脈動分泌

脈動性分泌は、さまざまな細胞や組織で観察される生化学現象であり、化学製品が規則的な時間パターンで分泌されます。この方法で放出されることが観察される最も一般的な細胞製品には、ホルモンや神経伝達物質などの細胞間シグナル伝達分子があります。脈動性分泌されるホルモンの例には、インスリン、甲状腺刺激ホルモン、TRH、性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)、成長ホルモン(GH) などがあります。神経系では、中枢パターン発生器からの振動活動に脈動性が観察されます。心臓では、ペースメーカーが脈動状態で機能し、分泌することができます。脈動性分泌パターンは、発達や生殖などの重要な生命プロセスに必要な繊細な恒常性バランスを維持するために、多くのホルモンの機能にとって重要です。特定の周波数における濃度の変化はホルモン機能にとって重要であり、これはGnRH アゴニストの事例で証明されている。GnRHアゴニストは、一定の（持続的な）刺激に対する反応として、GnRH 受容体の大幅なダウンレギュレーションにより機能阻害を引き起こす。脈動性は、標的組織を目的のホルモンに対して敏感にし、受容体をアップレギュレーションして、反応を改善するように機能する可能性がある。この反応の高まりは、動物の環境への適応性を向上させ、進化的保持を促進するのに役立った可能性がある。

脈動性分泌は、そのさまざまな形態において、次のような場合に観察されます。

• 視床下部-下垂体-性腺系（HPG）関連ホルモン
• グルココルチコイド
• インスリン
• 成長ホルモン
• 副甲状腺ホルモン

ホルモン分泌に対する神経系の制御は視床下部を拠点としており、そこから傍室核と弓状核に分布するニューロンが発生する。^{[1]これらのニューロンは正中隆起に投射し、}視床下部と下垂体をつなぐ下垂体門脈系 に放出ホルモンを分泌する。そこで、ニューロンは4つの視床下部-下垂体-腺軸を介して内分泌機能を指示する。^[1] 最近の研究では、断続的に放出されることが観察されている多くの下垂体ホルモンに先立って、視床下部から同様の脈動様式で関連する放出ホルモンが脈動分泌されているという証拠が示され始めている。黄体形成ホルモン（LH）や卵胞刺激ホルモン（FSH）で観察されるような下垂体ホルモンの脈動に関連する細胞メカニズムに関する新たな研究では、ゴナドトロピン放出ホルモン（GnRH）の下垂体血管への同様の脈動が示唆されている。^{[2] [3]}

LH は、下垂体門脈系への GnRH 放出に反応して、FSHとともに下垂体から放出されます。 ^[4] 脈動性 GnRH 放出により脈動性 LH および FSH 放出が起こり、優れたフィードバック ループの要件に従って、生物学的に利用可能な性腺ホルモン (男性ではテストステロン、女性ではエストラジオール) の適切なレベルが調整および維持されます。^[3] 女性では、生殖期間中の LH レベルは通常 1～20 IU/L で、​​18 歳以上の男性では 1.8～8.6 IU/L と推定されます。^{[5] [6] [7]}

グルココルチコイド（ヒトの場合は主にコルチゾール）の規則的なパルスは、ストレス反応の一部としての放出に加えて、概日パターンに従って副腎皮質から定期的に放出されます。^{[8] [9]}コルチゾールの放出は、超日周期を形成する高周波のパルスに従い、振幅がその放出の主な変動であるため、信号は振幅変調されます。^[8] グルココルチコイドの脈動は概日リズムに従うことが観察されており、最高レベルは起床前と予想される食事時間前に観察されています。^{[8] [9]}この放出振幅のパターンは、脊椎動物全体で一貫していることが観察されています。^{[9]ヒト、ラット、およびヒツジで行われた研究でも、結果として生じるコルチコステロイドのパルスの直前に}副腎皮質刺激ホルモン（ACTH） の同様の概日パターンの放出が観察されています。^[8] 現在、観察されるACTHとグルココルチコイドの脈動は副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン（CRH）の脈動を介して駆動されているという仮説が立てられているが、CRHの測定が困難なため、これを裏付けるデータはほとんど存在しない。^[8]

甲状腺刺激ホルモン（TSH）の分泌パターンは、インフラディアンリズム、概日リズム、超日リズムによって形成される。インフラディアンリズムは主に、甲状腺機能の季節性を反映した概年変動によって表される。 ^[10]概日リズムは、真夜中頃に分泌のピーク（頂点期）をもたらし、正午頃と午後の早い時間に最低濃度をもたらす。 ^{[11] [12]}同様のパターンがトリヨードチロニンでも観察されるが、位相シフトを伴う。^[12]脈動放出は、24時間あたり約10パルスでTSH濃度の超日リズムに寄与する。^{[13] [14] [15]重症}非甲状腺疾患症候群（TACITUS）では、概日リズムと超日リズムの振幅が低下する。 ^{[16] [17]}

現代の理論では、下垂体前葉内のTSH分泌を制御するオートクリンおよびパラクリン（超短波）フィードバック機構が、その脈動性の進化に寄与する主要な要因であると想定されている。 ^{[18] [19] [20]}

個々のβ細胞からの脈動的なインスリン分泌は、細胞内のカルシウム濃度の振動によって引き起こされます。接触のないβ細胞（ラゲルハンス島外）では、これらの振動の周期はかなり変動します（2〜10分）。しかし、ラゲルハンス島内では、ギャップジャンクションでつながった近接したβ細胞間の電気的結合によって振動が同期し、周期はより均一になります（3〜6分）。^[21] ギャップジャンクションに加えて、パルス調整はATPシグナリングによって管理されます。膵臓のα細胞とδ細胞も同様の脈動様式で分泌因子を共有しています。^[22]