สรีรวิทยาของไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง

สรีรวิทยาของไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมองอธิบายถึงการทำงานร่วมกันของไฮโปทาลามัสและต่อมใต้สมองในฐานะหน่วยควบคุมแบบบูรณาการ โดยเปลี่ยนสัญญาณประสาทเป็นสัญญาณฮอร์โมนที่ควบคุมการเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ เมแทบอลิซึม การตอบสนองต่อความเครียด และสมดุลของน้ำ เป็นรากฐานทางสรีรวิทยาที่ใช้ทำความเข้าใจความผิดปกติทางคลินิกของแกนนี้

Definition

สรีรวิทยาของไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมองคือการศึกษาการทำงานของการหลั่งและการควบคุมตามปกติของระบบไฮโปทาลามัส-ไฮโปไฟเซียล (hypothalamo-hypophyseal system) รวมถึงการสังเคราะห์ฮอร์โมน การขนส่งผ่านพอร์ทัลและระบบประสาท การส่งสัญญาณไปยังต่อมเป้าหมาย และการควบคุมแบบป้อนกลับ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกายวิภาคของหน่วยไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง การเชื่อมโยงหลอดเลือดพอร์ทัลไปยังต่อมใต้สมองส่วนหน้า การเชื่อมต่อทางระบบประสาทโดยตรงไปยังต่อมใต้สมองส่วนหลัง ฮอร์โมนกระตุ้นและยับยั้งหลัก ฮอร์โมนโทรฟิกที่ควบคุม และวงจรป้อนกลับที่รักษาสมดุลของระบบ เป็นสรีรวิทยาเชิงพรรณนา ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• ฮอร์โมนจากไฮโปทาลามัสเข้าถึงและควบคุมต่อมใต้สมองส่วนหน้าได้อย่างไร?
• การป้อนกลับจากต่อมเป้าหมายปรับการทำงานของต่อมใต้สมองได้อย่างไร?
• ต่อมใต้สมองส่วนหลังแตกต่างจากการทำงานของต่อมใต้สมองส่วนหน้าอย่างไร?

Key concepts

• ระบบพอร์ทัลของต่อมใต้สมอง (Hypophyseal portal system)
• ฮอร์โมนกระตุ้นและยับยั้ง (Releasing and inhibiting hormones)
• ฮอร์โมนโทรฟิกของต่อมใต้สมองส่วนหน้า (Anterior pituitary trophic hormones)
• ต่อมใต้สมองส่วนหลัง (Neurohypophysis)
• การป้อนกลับเชิงลบและเชิงบวก (Negative and positive feedback)
• การหลั่งฮอร์โมนแบบเป็นจังหวะ (Pulsatile hormone secretion)

Mechanisms

เซลล์ประสาทหลั่งสาร (neurosecretory neurons) ในไฮโปทาลามัสจะหลั่งฮอร์โมนเปปไทด์ที่กระตุ้นและยับยั้งเข้าสู่มีเดียนเอมิเนนซ์ (median eminence) ซึ่งจะเข้าสู่หลอดเลือดฝอยพอร์ทัลของต่อมใต้สมอง (hypophyseal portal capillaries) และเดินทางไปยังต่อมใต้สมองส่วนหน้าเพื่อควบคุมการหลั่งฮอร์โมนการเจริญเติบโต โปรแลคติน ฮอร์โมนกระตุ้นต่อมไทรอยด์ ฮอร์โมนอะดรีโนคอร์ติโคโทรปิก และโกนาโดโทรปิน การหลั่งส่วนใหญ่เป็นแบบเป็นจังหวะ และฮอร์โมนการเจริญเติบโตโดยเฉพาะอย่างยิ่งถูกควบคุมโดยการทำงานที่ตรงกันข้ามของฮอร์โมนกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนการเจริญเติบโต (growth hormone-releasing hormone) และโซมาโตสแตติน (somatostatin) ร่วมกับการป้อนกลับจากอินซูลินไลก์โกรทแฟกเตอร์ 1 (insulin-like growth factor 1) (Giustina & Veldhuis, 1998) ฮอร์โมนของต่อมใต้สมองส่วนหลังจะถูกสังเคราะห์ในเซลล์ประสาทแมกโนเซลลูลาร์ (magnocellular neurons) ของไฮโปทาลามัส และถูกขนส่งลงมาตามแอกซอนเพื่อเก็บและหลั่ง ฮอร์โมนจากต่อมเป้าหมายจะส่งสัญญาณป้อนกลับไปยังทั้งไฮโปทาลามัสและต่อมใต้สมองเพื่อรักษาสมดุลของระบบ (Melmed, 2020)

Clinical relevance

การทำความเข้าใจสรีรวิทยาของแกนปกติเป็นพื้นฐานสำหรับการตีความการทดสอบต่อมไร้ท่อและการรับรู้เมื่อการผลิตฮอร์โมนสูงหรือต่ำผิดปกติ หัวข้อนี้อธิบายกรอบการกำกับดูแล เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับสรีรวิทยาและไม่ได้ระบุจุดตัดการวินิจฉัยหรือการบำบัด

History

การค้นพบการไหลเวียนของหลอดเลือดพอร์ทัลของต่อมใต้สมอง และในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 การแยกฮอร์โมนกระตุ้นการหลั่งของไฮโปทาลามัสแต่ละชนิด ได้ยืนยันว่าไฮโปทาลามัส ไม่ใช่ต่อมใต้สมองเพียงอย่างเดียว เป็นจุดสูงสุดของการควบคุมต่อมไร้ท่อ งานวิจัยในภายหลังที่อธิบายลักษณะการหลั่งแบบเป็นจังหวะและจุดตั้งค่าการป้อนกลับได้ปรับปรุงภาพนี้ให้เป็นแบบจำลองบูรณาการที่ใช้ในปัจจุบัน (Giustina & Veldhuis, 1998)

Key figures

• Andrea Giustina
• Johannes Veldhuis
• Shlomo Melmed

Seminal works

• giustina-veldhuis-1998
• melmed-2020-nejm

Frequently asked questions

ระบบพอร์ทัลของต่อมใต้สมองคืออะไร?

เป็นเครือข่ายหลอดเลือดพิเศษที่นำฮอร์โมนกระตุ้นและยับยั้งจากไฮโปทาลามัสโดยตรงไปยังต่อมใต้สมองส่วนหน้า ทำให้สมองสามารถควบคุมการหลั่งฮอร์โมนจากต่อมใต้สมองได้โดยที่สัญญาณเหล่านั้นไม่ถูกเจือจางในการไหลเวียนทั่วไป

ทำไมฮอร์โมนจากต่อมใต้สมองจึงถูกหลั่งเป็นจังหวะ?

การหลั่งแบบเป็นจังหวะ ซึ่งขับเคลื่อนโดยการส่งสัญญาณเป็นจังหวะจากไฮโปทาลามัส มีความสำคัญต่อการตอบสนองของเนื้อเยื่อเป้าหมายตามปกติ การได้รับฮอร์โมนอย่างต่อเนื่องแทนที่จะเป็นจังหวะอาจเปลี่ยนแปลงหรือลดการตอบสนองเหล่านั้นสำหรับฮอร์โมนจากต่อมใต้สมองหลายชนิด