下丘脑功能PPT课件.ppt

下丘脑功能的研究进展浙江大学医学院梁华为Email:hwliang,下丘脑（hypothalamus）的解剖结构,位于大脑腹面、丘脑的下方，约重4g,下丘脑在脑基底部的标志正中隆起(medianeminence)视交叉(opticchiasm)乳头体(mammillarybody),Pons,分区前区：视前区（preopticregion）、视上核（supraopticnuclei）、视交叉上核（suprachiasmaticnuclei）、室旁核（paraventricularnuclei）、下丘脑前核内侧区：腹内侧核（ventromedialnucleus）、背内侧核、结节核、弓状核（arcuatenuclei）、结节乳头核外侧区：下丘脑外侧核（lateralnuclei）、内侧前脑束（medialforebrainbundle）后区：下丘脑后核（posteriornuclei）、乳头体核（mammilarybodynuclei）,传入纤维（afferents）皮层(cortex)内脏(visceral)嗅觉(olfactory)视觉(visual)躯体感觉(somatosensory)听觉(auditory)边缘区(limbicarea),Hypothalamus,SpinalCordCranialNerves,ReticularNuclei,Hippocampus,Amygdala,Septal,NAcs,传出纤维（efferents）正中隆起(神经内分泌小细胞发出)垂体后叶(神经内分泌大细胞发出)影响神经内分泌反应脑干和脊髓的交感、副交感节前神经元影响自主神经功能,杏仁核（amygdala）终纹（striaterminalis）导水管周围灰质(PAG)丘脑内脏感觉区脑岛（insularcortex）脑干(如NTS,臂旁核等)影响各种行为反应,下丘脑的功能(FunctionsoftheHypothalamus),调节体温调节摄食行为与消化道活动调节水平衡调节心血管活动调节内分泌活动控制情绪反应调节免疫反应与睡眠的关系与生物节律的关系与性行为、生殖过程等功能的关系,调节体温(TemperatureRegulation),体温的调节方式行为性体温调节自主性体温调节人的耐寒耐热能力,下丘脑在体温调节中的作用视前区-下丘脑前部(preopticandanteriorhypothalamicregion,PO/AH)体温调节中枢整合的关键部位破坏PO/AH区，体温调节反应明显减弱或消失PO/AH区即能感受局部温度的微小变化，也能对传入的温度信息进行整合而引起相应的体温调节反应致热原能直接作用于PO/AH区的温度敏感神经元引起体温调节反应体温调定点（setpoint）指机体设定的一个温度值,调节摄食行为与消化道活动(RegulationofFeedingBehavior),对摄食行为的双重控制下丘脑外侧核（lateralhypothalamicnucleus）损毁进食减少，体重减轻摄食中枢(feedingcenter)下丘脑腹内侧核（ventromedialhypothalamicnucleus）损毁过量进食，肥胖饱中枢(satietycenter),血糖水平对下丘脑活动的影响血糖摄食中枢神经元放电，饱中枢神经元放电糖尿病人：饱中枢利用损毁下丘脑影响的可能是体重的调定点，而非摄食量本身破坏腹内侧核的动物，在体重增加一段时间后，摄食量即维持稳定，体重也停留在新的水平，不再继续增长破坏外侧核的动物，在恢复主动进食已经很长时间后，体重却一直维持在较正常对照组为低的水平。