Neyroendokrinologiya

Neyroendokrinologiya — biologiyaning (xususan fiziologiyaning) asab tizimi (nervous system) va endokrin tizim (endocrine system) o‘rtasidagi o‘zaro ta’sirni o‘rganuvchi bo‘limidir. Boshqacha aytganda, u miyaning tanadagi gormonal faoliyatni qanday tartibga solishini tadqiq qiladi. Asab va endokrin tizimlar ko‘pincha inson tanasining fiziologik jarayonlarini boshqarish uchun neyroendokrin integratsiya (neuroendocrine integration) deb ataladigan jarayonda birgalikda ishlaydi. Neyroendokrinologiya fani miya, ayniqsa gipotalamus (hypothalamus), gipofiz bezi (pituitary gland) gormonlarining sekretsiyasini (secretion) nazorat qilishi e’tirof etilgandan so‘ng vujudga keldi. Keyinchalik bu soha endokrin va asab tizimlarining ko‘plab o‘zaro aloqalarini o‘rganish darajasigacha kengaydi.

Endokrin tizim tanadagi ko‘plab bezlardan iborat bo‘lib, ular turli kimyoviy tuzilishga ega bo‘lgan gormonlarni, jumladan peptidlar (peptides), steroidlar (steroids) va neyroaminlarni (neuroamines) ishlab chiqaradi va ajratadi. Gormonlar umumiy holda ko‘plab fiziologik jarayonlarni tartibga soladi. Neyroendokrin tizim gipotalamus orqali gomeostazni (homeostasis) saqlash, ko‘payish (reproduction), metabolizm (metabolism), ovqatlanish va ichish xulq-atvori, energiya sarfi (energy utilization), osmolyarlik (osmolarity) va qon bosimini tartibga solish mexanizmi hisoblanadi.

 Neyroendokrin tizim 

 Gipotalamus 
Gipotalamus miyaning barcha sohalaridan keladigan ma’lumotlarni integratsiya qilish va o‘ziga xos javob reaksiyasini ishlab chiqishdagi roli tufayli miyaning integratsiya markazi sifatida tanilgan. Neyroendokrin tizimda gipotalamus miyaning turli qismlaridan elektr signallarini qabul qiladi. Keyin ushbu elektr signallarini gormonlar yoki rilizing-omillar (releasing factors) ko‘rinishidagi kimyoviy signallarga aylantiradi. Bu kimyoviy moddalar gipofiz beziga, u yerdan esa tizimli qon aylanishiga tashiladi.

 Gipofiz bezi 
Gipofiz bezi uchta bo‘lakka bo‘linadi: oldingi gipofiz (anterior pituitary), oraliq bo‘lak (pars intermedia) va orqa gipofiz (posterior pituitary). Gipotalamus oldingi gipofizning gormon sekretsiyasini gipotalamo-gipofizar portal tizimi (hypothalamo-hypophysial portal system) orqali tropik gormonlar deb ataladigan rilizing-omillarni yuborish orqali boshqaradi. Masalan, gipotalamus tomonidan portal tizimga chiqarilgan tirotropin-rilizing gormoni (thyrotropin-releasing hormone) oldingi gipofiz tomonidan tireotrop gormonning (thyroid-stimulating hormone) sekretsiyasini rag‘batlantiradi.

Orqa gipofiz bevosita gipotalamus tomonidan innervatsiya qilinadi. Oksitotsin (oxytocin) va vazopressin (vasopressin) gormonlari gipotalamusdagi neyroendokrin hujayralarda sintezlanadi va orqa gipofizdagi nerv uchlarida saqlanadi. Ular gipotalamus neyronlari tomonidan to‘g‘ridan-to‘g‘ri tizimli qon aylanishiga chiqariladi.

