Кровоснабжение шишковидной железы осуществляется задней мозговой артерией из ее хориоидальных ветвей. Внутренняя мозговая вена отводит кровь от эпифиза большого мозга.

Гистологически железа состоит из клеток, называемых пинеалоцитами, и вспомогательных клеток.

Сотовый уровень

Эпифиз большого мозга окружен мягкой мозговой оболочкой. Ниже приведены клетки шишковидной железы.

Шишковидная железа имеет структуру, называемую corpora Arenacea (мозговой песок), расположенную в железе. Эти тела склонны к увеличению кальцификации с увеличением возраста. Они видны на рентгеновском снимке и могут использоваться в качестве ориентиров. Химический анализ отложений кальция показывает различные составы, включая фосфат кальция, фосфат магния, карбонат кальция и фосфат аммония.

Развитие

Развитие шишковидной железы происходит из крыши третьего желудочка, самой каудальной части. На седьмой неделе внутриутробного развития утолщается эпендимальный участок крыши третьего желудочка. Структура железы в этом месте представляет собой полость, которая соединяется с третьим желудочком. Развивающаяся паренхима железы начинает формировать канальцы, превращаясь в клетки, иннервируемые развивающимися нервами и разделенные соединительной тканью. Развитие зрелой железы наблюдается в первое десятилетие жизни. В основном, шишковидная железа увеличивается в размерах от рождения до примерно 2-летнего возраста. В шишковидной железе на этой стадии видны дольки пинеалоцитов, которые отделены друг от друга соединительнотканными перегородками и кровеносными сосудами. Размер железы остается стабильным в возрасте от 2 до 20 лет.

Функция

Эпифиз головного мозга является основным производителем 5-метоксииндола. Двумя важными из них являются мелатонин и 5-метокситриптофол. Показано, что оба эти гормона являются антигонадотропными; тем не менее, неизвестно, подавляют ли эти гормоны непосредственно другие гормоны, которые являются гонадотропными, или гонадотропные гормоны аденогипофиза. Одной из наиболее важных функций мелатонина является помощь в модуляции циркадного ритма сна. Производство мелатонина усиливается в темноте и снижается при воздействии света. Свет будет восприниматься в сетчатке нервными клетками (палочками и колбочками), чувствительными к свету. Специализированные ганглии передают генерируемые светом импульсы к супрахиазматическим ядрам гипоталамуса. Затем волокна гипоталамуса отходят к верхним шейным ганглиям спинного мозга. Из спинного мозга реле отправляются обратно в шишковидную железу через постганглионарные нейроны.

Функции, изученные у других млекопитающих

Исследования на грызунах пытались продемонстрировать другие роли поражения шишковидной железы.

• Метаболизм лекарств: Было продемонстрировано, что железа может влиять на действие некоторых лекарств, таких как антидепрессанты и кокаин. Мелатонин также защищает от нейродегенерации.

• Метаболизм костей:  У мышей мелатонин помогает регулировать образование новых костей. Его действие опосредуется через рецепторы МТ2.

• Регуляция гипофиза: Было высказано предположение о влиянии шишковидной железы на фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ). При удалении шишковидной железы у этих грызунов было обнаружено повышение концентрации ФСГ и ЛГ.

Механизм

Воздействие света определяет схему секреции мелатонина. В основном концентрация мелатонина в сыворотке низка в светлое время суток и увеличивается и достигает пика в темное время суток. Продолжительность секреции мелатонина прямо пропорциональна интервалу темноты. Этап, ограничивающий скорость, который помогает этому процессу, контролируется ферментом серотонин-N-ацетилтрансферазой (NAT). Этот фермент, который необходим для синтеза мелатонина из серотонина, низкий в дневное время. Серотонин является предшественником мелатонина. Серотонин также получают из аминокислоты под названием триптофан. В шишковидной железе серотонин подвергается ацетилированию, а затем метилированию с образованием конечного продукта мелатонина. Затем мелатонин вступает в реакцию с рецепторами G-белка для реализации необходимых биологических эффектов. Эти рецепторы находятся в супрахиазматическом ядре гипоталамуса, сетчатке и туберальной части аденогипофиза. Рецепторы также разбросаны по разным областям мозга. Мелатонин связывается с альбумином в плазме человека.[3]

