Введение

Ядро, секретирующее АДГ гипоталамуса. Супраоптическое ядро (СОЯ) — это ядро, состоящее из магноцеллюлярных нейросекреторных клеток в гипоталамусе мозга млекопитающих. Ядро расположено в основании мозга, вблизи зрительного перекреста. У человека СОЯ содержит около 3000 нейронов.

Функция

В клеточных телах вырабатываются пептидные гормоны вазопрессин, также известный как антидиуретический гормон (АДГ), и окситоцин. Оба этих пептида высвобождаются из задней доли гипофиза. АДГ транспортируется с кровотоком к клеткам-мишеням в собирательных трубочках почек, усиливая реабсорбцию воды. Окситоцин (ОТ) транспортируется с кровотоком для воздействия на молочные железы и матку. В клеточных телах гормоны упаковываются в крупные, ограниченные мембраной везикулы, которые транспортируются по аксонам к нервным окончаниям. Секреторные гранулы также хранятся в виде пакетов вдоль аксона, называемых тельцами Герринга. Подобные магноцеллюлярные нейроны также обнаруживаются в паравентрикулярном ядре.

Сигнализация

Каждый нейрон в ядре имеет один длинный аксон, который проецируется в заднюю долю гипофиза, где он дает начало примерно 10 000 нейросекреторных нервных окончаний. Магноцеллюлярные нейроны электрически возбудимы: в ответ на афферентные стимулы от других нейронов они генерируют потенциалы действия, которые распространяются по аксонам. Когда потенциал действия достигает нейросекреторного терминала, терминал деполяризуется, и кальций поступает в терминал через воротённые напряжением каналы. Поступление кальция запускает секрецию некоторых везикул посредством процесса, известного как экзоцитоз. Содержимое везикул высвобождается во внеклеточное пространство, откуда они диффундируют в кровоток.

Регулирование сверхоптических нейронов

Вазопрессин (антидиуретический гормон, АДГ) высвобождается в ответ на концентрацию растворенных веществ в крови, уменьшение объема крови или снижение артериального давления. Дополнительные сигналы поступают из ствола мозга, включая норадренергические нейроны ядра одиночного тракта и вентролатеральной продолговатой мозговой оболочки. Однако, значительная часть прямых афферентных связей с надоптическим ядром исходит от нейронов, расположенных непосредственно за его пределами ("перинуклеарная зона"). Большинство афферентных связей с надоптическим ядром содержат либо ингибирующий нейромедиатор ГАМК, либо возбуждающий нейромедиатор глутамат, хотя эти нейромедиаторы часто ко-экспрессируются с различными пептидами. Другие афферентные нейромедиаторы включают норадреналин (из ствола мозга), дофамин, серотонин и ацетилхолин.

Супраоптическое ядро как "модельная система"

Супраоптическое ядро является важной "модельной системой" в нейробиологии. Этому есть множество причин: технические преимущества работы с супраоптическим ядром заключаются в относительно большом размере тел клеток, в исключительной продуктивности клеток в отношении секреторных продуктов, а также в относительной однородности ядра и его лёгкой отделимости от других областей мозга. Экспрессия генов и электрическая активность супраоптических нейронов были всесторонне изучены в различных физиологических и экспериментальных условиях.

Морфологическая пластичность в надоптическом ядре

Анатомические исследования с использованием электронной микроскопии показали, что морфология супраоптического ядра обладает удивительной способностью к адаптации. Например, в период лактации наблюдаются значительные изменения в размере и форме нейронов окситоцина, в количестве и типах синапсов, которые эти нейроны получают, а также в структурных взаимосвязях между нейронами и глиальными клетками в ядре. Эти изменения возникают в процессе родов и, как считается, представляют собой важные адаптации, подготавливающие нейроны окситоцина к продолжительному повышенному спросу на окситоцин. Окситоцин необходим для рефлекса выделения молока в ответ на сосание. Данные исследования продемонстрировали, что мозг обладает гораздо большей анатомической "пластичностью", чем предполагалось ранее, и вызвали значительный интерес к взаимодействию между глиальными клетками и нейронами в целом.

