Die Anatomie der Zirbeldrüse

Tief im Gehirn befindet sich die winzige Zirbeldrüse, ein Organ, das das Melatonin des Körpers produziert, ein einflussreiches Hormon, das Schlaf und Wachheit reguliert, sowie die zirkadianen Muster, die weitreichende Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Erfahren Sie mehr über Anatomie, Lage und Funktion des Zirbeldrüsenkörpers und wie er den Schlaf beeinflusst, die saisonale Fortpflanzung bei Tieren beeinflusst und möglicherweise von bestimmten Hirntumoren beeinflusst wird.

Anatomie

Die Zirbeldrüse (oder der Zirbeldrüsenkörper) ist ein kleines Organ in Tannenzapfenform, das sich im Dach des dritten Ventrikels tief im Gehirn befindet. Autopsiestudien haben gezeigt, dass die durchschnittliche Größe der Zirbeldrüse einem Reiskorn ähnlich ist. Die Ventrikel sind mit Flüssigkeit gefüllte Räume, und der dritte Ventrikel erstreckt sich von den großen lateralen Ventrikeln bis zum schmalen zerebralen Aquädukt, der zwischen den beiden Hälften des als Diencephalon bezeichneten Teils des Gehirns verläuft. Es befindet sich in einem Bereich, der als Epithalamus bezeichnet wird, direkt hinter dem Thalamus und über dem Kleinhirn und ruht auf der Rückseite des Gehirns in der Nähe des Hirnstamms. Es gibt eine kleine mit Flüssigkeit gefüllte Zirbeldrüsenaussparung, die in den Stiel des Zirbeldrüsenkörpers hineinragt, sodass die von ihm produzierten Hormone leichter im gesamten Gehirn verteilt werden können.

Struktur

Zu den Zellen, aus denen das Gewebe der Zirbeldrüse bei Menschen und anderen Säugetieren besteht, gehören hormonproduzierende Zirbeldrüsenzellen und die unterstützenden interstitiellen Zellen. Nervenzellen oder Neuronen können die Pinealozyten durch Sekretion spezifischer Chemikalien, die als Neurotransmitter bezeichnet werden, beeinflussen. Nervenfasern gelangen über den Zirbeldrüsenstiel in die Drüse und enthalten viele Substanzen, darunter:

• GABA
• Orexin
• Serotonin
• Histamin
• Oxytocin
• Vasopressin

Die Pinealozytenzellen haben Rezeptoren für all diese Neurotransmitter, was auf einen Einfluss dieser anderen im Gehirn üblichen Chemikalien hindeutet.

Bei Menschen und anderen Säugetieren erstreckt sich dieser Einfluss über das Gehirn hinaus auf eine Ansammlung von Neuronen, die sich in den sympathischen Ganglien des oberen Gebärmutterhalses sowie in den parasympathischen Ganglien Sphenopalatin und Ootic Ganglien befinden. Diese Verbindung ist ein Relais von der Zirbeldrüse zum suprachiasmatischen Kern (SCN) im Hypothalamus. Das SCN ist von entscheidender Bedeutung, da dies der primäre Schrittmacher für den zirkadianen Rhythmus im Körper ist, der durch die Wahrnehmung von Licht beeinflusst wird, das von der Netzhaut erfasst und entlang des retinohypothalamischen Trakts gesendet wird.

Funktion

Die wichtigste Funktion der Zirbeldrüse ist die Produktion des Hormons Melatonin. Melatonin wird aus Molekülen des Neurotransmitters Serotonin synthetisiert. Einmal produziert, wird es aus der Zirbeldrüse ausgeschieden. Es hat wichtige Auswirkungen auf den Tagesrhythmus, einschließlich Auswirkungen auf den Schlaf und mögliche Auswirkungen auf die saisonale Fortpflanzung bei Tieren.

Innerhalb der Zirbeldrüse wandelt sich Serotonin (das von der Aminosäure Tryptophan abgeleitet ist) um, wenn eine Acetylgruppe und dann eine Methylgruppe zu Melatonin hinzugefügt werden. Dies wird mit zwei Enzymen erreicht: Serotonin-N-Acetyltransferase und Hydroxyindol-O-Methyltranferase. Die Produktion von Melatonin wird durch Belichtung beeinträchtigt.