Сопутствующее тестирование

Железу можно визуализировать с помощью визуализирующего теста, такого как МРТ или КТ. Обычно эти методы визуализации используются, чтобы определить наличие опухолей или кист шишковидной железы. Онкомаркеры также можно проверить с помощью анализа крови, чтобы определить, работает ли план лечения. Рентген также может выявить шишковидную железу, если есть кальцификация. Шишковидная железа иногда используется в качестве ориентира (когда она кальцифицирована) при попытке идентифицировать различные структуры и области мозга с помощью рентгена.

Патофизиология

Опухоли и кисты

Из-за расположения шишковидной железы любое образование опухоли или кисты может привести к сдавлению сильвиева водопровода. Именно Сильвиев водопровод обеспечивает циркуляцию спинномозговой жидкости (ЦСЖ). Когда есть блокировка этой области аномальной шишковидной железой, проход протока блокируется, и нарастает давление спинномозговой жидкости, что приводит к гидроцефалии. Это вызывает тошноту, рвоту, изменения зрения, головные боли, судороги и изменения памяти. Это повышение внутричерепного давления может быть даже опасным для жизни, требуя неотложной помощи.

Изменения зрения также могут происходить из-за вовлечения тектальной области. Тектальная область помогает диктовать движения глаз. Неисправность в тектальной области вызывает двоение в глазах, проблемы с фокусировкой на объектах и ​​нарушение движения глаз. Шишковидная железа может вызывать синдром Парино из-за увеличения размера железы, сдавливающей претектальную область и верхние холмики среднего мозга. Синдром Парино не позволяет человеку двигать глазами вверх и вниз. Таламус может быть затронут, и если это так, могут быть нарушения на этой стороне тела, что приводит к слабости и потере чувствительности. Воздействие опухоли на гипоталамус приведет к увеличению веса, нарушению сна, нарушению терморегуляции и водной регуляции.

Клиническое значение

Обызвествление

Обызвествление шишковидной железы встречается довольно часто. Настолько, что кальцифицированная шишковидная железа обычно используется в качестве ориентира на рентгеновских снимках. Отложения кальция и фосфата имеют прямую корреляцию с возрастом. Corpora Arenacea может быть связана с обызвествлением шишковидной железы. Некоторые исследования показали, что степень кальцификации шишковидной железы выше у людей, страдающих болезнью Альцгеймера, по сравнению с состояниями, демонстрирующими другие типы деменции. Существует слабая корреляция между кальцинозом шишковидной железы и некоторыми приступами мигрени и кластерными головными болями.

Опухоли

Несколько различных опухолей могут возникать из шишковидной железы. Диагностика типа опухоли имеет решающее значение для лечения. Первичным симптомом опухоли будет гидроцефалия. Если шишковидная железа вторгается в таламус, это может вызвать слабость и потерю чувствительности в половине тела. Вторжение в гипоталамус может нарушить сон, затруднить регулирование температуры и воды и вызвать увеличение веса. МРТ важна при попытке увидеть местоположение и размер опухоли. Биопсия требуется при попытке определить тип опухоли. Обычно биопсию проводят с помощью стереотаксической или эндоскопической процедуры. Иногда для обнаружения опухоли используются биомаркеры, и если они обнаруживаются в спинномозговой жидкости и крови, биопсия может не потребоваться. Некоторыми из этих химических веществ являются бета-хорионический гонадотропин человека, карциноэмбриональный антиген и альфа-фетопротеин.

Многоэтапный план лечения опухолей шишковидной железы

• Хирургическое удаление опухоли довольно сложно из-за ее расположения и связи с различными структурами, окружающими железу. Хирург всегда старается выбрать минимально инвазивный метод, прежде чем рассматривать другие варианты.

