Hypotalamus

Hypotalamuksen merkitys

Hypotalamus on keskus, joka rekisteröi elimistön tarpeita ja pyrkii ylläpitämään elimistön homeostaasia eli tasapainoa säätelemällä sekä autonomisen hermoston että umpieritysjärjestelmän toimintaa. Hypotalamuksella on myös keskeinen rooli tunteiden säätelyssä.
Hypotalamus on neuroendokriininen rauhanen eli sen hermopäätteistä erittyy hormoneja, jotka siirtyvät verenkierron välityksellä kohdesoluihin. Hypotalamuksen tuottamat hormonit ovat liberiinejä, jotka vapauttavat aivolisäkkeen etulohkon hormoneja ja estäjähormoneja, jotka estävät aivolisäkkeen etulohkon hormonien vapautumista. Lisäksi hypotalamus tuottaa oksitosiinia ja antidiureettista hormonia, jotka vapautuvat verenkiertoon aivolisäkkeen takalohkon kautta.

Hypotalamuksen keskuksia

Hypotalamus on kooltaan hyvin pieni, painoltaan vain muutamia grammoja, mutta siinä on useita eri toimintoja sääteleviä keskuksia. Eri keskukset ovat yhteydessä myös toisiinsa. Alla esitellään joitakin keskuksia.

Ventromediaalitumake

Ventromediaalitumake säätelee kylläisyyttä, ja sen tuhoaminen johtaa ylensyöntiin. Ventromediaalitumakkeen vastavaikuttaja on lateraalihypotalamus, joka säätelee nälän tunnetta.

Lateraalihypotalamus

Lateraalihypotalamus säätelee näläntunnetta, janoa ja nesteenottoa. Sen tuhoaminen johtaa vakavaan aliravitsemukseen ja stimulointi puolestaan ylensyöntiin.

Suprakiasmaattinen tumake

Suprakiasmaattinen tumake on elimistön kello, jonka avulla elimistö noudattaa sirkadiaanista 24 tunnin vuorokausirytmiä. Toisin sanoen elimistön toiminnot, kuten uni-valve-rytmi, verenpaine ja aineenvaihdunta säätyvät tämän kellon mukaan. Suprakiasmaattisessa tumakkeessa on runsaasti melatoniinireseptoreita. Melatoniini on yöhormoni, joka ilmeisesti tahdistaa suprakiasmaattista tumaketta. Melatoniinia käytetään unilääkkeenä ja aikaerorasituksen hoidossa. Suprakiasmaattisen keskuksen tuhoaminen johtaa elimistön rytmien sekaantumiseen.

Posteriorinen hypotalamus

Posteriorinen hypotalamus säätelee sympaattista hermostoa. Posteriorisen hypotalamuksen stimuloinnista (DBS) on saatu lupaavia kokemuksia lääkeresistentin sarjoittaisen päänsäryn (cluster headache) hoidossa.

Supraoptinen tumake

Supraoptinen tumake säätelee mm. vasopressiinin eli antidiureettisen hormonin (ADH) eritystä, mikä säätelee nestetasapainoa. Myös oksitosiinia tuotetaan supraoptisessa tumakkeessa.

Paraventrikulaaritumake

Paraventrikulaaritumake vapauttaa kortikotropiinia vapauttavaa hormonia (CRH). CRH säätelee kortikotropiinin (ACTH) vapautumista aivolisäkkeen etulohkosta, joka puolestaan säätelee glukokortikoidien vapautumista lisämunuaisten kuoriosasta. Tämä järjestelmä siis säätelee stressiä. Paraventrikulaaritumake tuottaa myös oksitosiinia, joka vapautuu verenkiertoon aivolisäkkeen takalohkosta.

Tyreotropiinia vapauttava hormoni (TRH)

Tyreotropiinia vapauttava hormoni eli tyreoliberiini (TRH, Thyrotropin-Releasing Hormone) saa aivolisäkkeen etulohkon erittämään tyreotropiinia (TSH), joka puolestaan stimuloi kilpirauhasta erittämään tyroksiinia ja trijodityroniinia. Tällä järjestelmällä on keskeinen rooli aineenvaihdunnan säätelyssä. Lisäksi tyreoliberiini voi stimuloida prolaktiinin erittymistä aivolisäkkeen etulohkosta.

