Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с оси HPG )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ось HPG

Гипоталамо-гипофизарно-гонадной осью ( ось HPG ) относится к гипоталамуса , гипофиза , и гонад желез , как если бы эти отдельные эндокринные железы были единым целым. Поскольку эти железы часто действуют согласованно, физиологи и эндокринологи считают удобным и описательным говорить о них как о единой системе.

Ось HPG играет важную роль в развитии и регулировании ряда систем организма, таких как репродуктивная и иммунная системы. Колебания этой оси вызывают изменения гормонов, вырабатываемых каждой железой, и оказывают различное местное и системное воздействие на организм.

Ось контролирует развитие, воспроизводство и старение животных. Гонадотропин-рилизинг гормон (ГнРГ) выделяется из гипоталамуса с помощью ГнРГ-экспрессирующих нейронов . Передняя часть гипофиза вырабатывает лютеинизирующий гормон (ЛГ) и фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), а гонады вырабатывают эстроген и тестостерон .

У яйцекладущих организмов (например, рыб, рептилий, земноводных, птиц) ось HPG обычно называется осью гипоталамус-гипофиз-гонад-печень (ось HPGL) у самок. Многие белки яичного желтка и хориона гетерологично синтезируются в печени, которые необходимы для роста и развития овоцитов. Примерами таких необходимых белков печени являются вителлогенин и хориогенин.

В НРА , HPG, и HPT оси являются три пути , в которых гипоталамусе и гипофизе прямую функцию нейроэндокринной.

Местоположение и правила [ править ]

Регуляция HPG у мужчин, при этом система ингибин / активин играет аналогичную роль в клетках, продуцирующих GnRH.

Гипоталамус находится в головном мозге и секретируют ГнРГ. [1] ГнРГ проходит вниз по передней части гипофиза через портальную систему гипофиза и связывается с рецепторами секреторных клеток аденогипофиза . [2] В ответ на стимуляцию ГнРГ эти клетки продуцируют ЛГ и ФСГ, которые попадают в кровоток. [3]

Эти два гормона играют важную роль в коммуникации с гонадами. У женщин ФСГ и ЛГ действуют, прежде всего, для активации яичников с выработкой эстрогена и ингибина, а также для регулирования менструального цикла и цикла яичников . Эстроген образует петлю отрицательной обратной связи , подавляя выработку гонадолиберина в гипоталамусе. Ингибин подавляет активин , гормон, вырабатываемый периферией, который положительно стимулирует клетки, продуцирующие гонадолиберин. Фоллистатин , который также продуцируется во всех тканях организма, ингибирует активин и дает остальной части тела больший контроль над осью. У мужчин ЛГ стимулирует интерстициальные клетки, расположенные в семенниках.для выработки тестостерона, а ФСГ играет роль в сперматогенезе . У мужчин секретируется лишь небольшое количество эстрогена. Недавние исследования показали, что существует нейростероидная ось, которая помогает коре головного мозга регулировать выработку гонадолиберина в гипоталамусе. [4]

Кроме того, лептин и инсулин обладают стимулирующим действием, а грелин оказывает ингибирующее действие на секрецию гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) гипоталамусом . [5] Кисспептин также влияет на секрецию гонадолиберина. [6]

Функция [ править ]

Воспроизведение [ править ]

Одна из наиболее важных функций оси HPG - регулирование воспроизводства путем контроля маточного и яичникового циклов. [7] У женщин положительные отзывыпетля между эстрогеном и лютеинизирующим гормоном помогает подготовить фолликул в яичнике и матке к овуляции и имплантации. Когда яйцеклетка высвобождается, пустой мешок фолликула начинает вырабатывать прогестерон, подавляя работу гипоталамуса и передней доли гипофиза, что останавливает петлю положительной обратной связи эстроген-ЛГ. Если произойдет зачатие, плацента возьмет на себя секрецию прогестерона; поэтому мать не может снова овулировать. Если зачатие не происходит, уменьшение экскреции прогестерона позволит гипоталамусу возобновить секрецию гонадолиберина. Эти уровни гормонов также контролируют маточный (менструальный) цикл, вызывая фазу пролиферации при подготовке к овуляции, секреторную фазу после овуляции и менструацию, когда зачатие не происходит.Активация оси HPG как у мужчин, так и у женщин в период полового созревания также заставляет людей приобретать вторичные половые признаки.

У мужчин производство ГнРГ, ЛГ и ФСГ схоже, но эффекты этих гормонов различны. [8] ФСГ стимулирует стентакулярные клетки высвобождать андроген-связывающий белок , который способствует связыванию тестостерона . ЛГ связывается с интерстициальными клетками, заставляя их секретировать тестостерон. Тестостерон необходим для нормального сперматогенеза и подавляет работу гипоталамуса. Ингибин вырабатывается сперматогенными клетками, которые, также инактивируя активин, подавляют гипоталамус. После полового созревания уровень этих гормонов остается относительно постоянным.