• Также проводится лечение гидроцефалии. Блокирование оттока спинномозговой жидкости из-за увеличенной железы заставляет задуматься о третьей вентрикулостомии с использованием эндоскопического доступа. Если это не удается, то может потребоваться шунт.

• Показано, что лучевая терапия эффективна, так как большинство опухолей шишковидной железы чувствительны.

• Химиотерапия используется только в том случае, если это необходимо для данного типа опухоли.

Дисфункция секреции шишковидной железы

• Повреждение шишковидной железы у детей ускоряет развитие скелета и половых органов.

• Низкий уровень мелатонина у пожилых людей свидетельствует о нарушении режима сна. Терапия мелатонином показала скромный положительный эффект.

Джетлаг

Нарушение цикла сон-бодрствование наблюдается при перемещении через несколько часовых поясов. Мелатонину требуется несколько дней, чтобы приспособиться к новой схеме свет-темнота.

Дегенерация сетчатки

Дегенерация сетчатки не позволяет воспринимать свет. В этом случае сетчатка не сможет оценить или уловить изменения света. Низкий уровень света может вызвать повышенный уровень секреции мелатонина.[3]

Нарушения циркадных ритмов

В дневное время свет стимулирует ретино-гипоталамический пинеальный путь. Ганглиозные клетки сетчатки активируют супрахиазматическое ядро ​​(СХЯ) через зрительный нерв. SCN через сложную сеть ингибирует верхний шейный ганглий, вызывая торможение симпатической нервной системы, предотвращая выброс мелатонина из гипофиза в кровоток. Однако ночью отсутствие активации SCN вызывает стимуляцию симпатической нервной системы, вызывая высвобождение мелатонина шишковидной железой, вызывая сонливость. Двумя наиболее распространенными расстройствами, связанными с нарушением циркадного ритма, являются синдромы продвинутой фазы сна и отсроченной фазы сна. [7] Мелатонин эффективен при бессоннице, наступающей во сне, и синдроме задержки фазы сна.[8]

Нейропсихиатрические расстройства

Гидроксииндол-О-метилтрансфераза (также известная как ацетилсеротонин-О-метилтрансфераза) представляет собой фермент, участвующий в заключительном этапе синтеза мелатонина. Он присутствует преимущественно в шишковидной железе. Однако в сетчатке было обнаружено небольшое количество мРНК [9]. Ген этого фермента расположен в псевдоаутосомных областях хромосом X и Y. Мутации гена связаны со снижением синтеза мелатонина и нервно-психическими расстройствами, такими как расстройство аутистического спектра и синдром дефицита внимания с гиперактивностью.

Синдром Парино

Опухоли шишковидной железы (пинеаломы) могут вызывать синдром Парино из-за сдавления центров в дорсальной части среднего мозга из-за прогрессирующего увеличения железы. Опухоль шишковидной железы является одной из наиболее частых причин синдрома Парино у молодых людей. Большинство пациентов предъявляют жалобы на прогрессирующую нечеткость зрения и диплопию. Это связано с классической триадой паралича взгляда вверх, конвергентно-ретракционного нистагма и легкой диссоциации [13].

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Ссылки

1.

Попович Б., Велимирович М., Стойкович Т., Брайович Г., Де Лука С.Р., Милованович И., Стефанович С., Николи ć D, Ристич-Джурович Ю.Л., Петрониевич Н.Д., Трбович А.М. Влияние старения на экстрапинеальный путь синтеза мелатонина. Опыт Геронтол. 2018 сен; 110: 151-157. [В паблике: 29906492]

2.

Ferri L, Filardi M, Moresco M, Pizza F, Vandi S, Antelmi E, Toni F, Zucchelli M, Pierangeli G, Plazzi G. Нарушение ритма сна-бодрствования, не связанное с 24-часовым режимом сна и нарушение секреции мелатонина у пациента с кистой шишковидной железы. J Clin Sleep Med. 2017 15 ноября; 13 (11): 1355-1357. [Бесплатная статья PMC: PMC5656486] [PubMed: 28992833]

3.

