Эпифиз: строение и функции¶
Эпифиз (шишковидная железа, пинеальная железа, corpus pineale) — небольшой эндокринный орган позвоночных, расположенный в промежуточном мозге между верхними холмиками четверохолмия. Относится к органам нейроэндокринной системы, вырабатывает мелатонин и ряд других биологически активных веществ, участвует в регуляции суточных и сезонных ритмов, а у ряда животных — в работе фотоэндокринной системы. У человека имеет размеры около 5–8 мм в длину и массу порядка 100–200 мг.
¶Анатомия и строение
Эпифиз развивается из выпячивания крыши третьего желудочка мозга и сохраняет связь с ним посредством ножки (поводка). Снаружи орган покрыт соединительнотканной капсулой, от которой внутрь отходят перегородки, разделяющие ткань на дольки. Основные клетки — пинеалоциты, синтезирующие мелатонин; между ними располагаются глиальные (интерстициальные) клетки, выполняющие опорную и регуляторную роль.
Кровоснабжение эпифиза обильное по отношению к его массе, что связано с интенсивным обменом и поступлением предшественников гормонов из крови. Иннервация осуществляется преимущественно симпатическими волокнами, приходящими от верхнего шейного ганглия; именно этот путь передаёт сигнал о освещённости, воспринятый сетчаткой.
У многих позвоночных (рыбы, амфибии, рептилии, некоторые птицы) эпифиз имеет прямое фоторецепторное строение и работает как «третий глаз» — теменной орган, воспринимающий свет напрямую. У млекопитающих, включая человека, фоторецепция утрачена, и орган функционирует как железа, получающая информацию о свете опосредованно, через сетчатку и супрахиазматические ядра гипоталамуса.
¶Гормоны и биосинтез
Главный гормон эпифиза — мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин). Его синтез идёт из серотонина: сначала триптофан превращается в серотонин, затем серотонин ацетилируется (фермент арилалкиламин-N-ацетилтрансфераза) и метилируется (фермент гидроксииндол-О-метилтрансфераза). Ключевой регулятор — освещённость: в темноте активность ферментов растёт, и концентрация мелатонина повышается, на свету — падает.
Помимо мелатонина, в эпифизе обнаружены серотонин, N-ацетилсеротонин, пинеамин, адреногломерулотропин и ряд пептидов. У части животных эпифиз вырабатывает вещества, влияющие на половое созревание и сезонную активность гонад.
¶Функции
Основная функция эпифиза у млекопитающих — регуляция циркадных ритмов. Мелатонин синхронизирует внутренние биологические часы с внешним циклом дня и ночи, влияет на сон, температуру тела, артериальное давление и гормональный фон.
Среди других функций:
- участие в регуляции сезонных процессов (линька, миграции, размножение у животных);
- влияние на половое созревание — удаление эпифиза у молодых животных ускоряет развитие гонад;
- антиоксидантное действие мелатонина, нейтрализация свободных радикалов;
- модуляция иммунных реакций;
- участие в регуляции обмена кальция и фосфора (через адреногломерулотропин у ряда видов).
¶История изучения
Орган известен с античности: Гален и другие врачи считали его вместилищем души или клапаном, регулирующим ток «духов» в мозге. Рене Декарт в XVII веке приписывал эпифизу роль «седалища души» и центра взаимодействия тела и разума.
Научное изучение началось в XIX–XX веках. В 1958 году американский дерматолог Аарон Лернер выделил из эпифиза крупного рогатого скота мелатонин и описал его связь с пигментацией кожи. В дальнейшем были расшифрованы пути синтеза, механизмы световой регуляции и роль супрахиазматических ядер. В России исследования физиологии эпифиза велись в институтах физиологии и эндокринологии; значительный вклад внесли работы по сезонным ритмам у животных северных широт.
¶Клиническое значение
Эпифиз может поражаться опухолями — пинеаломами, которые встречаются относительно редко. Они способны сдавливать водопровод мозга и нарушать отток спинномозговой жидкости, вызывая гидроцефалию. Крупные образования проявляются головными болями, нарушением зрения и координации.
Отложения кальция в эпифизе (обызвествление) — распространённое возрастное явление; их обнаруживают на рентгеновских снимках и используют как ориентир при нейровизуализации. Нарушения выработки мелатонина связывают с расстройствами сна, сезонным аффективным расстройством, сменой часовых поясов. Синтетические аналоги мелатонина применяются как снотворные средства и для коррекции циркадных нарушений.
¶Эпифиз у разных групп животных
| Группа | Особенности |
|---|---|
| Рыбы, амфибии, рептилии | Прямая фоторецепция, теменной орган |
| Птицы | Смешанная функция, участие в ориентации и миграциях |
| Млекопитающие | Железистый орган, регуляция циркадных ритмов |
| Человек | Эндокринная железа, мелатонин и циркадные ритмы |
¶Современные исследования
Активно изучаются механизмы старения и роль мелатонина как антиоксиданта, влияние эпифиза на нейродегенеративные процессы, связь пинеальной функции с онкологическими рисками. Обсуждается участие эпифиза в регуляции метаболизма и иммунитета. Значительная часть работ посвящена прикладным аспектам — разработке препаратов и режимов освещения, корректирующих циркадные нарушения у людей, работающих посменно или в условиях полярной ночи.
Источники: учебники по нормальной физиологии и эндокринологии; обзоры по нейроэндокринологии; работы А. Лернера по мелатонину; публикации по хронобиологии и циркадным ритмам.