การทำงานของต่อมใต้สมองส่วนหลังและฮอร์โมนจากระบบประสาทส่วนหลัง

ต่อมใต้สมองส่วนหลัง หรือ นิวโรไฮโปไฟซิส (neurohypophysis) ไม่ใช่ต่อมที่แท้จริง แต่เป็นส่วนที่เก็บและหลั่งฮอร์โมนสองชนิด ได้แก่ วาโซเพรสซิน (vasopressin) และออกซิโทซิน (oxytocin) ซึ่งสร้างโดยเซลล์ประสาทในไฮโปทาลามัส แอกซอนของเซลล์ประสาทเหล่านี้จะทอดยาวเข้าไปในต่อมและหลั่งฮอร์โมนโดยตรงเข้าสู่กระแสเลือด กระบวนการนี้เรียกว่า การหลั่งสารจากระบบประสาท (neurosecretion)

Definition

ต่อมใต้สมองส่วนหลังคือส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อประสาทของต่อมใต้สมอง ซึ่งแอกซอนของเซลล์ประสาทแมกโนเซลลูลาร์ในไฮโปทาลามัสจะเก็บและหลั่งฮอร์โมนจากระบบประสาทส่วนหลัง ได้แก่ วาโซเพรสซิน (ฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ) และออกซิโทซิน โดยตรงเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการจัดระเบียบการหลั่งสารจากระบบประสาทของระบบไฮโปทาลามัส-นิวโรไฮโปไฟซิสแบบแมกโนเซลลูลาร์ (magnocellular hypothalamo-neurohypophyseal system) การสังเคราะห์และการขนส่งวาโซเพรสซินและออกซิโทซิน การทำงานทางสรีรวิทยาในการรักษาสมดุลน้ำและการสืบพันธุ์ รวมถึงสิ่งกระตุ้นที่ทำให้เกิดการหลั่งฮอร์โมนเหล่านี้ นี่เป็นหัวข้อทางสรีรวิทยาและไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Core questions

• ต่อมใต้สมองส่วนหลังแตกต่างจากต่อมใต้สมองส่วนหน้าในเชิงโครงสร้างอย่างไร?
• วาโซเพรสซินและออกซิโทซินถูกสังเคราะห์ที่ใดและไปถึงต่อมได้อย่างไร?
• สิ่งกระตุ้นใดที่ทำให้เกิดการหลั่งฮอร์โมนแต่ละชนิด?
• การทำงานทางสรีรวิทยาหลักของวาโซเพรสซินและออกซิโทซินคืออะไร?

Key concepts

• การหลั่งสารจากระบบประสาท (Neurosecretion)
• เซลล์ประสาทแมกโนเซลลูลาร์ (Magnocellular neurons) (นิวเคลียสซูปร้าออปติกและพาราเวนทริคูลาร์)
• วาโซเพรสซิน (Vasopressin) (ฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ, ADH)
• ออกซิโทซิน (Oxytocin)
• การควบคุมวาโซเพรสซินโดยออสโมรีเซพเตอร์ (Osmoreceptor control of vasopressin)
• การขนส่งตามแนวแอกซอนและเฮอร์ริงบอดี้ส์ (Axonal transport and Herring bodies)
• โปรตีนพาหะนิวโรฟิซิน (Neurophysin carrier proteins)
• รีเฟล็กซ์ทางระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ (Neuroendocrine reflex) (การหลั่งน้ำนม, การคลอดบุตร)

Mechanisms

เซลล์ประสาทแมกโนเซลลูลาร์ในนิวเคลียสซูปร้าออปติก (supraoptic nuclei) และพาราเวนทริคูลาร์ (paraventricular nuclei) ของไฮโปทาลามัสจะสังเคราะห์วาโซเพรสซินและออกซิโทซินในรูปของโปรตีนตั้งต้น บรรจุฮอร์โมนเหล่านี้พร้อมกับโปรตีนพาหะนิวโรฟิซิน (neurophysin) และขนส่งไปตามแอกซอนที่ยาวซึ่งไปสิ้นสุดที่ต่อมใต้สมองส่วนหลัง เมื่อเซลล์ประสาททำงาน ศักย์ไฟฟ้าจะกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนที่เก็บไว้โดยอาศัยแคลเซียม (calcium-dependent exocytosis) เข้าสู่หลอดเลือดฝอยที่มีรูพรุน เพื่อปล่อยเข้าสู่กระแสเลือด การหลั่งวาโซเพรสซินส่วนใหญ่ถูกกระตุ้นโดยการเพิ่มขึ้นของออสโมลาริตีในพลาสมา (plasma osmolality) (ตรวจจับโดยออสโมรีเซพเตอร์ในไฮโปทาลามัส) และโดยการลดลงของปริมาตรเลือดหรือความดันโลหิต โดยจะออกฤทธิ์ที่ไตเพื่อส่งเสริมการดูดซึมน้ำกลับคืน ส่วนออกซิโทซินจะถูกหลั่งโดยรีเฟล็กซ์ทางระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ เช่น การดูดนมและการยืดขยายของปากมดลูก และจะออกฤทธิ์ที่เต้านมเพื่อกระตุ้นการหลั่งน้ำนม และที่มดลูกเพื่อส่งเสริมการหดตัว

