1234567
Szyszynka jako przekaźnik informacji środowiskowych

Jak już wspomniano, szyszynka jest narządem charakterystycznym dla kręgowców. U zmiennocieplnych wykazuje bezpośrednią wrażliwość na światło, co oznacza, że budujące ją komórki, pinealocyty, mają wszystkie anatomiczne i biochemiczne cechy fotoreceptorów, występujących w siatkówce oka. Leżąc tuż pod powierzchnią cienkiej i przepuszczalnej dla światła czaszki, szyszynka płazów i gadów zyskała już dawno miano „oka ciemieniowego” lub „trzeciego oka”, jest bowiem w stanie odebrać informacje o warunkach świetlnych panujących w otoczeniu (Rys. 4).

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Rys. 4. Ewolucja szyszynki u kręgowców.

Szyszynka ssaków „nie ma szans” na bezpośredni kontakt ze środowiskiem zewnętrznym - ukryta pod półkulami mózgowymi otrzymuje informacje o warynkach świetlnych wyłącznie drogą nerwową, toteż pinealocyty ssaków zatraciły anatomiczne cechy komórek fotoreceptorowych, stając się typowymi komórkami endokrynowymi. Jednakże w ich arsenale biochemicznym odnajduje się białka, funkcjonujące w siatkówce oka w szlaku transdukcji informacji świetlnej; rola tych białek w pinealocytach ssaków pozostaje jeszcze do wyjaśnienia. Zupełnie wyjątkowe są pinealocyty gadów i ptaków - zachowując zdolność bezpośredniej fotorecepcji, mają jednocześnie cechy komórek produkujących hormony (Rys. 5).

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Rys. 5. Pinealocyty różnych gromad kręgowców i ich kontakt z włóknami nerwowym i naczyniami krwionośnymi.
P - pinealocyt, E - komórki ependymy, N - zazwojowe włókno współczulne, K - naczynie krwionośne.

Przekształceniom strukturalnym pinealocytów towarzyszą zmiany w sposobie kontaktu z układem nerwowym i naczyniami krwionośnymi. Poczynając od gadów, unerwienie współczulne staje się coraz bogatsze, a pinealocyty stykają się bezpośrednio z naczyniami włosowatymi. Oznacza to, że są one zdolne do odbierania informacji, przekazywanych drogą nerwową oraz do wydzielania do krwi produktów swojej aktywności biosyntetycznej, wśród których związkiem głównym i najlepiej zbadanym jest melatonina.

Droga, jaką pokonuje informacja świetlna od siatkówki oka do szyszynki, to wieloneuronalny szlak nerwowy kończący się zazwojowymi włóknami współczulnymi, na zakończeniach których wydzielana jest noradrenalina (Rys. 6).

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Rys. 6. Odbiór informacji świetlnej przez szyszynkę ssaka.
SCN - jądra nadskrzyżowaniowe, UW - unerwienie współczulne.

Ten neuroprzekaźnik wiąże się w błonach pinealocytów ze swymi receptorami, za pośrednictwem których uruchamiana jest sekwencja procesów wewnątrzkomórkowej transdukcji sygnału, prowadzących do wzrostu poziomu cyklicznego AMP (cAMP). Ponieważ wzrost ten ma miejsce wyłącznie w ciemności (w fazie jasnej następuje spadek stężenia cAMP), poziom tego drugiego przekaźnika w pinealocytach jest pierwszym „przełożeniem” warunków świetlnych otoczenia na język biochemiczny organizmu.

Nocny (ciemnościowy) wzrost cAMP w pinealocytach powoduje zwiększenie aktywności N-acetylo-transferazy serotoninowej (AA-NAT), kluczowego enzymu na szlaku biosyntezy melatoniny, co z kolei oznacza większą ilość melatoniny, powstającej w tych komórkach. Melatonina nie jest w nich magazynowana, ale natychmiast wydzielana do naczyń krwionośnych zaopatrujących szyszynkę i wraz z krwią rozprowadzana po całym organizmie. Taka sekwencja procesów:

ciemność → ↑cAMP → ↑AA-NAT → ↑melatonina w szyszynce → ↑melatonina w krwi

oznacza, że melatonina docierająca do różnych miejsc organizmu stanowi dla nich bezpośrednią informację o tym, że na zewnątrz panuje ciemność. Ponieważ okres podwyższenia syntezy melatoniny zależy od długości nocy, odbierające informację melatoninową komórki „dowiadują” się o ciemności i mogą „rozpoznać” porę roku.

1234567
powrót na górę strony
Wykład
W jaki sposób zwierzęta odmierzają czas?
Strona
4/7
Autorzy
Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
Kliknij nazwisko autora, aby zobaczyć notkę biograficzną w serwisie Nauka Polska