Тиреоидные гормоны. Щитовидная железа

Строение тиреоидных гормонов

В основе структуры тиреоидных гормонов лежит тирониновое ядро, которое состоит из двух конденсированных молекул L-тирозина. Химическая природа гормонов фолликулярной части щитовидной железы выяснена в деталях сравнительно давно. Важнейшая структурная характеристика гормонально-активных производных тиронина – наличие в их молекуле 3 или 4 атомов йода. Таковы трийодтиронин (3,5,3`-трийодтиронин, Т 3) и тироксин (3,5,3`,5`-тетрайодтиронин, Т 4) – гормоны фолликулярных клеток щитовидной железы позвоночных, осуществляющие регуляцию энергообмена, синтеза белка и развития организма.

Рис. Структура гормонов щитовидной железы (слева направо): тиронин; тироксин; трийодтиронин; дийодтиронин.

Кроме того, образуются йодированные предшественники, моно- и дийодтирозины, не обладающие биологической активностью.

По химической структуре тиреоидные гормоны относятся к производным аминокислот, а именно тиронина. По физическому действию являются гормонами – исполнителями, действуя непосредственно на обменные процессы в клетках и тканях – мишенях.

Считается установленным, что все йодсодержащие гормоны, отличающиеся друг от друга содержанием йода, являются производными L-тиронина, который синтезируется в организме из аминокислоты L-тирозина.

Последовательность реакций, связанных с синтезом гормонов щитовидной железы, была расшифрована при помощи радиоактивного йода. Было показано, что введенный меченый йод прежде всего обнаруживается в молекуле монойодтирозина, затем - дийодтирозина и только потом – тироксина.

В настоящее время еще полностью не изучены ферментные системы, катализирующие промежуточные стадии синтеза этих гормонов, и природа фермента, участвующего в превращении йодидов в свободный йод, необходимый для йодирования 115 остатков тирозина в молекуле тиреоглобулина.

Синтез тиреоидных гормонов

Синтез йодида

Для нормального синтеза тиреоидных гормонов необходим адекватный захват йода, так как тиреоидные гормоны являются единственными соединениями организма, содержащими йод в своей структуре.

Йод, открытый почти 200 лет назад, относится к категории незаменимых для организма человека элементов, являясь облигатным компонентом для синтеза тиреоидных гормонов (ТГ) – тироксина (Т 4) и трийодтиронина (Т 3). В организм человека йод поступает с пищей, водой и воздухом. Суточная потребность в йоде зависит от возраста (табл. 1).

Таблица. 1. Возрастные нормы, потребления йода в сутки

В регионах, расположенных около моря, содержание йода в воздухе может достигать 50 мкг в 1 м 3 , в морской рыбе и морепродуктах - от 40 до 300 мкг на 100 г, меньше в продуктах животного происхождения (от 7 до 20 мкг на 100 г продукта). Наименьшее количество йода содержится в продуктах растительного происхождения. В процессе хранения и тепловой кулинарной обработки содержание йода быстро падает.

Более половины территорий Российской Федерации относятся к йоддефицитным регионам (по содержанию йода в воде и почве) с различной степенью выраженности йодного обеспечения. Кроме природной недостаточности к дефициту йода (ДИ) в организме могут привести следующие состояния:

2) генетически детерминированные тиреопатии, инфильтрация щитовидной железы при гистиоцитозах, саркоидозе;

3) повышенная потребность в йоде в подростковом возрасте, в период беременности и лактации;

4) наличие гиповитаминозов, гипо- и дисмикроэлементозов;

5) поступление йода в недоступной для всасывания форме;

6) воздействие медикаментозных препаратов и других факторов окружающей среды химической и физической природы, в том числе и радиационное воздействие .

Йодид, удаляемый из сыворотки щитовидной железой, возвращается в циркуляцию в виде йодтиронинов (тиреоидных гормонов), чей йод возвращается в основном во внеклеточную жидкости после периферического дейодирования. Пул йодированных гормонов включает находящиеся в циркулярном русле, а так же тиреоидные гормоны в тканях. Самым большим пулом обладает щитовидная железа, которая содержит 8000 мкг (рис. ниже).

Рис. Обмен йода у здорового человека.

Пул щитовидной железы характеризуется очень медленным оборотом, приблизительно 1% в сутки. На рисунке изображены нормальные пути метаболизма йода в состоянии равновесия йода. Стрелки указывают суточный переход из одного компартмента в дугой. Цифры в скобках указывают размеры пулов.

Концентрирование йодида

Щитовидная железа обладает способностью концентрировать иодид (I -) против высокого электрохимического градиента. Это требующий энергии процесс, связанный с АТФазы Na + /K + - насосом. Отношение количества йодида в щитовидной железе к йодиду сыворотки отражает активность этого насоса. Она регулируется в первую очередь тиреотропином (ТТГ).

Очень малые количества йодида поступают в щитовидную железу также путем диффузии. Внутриклеточный I - , не включающийся в монойодтирозин и дийодтирозин с помощью этого механизма может и покинуть железу.

Окисление йодида

Поступивший в щитовидную железу йод посредством активного транспорта активируется. Этот процесс, необходимый для получения йодорганических соединений, протекает при помощи фермента йодид – пероксидазы и пероксида водорода в качестве окисляющего агента:

Тиреопероксидаза представляет собой тетрамерный белок с молекулярной массой 60 кД, требующий перекись водорода в качестве окисляющего агента. Н 2 О 2 образуется НАДФ – зависимым ферментом, сходным с цитохром-с-редуктазой. Ряд соединений тормозит окисление I - и, следовательно, его дальнейшее включение в МИТ и ДИТ. Среди них наибольшее значение имеют соединения группы тиомочевины: тиомочевина, тиоурацил, пропилтиоурацил, метимазол. Эти соединения применяются в качестве антитиреодных препаратов в силу их способности подавлять на данном этапе биосинтез гормонов щитовидной железы. Синтез тиреоидных гормонов в клетках щитовидной железы изображен на рисунке 5. Далее в тексте следует описание этого процесса. Йодид поступает в щитовидную железу благодаря действию насоса и путем пассивной диффузии.

Йодирование тирозина

Окисленный йод реагирует с тирозильными остатками тиреоглобулина. Тиреоглобулин состоит из двух субъединиц. Он содержит 115 остатков тирозина, каждый из которых представляет собой потенциальный сайт йодирования. Около 70% йодида в тиреоглобулине присутствует в составе неактивных предшественников – монойодтирозина (МИТ) и дийодтирозина (ДИТ), 30% - в йодтиронильных остатках, тироксине и трийодтиронине.

Тиреоглобулин синтезируется в базальной части клетки на рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума, где происходит формирование вторичной и третичной структуры, включая процессы гликозилирования. Из цистерн эндоплазматического ретикулума тиреоглобулин поступает в аппарат Гольджи, включается в состав секреторных гранул и секретируется во внеклеточный коллоид, где происходит йодирование остатков тирозина и образование йодтиронинов.

Секреция тиреоглобулина в просвет фолликула происходит путем экзоцитоза. Йодирование тиреоглобулина и образование йодтиронинов осуществляется в несколько этапов.

