De anatomie van de pijnappelklier

Diep in de hersenen bevindt zich de kleine pijnappelklier, een orgaan dat de melatonine van het lichaam aanmaakt, een invloedrijk hormoon dat helpt bij het reguleren van slaap en waakzaamheid en de circadiane patronen die brede effecten hebben op de gezondheid. Ontdek meer over de anatomie, locatie en functie van het lichaam van de pijnappelklier en hoe het de slaap beïnvloedt, de seizoensgebonden voortplanting bij dieren beïnvloedt en mogelijk wordt beïnvloed door specifieke hersentumoren.

Anatomie

De pijnappelklier (of het lichaam van de pijnappelklier) is een klein, dennenappelvormig orgaan dat in het dak van het derde ventrikel ligt, diep in de hersenen. Autopsiestudies hebben aangetoond dat de gemiddelde grootte van de pijnappelklier vergelijkbaar is met een rijstkorrel. De ventrikels zijn met vloeistof gevulde ruimtes en het derde ventrikel strekt zich uit van de grote laterale ventrikels tot het smalle cerebrale aquaduct, en loopt tussen de twee helften van het deel van de hersenen dat het diencephalon wordt genoemd. Het bevindt zich in een gebied dat de epithalamus wordt genoemd, net achter de thalamus en boven het cerebellum, en rust aan de achterkant van de hersenen nabij de hersenstam. Er is een kleine, met vloeistof gevulde uitsparing in de pijnappelklier die uitsteekt in de stengel van het pijnappelklierlichaam, waardoor de hormonen die het produceert gemakkelijker door de hersenen kunnen worden verspreid.

Structuur

De cellen die het weefsel van de pijnappelklier bij mensen en andere zoogdieren vormen, omvatten hormoonproducerende pijnappelkliercellen en de ondersteunende interstitiële cellen. Zenuwcellen, of neuronen, kunnen de pinealocyten beïnvloeden door de afscheiding van specifieke chemicaliën die neurotransmitters worden genoemd. Zenuwvezels bereiken de klier via de pijnappelkliersteel en bevatten veel stoffen, waaronder:

• GABA
• Orexin
• Serotonine
• Histamine
• Oxytocine
• Vasopressine

De pijnappelkliercellen hebben receptoren voor al deze neurotransmitters, wat duidt op invloed van deze andere chemicaliën die veel voorkomen in de hersenen.

Bij mensen en andere zoogdieren breidt deze invloed zich buiten de hersenen uit tot een verzameling neuronen in de sympathische superieure cervicale ganglia en de parasympathische sphenopalatine en otische ganglia. Deze verbinding is een relais van de pijnappelklier naar de suprachiasmatische kern (SCN) in de hypothalamus. De SCN is van vitaal belang omdat dit de primaire pacemaker is voor het circadiane ritme in het lichaam, beïnvloed door de perceptie van licht dat door het netvlies wordt gedetecteerd en langs het retinohypothalamische kanaal wordt gestuurd.

Functie

De belangrijkste functie van de pijnappelklier is de productie van het hormoon melatonine. Melatonine wordt gesynthetiseerd uit moleculen van de neurotransmitter serotonine. Eenmaal geproduceerd, wordt het uitgescheiden door de pijnappelklier. Het heeft belangrijke effecten op het circadiane ritme, waaronder effecten op de slaap en mogelijke effecten op de seizoensgebonden voortplanting bij dieren.

In de pijnappelklier ondergaat serotonine (dat is afgeleid van het aminozuur tryptofaan) een transformatie wanneer een acetylgroep en vervolgens een methylgroep worden toegevoegd om melatonine op te leveren. Dit wordt bereikt met twee enzymen: serotonine-N-acetyltransferase en hydroxyindool-O-methyltranferase. De aanmaak van melatonine wordt verstoord door blootstelling aan licht.