Соединение стимул-секреция

В ответ, например, на повышение концентрации натрия в плазме, вазопрессиновые нейроны также генерируют потенциалы действия сериями, но эти серии значительно длиннее и менее интенсивны, чем серии, наблюдаемые у нейронов окситоцина, и серии в клетках вазопрессина не синхронизированы. Казалось странным, что вазопрессиновые клетки должны активироваться сериями импульсов. Поскольку активность вазопрессиновых клеток не синхронизирована, общий уровень секреции вазопрессина в кровь является непрерывным, а не пульсирующим. Ричард Дайболл и его коллеги предположили, что эта модель активности, называемая «фазической активностью», может быть особенно эффективной для стимуляции секреции вазопрессина. Они подтвердили это, изучая секрецию вазопрессина из изолированной задней доли гипофиза in vitro. Они обнаружили, что секрецию вазопрессина можно вызвать, применяя к железе электрические импульсы, и что при фазической стимуляции высвобождается значительно больше гормона, чем при непрерывной стимуляции. Эти эксперименты вызвали интерес к «связи стимула и секреции» – взаимосвязи между электрической активностью и секрецией. Супраоптические нейроны необычны из-за большого количества пептидов, которые они секретируют, и из-за того, что они секретируют эти пептиды непосредственно в кровь. Однако многие нейроны в мозге, и особенно в гипоталамусе, синтезируют пептиды. В настоящее время считается, что серии электрической активности могут играть важную роль в высвобождении больших количеств пептидов из пептидсекретирующих нейронов.

Дендритная секреция

Супраоптические нейроны обычно имеют 1–3 крупных дендрита, большинство из которых проецируются вентрально, формируя сеть отростков у основания ядра, называемую вентральной глиальной ламиной. Дендриты получают большую часть синаптических терминалей от афферентных нейронов, регулирующих супраоптические нейроны, однако нейронные дендриты часто активно участвуют в обработке информации, а не просто являются пассивными приемниками. Дендриты супраоптических нейронов содержат большое количество нейросекреторных везикул, содержащих окситоцин и вазопрессин, которые могут высвобождаться из дендритов посредством экзоцитоза. Окситоцин и вазопрессин, высвобождаемые в задней доле гипофиза, попадают в кровь и не могут повторно проникать в мозг, поскольку гематоэнцефалический барьер не пропускает окситоцин и вазопрессин, но окситоцин и вазопрессин, высвобождаемые из дендритов, действуют внутри мозга. Окситоциновые нейроны сами экспрессируют рецепторы окситоцина, а вазопрессиновые нейроны – рецепторы вазопрессина, поэтому пептиды, высвобождаемые из дендритов, "авторегулируют" супраоптические нейроны. Франсуаза Мус и Филипп Ришар впервые показали, что авторегуляторное действие окситоцина важно для рефлекса выделения молока. Эти пептиды имеют относительно длительный период полураспада в мозге (около 20 минут в спинномозговой жидкости), и они высвобождаются в больших количествах в супраоптическом ядре, что обеспечивает их доступность для диффузии через внеклеточное пространство мозга и воздействия на отдаленные мишени. Рецепторы окситоцина и вазопрессина присутствуют во многих других областях мозга, включая миндалину, ствол мозга и септум, а также в большинстве ядер гипоталамуса. В связи с тем, что в этом участке высвобождается большое количество вазопрессина и окситоцина, исследования супраоптического ядра внесли важный вклад в понимание регуляции высвобождения из дендритов и его физиологического значения. Исследования показали, что секретин способствует облегчению высвобождения дендритного окситоцина в SON, а введение секретина в SON усиливает социальное распознавание у грызунов. Эта улучшенная социальная способность, по-видимому, осуществляется посредством влияния секретина на окситоциновые нейроны в SON, поскольку блокирование рецепторов окситоцина в этой области блокирует социальное распознавание.

Сосуществующие пептиды

Вазопрессиновые нейроны и окситоциновые нейроны производят множество других нейроактивных веществ, помимо вазопрессина и окситоцина, хотя большинство из них присутствуют лишь в небольших количествах. Тем не менее, некоторые из этих веществ признаны важными. Динорфин, продуцируемый вазопрессиновыми нейронами, участвует в регуляции фазного паттерна активности вазопрессиновых нейронов, а оксид азота, продуцируемый обоими типами нейронов, является регулятором отрицательной обратной связи активности клеток. Окситоциновые нейроны также продуцируют динорфин; в этих нейронах динорфин действует в нервных окончаниях задней доли гипофиза как ингибитор секреции окситоцина, осуществляющий отрицательную обратную связь. Окситоциновые нейроны также производят большое количество холецистокинина, а также кокаино- и амфетамин-регулируемый транскрипт (CART).