Как тироксин (Т 4), так и трийодтиронин (Т 3) образуются на тиреоглобулине за счет реакции присоединения, включающей два дийодтирозиновых или монойодтирозиновый и дийодтирозиновый остатки соответственно. Эта реакция присоединения осуществляется отдельно от йодирования и также катализируется тиреопероксидазой.

Рис. Схема метаболизма йодида в тиреоидном фолликуле.

Для эффективного присоединения, как полагают, важна специфическая третичная структура тиреоглобулина, так как нарушение его нативной структуры или замена тиреоглобулина другими белками ведет к очень низким уровням образования Т 4 .

Гидролиз тиреоглобулина

Тиреоглобулин представляет сбой форму хранения Т 4 и Т 3 в коллоиде и при нормальной функции щитовидной железы обеспечивает поступление этих гормонов в кровь на протяжении нескольких недель. После стимуляции щитовидной железы тиреотропином (или цAMФ) уже за несколько минут заметно увеличится число микроворсинок на апикальной мембране. Происходит захват тиреоглобулина, а последующий пиноцитоз обеспечивает его перенос обратно в фолликулярную клетку. Затем он вновь поступает в клетку и движется в направлении от апикальной к базальной ее части, гидролизируясь при этом с образованием активных гормонов Т 3 и Т 4 . Все описанные процессы усиливаются тиреотропином: этот гормон (или цAMФ) стимулирует и транскрипцию тиреоглобулинового гена.

Фагосомы сливаются с лизосомами с образованием фаголизосом, в которых различные кислые протеазы и пептидазы гидролизуют тиреоглобулин на аминокислоты, включая йодтиронины. Т 4 и Т 3 высвобождаются в кровь из базальной части клетки, вероятно, путем облегченной диффузии. Отношение Т 4 /Т 3 в крови ниже, чем в тиреоглобулине, откуда следует, что в щитовидной железе должно иметь место избирательное дейодирование Т 4 . Ежедневная секреция гормонального йода щитовидной железой составляет 50 мкг. Большая часть йодида в тиреоглобулине не входит в состав йодтиронинов: около 70% его приходится на неактивные соединения МИТ и ДИТ. Эти аминокислоты высвобождаются при гидролизе тиреоглобулина, а йодид отщепляется от них присутствующей в системе НАД PH-зависимой дейодиназой, которая обнаруживается также в почках и печени. Йодид, выделяющийся из МИТ и ДИТ, образует внутри щитовидной железы существенный пул, отличный от I - , поступающего из крови. На каждой молекуле тиреоглобулина образуется только 3-4 молекулы Т 4 , и для его образования предпочтительны только определенные тирозины. Щитовидная железа в норме продуцирует больше Т 4 , чем Т 3 , при условии если захват йода адекватный, соотношение Т 4 к Т 3 в нормальном тиреоглобулине составляет 15:1.

Щитовидная железа – единственный эндокринный орган, в котором происходит двунаправленное перемещение продуктов, предназначенных для секреции в кровь. Синтезируемый и содержащий связанные йодтиронины тиреоглобулин вначале пересекает апикальную мембрану клеток, откладываясь в коллоидной полости фолликула, а затем вновь поступает в клетки и перемещается к базальной их мембране, по дороге высвобождая йодтиронины, которые и выделяются в кровь. Гидролиз тиреоглобулина стимулируется тиреотропином, но тормозится I - ; последний эффект используется, применяя KI для лечения гипертиреоза.

Запасание и секреция тиреоидных гормонов

В отличие от большинства эндокринных желез, которые не запасают существенных количеств гормона, щитовидная железа содержит запасы тиреоидных гормонов на несколько недель в виде пула тиреоглобулина. Для секреции Т 4 и Т 3 тироглобулин должен быть гидролизован. Это отщепление йодтиронинов от тиреоглобулина осуществляется протеазами лизосом в клетке фолликула. В ответ на стимуляцию ТТГ на апикальной поверхности фолликулярных клеток образуются капли коллоида за счет эндоцитоза коллоида, прилегающего к полости. Для слияния с каплями коллоида лизосомы мигрируют с базальной поверхности фолликулярной клетки и высвобождают свои гидролитические ферменты. При гидролизе тиреоглобулина, очевидно, высвобождаются все йодированные аминокислоты в свободной форме. Йодид, высвобождаемый из монойодтирозина и дийодтирозина, впоследствии доступен для реутилизации в щитовидной железе. Свободный Т 4 и Т 3 диффундируют из клетки в циркулярное русло.

Катаболизм же гормонов щитовидной железы протекает по двум направлениям: распад гормонов с высвобождением йода (в виде йодидов) и дезаминирование (отщепление аминогруппы) боковой цепи гормонов. Продукты обмена или неизмененные гормоны экскретируются почками или кишечником. Возможно, что некоторая часть неизмененного тироксина, поступая через печень и желчь в кишечник, вновь всасывается, пополняя резервы гормонов в организме.

Транспорт гормонов щитовидной железы

От половины до двух третей Т 4 и Т 3 присутствуют в организме вне щитовидной железы, при чем большая их часть находится в крови в связанной форме в комплексе с двумя белками: тироксин-связывающим глобулином (ТСГ) и тироксин-связывающим преальбумином (ТСПА). В количественном отношении большее значение имеет ТСГ, который представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 50 кД. Он связывает Т 4 иТ 3 со сродством в 100 раз превышающим сродство ТСПА. При нормальных условиях ТСГ нековалентно связывает почти весь Т 4 и весь Т 3 , содержащийся в плазме (табл. 2).

Таблица 2. Сравнение содержания Т 4 и Т 3 в сыворотке

Биологическая активность гормонов обуславливается небольшой несвязанной фракцией. Только около 0,03% Т 4 и 0,3% Т3 находятся в свободной форме или диализуются в исследованиях in vitro. Тироксин связывается с сывороточными связывающими белками прочнее, чем Т 3 , что ведет к более низкой скорости метаболического клиренса и более длинному периоду полужизни в сыворотке (табл. 2).

Связанные и свободные формы гормонов находятся в динамическом равновесии. Это означает, что любое уменьшение концентрации свободного гормона в крови автоматически уменьшает связывание, и наоборот.

Поскольку способность проникать в клетки, взаимодействовать со специфическими рецепторами оказывать биологические эффекты обладают лишь свободные гормоны, понятно, что не только сама щитовидная железа, но и белки плазмы служат источником доступных для клеток свободных гормонов, т.е. играет важнейшую роль в поддержании «тиреоидного статуса» организма.

Свободные йодтиронины относительно легко проникают сквозь мембрану клеток. Внутриклеточные эффекты тиреоидных гормонов тесно связаны с процессами их метаболизма (в первую очередь с механизмами дейодирования). Тироксин может подвергаться дейодированию в различные соединения, сохраняющие йод в своей структуре, пока не превратиться в полностью лишенный йода тиронин. Самым важным из таких превращений является конверсия Т 4 в более активный Т 3 . Секреция Т 3 нормальной щитовидной железой определяет лишь 10 - 20% внетиреоидного количества этого гормона, а остальное его количество образуется в результате конверсии Т 4 в периферических тканях, которая осуществляется с участием фермента 5`-дейодиназы. Конверсия Т 4 происходит путем монодейодирования наружного тирозильного кольца до Т 3 . Дейодиназы обладают как субстратной, так и тканевой специфичностью. В настоящее время это считается важным механизмом, посредством которого сами клетки регулируют количество активного гормона в своем ближайшем окружении, поскольку Т 3 в пересчете на 1 моль гораздо активнее Т 4 .