Hoe beïnvloedt licht de productie van melatonine in de pijnappelklier? Om deze vraag te kunnen beantwoorden, is het belangrijk om te begrijpen hoe licht in het algemeen de circadiane ritmes van het lichaam beïnvloedt. Van de Latijnse betekenis "ongeveer een dag", verwijst de term circadiaans naar talrijke fysiologische processen die gekoppeld zijn aan de timing van licht en duisternis. Hoewel slaap en waakzaamheid inbegrepen zijn, strekt deze circadiane timing zich waarschijnlijk uit tot de afgifte van hormonen, het gebruik van energie om het metabolisme te optimaliseren en de coördinatie van de onderling verbonden systemen van het lichaam.

Licht dat door het netvlies van het oog gaat, activeert specifieke receptoren die intrinsiek fotogevoelige retinale ganglioncellen (ipRGC) worden genoemd. Deze cellen bevatten het fotopigment dat melanopsine wordt genoemd. Vanaf hier wordt het signaal van de ogen naar de pijnappelklier gestuurd. Eerst wordt de boodschap doorgegeven langs het retinohypothalamische kanaal dat zich uitstrekt van de retinale cellen naar de SCN in de voorste hypothalamus in de hersenen. De paraventriculaire kern van de hypothalamus stuurt het signaal vervolgens naar de preganglionische sympathische neuronen in het ruggenmerg, naar het superieure cervicale ganglion en tenslotte naar de pijnappelklier.

De pijnappelklier kan dan zijn productie van melatonine veranderen, op basis van de hoeveelheid licht die door de ogen wordt waargenomen. Dit heeft ertoe geleid dat de pijnappelklier het "derde oog" van het lichaam wordt genoemd, vanwege zijn vermogen om te reageren op de waarneming van licht.

Wanneer melatonine wordt geproduceerd, komt het niet in een vacuüm terecht om te doen wat het wil. Zoals bij veel processen in het lichaam, is er een balans die behouden blijft. Dit evenwicht wordt homeostase genoemd. Wanneer de pijnappelklier melatonine afscheidt, wordt dit teruggevoerd via actie op de MT1- en MT2-melatoninereceptoren op de SCN. Dit samenspel beïnvloedt de controle van het circadiane systeem in het lichaam, met bredere implicaties voor mogelijke ziekten.

Er zijn een paar andere merkwaardige effecten van melatonine die niet volledig worden begrepen bij mensen. Het is bekend dat melatonine in diermodellen de secretie van gonadotropine-releasing hormone (GnRH) uit de hypothalamus kan verminderen. Dit kan een remmend effect hebben op de voortplantingsfuncties. Bij zoogdieren kan dit de rijping van sperma en eieren vertragen en de functie van de voortplantingsorganen verminderen. Er wordt getheoretiseerd dat het de seizoensgebonden voortplantingsfuncties van sommige dieren kan beïnvloeden. Wanneer de nachten langer zijn in de wintermaanden en de toegang tot voedsel mogelijk verminderd is, kan de toegenomen duisternis leiden tot hogere melatoninespiegels en verminderde vruchtbaarheid. Dit kan het voor sommige diersoorten minder waarschijnlijk maken om jongen te krijgen die de magere tijden van de winter misschien niet overleven. De betekenis hiervan, vooral bij mensen, is onbekend.

Er is echter enige voorzichtigheid geboden bij het gebruik van aanvullende melatonine (het enige ongereguleerde hormoon dat vrij verkrijgbaar is in de Verenigde Staten) bij zwangere vrouwen en kinderen. Het vrijkomen van melatonine door de pijnappelklier kan een rol spelen bij de timing van de seksuele rijping van de mens. Het melatoninegehalte neemt licht af in de puberteit, en pijnappelkliertumoren die de melatonineproductie elimineren, zullen bij jonge kinderen vroegtijdige puberteit veroorzaken.