但预先减轻动物的体重，手术后不食和食欲丧失的期限明显缩短或者根本不出现,下丘脑食欲调节网络组成下丘脑腹内侧核、腹外侧核、背内侧核、室旁核、下丘脑外侧区及弓状核等弓状核(ARC)神经元能产生各种食欲调节信号该部位缺乏血脑屏障，是与血循环中的瘦素(leptin)、胰岛素、性激素等外周信号直接交流的重要部位,下丘脑腹内侧核(VMN)及外侧核(LH)是接受、整合与传递能量代谢信号的信息中转站VMN损伤能够产生迅速持久的食欲亢进与体重增加，向该部位注射微量神经肽Y(NPY)，加兰肽(galanin)，GABA以及瘦素也能达到促/抑食欲、增/减体重的目的LH则位于VMN背侧部，是产生黑素浓集激素、食欲素(orexin)，以及谷氨酸的部位，因此是一个摄食促进中枢。正常情况下，LH接受来自VMN的食欲抑制信号，损伤后导致暂时性食欲亢进与体重增加,背内侧核（DMN）主要是调节能量代谢的后备力量DMN电损伤仅产生轻微的摄食行为紊乱，DMN中少量存在的NPY能神经元禁食后表达不增加，但在VMN损伤、泌乳时增加数倍DMN能够接受ARCNPY能神经元的投射，是leptin与NPY相互作用的位点之一,室旁核（PVN）是下丘脑发挥摄食调节作用的主要核团，是整合能量代谢信号的重要中枢向PVN投射的神经纤维形成密集的神经束，呈扇状排列在第三脑室顶部的两侧，PVN内注射微量各种促食欲物质以及抑制食欲的leptin与促肾上腺皮质激素释放激素均能发挥各自的作用,下丘脑食欲促进信号神经肽Y(NPY)是迄今发现的作用最强的促食欲信号下丘脑内主要分布在ARC，少部分分布于PVN，DMN等区域。下丘脑外食欲调节相关的NPY神经元则主要分布在脑干，并投射到下丘脑在饥饿、禁食、泌乳等能量需求增加时，总伴随着ARC-PVN轴NPY信号的增强，并随着进食进行性降低。如果此时撤除食物，NPY保持在高分泌状态，提示NPY参与了摄食的启动与维持持续中枢灌注NPY可在啮齿类动物复制出特征性的夜间阵发性进食模式，提示正常大鼠夜间阵发性进食正是NPY释放增加的结果,内源性阿片样多肽(EOP)是下丘脑中另一类与食欲调节相关的信号物质，主要包括-内啡肽、脑啡肽和强啡肽其刺激进食的作用平和而短暂黑素浓集激素可能参与了NPY对食欲与体重的调节一般认为它是一种快速、弱效的食欲促进物质。虽然一次用药并不影响24小时总摄入量，但反复注射则能在数天内增加进食,-氨基丁酸(GABA)是作用比较明确的氨基酸类食欲调节相关信号GABAA受体内源性激动剂可以有效抑制促黑色素细胞激素(-MSH)的释放下丘脑PVN，DMN，VMN等注射微量GABAA受体激动剂则能在50分钟内刺激进食,加兰肽(galanin)即使在饱食情况下，galanin也能激发大鼠的进食活动。其作用可能机制：(1)NPY-galanin-内啡肽通路。galanin神经元在ARC、PVN与NPY能神经元存在直接联系，可能部分介导了NPY的促食欲作用(2)galanin-NE路径。galanin能够刺激PVN释放NE。2受体拮抗剂预处理则能影响galanin的功能，因此由脑干释放到PVN的NE也能介导galanin部分生物学效应,食欲素(orexin)合成于下丘脑腹外侧核，分布局限，功能专一调节摄食大鼠脑室内注射orexin，可明显促进大鼠进食，并呈剂量依赖性反应。orexin刺激的摄食反应只发生在大鼠正常休息的白天，而且orexin对摄食的刺激并不是增强醒觉状态的结果能量平衡脑室内注射orexin能增加鼠代谢率下丘脑前orexin原过度表达时，鼠代谢率增加，体重减轻。