Дейодиназы вовлечены в активацию и инактивацию тиреоидных гормонов. Существует различные виды дейодиназ. Все они в своем активном центре имеют необычную аминокислоту селеноцистеин и могут использовать структуру, образованную в результате вставки последовательности селеноцистеина для введения селеноцистеина по кодону UAG, который обычно является стоп-кодоном.

В периферических тканях (мышцы, печень, почки, сердечная мышца, щитовидная железа) находится энзим 1, 5`-дейодиназа, который дейодирует тироксин, отщепляя от него одну молекулу йода в положении 1,5`, и превращает его в трийодтиронин. Функция 1, 5`-дейодиназы состоит в поддержании нормального уровня Т3 в сыворотке крови. В щитовидной железе 1, 5`-дейодиназа дейодирует моно- и дийодтирозины при гидролизе тиреоглобулина в тиреоидных клетках. Активность 1, 5`-дейодиназа увеличивается при гипотиреозе, и, таким образом, концентрация Т3 в сыворотке крови поддерживается в пределах нормы при низком уровне Т4.

В мозгу и гипофизе находится 2, 5`-дейодиназа. роль этого энзима состоит в поддержании нормального внутриклеточного количества Т3 в мозгу и гипофизе. Уменьшение в сыворотке крови тироксина ведет к повышению активности 2, 5`-дейодиназы в мозгу, которая в большем количестве превращает Т4 в Т3. Напротив, при повышении концентрации Т4 в сыворотке крови уменьшается активность 2, 5`-дейодиназы и образование внутриклеточного Т3 в мозгу. Предполагают, что 2, 5`-дейодиназа является монитором, посредством которого гипоталамус и гипофиз поддерживают нормальный уровень тироксина в сыворотке крови.

Существование механизма клеточной конверсии Т 4 в Т 3 позволяет считать тироксин прогормоном, а трийодтиронин истинным гормоном. Однако и сам Т 4 способен давать ряд эффектов, обладая, по-видимому, собственными рецепторами в некоторых клетках-мишенях. Периферические ткани могут превращать Т 4 не только в более активный Т 3 , но и в практически лишенный активности реверсивный Т 3 (рТ 3), в котором атом йода отсутствует во внутреннем кольце молекулы.

Регуляторы переключения конверсии с активного Т 3 на неактивный рТ 3 точно неизвестны, но основное имеет, по-видимому, обеспечение организма энергией. При голодании, например, когда необходимо сохранять энергию, преобладает конверсия Т 4 в рТ 3 .

Состоит из двух долей и перешейка и расположена впереди гортани. Масса щитовидной железы составляет 30 г.

Основной структурно-функциональной единицей железы являются фолликулы — округлые полости, стенка которых образована одним рядом клеток кубического эпителия. Фолликулы заполнены коллоидом и содержат гормоны тироксин и трийодтиронин , которые связаны с белком тиреоглобулином. В межфолликулярном пространстве находятся С-клетки, которые вырабатывают гормон тиреокальцитонин. Железа богато снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами. Количество , протекающей через щитовидную железу за 1 мин, в 3-7 раз выше массы самой железы.

Биосинтез тироксина и трийодтиронина осуществляется за счет йодирования аминокислоты тирозина, поэтому в щитовидной железе происходит активное поглощение йода. Содержание йода в фолликулах в 30 раз превышает его концентрацию в крови, а при гиперфункции щитовидной железы это соотношение становится еще больше. Поглощение йода осуществляется за счет активного транспорта. После соединения тирозина, входящего в состав тиреоглобулина, с атомарным йодом образуется монойодтирозин и дийодтирозин. За счет соединения двух молекул дийодтирозина образуется тетрайодтиронин, или тироксин; конденсация моно- и дийодтирозина приводит к образованию трийодтиронина. В дальнейшем в результате действия протеаз, расщепляющих тиреоглобулин, происходит высвобождение в кровь активных гормонов.

Активность тироксина в несколько раз меньше, чем трийодтиронина, однако содержание в крови тироксина примерно в 20 раз больше, чем трийодтиронина. Тироксин при дейодировании может превращаться в трийодтиронин. На основании этих фактов предполагают, что основным гормоном щитовидной железы является трийодтиронин, а тироксин выполняет функцию его предшественника.

Синтез гормонов неразрывно связан с поступлением в организм йода. Если в регионе проживания в воде и почве имеется дефицит йода, его бывает мало и в пищевых продуктах растительного и животного происхождения. В этом случае, для того, чтобы обеспечить достаточный синтез гормона, щитовидная железа детей и взрослых увеличивается в размерах, иногда очень существенно, т.е. возникает зоб. Увеличение может быть не только компенсаторным, но и патологическим, его называют эндемический зоб. Недостаток йода в пищевом рационе лучше всего компенсируют морская капуста и другие морепродукты, йодированная соль, столовая минеральная вода, содержащая йод, хлебобулочные изделия с йодными добавками. Однако избыточное поступление йода в организм создает нагрузку на щитовидную железу и может привести к тяжелым последствиям.

Гормоны щитовидной железы

Эффекты тироксина и трийодтиронина

Основной:

• активируют генетический аппарат клетки, стимулируют обмен веществ, потребление кислорода и интенсивность окислительных процессов

Метаболические:

• белковый обмен: стимулируют синтез белка, но в случае, когда уровень гормонов превышает норму, преобладает катаболизм;
• жировой обмен: стимулируют липолиз;
• углеводный обмен: при гиперпродукции стимулируют гликогенолиз, уровень глюкозы крови повышается, активизируется ее поступление внутрь клеток, активируют инсулиназу печени

Функциональные:

• обеспечивают развитие и дифференцировку тканей, особенно нервной;
• усиливают эффекты симпатической нервной системы за счет повышения количества адренорецепторов и угнетения моноаминооксидазы;
• просимпатические эффекты проявляются в увеличении частоты сердечных сокращений, систолического объема, артериального давления, частоты дыхания, перистальтики кишечника, возбудимости ЦНС, повышении температуры тела

Проявления изменения продукции тироксина и трийодтиронина

Сравнительная характеристика недостаточной продукции соматотропина и тироксина

Влияние гормонов щитовидной железы на функции организма

Характерное действие гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина) — усиление энергетического обмена. Введение всегда сопровождается увеличением потребления кислорода, а удаление щитовидной железы — его снижением. При введении гормона повышается обмен веществ, увеличивается количество освобождаемой энергии, повышается температура тела.

Тироксин усиливает расходование . Возникают похудание и интенсивное потребление тканями глюкозы из крови. Убыль глюкозы из крови возмещается ее пополнением за счет усиленного распада гликогена в печени и мышцах. Снижаются запасы липидов в печени, уменьшается количество холестерина в крови. Увеличивается выведение из организма воды, кальция и фосфора.

Гормоны щитовидной железы вызывают повышенную возбудимость, раздражимость, бессонницу, эмоциональную неуравновешенность.