Wie wirkt sich Licht auf die Melatoninproduktion in der Zirbeldrüse aus? Um diese Frage zu beantworten, ist es wichtig zu verstehen, wie Licht im Allgemeinen den Tagesrhythmus des Körpers beeinflusst. Aus dem Lateinischen und bedeutet "ungefähr ein Tag". Der Begriff "circadian" bezieht sich auf zahlreiche physiologische Prozesse, die an das Timing von Licht und Dunkelheit gekoppelt sind. Obwohl Schlaf und Wachheit eingeschlossen sind, erstreckt sich dieses zirkadiane Timing wahrscheinlich auf die Freisetzung von Hormonen, den Einsatz von Energie zur Optimierung des Stoffwechsels und die Koordination der miteinander verbundenen Systeme des Körpers.

Licht, das durch die Netzhaut des Auges fällt, aktiviert spezifische Rezeptoren, die als intrinsisch lichtempfindliche Ganglienzellen der Netzhaut (ipRGC) bezeichnet werden. Diese Zellen enthalten das Photopigment Melanopsin. Von hier wird das Signal von den Augen an die Zirbeldrüse weitergeleitet. Zunächst wird die Nachricht entlang des retinohypothalamischen Trakts weitergeleitet, der sich von den Netzhautzellen bis zum SCN im vorderen Hypothalamus im Gehirn erstreckt. Der paraventrikuläre Kern des Hypothalamus sendet das Signal dann an die präganglionären sympathischen Neuronen im Rückenmark, an das Ganglion cervicalis superior und schließlich an die Zirbeldrüse.

Die Zirbeldrüse kann dann ihre Melatoninproduktion ändern, basierend auf der Lichtmenge, die von den Augen wahrgenommen wird. Dies hat dazu geführt, dass die Zirbeldrüse aufgrund ihrer Fähigkeit, auf die Wahrnehmung von Licht zu reagieren, als „drittes Auge“ des Körpers bezeichnet wird.

Wenn Melatonin produziert wird, wird es nicht in ein Vakuum freigesetzt, um zu tun, was es will. Wie für viele Prozesse im Körper gilt, bleibt ein Gleichgewicht erhalten. Dieses Gleichgewicht nennt man Homöostase. Wenn die Zirbeldrüse Melatonin absondert, wird dies über die Wirkung auf die Melatoninrezeptoren MT1 und MT2 auf dem SCN zurückgemeldet. Dieses Zusammenspiel beeinflusst die Kontrolle des circadianen Systems im Körper mit weitreichenden Auswirkungen auf mögliche Krankheiten.

Es gibt einige andere merkwürdige Wirkungen von Melatonin, die beim Menschen nicht vollständig verstanden werden. Es ist bekannt, dass Melatonin in Tiermodellen die Sekretion des Gonadotropin-Releasing-Hormons (GnRH) aus dem Hypothalamus verringern kann. Dies kann die Fortpflanzungsfunktionen hemmen. Bei Säugetieren kann dies die Reifung von Spermien und Eiern verlangsamen und die Funktion der Fortpflanzungsorgane beeinträchtigen. Es wird vermutet, dass es die saisonalen Fortpflanzungsfunktionen einiger Tiere beeinflussen kann. Wenn die Nächte in den Wintermonaten länger sind und der Zugang zu Nahrungsmitteln eingeschränkt sein kann, kann die erhöhte Dunkelheit zu höheren Melatoninspiegeln und einer verringerten Fruchtbarkeit führen. Dies kann es für einige Tierarten weniger wahrscheinlich machen, dass sie Jungtiere haben, die die mageren Zeiten des Winters möglicherweise nicht überleben. Die Bedeutung davon, insbesondere beim Menschen, ist unbekannt.

Bei schwangeren Frauen und Kindern ist jedoch Vorsicht geboten, wenn zusätzliches Melatonin (das einzige nicht regulierte Hormon, das in den USA rezeptfrei erhältlich ist) verwendet wird. Die Freisetzung von Melatonin durch die Zirbeldrüse kann eine Rolle beim Zeitpunkt der sexuellen Reifung des Menschen spielen. Der Melatoninspiegel nimmt in der Pubertät leicht ab, und Zirbeltumoren, die die Melatoninproduktion eliminieren, führen bei kleinen Kindern zu einer vorzeitigen Pubertät.