Жизненный цикл [ править ]

Активация и деактивация оси HPG также помогает регулировать жизненные циклы. [7] При рождении уровни ФСГ и ЛГ повышены, и у самок также есть пожизненный запас первичных ооцитов. Эти уровни снижаются и остаются низкими в детстве. Во время полового созревания ось HPG активируется секрецией эстрогена из яичников или тестостерона из яичек . Эта активация эстрогена и тестостерона вызывает физиологические и психологические изменения. После активации ось HPG продолжает функционировать у мужчин всю оставшуюся жизнь, но перестает регулироваться у женщин, что приводит к менопаузе.. Это нарушение регуляции вызвано, главным образом, нехваткой ооцитов, которые обычно производят эстроген, чтобы создать петлю положительной обратной связи. По прошествии нескольких лет активность оси HPG снижается, и женщины теряют способность к деторождению. [9]

Хотя самцы остаются фертильными до самой смерти, активность оси HPG снижается. С возрастом у мужчин яички начинают вырабатывать меньше тестостерона, что приводит к состоянию, известному как постпубертатный гипогонадизм . [8] Причина снижения тестостерона неясна и является актуальной темой исследования. Постпубертатный гипогонадизм приводит к прогрессирующему снижению мышечной массы, увеличению массы висцерального жира, потере либидо, импотенции, снижению внимания, увеличению риска переломов и аномальному производству спермы.

Половой диморфизм и поведение [ править ]

Половые стероиды также влияют на поведение, потому что половые стероиды влияют на структуру и функционирование мозга. Во время развития гормоны помогают определить, как нейроны синапсируют и мигрируют, что приводит к половому диморфизму . [10] Эти физические различия приводят к различиям в поведении. Хотя не было доказано, что ГнРГ оказывает какое-либо прямое влияние на регуляцию структуры и функции мозга, гонадотропины, половые стероиды и активин обладают такими эффектами. Считается, что ФСГ может играть важную роль в развитии и дифференцировке мозга.

Было показано, что уровни тестостерона связаны с просоциальным поведением . [11] Это помогает создать синаптогенез, способствуя развитию и миграции нейритов. Активин способствует пластичности нейронов на протяжении всей жизни и регулирует нейротрансмиттеры периферических нейронов. Окружающая среда также может влиять на гормоны и поведение. [12]

Клиническая значимость [ править ]

Заболевания [ править ]

Заболевания гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси классифицируются Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) как: [13]

  • Группа I по ВОЗ нарушений овуляции : гипоталамо-гипофизарная недостаточность.
  • II группа ВОЗ нарушений овуляции : гипоталамо-гипофизарная дисфункция . Группа II по классификации ВОЗ является наиболее частой причиной нарушений овуляции, а наиболее частой причиной является синдром поликистозных яичников (СПКЯ). [14]

Генные мутации [ править ]

Генетические мутации и хромосомные аномалии - два источника изменения оси HPG. [15] Единичные мутации обычно приводят к изменениям связывающей способности гормона и рецептора, что приводит к инактивации или чрезмерной активации. Эти мутации могут возникать в генах, кодирующих GnRH, LH и FSH или их рецепторы. В зависимости от того, какой гормон и рецептор не могут связываться, происходят разные эффекты, но все они изменяют ось HPG.

Например, мужская мутация гена, кодирующего GnRH, может привести к гипогонадотропному гипогонадизму. Мутация, вызывающая усиление функции рецептора ЛГ, может привести к состоянию, известному как тестотоксикоз, которое вызывает половое созревание в возрасте от 2 до 3 лет. Нарушение функции рецепторов ЛГ может вызвать мужской псевдогермафродитизм. Аналогичные эффекты имели бы мутации у самок. Замещение гормонов можно использовать для начала полового созревания и продолжения, если в гене, кодирующем гормон, происходит мутация гена. Хромосомные мутации, как правило, влияют на выработку андрогенов, а не на ось HPG.

Подавление [ править ]

Ось HPG может быть подавлена введением гормональных противозачаточных средств . Хотя гормональные противозачаточные средства часто описываются как предотвращение беременности путем имитации состояния беременности, они эффективны, поскольку работают на оси HPG, имитируя лютеиновую фазу женского цикла. Основные активные ингредиенты - синтетические прогестины., которые имитируют биологически производный прогестерон. Синтетический прогестин предотвращает высвобождение ГнРГ гипоталамусом, а гипофизом - ЛГ и ФСГ; следовательно, он предотвращает переход яичникового цикла в фазу менструации и предотвращает развитие фолликулов и овуляцию. Также в результате многие побочные эффекты схожи с симптомами беременности. Было показано, что у болезни Альцгеймера есть гормональный компонент, который, возможно, можно использовать как метод предотвращения болезни. [16] Мужские контрацептивы, использующие половые гормоны, решают проблему аналогичным образом.