Тироксин увеличивает минутный объем крови и частоту сердечных сокращений. Тиреоидный гормон необходим для овуляции, он способствует сохранению беременности, регулирует функцию молочных желез.

Рост и развитие организма также регулируются щитовидной железой: снижение ее функции вызывает остановку роста. Тиреоидный гормон стимулирует кроветворение, увеличивает секрецию желудка, кишечника и секрецию молока.

Кроме йодсодержащих гормонов, в щитовидной железе образуется тиреокальцитонин, снижающий содержание кальция в крови. Тиреокальцитонин является антагонистом паратгормона околощитовидных желез. Тиреокальцитонин действует на костную ткань, усиливает активность остеобластов и процесс минерализации. В почках и кишечнике гормон угнетает реабсорбцию кальция и стимулирует обратное всасывание фосфатов. Реализация этих эффектов приводит к гипокальциемии.

Гипер- и гипофункция железы

Гиперфункция (гипертиреоз) служит причиной заболевания, называемого базедовой болезнью. Основные симптомы заболевания: зоб, пучеглазие, увеличение обмена веществ, частоты сердечных сокращений, повышение потливости, двигательной активности (суетливости), раздражительность (капризность, быстрая смена настроения, эмоциональная неустойчивость), быстрая утомляемость. Зоб образуется за счет диффузного увеличения щитовидной железы. Сейчас методы лечения настолько эффективны, что тяжелые случаи заболевания встречаются довольно редко.

Гипофункция (гипотиреоз) щитовидной железы, возникающая в раннем возрасте, до 3-4 лет, вызывает развитие симптомов кретинизма. Дети, страдающие кретинизмом, отстают в физическом и умственном развитии. Симптомы заболевания: карликовый рост и нарушением пропорций тела, широкая, глубоко ввалившаяся переносица, широко расставленные глаза, открытый рот и постоянно высунутый язык, так как он не помешается во рту, короткие и изогнутые конечности, тупое выражение лица. Продолжительность жизни таких людей обычно не превышает 30-40 лет. В первые 2-3 месяца жизни можно добиться последующего нормального психического развития. Если лечение начинается в годовалом возрасте, то 40% детей, подвергшихся этому заболеванию, остаются на очень низком уровне психического развития.

Гипофункция щитовидной железы у взрослых приводит к возникновению заболевания, называемого микседемой, или слизистым отеком. При этом заболевании понижается интенсивность обменных процессов (на 15-40%), температура тела, реже становится пульс, снижается АД, появляется отечность, выпадают волосы, ломаются ногти, лицо становится бледное, безжизненное, маскообразное. Больные отличаются медлительностью, сонливостью, плохой памятью. Микседема — медленно прогрессирующее заболевание, которое при отсутствии лечения приводит к полной инвалидности.

Регуляция функции щитовидной железы

Специфическим регулятором деятельности щитовидной железы является йод, сам гормон щитовидной железы и ТТГ (Тиреотропный гормон). Йод в малых дозах увеличивает секрецию ТТГ, а в больших дозах угнетает ее. Щитовидная железа находится под контролем ЦНС. Такие пищевые продукты, как капуста, брюква, турнепс, угнетают функцию щитовидной железы. Выработка тироксина и трийодтиронина резко усиливается в условиях длительного эмоционального возбуждения. Отмечено также, что секреция этих гормонов ускоряется при снижении температуры тела.

Проявления нарушений эндокринной функции щитовидной железы

При повышении функциональной активности щитовидной железы и избыточной продукции тиреоидных гормонов возникает состояние гипертиреоза (гипертиреоидизма ), характеризующееся повышением в крови уровня тиреоидных гормонов. Проявления этого состояния объясняются эффектами тирсоидных гормонов в повышенных концентрациях. Так, из-за повышения основного обмена (гиперметаболизма) у больных наблюдается небольшое повышение температуры тела (гипертермия). Уменьшается масса тела несмотря на сохраненный или повышенный аппетит. Это состояние проявляется увеличением потребности кислорода, тахикардией, увеличением сократимости миокарда, увеличением систолического АД, увеличением вентиляции легких. Повышается активность СПС, увеличивается число р-адренореценторов, развивается потливость, непереносимость тепла. Повышается возбудимость и эмоциональная лабильность, может появиться тремор конечностей и другие изменения в организме.

Повышенное образование и секрецию тиреоидных гормонов способны вызывать ряд факторов, от правильного выявления которых зависит выбор метода коррекции функции щитовидной железы. Среди них факторы, вызывающие гиперфункцию фолликулярных клеток щитовидной железы (опухоли железы, мутация G-белков) и повышение образования и секреции тиреоидных гормонов. Гиперфункция тироцитов наблюдается при избыточной стимуляции рецепторов тиротропина повышенным содержанием ТТГ, например при опухолях гипофиза, или сниженной чувствительности рецепторов тирсоидных гормонов в тиротрофах аденогипофиза. Частой причиной гиперфункции тироцитов, увеличения размеров железы является стимуляция рецепторов ТТГ антителами, вырабатываемыми к ним при аутоиммунном заболевании, названном болезнью Грейвса — Базедова (рис. 1). Временное повышение уровня тирсоидных гормонов в крови может развиться при разрушении тироцитов вследствие воспалительных процессов в железе (токсический тиреоидит Хашимото), приеме избыточного количества тиреоидных гормонов и препаратов йода.

Повышение уровня тиреоидных гормонов может проявляться тиреотоксикозом ; в этом случае говорят о гипертиреозе с тиреотоксикозом. Но тиреотоксикоз может развиться при введении в организм избыточного количества тиреоидных гормонов, в отсутствие гипертиреоза. Описано развитие тиреотоксикоза вследствие повышения чувствительности рецепторов клеток к тиреоидным гормонам. Известны и противоположные случаи, когда чувствительность клеток к тиреоидным гормонам снижена и развивается состояние резистентности к гормонам щитовидной железы.

Пониженное образование и секреция тиреоидных гормонов могут вызываться множеством причин, часть из которых является следствием нарушения механизмов регуляции функции щитовидной железы. Так, гипотиреоз (гипотиреоидизм) может развиться при снижении образования ТРГ в гипоталамусе (опухоли, кисты, облучение, энцефалиты в области гипоталамуса и др.). Такой гипотиреоз получил название третичного. Вторичный гипотиреоз развивается вследствие недостаточного образования ТГГ гипофизом (опухоли, кисты, облучение, хирургическое удаление части гипофиза, энцефалиты и др.). Первичный гипотиреоз может развиться вследствие аутоиммунного воспаления железы, при дефиците йода, селена, непомерно избыточном приеме зобогенных продуктов — гойтрогенов (некоторые сорта капусты), после облучения железы, длительном приеме ряда лекарств (препараты йода, лития, антитиреоидные средства) и др.

Рис. 1. Диффузное увеличение размеров щитовидной железы у девочки 12 лет с аутоиммунным тиреоидитом (Т. Фоли, 2002)

Недостаточная продукция тиреоидных гормонов приводит к снижению интенсивности метаболизма, потребления кислорода, вентиляции, сократимости миокарда и минутного объема крови. При тяжелом гипотиреозе может развиться состояние, получившее название микседема — слизистый отек. Он развивается из-за накопления (возможно под влиянием повышенного уровня ТТГ) мукополисахаридов и воды в базальных слоях кожи, что приводит к одутловатости лица и тестообразной консистенции кожи, а также к повышению массы тела, несмотря на снижение аппетита. У больных микседемой могут развиться психическая и двигательная заторможенность, сонливость, зябкость, снижение интеллекта, тонуса симпатического отдела АНС и другие изменения.