Clinical relevance

วาโซเพรสซินมีความสำคัญต่อการควบคุมสมดุลน้ำและออสโมลาริตีในพลาสมาของร่างกาย และออกซิโทซินมีความสำคัญต่อการให้นมบุตรและการคลอดบุตร ดังนั้นสรีรวิทยาของฮอร์โมนเหล่านี้จึงเป็นพื้นฐานในการตีความการทำงานของของเหลวและการสืบพันธุ์ในสาขาวิทยาศาสตร์สุขภาพ การทำความเข้าใจว่าฮอร์โมนเหล่านี้ถูกหลั่งโดยกระบวนการหลั่งสารจากระบบประสาท อธิบายได้ว่าเหตุใดการทำงานของต่อมใต้สมองส่วนหลังจึงขึ้นอยู่กับเซลล์ประสาทไฮโปทาลามัสและแอกซอนที่สมบูรณ์ บทความนี้อธิบายถึงสรีรวิทยาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

แบบจำลองการหลั่งสารจากระบบประสาทที่สรุปไว้ในที่นี้มีพื้นฐานมาจากการทบทวนระบบไฮโปทาลามัส-นิวโรไฮโปไฟซิสแบบแมกโนเซลลูลาร์ และสรีรวิทยาของวาโซเพรสซินและออกซิโทซิน แนวคิดของการหลั่งสารจากระบบประสาทที่ว่าเซลล์ประสาทสามารถหลั่งฮอร์โมนเข้าสู่กระแสเลือดได้นั้น พัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 และยังคงเป็นหลักการสำคัญสำหรับต่อมส่วนนี้

History

แนวคิดที่ว่าเซลล์ประสาทในไฮโปทาลามัสสามารถหลั่งฮอร์โมนได้ ซึ่งเสนอโดย Ernst และ Berta Scharrer ได้ก่อตั้งสาขาการหลั่งสารจากระบบประสาทและอธิบายการทำงานของต่อมใต้สมองส่วนหลัง การแยกและการสังเคราะห์ออกซิโทซินและวาโซเพรสซินโดย Vincent du Vigneaud ในทศวรรษ 1950 ซึ่งได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบล ได้ระบุว่าฮอร์โมนจากระบบประสาทส่วนหลังทั้งสองชนิดนี้เป็นเปปไทด์เก้ากรดอะมิโนที่มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

Key figures

• Ernst Scharrer
• Berta Scharrer
• Vincent du Vigneaud
• Mariana Morris

Seminal works

• burbach-2001
• lee-2009

Frequently asked questions

ต่อมใต้สมองส่วนหลังสร้างฮอร์โมนของตัวเองหรือไม่?

ไม่ วาโซเพรสซินและออกซิโทซินถูกสังเคราะห์ในเซลล์ประสาทไฮโปทาลามัส ต่อมใต้สมองส่วนหลังเพียงแค่เก็บและหลั่งฮอร์โมนเหล่านี้เข้าสู่กระแสเลือดเท่านั้น เป็นเนื้อเยื่อประสาท ไม่ใช่ต่อมที่หลั่งสารในความหมายทั่วไป

สิ่งกระตุ้นหลักสำหรับการหลั่งวาโซเพรสซินคืออะไร?

การเพิ่มขึ้นของออสโมลาริตีในพลาสมาที่ตรวจจับโดยออสโมรีเซพเตอร์ในไฮโปทาลามัสเป็นสิ่งกระตุ้นหลัก การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของปริมาตรเลือดหรือความดันโลหิตก็กระตุ้นการหลั่งเช่นกัน