Субфорникальный орган ( SFO ) является одним из околожелудочковых органов мозга . [1] [2] Его название происходит от его расположения на вентральной поверхности свода около межжелудочковых отверстий ( отверстий Монро), которые соединяют боковые желудочки и третий желудочек . Как и все околожелудочковые органы, субфорникальный орган хорошо васкуляризирован, и, как и все околожелудочковые органы, за исключением субкомиссурального органа , некоторые капилляры SFO имеют фенестрации , которые увеличивают проницаемость капилляров. [1] [3] [4] SFO считается сенсорным околожелудочковым органом, поскольку он реагирует на широкий спектр гормонов и нейротрансмиттеров , в отличие от секреторных околожелудочковых органов, которые специализируются на выделении определенных веществ. [1] [4] [5]
Как отмечалось выше, капилляры в некоторых субрегионах в пределах SFO фенестрированы, [6] и, таким образом, лишены гематоэнцефалического барьера . Все циркумвентрикулярные органы, за исключением субкомиссурального органа, содержат фенестрированные капилляры, [2] особенность, которая отличает их от большинства других частей мозга. [7] SFO можно разделить на шесть анатомических зон на основе его капиллярной топографии : две зоны в коронарной плоскости и четыре зоны в сагиттальной плоскости . [3] Центральная зона состоит из глиальных клеток , тел нейрональных клеток и высокой плотности фенестрированных капилляров. [8] Напротив, ростральные и каудальные области имеют более низкую плотность капилляров [8] и в основном состоят из нервных волокон, с меньшим количеством нейронов и глиальных клеток, наблюдаемых в этой области. Однако функционально SFO можно рассматривать в двух частях, дорсолатеральном периферическом отделе и вентромедиальном основном сегменте. [9]
Субфорникальный орган содержит рецепторы эндотелина, опосредующие вазоконстрикцию и высокие скорости метаболизма глюкозы , опосредованные кальциевыми каналами . [10]
Субфорникальный орган принимает активное участие во многих процессах организма, [1] [5] включая осморегуляцию , [9] сердечно-сосудистую регуляцию, [9] и энергетический гомеостаз. [1] [5] Большинство этих процессов включают баланс жидкости посредством контроля высвобождения определенных гормонов , в частности ангиотензина или вазопрессина . [5]
Влияние SFO на сердечно-сосудистую систему в основном опосредовано его влиянием на баланс жидкости . [1] SFO играет роль в регуляции вазопрессина . Вазопрессин — это гормон , который, связываясь с рецепторами в почках , увеличивает задержку воды за счет уменьшения количества жидкости, переносимой почками из крови в мочу . Эта регуляция объема крови влияет на другие аспекты сердечно-сосудистой системы. Увеличение или уменьшение объема крови влияет на артериальное давление , которое регулируется барорецепторами , и может, в свою очередь, влиять на силу сокращения желудочков сердца . Дополнительные исследования показали, что субфорникальный орган может быть важным посредником, через который лептин действует для поддержания артериального давления в пределах нормальных физиологических пределов через нисходящие автономные пути, связанные с сердечно-сосудистым контролем. [1]
Экспериментально было показано, что нейроны SFO посылают эфферентные проекции в регионы, участвующие в сердечно-сосудистой регуляции, включая латеральный гипоталамус , с волокнами, заканчивающимися в супраоптическом (SON) и паравентрикулярном (PVN) ядрах, а также антеровентральный 3-й желудочек (AV3V) с волокнами, заканчивающимися в OVLT и срединной преоптической области . [5]
Другие органы околожелудочковой области, участвующие в системных регуляторных процессах, — это area postrema и OVLT. [1] [5] [7] OVLT и SFO взаимосвязаны с ядром medianus , и вместе эти три структуры составляют так называемую область «AV3V» — область спереди и вентрально по отношению к третьему желудочку . [5] Область AV3V важна для регуляции баланса жидкости и электролитов, контролируя жажду , выделение натрия, регуляцию объема крови и секрецию вазопрессина . [1] [5] SFO, area postrema и OVLT имеют капилляры, проницаемые для циркулирующих гормональных сигналов, что позволяет этим трем органам околожелудочковой области играть интегративную роль в сердечно-сосудистой, электролитной и жидкостной регуляции. [1] [5] [8]
