基本HPA軸摘要(促腎上腺皮質激素釋放激素= CRH,促腎上腺皮質激素= ACTH)。
下視丘,垂體和腎上腺皮質。
下視丘-垂体-腎上腺軸 (HPA或HTPA轴 ),也被叫做边缘系统 -下視丘-垂体-腎上腺軸(LHPA轴),是一个直接作用和反馈 互動的複雜集合,包括下視丘 (腦内的一个中空漏斗狀區域),脑垂体 (下視丘下部的一个豌豆狀结構),以及肾上腺 (肾脏上部的一个小圆椎状器官)。这三者之间的互动构成了HPA轴 。HPA轴 是神经内分泌系统 的重要部分,参与控制应激 的反应,并调节许多身体活动,如消化 ,免疫系统 ,心情和情绪 ,性行为,以及能量贮存和消耗。从最原始的有机体到人类,许多物种,都有HPA轴。它是一个协调腺体,激素和部分中脑(特别是参与介导一般适应综合征 (GAS)的中脑区域)相互作用的机制。
解剖结構
HPA轴主要包括以下三个部分:
促肾上腺皮质激素和抗利尿激素从一些特殊神经元的末端释放出来。这些神经元位于下視丘正中隆起 ,可以进行神经内分泌活动。这些多肽激素通过血液,经由垂体束中的门脉系统运输到垂体前叶。在垂体前叶,促肾上腺皮质激素和抗利尿激素协同作用,刺激促皮质激素细胞释放储存促肾上腺皮质激素。促肾上腺皮质激素通过血液 到达肾上腺 的皮质 区域,促进肾上腺迅速合成皮质激素,如:利用胆固醇 合成皮质醇 。皮质醇是一种主要的应激激素,可以作用于身体的多种组织器官,包括大脑。当作用于大脑时,皮质醇可以结合盐皮质激素受体和糖皮质激素受体这两种受体。这两种受体存在于许多不同种类的神经元中。例如:糖皮质激素的一个重要靶组织就是脑中的海马 核团,而海马区正是HPA轴的一个主要的调控中心。
抗利尿激素可以看作是一种“保水激素”,同时又被称作“血管升压素”。当身体缺水时,抗利尿激素释放,并作用于肾脏产生保存水分的效果。抗利尿激素也是一种潜在的血管收缩药物。
HPA轴的重要功能在于它的反馈调节通路:
肾上腺皮质合成分泌的皮质醇可以对下視丘和垂体进行负反馈调节,减少CRH和抗利尿激素的分泌,同时直接抑制切割阿黑皮素原 (POMC),得到ACTH和β-内啡肽的生化过程,也即ACTH的合成过程。
交感神经的刺激和皮质醇的作用(上调相关合成酶)可以促进肾上腺髓质合成分泌肾上腺素 和去甲肾上腺素 。这两种激素正反馈地作用于垂体,促进阿黑皮素原分解为ACTH和β-内啡肽。
功能
下視丘释放CRH受到多种因素影响,包括紧张 刺激——指神经冲动对于下丘脑的作用、血液中皮质醇含量和昼夜节律 。对于健康人来说,睡醒后皮质醇水平迅速升高,在30-45分钟内就可以达到血浓度峰值。然后,在一天中皮质醇含量逐渐下降,在接近傍晚时又再次升高。到了晚上,皮质醇含量又再度下降,大约在午夜时到达最低值。研究发现,不正常的皮质醇周期性波动与各种疾病有一定联系,比如:慢性疲劳综合征 (chronic fatigue syndrome ) (MacHale, 1998),失眠 (insomnia ) (Backhaus, 2004)和倦怠 (burnout ) (Pruessner, 1999)。
从解剖结构上看,大脑的杏仁核 、海马 等核团与下視丘存在物理上的联系,这种连接使得大脑核团可以刺激HPA轴。感受器发出的神经冲动经传入神经到达杏仁核侧面区域,经过处理与其他信息一并汇总到大脑皮层,中枢系统可以将诸如恐惧等冲动投射到大脑的不同区域。在下視丘,恐惧的神经冲动既可以激活交感神经系统,又可以调节下視丘-垂体-肾上腺轴。
机体受到紧张刺激后,皮质醇合成增加,这种激素水平的升高可以造成一种准备状态,身体的一些“警戒”反应,如免疫应答,会暂时减弱,使得机体随时应对潜在的危险。
糖皮质激素有许多重要的作用,例如调节紧张程度;但是过量的糖皮质激素可能造成一定程度的伤害。下視丘萎缩 会使人或动物处于一种极度紧张、焦虑的状态,一般认为这种现象就是由于长时间高水平的糖皮质激素 刺激导致的。下視丘 的缺陷减弱了机体正确应对紧张刺激的能力。
HPA轴与神经学及心理学所涉及的情绪紊乱 (mood disorders )和官能性疾病都有一定关系,比如焦虑症 (anxiety disorder ), 躁郁症 (bipolar disorder ), 失眠 (insomnia ), 创伤后心理压力紧张综合征 (post-traumatic stress disorder ), 注意力不足过动症 (ADHD ), 抑郁症 (major depressive disorder ), 倦怠 (burnout ), 慢性疲劳综合征 (chronic fatigue syndrome ),纤维肌痛 (fibromyalgia ), 过敏性肠综合征 (irritable bowel syndrome ),和酗酒 (alcoholism )。[ 1] 抗抑郁药 (Antidepressants )就是主要针对HPA轴,调节其功能的药物,这也是治疗许多疾病的常规、常用药物。[ 2]