Schließlich ist Melatonin, das von der Zirbeldrüse produziert wird, ein sehr wirksames Antioxidans. Es kann Neuronen im Zentralnervensystem vor freien Radikalen wie Stickoxid oder Wasserstoffperoxid schützen. Diese Chemikalien werden in aktiven Nervengeweben erzeugt. Freie Radikale können das Risiko von Gewebeschäden und Funktionsstörungen erhöhen, einschließlich des Risikos für medizinische Probleme wie Krebs und neurodegenerative Erkrankungen.

Es ist auch bekannt, dass die Melatoninproduktion mit dem natürlichen Altern abnimmt und wie dies die Krankheit verschlimmert, wird noch untersucht.

Zugehörige Bedingungen

Die Zirbeldrüse und ihre Produktion von Melatonin sind von zentraler Bedeutung für die zirkadianen Rhythmusstörungen, die den Schlaf beeinflussen. Dies kann beispielsweise die Schlaflosigkeit beim verzögerten Schlafphasensyndrom verschlimmern. Es kann auch eine Rolle bei saisonalen affektiven Störungen spielen, die manchmal als Winterdepression bezeichnet werden. Wenn die Zirbeldrüse von Tumoren betroffen ist, können die Auswirkungen außerdem zu einer Gehirnoperation führen.

Zirkadiane Rhythmusstörungen

Diese Bedingungen treten auf, wenn die Synchronität zwischen den Mustern von Wachheit und Schlaf nicht mit den gesellschaftlichen Normen oder dem natürlichen Rhythmus von Licht und Dunkelheit übereinstimmt. Die betroffene Person ist durch unregelmäßige Schlafenszeiten und Erwachen gekennzeichnet und leidet unter Schlaflosigkeit und zeitlich unpassender Schläfrigkeit. Die circadianen Schlafstörungen umfassen:

• Syndrom der verzögerten Schlafphase: Nachtschwärmer, die Schwierigkeiten beim Einschlafen haben und Probleme beim Aufwachen zu einem früheren Zeitpunkt haben.
• Fortgeschrittenes Schlafphasensyndrom: Charakterisiert durch frühzeitigen Schlafbeginn und frühmorgendliches Erwachen.
• Freilauf oder Nicht-24: Am häufigsten bei Blinden ohne Lichtwahrnehmung kann sich der Zeitpunkt des Schlafes über Wochen oder Monate allmählich verschieben.
• Unregelmäßiger Schlaf-Wach-Rhythmus: Statt einer längeren Schlafperiode über Nacht wird der Schlaf über den 24-Stunden-Tag in kürzere Intervalle aufgeteilt.

Wie kann der Zeitpunkt des Schlafes gestört werden? Letztendlich kann dies von der persönlichen Perspektive abhängen, die weitgehend vom sozialen Kontext beeinflusst wird. Man muss darauf achten, normale Variationen physiologischer Muster nicht als Krankheit zu kennzeichnen. Bei erheblichen sozialen und beruflichen Funktionsstörungen (einschließlich Fehlzeiten in der Schule oder bei der Arbeit) kann eine Behandlung angebracht sein. Glücklicherweise wird für diejenigen, deren unregelmäßiges Schlafmuster keine Konsequenz hat, normalerweise keine medizinische Hilfe in Anspruch genommen.

Saisonale affektive Störung (SAD)

Mit der anhaltenden Dunkelheit der Nacht, die in den Wintermonaten auf der Nordhalbkugel auftritt, kann es zu saisonalen affektiven Störungen kommen. Die Erkrankung wird auch als Winterdepression bezeichnet und kann mit anderen Symptomen verbunden sein, einschließlich verminderter körperlicher Aktivität und Gewichtszunahme. Eine Phototherapie mit künstlicher Anwendung von Licht aus einem Leuchtkasten oder einer Lichttherapiebrille kann hilfreich sein. Der Zeitpunkt des Lichts ist normalerweise morgens, aber es ist wichtig, die Anweisungen eines Arztes zu befolgen.

Tumoren der Zirbeldrüse

Krebs kann die Zirbeldrüse selten betreffen. Tatsächlich treten weniger als 1 Prozent der Hirntumoren in der Zirbeldrüse auf, aber 3 bis 8 Prozent der Hirntumoren bei Kindern treten hier auf. Im Allgemeinen treten Zirbeldrüsentumoren häufiger bei jungen Erwachsenen auf, also bei Personen zwischen 20 und 40 Jahren volljährig. Es gibt nur eine Handvoll Tumoren, die die Zirbeldrüse im Gehirn betreffen können. Tatsächlich gibt es nur drei Arten von echten Zirbeldrüsenzelltumoren. Diese schließen ein:

• Pineocytoma: Langsam wachsend, oft als Grad-II-Tumor klassifiziert.
• Pineoblastom: Im Allgemeinen aggressiver, entweder als Zwischenform Grad III oder als bösartiger Grad IV eingestuft.
• Gemischter Zirbeltumor: Enthält eine Kombination von Zelltypen, wodurch eine saubere Klassifizierung weniger möglich ist.