Gonadotropiinia vapauttava hormoni (GnRH)

Gonadotropiinia vapauttava hormoni eli gonadoliberiini (GnRH, Gonadotropin-Releasing Hormone) stimuloi aivolisäkettä tuottamaan luteinisoivaa hormonia (LH) ja follikkelia stimuloivaa hormonia (FSH). Naisella nämä hormonit aiheuttavat ovulaation sekä säätelevät keltarauhasen progesteronin tuotantoa. Miehellä luteinisoiva hormoni säätelee kivesten Leydigin solujen androgeenin tuotantoa. Lisäksi FSH stimuloi naisilla follikkelin eli munarakkulan kasvua ja estrogeenieritystä sekä miehillä vaikuttaa spermatogeneesiin. Nämä hormonit ovat tärkeitä hedelmällisyyden kannalta.
Hiirikokeissa on todettu, että lisäämällä GnRH:n (tai vähentämällä sen vastavaikuttajamolekyylien NF-κB) määrää voidaan hidastaa ikääntymistä ja lisätä uusien aivosolujen kasvua.

Kasvuhormonia vapauttava hormoni (GHRH)

Kasvuhormonia vapauttava hormoni eli somatoliberiini (GHRH, Growth Hormone Releasing Hormone) kiihdyttää aivolisäkkeen etulohkon kasvuhormonin eli somatotropiinin eritystä. GHRH:ta syntetisoituu hypotalamuksen lisäksi pieniä määriä myös muualla elimistössä. GHRH on somatostatiinin vastavaikuttaja eli somatostatiini pyrkii estämään kasvuhormonin vapauttamista. Kasvuiässä häiriöt kasvuhormonin erittymisessä aiheuttavat häiriöitä pituuskasvuun (lyhytkasvuisuus tai jättikasvuisuus eli gigantismi), kasvun päättymisen jälkeen liiallinen kasvuhormonin vapautuminen aiheuttaa akromegalian eli jättikärkisyyden, jossa luuston kärkiosat ja pehmytosat jatkavat kasvuaan aiheuttaen sairaudelle tyypilliset piirteet ulkonäköön. Aikuisilla kasvuhormonin puute voi aiheuttaa lihasmassan pienenemistä, rasvakudoksen lisääntymistä ja luuston heikentymistä.

Kortikotropiinia vapauttava hormoni (CRH)

Kortikotropiinia vapauttava hormoni eli kortikoliberiini (CRH, Corticotropine-Releasing Hormone, myös ACTH-RH) vapauttaa adrenokortikotrooppista hormonia eli kortikotropiinia (ACTH) aivolisäkkeen etulohkosta. ACTH vahvistaa lisämunuaisen kuorikerrosta ja lisää glukokortikoidien eritystä. Glukokortikoidit puolestaan vähentävät kortikoliberiinin vapautumista. Stressin aikana järjestelmä toimii aktiivisemmin.

Somatostatiini (GHIH)

Somatostatiini (GHIH, Growth Hormone Inhibiting Hormone) on kasvuhormonia (somatotropiini) estävä hormoni. Somatostatiini estää myös tyreotropiinin, glukagonin, insuliinin ja gastriinin eritystä. Somatostatiinijohdosta oktreotidia käytetään mm. akromegalian hoidossa ja lievittämään maha-suolikanavan kasvainten oireita. Oktreotidi on somatostatiinia voimakkaampi ja pitkävaikutteisempi. Jotkin lääkkeet voivat myös pleiotrooppisesti eli toisen vaikutuksen ohella vaikuttaa somatostatiinin, kuten nimodipiini. 
Nimodipiini (Nimotop) on korkean lipofiilisyyden (rasvaliukoisuuden) vuoksi keskushermostoselektiivinen kalsiumkanavan estäjä eli antagonisti, joka nostaa somatostatiinipitoisuutta likvorissa eli selkäydinnesteessä. Tällä voi olla hoidollista merkitystä joissakin nopeasyklisissä kaksisuuntaisissa mielialahäiriöissä ja muissakin neuropsykiatrisissa häiriöissä, joihin liitty affektiivista tai kognitiivista problematiikkaa. Nimodipiinillä on myös muita vaikutuksia aivoissa, kuten verenkiertoon liittyvät vaikutukset.