Ось HPG также может подавляться антагонистами GnRH или постоянным введением агониста GnRH , например, в следующих применениях:

  • Подавление яичников в качестве лечения рака груди, чтобы предотвратить образование в организме эстрогена, который может стимулировать клетки рака груди. Обычно это делается путем непрерывного введения агониста ГнРГ .
  • Подавление Овуляция как часть контролируемой гиперстимуляции яичников в в пробирке оплодотворение , для того , чтобы предотвратить самопроизвольное овуляцию фолликулов яичника , прежде чем они могут быть собраны.

Стимуляция [ править ]

Для индукции овуляции обычно сначала вводят антиэстроген, такой как цитрат кломифена или летрозол , чтобы уменьшить отрицательную обратную связь с гипофизом, что приводит к увеличению ФСГ с целью усиления фолликулогенеза . Это основное лечение ановуляции .

Факторы окружающей среды [ править ]

Окружающая среда может иметь большое влияние на ось HPG. Один из примеров - женщины с расстройствами пищевого поведения, страдающие олигоменореей и вторичной аменореей. Голодание из-за нервной анорексии или булимии вызывает деактивацию оси HPG, что приводит к остановке цикла яичников и матки у женщин. Стресс, физические упражнения и потеря веса связаны с олигоменореей и вторичной аменореей. [17] Точно так же факторы окружающей среды также могут влиять на мужчин, например, стресс, вызывающий импотенцию . Пренатальное воздействие алкоголя может повлиять на гормоны, регулирующие развитие плода, что приводит к нарушению алкогольного спектра плода. [18]

Сравнительная анатомия [ править ]

Ось HPG высоко консервативна в животном мире. [19] Хотя репродуктивные модели могут различаться, физические компоненты и механизмы контроля остаются неизменными. Используются те же гормоны с небольшими эволюционными модификациями. Большая часть исследований проводится на моделях животных, потому что они очень хорошо имитируют механизм контроля человека. Важно помнить, что люди - единственные виды, которые скрывают свой фертильный период, но этот эффект представляет собой разницу в действии гормонов, а не разницу в оси HPG.

См. Также [ править ]

  • Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось
  • Гипоталамо-гипофизарно-тироидная ось
  • Гипоталамо-нейрогипофизарная система
  • Нейроэндокринология
  • Репродуктивная эндокринология