前orexin原被破坏后，动物表现出能量代谢率降低,厌食信号促肾上腺皮质激素释放激素CRH主要由下丘脑PVN的小细胞合成，是一种多效性的神经肽，可以减少动物进食，尤其是夜间进食及禁食后诱发的进食行为脑室内或PVN注射微量CRH也可抑制NPY诱发的进食，而其拮抗剂-螺旋CRH(9-41)则仅能减弱在PVN部位微注射CRH所产生的抑制进食作用，提示与食欲调节相关的CRH受体仅局限于PVN分布CRH显著降低体重的作用可能是通过增强交感神经活性、促进能量消耗与脂质分解的机制所致，与进食无关,促黑激素MSH是有效的食欲抑制信号，主要通过黑皮质素MC4型受体(MC4-R)发挥作用。其激动剂的中枢运用能够有效抑制NPY诱导的小鼠进食刺鼠（一种常染色体隐性遗传的肥胖小鼠）：其肥胖的发生正是由于异位表达的刺鼠蛋白竞争了MC4-R，使-MSH无法发挥食欲调节作用所致,瘦素(Leptin)是血浆中由脂肪细胞分泌的一种蛋白质产物，主要通过其短胞浆OB-Ra受体介导透过血脑屏障在下丘脑发挥能量代谢负调控作用，是机体能量贮存状况的一项较敏感的指标，其中枢应用则可产生明显抑制动物进食、降低体重的作用,调节水平衡（WaterRegulation）,水的摄取与排出渴中枢（thirstarea）的兴奋及心理因素抗利尿激素（antidiuretichormone,ADH）的作用使集合管上皮细胞对水的通透性增高,调节心血管活动,电刺激下丘脑后区、外侧区、内侧区BP、HR电刺激下丘脑前区BP、HR调节自主神经功能调节AVP的合成与释放参与调节压力感受性反射参与调节内脏感受器引起的心血管反射与延髓心血管调节中枢的联系,调节内分泌活动(EndocrineHormoneRegulation),视上核、室旁核的大细胞神经元血管升压素（vasopressin/ADH）催产素（oxytocin）下丘脑促垂体区的小细胞神经元调节性多肽促甲状腺激素释放激素TRH，促性腺激素释放激素GnRH，生长激素释放激素GRH，生长激素释放抑制激素GIH，促肾上腺激素释放激素CRH，催乳素释放因子PRF，催乳素释放抑制激素PIH，促黑激素释放因子MSF，促黑激素释放抑制因子MSIF,控制情绪反应,下丘脑是控制发怒反应的重要部位切除大脑皮层，或刺激下丘脑穹隆周围部位和腹内侧核假怒（shamrage）损毁下丘脑外侧区动物变得很平静刺激下丘脑内侧区动物极易激动并富于进攻性,下丘脑参与防御反应刺激下丘脑腹内侧核一系列交感神经活动增强的防御性反应刺激下丘脑外侧区攻击性行为刺激下丘脑背侧区逃避性行为下丘脑参与精神活动的调节人下丘脑损伤可出现狂躁或抑郁,下丘脑是情感性内脏、躯体活动的高级中枢整合各种传入，通过调节内脏反射回路，作用于自主神经系统，调节情绪性生理表现将内脏活动与其他生理活动联系起来，调节内分泌和内脏活动以及情绪性反应的体温、营养摄取、水平衡等重要生理过程,调节免疫反应,下丘脑前部与后部免疫反应增强区（immuneresponseinhibitingregion,IRIR）下丘脑中部免疫反应抑制区（immuneresponseenhancingregion,IRER）,调节途径通过植物神经系统影响免疫系统的活动交感神经：免疫抑制副交感神经：免疫增强通过神经内分泌系统调节免疫反应皮质醇、性激素、儿茶酚胺（）生长激素、甲状腺激素、胰岛素、Ach（+）,与睡眠的关系,外侧下丘脑和中脑背侧受损引起持久的睡眠上行激活系统的两条主要通路,从上位脑干上行到丘脑，负责激活丘脑的中继神经元起自上位脑干和下丘脑尾部里的单胺能神经元细胞，不通过丘脑，而是激活外侧下丘