 Asosiy neyroendokrin o‘qlar 
Orqa gipofiz bezining (neyrogipofiz) ikkita neyrogipofizar gormoni — oksitotsin va vazopressin (shuningdek, antidiuretik gormon deb ham ataladi) magnotsellyulyar neyrosekretor hujayralarning (magnocellular neurosecretory cells) nerv uchlaridan tizimli qon aylanishiga chiqariladi. Oksitotsin va vazopressin neyronlarining hujayra tanalari mos ravishda gipotalamusning paraventrikulyar yadrosi (paraventricular nucleus) va supraoptik yadrosida (supraoptic nucleus) joylashgan. Bu neyronlarning elektr faolligi miyaning boshqa hududlaridan keladigan afferent sinaptik kirishlar (afferent synaptic inputs) orqali tartibga solinadi.

Bundan farqli o‘laroq, oldingi gipofiz bezining (adenogipofiz) gormonlari bevosita innervatsiya qilinmagan endokrin hujayralardan ajralib chiqadi. Shunga qaramay, ushbu gormonlar (adrenokortikotrop gormon, lyuteinlovchi gormon, follikulani ogohlantiruvchi gormon, tireotrop gormon, prolaktin va o‘sish gormoni) sekretsiyasi gipotalamus nazorati ostida qoladi. Gipotalamus oldingi gipofiz bezini "rilizing-omillar" va "sekretsiyani tormozlovchi omillar" orqali boshqaradi. Bular miya asosidagi median eminenstsiya (median eminence) sohasida gipotalamus neyronlari tomonidan qon tomirlariga chiqariladigan moddalardir. Gipotalamo-gipofizar portal tomirlar deb ataladigan bu tomirlar gipotalamus omillarini oldingi gipofizga yetkazadi. U yerda bu omillar gormon ishlab chiqaruvchi hujayralar yuzasidagi o‘ziga xos retseptorlar bilan bog‘lanadi.

Masalan, o‘sish gormoni sekretsiyasi ikkita neyroendokrin tizim tomonidan boshqariladi: o‘sish gormoni-rilizing gormoni (GHRH) neyronlari va somatostatin (somatostatin) neyronlari. Ular mos ravishda o‘sish gormoni sekretsiyasini rag‘batlantiradi va tormozlaydi. GHRH neyronlari gipotalamusning arkuat yadrosida (arcuate nucleus) joylashgan bo‘lsa, somatostatin hujayralari periventrikulyar yadroda joylashgan. Ushbu ikki neyron tizimi o‘z aksonlarini median eminenstsiyaga yo‘naltiradi. U yerda ular o‘z peptidlarini oldingi gipofizga tashish uchun portal qon tomirlariga chiqaradilar. O‘sish gormoni pulsatsiyalanuvchi (pulsatile) tarzda ajraladi. Bu GHRH va somatostatin ajralishining navbatma-navbat sodir bo‘lishidan kelib chiqadi. Bu jarayon GHRH va somatostatin hujayralari o‘rtasidagi neyronal o‘zaro ta’sirni va o‘sish gormonining salbiy qayta aloqasini aks ettirishi mumkin.

 Funksiyalari 
Neyroendokrin tizimlar ko‘payishni (reproduction) barcha jihatlarini, bog‘lanishdan tortib jinsiy xulq-atvorgacha nazorat qiladi. Ular spermatogenez (spermatogenesis) va tuxumdon siklini, tug‘ruq (parturition), laktatsiya (lactation) va onalik instinktini boshqaradi. Shuningdek, ular tananing stressga va infeksiyaga bo‘lgan reaksiyasini nazorat qiladi. Ular tanadagi metabolizmni tartibga solib, ovqatlanish va ichish xulq-atvoriga ta’sir qiladi hamda energiya iste’molining qanday ishlatilishini, ya’ni yog‘larning qanday parchalanishini belgilaydi. Ular kayfiyatga, tana suyuqligi va elektrolitlar gomeostaziga, hamda qon bosimiga ta’sir ko‘rsatadi.