Нейроны в субфорникальном органе имеют рецепторы для многих гормонов , которые циркулируют в крови, но не пересекают гематоэнцефалический барьер, [1] включая ангиотензин , предсердный натрийуретический пептид , эндотелин и релаксин . Роль SFO в регуляции ангиотензина особенно важна, так как он участвует в коммуникации с ядром medianus (также называемым срединным преоптическим ядром). Некоторые нейроны в SFO являются осморецепторами , будучи чувствительными к осмотическому давлению крови. Эти нейроны проецируются в супраоптическое ядро и паравентрикулярное ядро, чтобы регулировать активность нейронов, секретирующих вазопрессин . Эти нейроны также проецируются в ядро medianus , которое участвует в контроле жажды . Таким образом, субфорникальный орган участвует в балансе жидкости . [ необходима цитата ]
Было показано, что другие важные гормоны возбуждают SFO, в частности, серотонин , карбамилхолин (карбахол) и атропин . Однако эти нейротрансмиттеры , по-видимому, оказывают влияние на более глубокие области SFO, чем ангиотензин, и было показано, что антагонисты этих гормонов также в первую очередь влияют на неповерхностные области SFO (кроме антагонистов атропина, которые показали небольшой эффект). В этом контексте поверхностная область считается находящейся на глубине 15-55 мкм в SFO, а «глубокая» область — все, что находится ниже. [ требуется цитата ]
Из этих реакций на определенные гормоны и другие молекулы предлагается модель нейронной организации SFO, в которой ангиотензин-чувствительные нейроны, лежащие поверхностно, возбуждаются веществами, переносимыми кровью или спинномозговой жидкостью , и образуют синапсы с более глубокими карбахол-чувствительными нейронами. Аксоны этих глубоких нейронов выходят из SFO в столбах и теле свода . Афферентные волокна из тела и столбов свода полисинаптически возбуждают как поверхностные, так и глубокие нейроны. На выходном пути предполагается возвратная тормозная цепь. [5]
Изучалась экспрессия различных генов в субфорникальном органе. Например, было замечено, что лишение воды у крыс привело к повышению регуляции мРНК , которая кодирует рецепторы ангиотензина II, что позволило снизить концентрацию ангиотензина в крови, что вызывает реакцию «жажды». Также было замечено, что это место выработки фактора транскрипции щитовидной железы 1 (TTF1), белка, который обычно вырабатывается в гипоталамусе . [ 11]
Гипертония или высокое кровяное давление в значительной степени зависит от концентрации ангиотензина. Инъекция ангиотензина на самом деле долгое время использовалась для индукции гипертонии в экспериментальных моделях животных для изучения эффектов различных методов лечения и лекарств. В таких экспериментах было замечено, что неповрежденный и функционирующий субфорникальный орган ограничивает увеличение среднего артериального давления из-за повышенного ангиотензина. [12]
Как указано выше, было показано, что рецепторы ангиотензина (AT1) активируются из-за недостатка воды. Эти рецепторы AT1 также показали повышенную связь с циркулирующим ангиотензином после недостатка воды. Эти результаты могут указывать на некое морфологическое изменение в рецепторе AT1, вероятно, из-за некоторой модификации сигнального белка рецептора AT1 в несвязывающем участке, что приводит к повышению сродства рецептора AT1 к связыванию ангиотензина. [13]
Хотя обычно считается, что субфорникальный орган в первую очередь играет роль в гомеостазе и сердечно-сосудистой регуляции, считается, что он контролирует режимы питания, принимая сигналы из крови (различные пептиды, указывающие на сытость ), а затем стимулируя голод. Было показано, что он вызывает у крыс как питье , так и еду. [5]