В осуществлении сложных процессов образования тиреоидных гормонов участвуют ионные насосы, обеспечивающие поступление йода, ряд ферментов белковой природы, среди которых ключевую роль играет тиреопероксидаза. В ряде случаев у человека может иметь место генетический дефект, ведущий к нарушению их структуры и функции, что сопровождается нарушением синтеза тиреоидных гормонов. Могут наблюдаться генетические дефекты структуры тиреоглобулина. Против тиреопероксидазы и тиреоглобулина нередко вырабатываются аутоантитела, что также сопровождается нарушением синтеза гормонов щитовидной железы. На активность процессов захвата йода и его включения в состав тиреоглобулина, можно влиять с помощью ряда фармакологических средств, регулируя синтез гормонов. Па их синтез можно влиять приемом препаратов йода.

Развитие гипотиреоза у плода и новорожденных способно привести к появлению кретинизма - физического (малый рост, нарушение пропорций тела), полового и умственного недоразвития. Эти изменения могут предотвращаться при проведении адекватной заместительной терапии тиреоидными гормонами в первые месяцы после рождения ребенка.

Строение щитовидной железы

Является по своим массе и размерам самым крупным эндокринным органом. Она обычно состоит из двух долей, соединенных перешейком, и располагается на передней поверхности шеи, будучи фиксированной к передней и боковой поверхностям трахеи и гортани соединительной тканью. Средний вес нормальной щитовидной железы у взрослых колеблется в пределах 15-30 г, однако ее размеры, форма и топография расположения широко варьируют.

Функционально активная щитовидная железа первой из эндокринных желез появляется в процессе эмбриогенеза. Закладка щитовидной железы у плода человека формируется на 16-17-й день внутриутробного развития в виде скопления энтодермальных клеток у корня языка.

На ранних этапах развития (6-8 недель) зачаток железы представляет собой пласт интенсивно пролиферирующих эпителиальных клеток. В этот период происходит быстрый рост железы, но в ней еще не образуются гормоны. Первые признаки их секреции выявляются па 10-11-й неделях (у плодов размером около 7 см), когда клетки железы уже способны поглощать йод, образовывать коллоид и синтезировать тироксин.

Под капсулой появляются единичные фолликулы, в которых формируются фолликулярные клетки.

В зачаток щитовидной железы из 5-й пары жаберных карманов врастают парафолликулярные (околофолликулярные), или С-клетки. К 12-14-й неделям развития плода вся правая доля щитовидной железы приобретает фолликулярное строение, а левая — на две недели позже. К 16-17-й неделям щитовидная железа плода уже полностью дифференцирована. Щитовидные железы плодов 21-32-недельного возраста характеризуются высокой функциональной активностью, которая продолжает нарастать до 33-35 недель.

В паренхиме железы различают три типа клеток: А, В и С. Основную массу клеток паренхимы составляют тироциты (фолликулярные, или А-клетки). Они выстилают стенку фолликулов, в полостях которых располагается коллоид. Каждый фолликул окружен густой сетью капилляров, в просвет которых всасываются секретируемые щитовидной железой тироксин и трийодтиронин.

В неизмененной щитовидной железе фолликулы равномерно распределены по всей паренхиме. При низкой функциональной активности железы тироциты, как правило, плоские, при высокой — цилиндрические (высота клеток пропорциональна степени активности осуществляемых в них процессов). Коллоид, заполняющий просветы фолликулов, представляет собой гомогенную вязкую жидкость. Основную массу коллоида составляет тиреоглобулин, секретируемый тироцитами в просвет фолликула.

В-клетки (клетки Ашкенази — Гюртля) крупнее тироцитов, имеют эозинофильную цитоплазму и округлое центрально расположенное ядро. В цитоплазме этих клеток обнаружены биогенные амины, в том числе серотонин. Впервые В-клетки появляются в возрасте 14-16 лет. В большом количестве они встречаются у людей в возрасте 50-60 лет.

Парафолликулярные, или С-клетки (в русской транскрипции К-клетки), отличаются от тироцитов отсутствием способности поглощать йод. Они обеспечивают синтез кальцитонина — гормона, участвующего в регуляции обмена кальция в организме. С-клетки крупнее тироцитов, в составе фолликулов расположены, как правило, одиночно. Их морфология характерна для клеток, синтезирующих белок на экспорт (присутствуют шероховатая эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, секреторные гранулы, митохондрии). На гистологических препаратах цитоплазма С-клеток выглядит светлее цитоплазмы тироцитов, отсюда их название — светлые клетки.

Если на тканевом уровне основной структурно-функциональной единицей щитовидной железы являются фолликулы, окруженные базальными мембранами, то одной из предполагаемых органных единиц щитовидной железы могут быть микродольки, в состав которых входят фолликулы, С-клетки, гемокапилляры, тканевые базофилы. В состав микродольки входит 4-6 фолликулов, окруженных оболочкой из фибробластов.

К моменту рождения щитовидная железа функционально активна и структурно вполне дифференцирована. У новорожденных фолликулы мелкие (диаметром 60-70 мкм), по мере развития детского организма их размер увеличивается и достигает у взрослых 250 мкм. В первые две недели после рождения фолликулы интенсивно развиваются, к 6 месяцам они хорошо развиты во всей железе, а к году достигают диаметра 100 мкм. В период полового созревания отмечается усиление роста паренхимы и стромы железы, повышение ее функциональной активности, проявляющееся увеличением высоты тироцитов, возрастанием в них активности ферментов.

У взрослого человека щитовидная железа прилежит к гортани и верхней части трахеи таким образом, что перешеек располагается на уровне II-IV трахеальных полуколец.

Масса и размеры щитовидной железы в течение жизни изменяются. У здорового новорожденного масса железы варьирует от 1,5 до 2 г. К концу первого года жизни масса удваивается и медленно нарастает к периоду полового созревания до 10-14 г. Нарастание массы особенно заметно в возрасте 5-7 лет. Масса щитовидной железы в возрасте 20-60 лет колеблется от 17 до 40 г.

Щитовидная железа имеет исключительно обильное кровоснабжение по сравнению с другими органами. Объемная скорость кровотока в щитовидной железе составляет около 5 мл/г в минуту.

Щитовидная железа кровоснабжается парными верхними и нижними щитовидными артериями. Иногда в кровоснабжении участвует непарная, самая нижняя артерия (a.thyroidea ima ).

Отток венозной крови от щитовидной железы осуществляется по венам, образующим сплетения в окружности боковых долей и перешейка. Щитовидная железа имеет разветвленную сеть лимфатических сосудов, по которым лимфа опекает в глубокие шейные лимфатические узлы, затем в надключичные и латеральные шейные глубокие лимфатические узлы. Выносящие лимфатические сосуды латеральных шейных глубоких лимфатических узлов образуют на каждой стороне шеи яремный ствол, который впадает слева в грудной проток, а справа — в правый лимфатический проток.