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Миллар Р.П., Лу З.Л., Поусон А.Дж., Фланаган, Калифорния, Морган К., Модсли С.Р. (апрель 2004 г.). «Рецепторы гонадотропин-рилизинг-гормона» . Endocr. Ред . 25 (2): 235–75. DOI : 10.1210 / er.2003-0002 . PMID  15082521 .
  2. Перейти ↑ Charlton H (июнь 2008 г.). «Гипоталамический контроль функции передней доли гипофиза: история». J. Neuroendocrinol . 20 (6): 641–6. DOI : 10.1111 / j.1365-2826.2008.01718.x . PMID 18601683 . 
  3. ^ Vadakkadath Meethal S, Atwood CS (февраль 2005). «Роль гипоталамо-гипофизарно-гонадных гормонов в нормальном строении и функционировании мозга». Клетка. Мол. Life Sci . 62 (3): 257–70. DOI : 10.1007 / s00018-004-4381-3 . PMID 15723162 . 
  4. ^ Meethal С.В., Лю T, Чан HW, Гинзбург E, Wilson AC, серый DN, Bowen RL, Вондерхаар BK, Atwood CS (август 2009). «Идентификация регуляторной петли для синтеза нейростероидов: стероидогенный острый регуляторный белок-зависимый механизм с участием рецепторов оси гипоталамуса-гипофиза-гонад» . J. Neurochem . 110 (3): 1014–27. DOI : 10.1111 / j.1471-4159.2009.06192.x . PMC 2789665 . PMID 19493163 .  
  5. ^ Комнинос, АН; Jayasena, CN; Дилло, WS (2013). «Взаимосвязь между кишечными и жировыми гормонами и размножением». Обновление репродукции человека . 20 (2): 153–74. DOI : 10.1093 / humupd / dmt033 . PMID 24173881 . 
  6. ^ Скорупскайте, К .; Джордж, JT; Андерсон, РА (2014). «Путь кисспептин-GnRH в репродуктивном здоровье и болезнях человека» . Обновление репродукции человека . 20 (4): 485–500. DOI : 10.1093 / humupd / dmu009 . ISSN 1355-4786 . PMC 4063702 . PMID 24615662 .   
  7. ^ a b Катя Хоэн; Мариеб, Элейн Никпон (2007). Анатомия и физиология человека . Сан-Франциско: Пирсон Бенджамин Каммингс. С. 1090–1110. ISBN 0-8053-5909-5.
  8. ^ a b Вельдхус Дж. Д., Кинан Д. М., Лю П. Я., Иранманеш А., Такахаши П. Я., Нехра А. Х. (февраль 2009 г.). «Стареющая мужская ось гипоталамус-гипофиз-гонад: пульсация и обратная связь» . Мол. Клетка. Эндокринол . 299 (1): 14–22. DOI : 10.1016 / j.mce.2008.09.005 . PMC 2662347 . PMID 18838102 .  
  9. ^ Downs JL, Wise PM (февраль 2009). «Роль мозга в женском репродуктивном старении» . Мол. Клетка. Эндокринол . 299 (1): 32–8. DOI : 10.1016 / j.mce.2008.11.012 . PMC 2692385 . PMID 19063938 .  
  10. Перейти ↑ Hines M (июль 1982). «Пренатальные гонадные гормоны и половые различия в поведении человека». Psychol Bull . 92 (1): 56–80. DOI : 10.1037 / 0033-2909.92.1.56 . PMID 7134329 . 
  11. ^ Wibral М, Dohmen Т, Klingmüller Д, Вебер В, Фальк (2012). «Введение тестостерона снижает вероятность лжи у мужчин» . PLoS ONE . 7 (10): e46774. DOI : 10.1371 / journal.pone.0046774 . PMC 3468628 . PMID 23071635 .  
  12. ^ Shepard К.Н., Michopoulos V, Toufexis DJ, Wilson ME (май 2009). «Генетическое, эпигенетическое и экологическое влияние на половые различия в социальном поведении» . Physiol. Behav . 97 (2): 157–70. DOI : 10.1016 / j.physbeh.2009.02.016 . PMC 2670935 . PMID 19250945 .  
  13. ^ Страница 54 в: Гийбо, Джон; Энда Маквей; Рой Хомбург (2008). Оксфордский справочник по репродуктивной медицине и планированию семьи . Оксфорд [Оксфордшир]: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-920380-6.
  14. ^ Baird, DT; Balen, A .; Эскобар-Морреале, HF; Эверс, JLH; Фаузер, BCJM; Franks, S .; Glasier, A .; Homburg, R .; La Vecchia, C .; Деврой, П .; Дидрих, К .; Fraser, L .; Gianaroli, L .; Liebaers, I .; Sunde, A .; Tapanainen, JS; Tarlatzis, B .; Van Steirteghem, A .; Veiga, A .; Крозиньяни, PG; Эверс, JLH (2012). «Здоровье и фертильность у ановуляторных женщин группы 2 Всемирной организации здравоохранения» . Обновление репродукции человека . 18 (5): 586–599. DOI : 10.1093 / humupd / dms019 . PMID 22611175 . 
  15. ^ Isidori AM, Giannetta E, Lenzi A (2008). «Мужской гипогонадизм». Гипофиз . 11 (2): 171–80. DOI : 10.1007 / s11102-008-0111-9 . PMID 18404386 . 
  16. ^ Haasl RJ, Ахмади М.Р., Meethal С.В., Глисон CE, Джонсон SC, Asthana S, Bowen RL, Atwood CS (2008). «Интронный вариант рецептора лютеинизирующего гормона в значительной степени связан со снижением риска болезни Альцгеймера у мужчин, несущих аллель аполипопротеина E epsilon4» . BMC Med. Genet . 9 : 37. DOI : 10,1186 / 1471-2350-9-37 . PMC 2396156 . PMID 18439297 .  
  17. ^ Wiksten-Almströmer M, Hirschberg AL, Hagenfeldt K (2007). «Нарушения менструального цикла и связанные с ними факторы у девочек-подростков, посещающих молодежную клинику». Acta Obstet Gynecol Scand . 86 (1): 65–72. DOI : 10.1080 / 00016340601034970 . PMID 17230292 . 
  18. ^ Weinberg J, Sliwowska JH, Lan N, Hellemans KG (апрель 2008). «Пренатальное воздействие алкоголя: программирование плода, ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники и половые различия в исходе». J. Neuroendocrinol . 20 (4): 470–88. DOI : 10.1111 / j.1365-2826.2008.01669.x . PMID 18266938 . 
  19. ^ Сеятель SA, Freamat M, Каван SI (март 2009). «Истоки эндокринной системы позвоночных: гипоталамо-гипофизарно-гонадная (HPG) и гипоталамо-гипофизарно-тироидная (HPT): новые открытия от миног». Gen. Comp. Эндокринол . 161 (1): 20–9. DOI : 10.1016 / j.ygcen.2008.11.023 . PMID 19084529 .