研究进展
通过实验,科学家已经深入研究了多种不同的紧张刺激,以及在不同环境下他们对于HPA轴的影响。[ 3] 紧张源可以有许多不同的类型——在以大鼠为对象的实验中,经常用到两种紧张刺激:社群性紧张和物理性紧张。通过不同的通路机制,这两种紧张源都能够激活HPA轴的功能。[ 4] 许多单胺类 神经递质在对HPA轴的调控中起着重要的作用,特别是多巴胺 、5-羟色胺 和去甲肾上腺素 。中药 中的适应原药物(如人参 、灵芝 等)就可以通过调节HPA轴发挥作用。
哺乳动物和其他脊椎动物也有HPA轴。例如:生物学家通过研究鱼类发现下层社会地位 会引发慢性紧张,表现为缺乏攻击性 行为 ,缺乏支配能力 和长期受到处于统治地位的鱼的威胁。5-羟色胺(5HT)可能是调节紧张反应的激活性神经递质,5-羟色胺水平的升高可以提高细胞质 中α-黑素细胞刺激素 的浓度,使得皮肤变暗(这是鲑鱼群体的一种社会性信号)、激活HPA轴,同行抑制进攻性行为。在虹鳟鱼的饲料中加入氨基酸 L-色氨酸 (5-羟色胺的前体)使得鲑鱼的进攻性行为和对刺激的反应减弱。[ 5] 但是,研究结果同时指出胞质中皮质醇的含量不受这种食源L-色氨酸的影响。
腎上腺危象
HPA軸出現問題可能導致腎上腺危象,根據成因可分為第一級、第二級、第三級因素。
第三級因素是下視丘損傷,進而影響整個HPA軸的運作。[ 6]
参见
參考資料
^ Robert L. Spencer, Kent E. Hutchinson, Alcohol, Aging, and the Stress Response , Alcohol Research and Health, Winter 1999.
^ Carmine M. Pariante, Institute of Psychiatry, King’s College London Depression, stress and the adrenal axis. (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ) The British Society for Neuroendocrinology, 2003.
^ Douglas A. Central noradrenergic mechanisms underlying acute stress responses of the Hypothalamo-pituitary-adrenal axis: adaptations through pregnancy and lactation.. Stress. 2005, 8 (1): 5–18. PMID 16019594 . doi:10.1080/10253890500044380 .
^ Engelmann M, Landgraf R, Wotjak C. The hypothalamic-neurohypophysial system regulates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis under stress: an old concept revisited.. Front Neuroendocrinol. 2004, 25 (3-4): 132–49. PMID 15589266 . doi:10.1016/j.yfrne.2004.09.001 .
^ (Winberg S, Øverli Ø, Lepage O. Suppression of aggression in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) by dietary L-tryptophan.. J Exp Biol. 2001, 204 (Pt 22): 3867–76. PMID 11807104 .
^ Krishnan, Amutha; O'Reilley, Michael. A case of adrenal identity crisis . Endocrine Abstracts. 2019-04-09. ISSN 1479-6848 . doi:10.1530/endoabs.62.wd7 .
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外部連結