Щитовидная железа иннервируется постганглионарными волокнами симпатической нервной системы из верхнего, среднего (главным образом) и нижнего шейных узлов симпатического ствола. Щитовидные нервы образуют сплетения вокруг сосудов, подходящих к железе. Считают, что эти нервы выполняют вазомоторную функцию. В иннервации щитовидной железы участвует также блуждающий нерв, несущий парасимпатические волокна к железе в составе верхнего и нижнего гортанных нервов. Синтез йодсодержащих гормонов щитовидной железы Т 3 и Т 4 осуществляется фолликулярными А-клетками -тироцитами. Гормоны Т 3 и Т 4 являются йодированными.

Гормоны Т 4 и Т 3 являются йодированными производными аминокислоты L-тирозина. Йод, входящий в их структуру, составляет 59-65% массы молекулы гормона. Потребность йода для нормального синтеза тиреоидных гормонов представлена в табл. 1. Последовательность процессов синтеза упрощенно представляется следующим образом. Йод в форме йодида захватывается из крови с помощью ионного насоса, накапливается в тироцитах, окисляется и включается в фенольное кольцо тирозина в составе тиреоглобулина (органификация йода). Йодирование тиреоглобулина с образованием моно- и дийодтирозинов происходит на границе между тироцитом и коллоидом. Далее осуществляется соединение (конденсация) двух молекул дийодтирозинов с образованием Т 4 или дийодтирозина и монойодтирозина с образованием T 3 . Часть тироксина подвергается в щитовидной железе дейодированию с образованием трийодтиронина.

Таблица 1. Нормы потребления йода (ВОЗ, 2005. по И. Дедов и соавт. 2007)

Йодированный тиреоглобулин вместе с присоединенными к нему Т 4 и Т 3 накапливается и хранится в фолликулах в виде коллоида, выполняя роль депо-тиреоидных гормонов. Высвобождение гормонов происходит в результате пиноцитоза фолликулярного коллоида и последующего гидролиза тиреоглобулина в фаголизосомах. Высвобожденные Т 4 и Т 3 секретируются в кровь.

Базальная суточная секреция щитовидной железой составляет около 80 мкг Т 4 и 4 мкг T 3 При этом тироциты фолликулов щитовидной железы являются единственным источником образования эндогенного Т 4 . В отличие от Т 4 , Т 3 образуется в тироцитах в небольшом количестве, а основное образование этой активной формы гормона осуществляется в клетках всех тканей организма путем дейодирования около 80% Т 4 .

Таким образом, кроме железистого депо тиреоидных гормонов в организме имеется второе — внежелезистое депо тиреоидных гормонов, представленное гормонами, связанными с транспортными белками крови. Роль этих депо заключается в предотвращении быстрого снижения уровня тиреоидных гормонов в организме, которое могло бы произойти при кратковременном снижении их синтеза, например при непродолжительном снижении поступления в организм йода. Связанная форма гормонов в крови предотвращает их быстрое выведение из организма через почки, защищает клетки от неконтролируемого поступления в них гормонов. В клетки поступают свободные гормоны в количествах, соизмеримых с их функциональными потребностями.

Тироксин, поступающий в клетки, подвергается дейодированию под действием ферментов дейодиназ, и при отщеплении одного атома йода из него образуется более активный гормон — трийодтиронин. При этом в зависимости от путей дейодирования из Т 4 может образовываться как активный Т 3 , так и неактивный реверсивный Т 3 (3,3",5"-трийод-L-тиронин — рТ 3). Эти гормоны путем последовательного дейодирования превращаются в метаболиты Т 2 , затем Т 1 и Т 0 , которые конъюгируют с глюкуроновой кислотой или сульфатом в печени и экскретируются с желчью и через почки из организма. Не только Т 3 , но и другие метаболиты тироксина также могут проявлять биологическую активность.

Механизм действия тирсоидных гормонов обусловлен прежде всего их взаимодействием с ядерными рецепторами, которыми являются негистоновые белки, располагающиеся непосредственно в ядре клеток. Существует три основных подтипа рецепторов тирсоидных гормонов: ТРβ-2, ТРβ-1 и ТРа-1. В результате взаимодействия с Т 3 рецептор активируется, комплекс гормон-рецептор вступает во взаимодействие с гормон- чувствительным участком ДНК и регулирует транскрипционную активность генов.

Выявлен ряд негеномных эффектов тирсоидных гормонов в митохондриях, плазматической мембране клеток. В частности, тиреоидные гормоны могут изменять проницаемость мембран митохондрий для протонов водорода и, разобщая процессы дыхания и фосфорилирования, снижают синтез АТФ и повышают образование тепла в организме. Они изменяют проницаемость плазматических мембран для ионов Са 2+ и оказывают влияние на многие внутриклеточные процессы, осуществляемые при участии кальция.

Основные эффекты и роль тиреоидных гормонов

Нормальное функционирование всех без исключения органов и тканей организма возможно при нормальном уровне тиреоидных гормонов, так как они влияют на рост и созревание тканей, энергообмен и обмен белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот, витаминов и других веществ. Выделяют метаболические и другие физиологические эффекты тиреоидных гормонов.

Метаболические эффекты:

• активация окислительных процессов и увеличение основного обмена, усиление поглощения кислорода тканями, повышение теплообразования и температуры тела;
• стимуляция синтеза белка (анаболическое действие) в физиологических концентрациях;
• усиление окисления жирных кислот и снижение их уровня в крови;
• гипергликемия за счет активации гликогенолиза в печени.

Физиологические эффекты:

• обеспечение нормальных процессов роста, развития, дифференцировки клеток, тканей и органов, в том числе ЦНС (миелинизация нервных волокон, дифференцирование нейронов), а также процессов физиологической регенерации тканей;
• усиление эффектов СНС через повышение чувствительности адренорецепторов к действию Адр и НА;
• повышение возбудимости ЦНС и активация психических процессов;
• участие в обеспечении репродуктивной функции (способствуют синтезу ГР, ФСГ, ЛГ и реализации эффектов инсулиноподобного фактора роста — ИФР);
• участие в формировании адаптивных реакций организма к неблагоприятным воздействиям, в частности, холода;
• участие в развитии мышечной системы, увеличение силы и скорости мышечных сокращений.

Регуляция образования, секреции и превращений тиреоидных гормонов осуществляется сложными гормональными, нервными и другими механизмами. Их знание позволяет диагностировать причины снижения или повышения секреции тиреоидных гормонов.

Ключевую роль в регуляции секреции тиреоидных гормонов играют гормоны гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси (рис. 2). Базальная секреция тиреоидных гормонов и ее изменения при различных воздействиях регулируется уровнем ТРГ гипоталамуса и ТТГ гипофиза. ТРГ стимулирует продукцию ТТГ, который оказывает стимулирующее влияние практически на все процессы в щитовидной железе и секрецию Т 4 и Т 3 . В нормальных физиологических условиях образование ТРГ и ТТГ контролируются уровнем свободных Т 4 и Т. в крови на основе механизмов отрицательной обратной связи. При этом секреция ТРГ и ТТГ угнетается высоким уровнем тиреоидных гормонов в крови, а при их низкой концентрации повышается.