Neyroendokrin tizim neyronlari yiriktir. Ular sekretsiya mahsulotlarini ishlab chiqaradigan kichik "fabrikalar" hisoblanadi. Ularning nerv terminallari yirik va tartibli joylashgan. Ularning faolligini ko‘pincha qondagi moddalar miqdori orqali osongina o‘lchash mumkin. Bu neyronlar nima qilishi va qanday stimullarga javob berishi eksperimentlar uchun qulaydir. Shu sababli, neyroendokrin neyronlar "neyron o‘z mahsulotining sintezi, qadoqlanishi va sekretsiyasini qanday tartibga soladi?" va "ma’lumot elektr faolligida qanday kodlanadi?" kabi umumiy savollarni o‘rganish uchun yaxshi "model tizimlar" hisoblanadi.

 Tarixi 

 Kashshoflar 
Uolter Li Geyns (Walter Lee Gaines) 1915-yilda sigirlarda laktatsiya jarayonida gipofizning faolligini qayd etgan. Shuningdek, u anesteziya laktatsiyani va so‘rish refleksiga bo‘lgan javobni to‘sib qo‘yishi mumkinligini ham aniqlagan.

Myunxen universiteti va Albert Eynshteyn tibbiyot kollejidan Ernst va Berta Sharrerlar (Ernst and Berta Scharrer) 1945-yilda neuropeptidlar (neuropeptides) haqidagi dastlabki kuzatishlari va takliflari bilan neyroendokrinologiya sohasining asoschilari deb hisoblanadilar.

Jeffri Harris (Geoffrey Harris) ko‘pchilik tomonidan neyroendokrinologiyaning "otasi" deb tan olingan. Oksford universiteti professori bo‘lgan Harris sutemizuvchilarning oldingi gipofiz bezi gipotalamus neyronlari tomonidan gipotalamo-gipofizar portal qon aylanishiga (hypothalamohypophysial portal circulation) ajratilgan gormonlar orqali tartibga solinishini ko‘rsatib bergan. Bundan farqli o‘laroq, orqa gipofiz bezi gormonlari to‘g‘ridan-to‘g‘ri gipotalamus neyronlarining nerv uchlaridan tizimli qon aylanishiga chiqariladi. Bu muhim ish Lund universiteti olimi Dora Yakobson (Dora Jacobsohn) bilan hamkorlikda amalga oshirilgan.

Birinchi bo‘lib aniqlangan rilizing-omillarga tirotropin-rilizing gormoni (TRH) va gonadotropin-rilizing gormoni (GnRH) kiradi. TRH kichik peptid bo‘lib, tireotrop gormon sekretsiyasini rag‘batlantiradi. GnRH (shuningdek, lyuteinlovchi gormon-rilizing gormoni deb ham ataladi) lyuteinlovchi gormon va follikulani ogohlantiruvchi gormon sekretsiyasini rag‘batlantiradi.

Liondagi Klod Bernar universiteti tibbiyot fakulteti talabasi Rojer Gillemin (Roger Guillemin) va Tuleyn universiteti olimi Endryu Shalli (Andrew W. Schally) qo‘y va cho‘chqalarning gipotalamusidan ushbu omillarni ajratib olishgan va ularning tuzilishini aniqlashgan. Gillemin va Shalli "miyaning peptid gormonlari ishlab chiqarilishini" tushunishga qo‘shgan hissalari uchun 1977-yilda Fiziologiya va tibbiyot bo‘yicha Nobel mukofoti bilan taqdirlanganlar.

1952-yilda Janubiy Florida universiteti olimi Andor Sentivanyi va Geza Filipp gipotalamus orqali immunitetning neyral nazorati qanday amalga oshirilishini ko‘rsatuvchi dunyodagi birinchi tadqiqot ishini yozganlar.