Ten slotte is melatonine geproduceerd door de pijnappelklier een zeer effectieve antioxidant. Het kan neuronen in het centrale zenuwstelsel beschermen tegen vrije radicalen, zoals stikstofmonoxide of waterstofperoxide. Deze chemicaliën worden gegenereerd in actieve zenuwweefsels. Vrije radicalen kunnen het risico op weefselschade en disfunctie vergroten, inclusief het risico op medische problemen zoals kanker en neurodegeneratieve ziekten.

Het is ook bekend dat de productie van melatonine afneemt met natuurlijke veroudering, en hoe dit de ziekte verergert, wordt nog onderzocht.

Bijbehorende voorwaarden

De pijnappelklier en de productie van melatonine staan ​​centraal in de circadiane ritmestoornissen die de slaap beïnvloeden. Het kan bijvoorbeeld slapeloosheid verergeren bij het vertraagde slaapfasensyndroom. Het kan ook een rol spelen bij seizoensgebonden affectieve stoornissen, ook wel bekend als winterdepressie. Bovendien, wanneer de pijnappelklier wordt aangetast door tumoren, kunnen de effecten leiden tot hersenoperaties.

Circadiane ritmestoornissen

Deze omstandigheden doen zich voor wanneer de synchronie tussen de patronen van waken en slapen niet overeenstemmen met maatschappelijke normen of het natuurlijke ritme van licht en duisternis. Gekenmerkt door onregelmatige bedtijden en ontwaken, zal de getroffen persoon slapeloosheid en onjuist getimede slaperigheid ervaren. De circadiane slaapstoornissen zijn onder meer:

• Uitgestelde slaapfase-syndroom: Nachtbrakers die moeite hebben om in slaap te komen en moeite hebben om eerder wakker te worden.
• Gevorderd slaapfasesyndroom: Gekenmerkt door het begin van de vroege slaap en het vroeg wakker worden in de ochtend.
• Vrijlopend of niet-24: meestal aangetroffen bij blinde mensen zonder lichtwaarneming, kan de timing van de slaap geleidelijk veranderen over weken of maanden.
• Onregelmatig slaap-waakritme: in plaats van een langdurige slaapperiode 's nachts, wordt de slaap opgedeeld in kortere intervallen gedurende de 24-urige dag.

Hoe kan de timing van slaap worden verstoord? Uiteindelijk kan dit afhangen van het persoonlijke perspectief, grotendeels beïnvloed door de sociale context. Men moet voorzichtig zijn om normale variaties van fysiologische patronen niet als een ziekte te bestempelen. Als er sprake is van aanzienlijke sociale en beroepsstoornissen (inclusief ziekteverzuim op school of op het werk), kan behandeling aangewezen zijn. Gelukkig wordt voor degenen wier onregelmatige slaappatroon geen gevolgen heeft, doorgaans geen medische hulp gezocht.

Seizoensgebonden affectieve stoornis (SAD)

Met de langdurige duisternis van de nacht die in de wintermaanden op het noordelijk halfrond optreedt, kan een seizoensgebonden affectieve stoornis ontstaan. Ook bekend als winterdepressie, kan de aandoening in verband worden gebracht met andere symptomen, waaronder verminderde lichamelijke activiteit en gewichtstoename. Fototherapie, met de kunstmatige toepassing van licht van een lichtbak of een lichttherapiebril, kan nuttig zijn. De timing van het licht is meestal in de ochtend, maar het is belangrijk om de begeleiding van een medische professional te volgen.

Pijnappelkliertumoren

Kanker kan zelden de pijnappelklier aantasten. In feite komt minder dan 1 procent van de hersentumoren voor in de pijnappelklier, maar 3 tot 8 procent van de hersentumoren bij kinderen wordt hier gevonden. Over het algemeen komen pijnappelkliertumoren meer voor bij jongvolwassenen, die personen tussen de 20 en 40 jaar. oud. Er zijn slechts een handvol tumoren die de pijnappelklier in de hersenen kunnen aantasten. In feite zijn er maar drie soorten echte pijnappelklierceltumoren. Waaronder:

• Pineocytoom: langzaam groeiend, vaak geclassificeerd als een graad II-tumor.
• Pineoblastoom: Over het algemeen agressiever, ofwel geclassificeerd als een graad III tussenvorm of meer kwaadaardig graad IV.
• Gemengde pijnappelkliertumor: Bevat een combinatie van celtypen, waardoor een zuivere classificatie minder mogelijk is.