脑部和基底前脑处的神经元细胞，进而激活大脑皮质细胞,视前区损伤抑制睡眠视前区的ventrolateralpreopticnucleus(VLPO)神经元细胞含有抑制性神经递质促生长激素神经肽和GABA，它们在人体入睡时会首先被激活VLPO细胞受损会明显减少REM睡眠和NREM睡眠,与生物节律的关系,日节律指周期约为24小时的生物节律基本特性内源性协同性日节律定时系统的组成光感受器和传导光协同信息的视觉传入通路产生日节律振荡的起律器连接起律器和效应器的传出通路,视交叉上核（suprachiasmaticnuclei，SCN）是日节律定时系统的主导起律器SCN是视网膜光信息传导纤维视丘束在下丘脑的终止部位损毁SCN动物日节律的丧失SCN具有自主产生日节律的能力将胎体SCN移植到因SCN损毁而丧失日节律的动物，可恢复其日节律活动，且其活动周期属性来自供体，而非受体本身,与性行为、生殖过程等功能的关系,下丘脑是重要的性生理活动中心下丘脑前区（视前核、视上核、室旁核等）损毁性驱动力减弱刺激性欲亢进（hypersexuality）性中枢（sexcenter）调节机制通过下行通路经交感、副交感神经传出途径，调节性器官的活动通过神经内分泌途径（垂体激素），控制性生理活动,下丘脑与同性恋的关系下丘脑视交叉上核(SCN)：同性恋的SCN比异性恋的大且长SCN形态上的差异影响了血管升压素(AVP)能神经元的数量，使得中枢AVP能系统出现性差，雄性终纹床核(BST)和杏仁内侧核(MEA)中有数目较多的AVP能神经元和较密的AVP神经纤维投射，雌激素通过ER或ER作用影响AVP的合成与释放，进而影响与AVP有关的行为，例如配偶选择、社会识别、生殖行为、攻击行为等，使得同性恋与异性恋相比表现出某些行为上的差异男性同性恋下丘脑前部的第三裂缝核(INAH-3)和男性异性恋相比较小，但女性没有显示出这种差异,下丘脑综合征（hypothalamussyndrome）,由多种病因累及下丘脑所致的疾病，主要临床表现有内分泌代谢功能失调，植物神经功能紊乱病因先天性生长激素缺乏（伴有或不伴有其他激素缺乏）促黄体激素（LH）和促卵泡激素（FSH）缺乏性幼稚色素性视网膜炎性发育不全综合征（Laurence-Moon-BiedIesyndrome)肿瘤下丘脑颅咽管瘤，松果体瘤，脑膜瘤，视交叉神经胶质瘤，其它内肿瘤垂体鞍上肿瘤感染脑炎、结核病、梅毒,肉芽肿结节病，汉-许-克病（Hand-Schuller-Christiandisease)，嗜酸细胞肉芽肿，多系统性肉芽肿血管病变产后垂体前叶功能低下，颈动脉或颅内动脉瘤，蛛网膜下腔出血，垂体卒中，脑动脉硬化，脑栓塞，脑溢血机械压迫各种原因的脑积水医源性放射治疗，神经外科手术创伤颅脑外伤功能性神经性呕吐，多食、厌食，闭经，阳萎，甲状腺功能低下，肾上腺皮质功能低下,临床表现,体温调节障碍病变在下丘脑前部或后部时，可出现体温改变低热：一般在37.5左右体温过低：体温可降到36以下高热：可呈弛张型或不规则型，一天内体温多变，高热时对一般退热药无效变异体温（poikilothermia）,多食肥胖或顽固性厌食消瘦病变累及腹内侧核或结节部附近，病人因多食而肥胖，常伴生殖器官发育不良，为进行性肥胖，脂肪分布以面部、颈及躯干最显著病变累及下丘脑外侧，腹外侧核时有厌食、体重下降、皮肤萎缩、毛发脱落、肌肉软弱、怕冷、心跳缓慢、基础代谢率降低等,水平衡的调节障碍病变损害视上核、室旁核或视上核-垂体束，均可引起尿崩症如果下丘脑的口渴中枢受累，可引起液体摄入减少，可导致脱水和血清钠、氯的升高，可为补