توسط خروجی خود آن است: هورمون‌های مؤثر بر هیپوتالاموس و هیپوفیز عمل می‌کنند، معمولاً برای مهار ترشح بیشتر (بازخورد منفی) و گاهی برای تقویت آن (بازخورد مثبت)، که به این ترتیب سطوح هورمون را تثبیت یا تغییر می‌دهند.

Scope

این موضوع بازخورد منفی و مثبت در محورهای غدد درون‌ریز، سطوحی که بازخورد در آنها عمل می‌کند (حلقه‌های بلند، کوتاه و فوق‌کوتاه)، ایده نقطه تنظیم، و چگونگی توضیح بازخورد پایداری و اختلالات محورهایی مانند سیستم‌های تیروئید، گناد و آدرنال را پوشش می‌دهد. این یک موضوع فیزیولوژی است، نه راهنمایی بالینی.

Core questions

• چگونه بازخورد منفی یک هورمون را در نقطه تنظیم خود حفظ می‌کند؟
• حلقه‌های بازخورد بلند، کوتاه و فوق‌کوتاه چه هستند؟
• چه زمانی و چرا یک محور به جای بازخورد منفی از بازخورد مثبت استفاده می‌کند؟
• بازخورد چگونه به تعیین سطح یک اختلال غدد درون‌ریز کمک می‌کند؟

Key concepts

• بازخورد منفی
• بازخورد مثبت
• نقطه تنظیم
• حلقه‌های بلند، کوتاه و فوق‌کوتاه
• بازخورد محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-آدرنال (HPA)
• بازخورد محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-تیروئید (HPT)
• افزایش ناگهانی LH تخمک‌گذاری
• پایداری هموستاتیک

Key theories

تنظیم بازخورد منفی محورهای غدد درون‌ریز

در هر محور هیپوتالاموس-هیپوفیز، هورمون مؤثر محیطی ترشح هیپوتالاموس و هیپوفیز را مهار می‌کند، به طوری که هر انحرافی از هورمون از نقطه تنظیم خود، تغییری اصلاح‌کننده در محرک ایجاد می‌کند و سطوح در گردش را در یک محدوده باریک نگه می‌دارد.

بازخورد مثبت در افزایش ناگهانی تخمک‌گذاری

در حدود میانه چرخه، استروژن بالای پایدار اثر مهاری معمول خود را معکوس کرده و به جای آن هیپوتالاموس و هیپوفیز را تحریک می‌کند و باعث افزایش سریع LH می‌شود که تخمک‌گذاری را آغاز می‌کند، نمونه‌ای از بازخورد مثبت شبیه به سوئیچ در یک محور که در غیر این صورت بازخورد منفی دارد.

Mechanisms

در یک حلقه بازخورد بلند، یک هورمون محیطی (برای مثال کورتیزول یا هورمون تیروئید) بر هیپوتالاموس و هیپوفیز عمل می‌کند تا هورمون آزادکننده و هورمون تروفیک را که تولید خود آن را تحریک می‌کنند، سرکوب کند؛ کاهش هورمون محیطی این مهار را آزاد کرده و ترشح را بازیابی می‌کند، بنابراین سیستم به عنوان یک تنظیم‌کننده که از یک نقطه تنظیم دفاع می‌کند، عمل می‌کند. حلقه‌های کوتاه، که در آن یک هورمون هیپوفیزی بر هیپوتالاموس بازخورد می‌دهد، و حلقه‌های فوق‌کوتاه، که در آن یک هورمون هیپوتالاموسی نورون‌های خود را تنظیم می‌کند، کنترل دقیق‌تری را اضافه می‌کنند. بیشتر محورها از بازخورد منفی استفاده می‌کنند، اما محور تولید مثل نیز از بازخورد مثبت بهره می‌برد: استروژن بالای پایدار از مهار به تحریک هیپوتالاموس و هیپوفیز تغییر می‌کند و باعث افزایش ناگهانی LH می‌شود که تخمک‌گذاری را قبل از از سرگیری بازخورد منفی ایجاد می‌کند.

Clinical relevance

منطق بازخورد ستون فقرات استدلال غدد درون‌ریز است: از آنجا که هورمون تروفیک و هورمون محیطی تحت بازخورد منفی دست‌نخورده در جهت‌های مخالف حرکت می‌کنند، رابطه آنها برای تعیین اینکه آیا اختلال در غده یا در هیپوتالاموس و هیپوفیز است، استفاده می‌شود. این مدخل اصل تنظیم را توضیح می‌دهد و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

Evidence & guidelines

کنترل بازخوردی به عنوان اصل سازمان‌دهنده تنظیم غدد درون‌ریز در بررسی‌های فیزیولوژیکی محورهای فردی، مانند کنترل بازخوردی محور HPA، و در متون استاندارد فیزیولوژی تثبیت شده است؛ افزایش ناگهانی تخمک‌گذاری با بازخورد مثبت در بررسی‌های محور تولید مثل به تفصیل شرح داده شده است. این سنتزها، به جای هر آزمایش واحد، موضوع را تعریف می‌کنند.

History

این ایده که محیط داخلی به طور فعال دفاع می‌شود، به مفهوم محیط داخلی (milieu interieur) کلود برنارد و مفهوم هموستاز والتر کانن بازمی‌گردد. با شناسایی هورمون‌های هیپوتالاموسی و هیپوفیزی در قرن بیستم، کنترل بازخوردی به چارچوب صریح برای درک چگونگی حفظ پایداری هر محور تبدیل شد، و افزایش ناگهانی تخمک‌گذاری به عنوان یک مورد فیزیولوژیکی برجسته از بازخورد مثبت شناخته شد.

Key figures

• Walter B. Cannon
• Geoffrey Harris
• Andrew V. Schally
• Allan E. Herbison

Seminal works

• keller-wood-2015
• herbison-2018

Frequently asked questions

چرا بازخورد منفی در سیستم‌های غدد درون‌ریز بسیار رایج است؟

زیرا سطوح هورمون را تثبیت می‌کند: هر افزایشی بالاتر از نقطه تنظیم، محرک ترشح را سرکوب می‌کند و هر کاهشی آن را آزاد می‌کند، به طور خودکار انحرافات را اصلاح کرده و هورمون را در یک محدوده فیزیولوژیکی باریک نگه می‌دارد.

بازخورد در کجای یک محور عمل می‌کند؟

معمولاً هم در هیپوتالاموس و هم در هیپوفیز (حلقه بلند)، با حلقه‌های کوتاه اضافی از هیپوفیز به هیپوتالاموس و حلقه‌های فوق‌کوتاه در داخل هیپوتالاموس، که کنترل را در سطوح مختلف فراهم می‌کند.