Deze tumoren kunnen groot genoeg worden om de normale stroom van het hersenvocht in de ventrikels te belemmeren. Geschat wordt dat 10 tot 20 procent van de pijnappelkliertumoren zich ook via dit medium kan verspreiden, vooral de agressievere pineoblastoomvariant. Gelukkig worden deze kankers zelden elders in het lichaam uitgezaaid.

Symptomen die optreden bij een pijnappelkliertumor kunnen zijn:

• Verminderde oogbewegingen die dubbel zien veroorzaken
• Hoofdpijn
• Misselijkheid
• Braken

Als een pijnappelkliertumor wordt vastgesteld, omvat de behandeling doorgaans bestraling. Als een pineoblastoom aanwezig is, moeten de hele hersenen en het ruggenmerg worden bestraald. Als de tumor is uitgezaaid of als deze na bestraling opnieuw groeit, kan chemotherapie aangewezen zijn. In sommige gevallen kan een operatie worden uitgevoerd om het tumortype te bepalen door een deel van de tumor te verwijderen. Als de stroom cerebrospinale vloeistof wordt geblokkeerd, wat leidt tot zwelling in de hersenen, kan een shunt worden geplaatst om een ​​normale circulatie buiten de tumorlocatie te verzekeren.

Andere condities

Het is opmerkelijk dat bepaalde medicijnen het relais van de waarneming van licht door het oog naar de productie van melatonine in de pijnappelklier kunnen beïnvloeden. Met name bètablokkers die worden gebruikt om hypertensie, tachycardie en hartaandoeningen te behandelen, kunnen de normale afgifte van melatonine verstoren. Deze zogenaamde bètablokkers zijn onder meer Lopressor (metoprolol), Tenormin (atenolol), Inderal (propranolol) ), en anderen. Als dit aanzienlijke gevolgen heeft voor de slaap of de gezondheid, moet mogelijk een ander medicijn worden gebruikt.

De pijnappelklier kan bij oudere personen verkalkt raken, oplichten op CT-scans vanwege de verhoogde dichtheid, en leiden tot de aanwezigheid van "hersenzand" bij een pathologische beoordeling van het weefsel.

Tests

In de meeste gevallen is testen om de pijnappelklier te beoordelen niet geïndiceerd. Melatonineniveaus kunnen worden gemeten in het speeksel, bloed en urine zonder directe beoordeling van de pijnappelklier; dit gebeurt echter meestal in de context van onderzoeksstudies en niet in de klinische zorg. Gezien de omvang kunnen sommige beeldvormingstechnieken slechts beperkte gegevens over de structuur opleveren. In de context van pijnappelkliertumoren kunnen de volgende tests geschikt zijn:

• Computertomografie (CT) -scan
• Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) -scan
• Hersenbiopsie

Verdere beoordeling van de circadiane stoornissen kan evaluatie vereisen door een door de raad gecertificeerde slaapspecialist die gerichte vragen zal stellen om de patronen en gevolgen van het probleem beter te begrijpen.

Het volgen van het circadiane ritme kan longitudinaal worden gedaan met slaaplogboeken of actigrafie. Draagbare technologie, waaronder gangbare fitnesstrackers, kan een deel van deze biometrische gegevens opleveren. De slaapspecialist zal ook passende interventies aansturen, inclusief het mogelijke gebruik van melatoninesuppletie of fototherapie, om slaap en welzijn te optimaliseren.