Рис. 2. Схематическое изображение регуляции образования и секреции гор монов в оси гипоталамус — гипофиз — щитовидная железа

Важное значение в механизмах регуляции гормонов гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси имеет состояние чувствительности рецепторов к действию гормонов на различных уровнях оси. Изменения в структуре этих рецепторов или их стимуляция аутоантителами могут быть причинами нарушения образования гормонов щитовидной железы.

Образование гормонов в самой железе зависит от поступления в нее из крови достаточного количества йодида — 1-2 мкг на 1 кг массы тела (см. рис. 2).

При недостаточном поступлении йода в организм в нем развиваются адаптационные процессы, которые направлены на максимально бережное и эффективное использование имеющегося в нем йода. Они заключаются в усилении кровотока через железу, более эффективном захвате йода щитовидной железой из крови, изменении процессов синтеза гормонов и секреции Ту Адаптационные реакции запускаются и регулируются тиротропином, уровень которого при дефиците йода возрастает. Если суточное поступление йода в организм составляет менее 20 мкг в течение продолжительного времени, то длительная стимуляция клеток щитовидной железы ведет к разрастанию ее ткани и развитию зоба.

Саморегуляторные механизмы железы в условиях дефицита йода обеспечивают его больший захват тироцитами при более низком уровне йода в крови и более эффективную реутилизацию. Если в организм доставляется в сутки около 50 мкг йода, то за счет увеличения скорости его поглощения тироцитами из крови (йод пищевого происхождения и реутилизируемый йод из продуктов метаболизма) в щитовидную железу поступает около 100 мкг йода в сутки.

Поступление из желудочно-кишечного тракта 50 мкг йода в сутки является тем порогом, при котором еще сохраняется длительная способность щитовидной железы накапливать его (включая реутилизированный йод) в количествах, когда содержание неорганического йода в железе остается на нижнем пределе нормы (около 10 мг). Ниже этого порогового поступления йода в организм за сутки, эффективность повышенной скорости захвата йода щитовидной железой оказывается недостаточной, поглощение йода и содержание его в железе уменьшаются. В этих случаях развитие нарушений функции щитовидной железы становится более вероятным.

Одновременно с включением адаптационных механизмов щитовидной железы при дефиците йода наблюдаются снижение его экскреции из организма с мочой. В итоге адаптационные экскреторные механизмы обеспечивают выведение из организма йода за сутки в количествах, эквивалентных его более низкому суточному поступлению из желудочно-кишечного тракта.

Поступление в организм подпороговых концентраций йода (менее 50 мкг за сутки) ведет к увеличению секреции ТТГ и его стимулирующего влияния на щитовидную железу. Это сопровождается ускорением йодирования тирозильных остатков тиреоглобулина, увеличением содержания монойодтнрозинов (МИТ) и снижением — дийодтирозинов (ДИТ). Отношение МИТ/ДИТ увеличивается, и, как следствие, уменьшается синтез Т 4 и возрастает синтез Т 3 . Отношение Т 3 /Т 4 возрастает в железе и крови.

При выраженном дефиците йода имеет место снижение в сыворотке уровня Т 4 , повышение уровня ТТГ и нормальное, либо повышенное содержание Т 3 . Механизмы этих изменений точно не выяснены, но скорее всего, это является результатом увеличения скорости образования и секреции Т 3 , увеличения соотношения T 3 T 4 и увеличения превращения Т 4 в Т 3 в периферических тканях.

Увеличение образования Т 3 в условиях йодного дефицита оправдано с точки зрения достижения наибольших конечных метаболических эффектов ТГ при наименьшей их «йодной» емкости. Известно, что влияние на метаболизм Т 3 примерно в 3-8 раз более сильное, чем Т 4 , но так как Т 3 содержит в своей структуре только 3 атома йода (а не 4 как Т 4), то для синтеза одной молекулы Т 3 надо только 75% йодных затрат, по сравнению с синтезом Т 4 .

При очень значительном дефиците йода и понижении функции щитовидной железы на фоне высокого уровня ТТГ, уровни Т 4 и Т 3 снижаются. В сыворотке крови появляется больше тиреоглобулина, уровень которого коррелирует с уровнем ТТГ.

Дефицит йода у детей оказывает более сильное, чем у взрослых влияние на процессы метаболизма в тироцитах щитовидной железы. В йоддефицитных районах проживания нарушения функции щитовидной железы у новорожденных и детей встречаются значительно чаще и более выражены, чем у взрослых.

При поступлении в организм человека небольшого избытка йода усиливается степень органификации йодида, синтез ТГ и их секреция. Отмечается прирост уровня ТТГ, небольшое уменьшение уровня свободного Т 4 в сыворотке при одновременном повышении содержания в ней тиреоглобулина. Более длительное избыточное потребление йода может блокировать синтез ТГ за счет ингибирования активности ферментов, вовлеченных в биосинтетические процессы. Уже к концу первого месяца отмечается увеличение размеров щитовидной железы. При хроническом избыточном поступлении избытка йода в организм может развиться гипотиреоидизм, но если поступление йода в организм нормализовалось, то размеры и функция щитовидной железы могут возвратиться к исходным значениям.

Источниками йода, которые могут быть причиной избыточного его поступления в организм, часто являются йодированная соль, комплексные поливитаминные препараты, содержащие минеральные добавки, пищевые продукты и некоторые йодсодержащие лекарства.

Щитовидная железа располагает внутренним регулирующим механизмом, который позволяет эффективно справляться с избыточным поступлением йода. Хотя поступление йода в организм может колебаться, концентрация ТГ и ТТГ в сыворотке крови может оставаться неизменной.

Считается, что максимальное количество йода, которое при поступлении в организм еще не вызывает изменения функции щитовидной железы, составляет для взрослых около 500 мкг в день, но при этом наблюдается увеличение уровня секреции ТТГ на действие тиротропин-рилизинг гормона.

Поступление йода в количествах 1,5-4,5 мг в день приводит к значительному уменьшению содержания в сыворотке, как общего так и свободного Т 4 , повышению уровня ТТГ (уровень Т 3 остается неизмененным).

Эффект подавления избытком йода функции щитовидной железы имеет место и при тиреотоксикозе, когда путем приема избыточного количества йода (по отношению к естественной суточной потребности) устраняют симптомы тиреотоксикоза и понижают сывороточный уровень ТГ. Однако при продолжительном поступлении в организм избытка йода проявления тиреотоксикоза возвращаются вновь. Полагают, что временное понижение уровня ТГ в крови при избыточном поступлении йода обусловлено прежде всего угнетением секреции гормонов.

Поступление в организм небольших избыточных количеств йода ведет к пропорциональному увеличению его захвата щитовидной железой, до некоторого насыщающего значения поглощаемого йода. При достижении этого значения захват йода железой может уменьшаться несмотря на поступление его в организм в больших количествах. В этих условиях, под влиянием ТТГ гипофиза активность щитовидной железы может изменяться в широких пределах.

Поскольку при поступлении в организм избытка йода уровень ТТГ повышается, то следовало бы ожидать не первоначального подавления, а активации функции щитовидной железы. Однако установлено, что йод ингибирует увеличение активности аденилатциклазы, подавляет синтез тиреопероксидазы, тормозит образование пероксида водорода в ответ на действие ТТГ, хотя связывание ТТГ с рецептором клеточной мембраны тироцитов не нарушается.