 Zamonaviy qamrovi 
Bugungi kunda neyroendokrinologiya neyroendokrin neyronlarning asosiy konsepsiyasidan kelib chiqqan keng ko‘lamli mavzularni o‘z ichiga oladi. Neyroendokrin neyronlar jinsiy bezlarni (gonads) nazorat qiladi. Jinsiy bezlarning steroidlari esa o‘z navbatida miyaga ta’sir qiladi. Shuningdek, adrenokortikotrop gormon ta’sirida buyrak usti bezidan ajralib chiqadigan kortikosteroidlar ham miyaga ta’sir ko‘rsatadi. Ushbu qayta aloqalarni (feedbacks) o‘rganish neyroendokrinologlarning asosiy vazifasiga aylandi. Gipotalamus neyroendokrin neyronlari tomonidan qonga chiqariladigan peptidlar miyaga ham ajralib chiqishi aniqlandi. Ularning markaziy ta’siri ko‘pincha periferik ta’sirini to‘ldiruvchi xarakterga ega ekanligi ma’lum bo‘ldi. Shunday qilib, ushbu markaziy ta’sirlarni tushunish ham neyroendokrinologiya sohasiga kirdi. Neyroendokrin neyronlar periferik asab tizimida ham topilgan bo‘lib, ular masalan, ovqat hazm qilishni (digestion) tartibga soladi. Buyrak usti bezining mag‘iz qismidagi (adrenal medulla) adrenalin va noradrenalin ajratuvchi hujayralar endokrin hujayralar va neyronlar o‘rtasidagi xususiyatlarga ega ekanligi isbotlandi. Ular ekzotsitoz (exocytosis) jarayonining molekulyar mexanizmlarini o‘rganish uchun ajoyib model tizimlar bo‘lib xizmat qildi. Bularning barchasi kengaygan ma’noda "neyroendokrin" tizimlar hisoblanadi.

Neyroendokrin tizimlar neyrobiologiya va fiziologiyadagi ko‘plab asosiy tamoyillarni tushunishda muhim ahamiyatga ega bo‘ldi. Masalan, qo‘zg‘alish va sekretsiya bog‘liqligi (stimulus-secretion coupling) haqidagi tushunchalarimiz shular jumlasidandir. Neyroendokrin sekretsiyadagi qonuniyatlarning kelib chiqishi va ahamiyati bugungi kunda ham neyroendokrinologiyada yetakchi mavzular bo‘lib qolmoqda.

Neyroendokrinologiya miyaning neyrobiologik kasalliklarini tushunish va davolashning ajralmas qismi sifatida ham qo‘llaniladi. Bunga misol sifatida kayfiyat buzilishi alomatlarini qalqonsimon bez gormoni bilan davolashni kuchaytirishni keltirish mumkin. Yana bir misol — shizofreniya tashxisi qo‘yilgan ba’zi bemorlarning orqa miya suyuqligida (cerebrospinal fluid) transtiretin (tiroksin tashuvchisi) muammosi aniqlanganligidir.

 Eksperimental usullar 
Jeffri Harrisning gipotalamus va gipofiz o‘rtasidagi aloqani o‘rganish bo‘yicha o‘tkazgan ilk tajribalaridan beri bu hamkorlikning mexanik tafsilotlari haqida ko‘p narsa o‘rganildi. Buning uchun turli xil eksperimental usullar qo‘llanildi. Dastlabki tajribalar ko‘p jihatdan Xodgkin va Xaksli (Hodgkin and Huxley) tomonidan qo‘llanilgan elektrofiziologiya usullariga tayangan. So‘nggi yondashuvlar esa aniqlangan mexanizmlarni tushunish va turli sharoitlarda tizimli javob hamda moslashuvni bashorat qilish uchun turli matematik modellarni o‘z ichiga oladi.

 Elektrofiziologiya 
Elektrofiziologiya (electrophysiology) tajribalari neyroendokrinologiyaning dastlabki davrlarida, ayniqsa gipotalamus va orqa gipofizdagi fiziologik hodisalarni aniqlash uchun ishlatilgan. 1950-yilda Jeffri Harris va Barri Kross elektr stimulyatsiyasiga javoban oksitotsin ajralishini o‘rganish orqali oksitotsin yo‘lini aniqlab berdilar. 1974-yilda Uolters va Xatton supraoptik yadroni (vazopressin ajralishi uchun mas’ul gipotalamus markazi) elektr bilan rag‘batlantirish orqali suvsizlanish ta’sirini tekshirdilar. Glenn Xatton o‘z faoliyatini neyrogipofizar tizim fiziologiyasini o‘rganishga bag‘ishladi. Bu gipotalamus neyronlarining elektr xususiyatlarini o‘rganishni o‘z ichiga olgan edi. Bu usul ushbu neyronlarning xatti-harakatlarini va natijada yuzaga keladigan fiziologik ta’sirlarni tekshirish imkonini berdi. Neyroendokrin hujayralarning elektr faolligini o‘rganish natijasida markaziy asab tizimi neyronlari, neyroendokrin neyronlar va endokrin hujayralar o‘rtasidagi farqni aniqlash imkoni tug‘ildi.