Dopamiini

Hypotalamus vapauttaa myös dopamiinia, joka on aminohappo tyrosiinin johdannainen. Dopamiinilla on lukuisia erilaisia tehtäviä elimistössä, mutta hypotalamuksen vapauttamana aivolisäkkeen etulohkon verenkiertoon sen tehtävänä on estää prolaktiinin (PRL) vapautumista. Tässä yhteydessä dopamiinista saatetaan käyttää nimiä PRL-IH (prolaktiinia inhiboiva hormoni) tai PIF (Prolactin Inhibiting Factor). Prolaktiinin tärkein tehtävä on käynnistää laktaatio eli maidon eritys synnytyksen jälkeen ja ylläpitää sitä niin kauan kuin imetystä jatketaan. Tyreotropiinin vapauttajahormoni (TRH) kiihdyttää prolaktiinin eritystä. Hyperprolaktinemiaa eli prolaktiinin liikaeritystä voidaan hoitaa dopamiiniagonisteilla. Toisaalta eräät dopamiinireseptoreita estävät lääkkeet, kuten neuroleptit, voivat aiheuttaa hyperprolaktinemiaa.

Antidiureettinen hormoni (ADH)

Antidiureettisen hormonin (ADH, Antidiuretic Hormone) vaikutuksesta virtsan nestemäärä vähenee ja virtsa väkevöityy eli tämän avulla elimistö säätelee nestetasapainoa. Munuaisten kokoojaputkissa ja distaalisissa kiemuratieyissä ADH lisää permeabiliteettia, jolloin niiden vedenläpäisykyky paranee ja veden talteenotto lisääntyy. ADH:n erityksen häiriöille voivat altistaa jotkin kasvaimet, keskushermoston ja keuhkojen sairaudet, tietyt lääkkeet ja psyykkiset häiriöt. 
Antidiureettinen hormoni valmistetaan hypotalamuksessa, mutta se kulkeutuu aksoneita pitkin aivolisäkkeen takalohkoon, johon se varastoidaan ja josta se vapautuu verenkiertoon.

Oksitosiini (OT)

Oksitosiini supistaa kohtua ja aiheuttaa maitorauhastiehyiden supistumisen. Oksitosiini liittyy myös kiintymyksen muodostumiseen. ADH:n tavoin oksitosiini tuotetaan hypotalamuksessa sijaitsevissa neuronien soomaosissa, joista se kuljetetaan aivolisäkkeen takalohkossa sijaitseviin haarakkeisiin varastoitavaksi ja verenkiertoon vapautettavaksi.

Hypotalamus–aivolisäke–lisämunuaiskuori-akseli

Hypotalamus–aivolisäke–lisämunuaiskuori-akseli eli HPA-akseli (Hypothalamus-Pituitary-Adrenal cortex axis) on tärkeä osa neuroendokriinistä järjestelmää, joka kontrolloi stressireaktioita. Järjestelmä toimii siten, että hypotalamus vapauttaa CRH:ta, joka vapauttaa aivolisäkkeestä ACTH:ta, joka stimuloi glukokortikoidituotantoa lisämunuaisen kuorikerroksessa. Nämä glukokortikoidit puolestaan hillitsevät CRH:n vapauttamista. Ihmisen tärkein glukokortikoidi on kortisoli. Stressin ja kortisolin lisäksi CRH:n vapauttamista säätelee uni-valve-rytmi. Myös aivojen monoamiinivälittäjäaineet, kuten serotoniini, noradrenaliini ja dopamiini osallistuvat säätelyyn.
Useilla masennusta sairastavilla henkilöillä HPA-akseli toimii yliaktiivisesti. Tällöin uni-valve-rytmi on usein häiriintynyt ja elimistössä on krooninen stressi. Nämä syövät voimavaroja, ja helposti joudutaan noidankehään, jossa stressi pahenee entisestään. Mielialalääkkeet saattavat tasapainottaa HPA-akselin toimintaa välittäjäaineiden määrää lisäämällä, jolloin noidankehä helpottaa ja elimistö alkaa toipua. Mielialalääkkeillä on monia muitakin vaikutuksia kuin HPA-akseliin liittyvät. Psykoterapian merkitys masennukseen liittyy osin siihen, että opitaan hallitsemaan stressireaktioita ja rentoutumaan, jolloin HPA-akselin toiminta tasapainottuu. Otsalohkoista, joihin tavoitteellisen toiminnan koordinointi on keskittynyt, on hermoratoja hypotalamukseen. Näin ollen tietoisilla ponnistuksilla voimme vaikuttaa HPA-akselin toimintaan.