Meneses-Santos D, Buonfiglio DDC, Peliciari-Garcia RA, Ramos-Lobo AM, Souza DDN, Carpinelli AR, Carvalho C RO, серия RAL, Андреотти С., Лима Ф.Б., Афече С.К., Фьоретто Э.Т., Чиполла-Нето Х., Марсаль А.С. Хроническое лечение дексаметазоном изменяет экспрессию часовых генов и синтез мелатонина в шишковидной железе крыс в ночное время. Естественный научный сон. 2018;10:203-215. [Бесплатная статья PMC: PMC6054274] [PubMed: 30046256]

4.

Ma H, Wang Z, Hu L, Zhang S, Zhao C, Yang H, Wang H, Fang Z, Wu L, Chen X. Ось рецептора мелатонина-MT1 модулирует рост опухоли при PTEN- мутировавшие глиомы. Biochem Biophys Res Commun. 2018 19 февраля; 496 (4): 1322-1330. [PubMed: 29408377]

5.

Басс Дж., Такахаши Дж.С. Циркадные ритмы: редокс-редукс. Природа. 2011 27 января; 469 (7331): 476-8. [Бесплатная статья PMC: PMC3760156] [PubMed: 21270881]

6.

Редди С., Редди В., Шарма С. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 8 мая 2022 г. Физиология, циркадный ритм. [В паблике: 30137792]

7.

Хан С., Наби Г., Яо Л., Сиддик Р., Саджад В., Кумар С., Дуан П., Хоу Х. Риски для здоровья, связанные с генетическими изменениями в системе внутренних часов под воздействием внешних факторов. Int J Biol Sci. 2018;14(7):791-798. [Бесплатная статья PMC: PMC6001675] [PubMed: 29910689]

8.

Бруни О., Алонсо-Альконада Д., Бесаг Ф., Биран В., Браам В., Кортезе С., Моаверо Р., Паризи П., Смитс М., Ван der Heijden K, Curatolo P. Текущая роль мелатонина в детской неврологии: клинические рекомендации. Eur J Paediatr Neurol. 2015 март;19(2):122-33. [PubMed: 25553845]

9.

Родригес И.Р., Мазурук К., Шон Т.Дж., Чейдер Г.Дж. Структурный анализ гена гидроксииндол-О-метилтрансферазы человека. Наличие двух различных промоторов. Дж. Биол. Хим. 1994 г., 16 декабря; 269(50):31969-77. [PubMed: 7989373]

10.

Витч О.Дж., Пендергаст Дж.С., Аллен М.Дж., Леу Р.М., Джонсон Ч., Элси С.Х., Малоу Б.А. Генетическая изменчивость ферментов мелатонинового пути у детей с расстройством аутистического спектра и сопутствующей задержкой сна. J Аутизм Dev Disord. 2015 Январь; 45 (1): 100-10. [Бесплатная статья PMC: PMC4289108] [PubMed: 25059483]

11.

Часте П., Клемент Н., Ботрос Х.Г., Гийом Дж.Л., Коньюх М., Паган С., Шейд И., Нюгрен Г., Анкарсатер Х., Растам М., Стольберг О., Гилберг ИС , Мельке Дж., Делорм Р., Леблон С., Торо Р., Хьюге Г., Фошеро Ф., Дюран С., Бударен Л., Серрано Э., Лемьер Н., Лоне Ж.М., Лебойе М., Джокерс Р., Гиллберг С., Буржерон Т. Генетические вариации мелатониновый путь у больных с синдромом дефицита внимания и гиперактивности. J Шишковидная рез. 2011 ноябрь;51(4):394-9. [PubMed: 21615493]

12.

Ботрос Х.Г., Легран П., Паган С., Бонде В.