 Matematik modellar 

 Xodgkin-Xaksli modeli 
Xodgkin-Xaksli modeli (Hodgkin–Huxley model) ma’lum bir kuchlanishdagi tizim oqimi haqidagi ma’lumotlarni membrana potentsialini (membrane potential) tavsiflovchi vaqtga bog‘liq ma’lumotlarga aylantiradi. Ushbu modeldan foydalanadigan tajribalar odatda bir xil format va farazlarga tayanadi. Biroq aniq savollarga javob berish uchun differensial tenglamalar o‘zgartiriladi. Ushbu usul yordamida vazopressin, GnRH, somatotroplar, kortikotroplar va laktotrop gormonlar haqida ko‘p narsa o‘rganildi.

 Integratsiya va impulsli model 
Integratsiya va impulsli (Integrate-and-fire) modeli biologik tizimlarni tavsiflashda matematik soddalikka intiladi. U faqatgina neyronning bo‘sag‘a faolligiga (threshold activity) e’tibor qaratadi. Shunday qilib, model murakkab tizimning murakkabligini muvaffaqiyatli kamaytiradi. Biroq u harakatning haqiqiy mexanizmlarini e’tiborsiz qoldiradi va ularni tizim chiqishining kirishga bog‘liqligini belgilovchi funksiyalar bilan almashtiradi. Ushbu model orqa gipofiz beziga gormonlar, xususan oksitotsin va vazopressinning ajralishini tavsiflash uchun ishlatilgan.

 Funksional yoki o‘rtacha maydonlar modeli 
Funksional yoki o‘rtacha maydonlar (Functional or mean fields) modeli "qanchalik sodda bo‘lsa, shunchalik yaxshi" degan tamoyilga tayanadi. U butun hujayralar populyatsiyasini tavsiflash uchun bitta o‘zgaruvchidan foydalanish orqali ko‘p qirrali tizimlarni modellashtirish murakkabligini kamaytirishga harakat qiladi. Aks holda, har bir populyatsiya uchun turli xil o‘zgaruvchilar to‘plamidan foydalanish kerak bo‘lar edi. Bir nechta hujayra populyatsiyalari o‘zaro ta’sir qiladigan tizimni modellashtirishda bir nechta to‘plamlardan foydalanish jarayonni haddan tashqari murakkablashtirib yuboradi. Ushbu model reproduktiv sikl (hayz ko‘rish sikllari, lyuteinlovchi gormon, prolaktin o‘zgarishi) bilan bog‘liq bir nechta tizimlarni tavsiflash uchun qo‘llanilgan. Shuningdek, kortizol sekretsiyasi va o‘sish gormoni sekretsiyasini ifodalovchi funksional modellar ham mavjud.

 Yana qarang 

 Xulq-atvor endokrinologiyasi (Behavioral endocrinology)
 Molekulyar neyrobiologiya (Molecular neuroscience)
 Neyrokimyo (Neurochemistry)
 Neyroendokrin hujayra (Neuroendocrine cell)
 Neyroendokrin o‘sma (Neuroendocrine tumor)
 Neyrofarmakologiya (Neuropharmacology)
 Neyrofan (Neuroscience)
 Ichak-miya o'qi (Gut–brain axis)

 Manbalar 

Turkum:Biologiya
Turkum:Neyrobiologiya
Turkum:Neyrofan
__INDEKS__