Diese Tumoren können groß genug werden, um den normalen Fluss der Cerebrospinalflüssigkeit innerhalb der Ventrikel zu behindern. Es wird geschätzt, dass sich 10 bis 20 Prozent der Zirbeldrüsentumoren auch über dieses Medium ausbreiten können, insbesondere die aggressivere Pineoblastom-Variante. Glücklicherweise metastasieren diese Krebsarten selten anderswo im Körper.

Symptome, die sich bei einem Zirbeldrüsentumor entwickeln, können sein:

• Beeinträchtigte Augenbewegungen verursachen Doppelbilder
• Kopfschmerzen
• Übelkeit
• Erbrechen

Wenn ein Zirbeldrüsentumor identifiziert wird, umfasst die Behandlung typischerweise Bestrahlung. Wenn ein Pineoblastom vorliegt, müssen das gesamte Gehirn und das Rückenmark bestrahlt werden. Wenn sich der Tumor ausgebreitet hat oder nach der Bestrahlung nachwächst, kann eine Chemotherapie angezeigt sein. In einigen Fällen kann eine Operation durchgeführt werden, um den Tumortyp durch Entfernen eines Teils des Tumors zu bestimmen. Wenn der Fluss der Liquor cerebrospinalis blockiert ist und zu einer Schwellung im Gehirn führt, kann ein Shunt platziert werden, um eine normale Durchblutung über die Stelle des Tumors hinaus sicherzustellen.

Andere Bedingungen

Es ist bemerkenswert, dass bestimmte Medikamente das Relais von der Wahrnehmung des Lichts durch das Auge zur Produktion von Melatonin in der Zirbeldrüse beeinflussen können. Insbesondere Betablocker, die zur Behandlung von Bluthochdruck, Tachykardie und Herzerkrankungen eingesetzt werden, können die normale Freisetzung von Melatonin beeinträchtigen. Zu diesen sogenannten Betablockern gehören Lopressor (Metoprolol), Tenormin (Atenolol), Inderal (Propranolol) ), und andere. Wenn dies erhebliche Auswirkungen auf den Schlaf oder die Gesundheit hat, muss möglicherweise ein anderes Medikament verwendet werden.

Die Zirbeldrüse kann bei älteren Personen verkalkt werden, aufgrund der erhöhten Dichte bei CT-Scans aufleuchten und bei einer pathologischen Beurteilung des Gewebes zum Vorhandensein von „Gehirnsand“ führen.

Tests

In den meisten Fällen ist ein Test zur Beurteilung der Zirbeldrüse nicht angezeigt. Der Melatoninspiegel kann im Speichel, im Blut und im Urin ohne direkte Beurteilung der Zirbeldrüse gemessen werden. Dies geschieht jedoch meist im Rahmen von Forschungsstudien und nicht in der klinischen Versorgung. Aufgrund seiner Größe liefern einige Bildgebungstechniken möglicherweise nur begrenzte Daten über die Struktur. Im Zusammenhang mit Tumoren der Zirbeldrüse können folgende Tests angebracht sein:

• Computertomographie (CT)
• Magnetresonanztomographie (MRT)
• Gehirnbiopsie

Eine weitere Beurteilung der circadianen Störungen erfordert möglicherweise eine Bewertung durch einen vom Vorstand zertifizierten Schlafspezialisten, der gezielte Fragen stellt, um die Muster und Auswirkungen des Problems besser zu verstehen.

Die Verfolgung des circadianen Rhythmus kann in Längsrichtung mit Schlafprotokollen oder Aktigraphie erfolgen. Wearable-Technologie, einschließlich gängiger Fitness-Tracker, kann einige dieser biometrischen Daten liefern. Der Schlafspezialist wird auch geeignete Maßnahmen ergreifen, einschließlich der möglichen Verwendung von Melatonin-Supplementierung oder Phototherapie, um Schlaf und Wohlbefinden zu optimieren.