Уже отмечалось, что подавление функции щитовидной железы избытком йода носит временный характер и вскоре функция восстанавливается несмотря на продолжающееся поступление избыточных количеств йода в организм. Наступает адаптация или ускользание щитовидной железы из-под влияния йода. Одним из главных механизмов этой адаптации является снижение эффективности захвата и транспорта йода в тироцит. Поскольку полагают, что транспорт йода через базальную мембрану тироцита связан с функцией Na+/K+ АТФ-азы, то можно ожидать, что избыток йода может оказывать влияние на ее свойства.

Несмотря на существование механизмов адаптации щитовидной железы к недостаточному или избыточному поступлению йода для сохранения ее нормальной функции в организме должен поддерживаться йодный баланс. При нормальном уровне йода в почве и воде за сутки в организм человека с растительной пищей и в меньшей степени с водой может поступать до 500 мкг йода в форме йодида или йодата, которые превращаются в йодиды в желудке. Йодиды быстро всасываются из желудочно-кишечного тракта и распределяются во внеклеточной жидкости организма. Концентрация йодида во внеклеточных пространствах остается низкой, так как часть йодида быстро захватывается из внеклеточной жидкости щитовидной железой, а оставшийся — выводится из организма ночками. Скорость захвата йода щитовидной железой обратно пропорциональна скорости его выведения почками. Йод может экскретироваться слюнными и другими железами пищеварительного тракта, но затем снова реабсорбируется из кишечника в кровь. Около 1-2% йода эскретируется потовыми железами, а при усиленном потоотделении доля выделяемого с йотом йода может достигать 10%.

Из 500 мкг йода, всосавшегося из верхних отделов кишечника в кровь, около 115 мкг захватывается щитовидной железой и около 75 мкг йода используется в сутки на синтез ТГ, 40 мкг возвращается обратно во внеклеточную жидкость. Синтезированные Т 4 и Т 3 разрушаются в последующем в печени и других тканях, высвобождающийся при этом йод в количестве 60 мкг попадает в кровь и внеклеточную жидкость, а около 15 мкг йода, конъюгированного в печени с глюкуронидами или сульфатами, выводятся в составе желчи.

В общем объеме кровь — внеклеточная жидкость, составляющая у взрослого человека около 35% массы тела (или около 25 л), в которой растворено около 150 мкг йода. Иодид свободно фильтруется в клубочках и примерно на 70% пассивно реабсорбируется в канальцах. За сутки около 485 мкг йода выводится из организма с мочой и около 15 мкг — с фекалиями. Средняя концентрация йода в плазме крови поддерживается на уровне около 0,3 мкг/л.

При снижении поступления йода в организм уменьшается его количество в жидкостях тела, снижается выведение с мочой, а щитовидная железа может увеличить его поглощение на 80-90%. Щитовидная железа способна запасать йод в форме йодтиронинов и йодированных тирозинов в количествах, близких к 100-дневной потребности организма. За счет этих сберегающих йод механизмов и депонированного йода синтез ТГ в условиях дефицита поступления йода в организм может оставаться ненарушенным на период времени до двух месяцев. Более продолжительная йодная недостаточность в организме ведет к снижению синтеза ТГ несмотря на его максимальный захват железой из крови. Увеличение поступления в организм йода может ускорять синтез ТГ. Однако, если ежедневное потребление йода превысит 2000 мкг, накопление йода в щитовидном железе достигает уровня, когда ингибируются захват йода и биосинтез гормонов. Хроническая йодная интоксикация возникает, когда его ежедневное поступление в организм более чем в 20 раз превышает суточную потребность.

Поступающий в организм йодид выводится из него главным образом с мочой, поэтому его суммарное содержание в объеме суточной мочи является наиболее точным показателем поступления йода и может использоваться для оценки йодного баланса в целостном организме.

Таким образом, достаточное поступление экзогенного йода необходимо для синтеза ТГ в количествах, адекватных потребностям организма. При этом нормальная реализация эффектов ТГ зависит от эффективности их связывания с ядерными рецепторами клеток, в состав которых входит цинк. Следовательно, поступление в организм достаточного количества этого микроэлемента (15 мг/сут) также важно для проявления эффектов ТГ на уровне ядра клетки.

Образование в периферических тканях активных форм ТГ из тироксина происходит под действием дейодиназ, для проявления активности которых необходимо присутствие селена. Установлено, что поступление в организм взрослого человека селена в количествах 55-70 мкг в день является необходимым условием для образования в периферических тканях достаточного количества T v

Нервные механизмы регуляции функции щитовидной железы осуществляются через влияние нейромедиаторов СПС и ПСНС. СНС иннервирует своими постганглионарными волокнами сосуды железы и железистую ткань. Норадреналин повышает уровень цАМФ в тироцитах, усиливает поглощение ими йода, синтез и секрецию тиреоидных гормонов. Волокна ПСНС также подходят к фолликулам и сосудам щитовидной железы. Повышение тонуса ПСНС (или введение ацетилхолина) сопровождается увеличением уровня цГМФ в тироцитах и снижением секреции тиреоидных гормонов.

Под контролем ЦНС находится образование и секреция ТРГ мелкоклеточными нейронами гипоталамуса, а следовательно, секреция ТТГ и гормонов щитовидной железы.

Уровень гормонов щитовидной железы в клетках тканей, их превращение в активные формы и метаболиты регулируется системой дейодиназ — ферментов, активность которых зависит от присутствия в клетках селеноцистеина и поступления в организм селена. Имеется три типа дейодиназ (Д1, Д2, ДЗ), которые по-разному распределены в различных тканях организма и определяют пути превращения тироксина в активный Т 3 , или неактивный рТ 3 и другие метаболиты.

Эндокринная функция парафолликулярных К-клеток щитовидной железы

Эти клетки синтезируют и секретируют гормон кальцитонин.

Кальцитонип (тиреокальцитоиин) — пептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков, содержание в крови составляет 5-28 пмоль/л, действует на клетки-мишени, стимулируя T-TMS-мембранные рецепторы и повышая в них уровень цАМФ и ИФЗ. Может синтезироваться в тимусе, легких, ЦНС и других органах. Роль внетиреоидного кальцитонина неизвестна.

Физиологическая роль кальцитонина — регуляция уровня кальция (Са 2+) и фосфатов (РО 3 4 -) в крови. Функция реализуется за счет нескольких механизмов:

• угнетения функциональной активности остеокластов и подавления резорбции костной ткани. Это снижает выведение ионов Са 2+ и РО 3 4 - из костной ткани в кровь;
• снижения реабсорбции ионов Са 2+ и РО 3 4 - из первичной мочи в почечных канальцах.

За счет этих эффектов повышение уровня кальцитонина ведет к понижению содержания ионов Са 2 и РО 3 4 - в крови.

Регуляции секреции кальцитонина осуществляется при непосредственном участии Са 2 в крови, концентрация которого в норме составляет 2,25-2,75 ммоль/л (9-11 мг%). Повышение уровня кальция в крови (гипсркальцисмия) вызывает активную секрецию кальцитонина. Понижение уровня кальция ведет к снижению секреции гормона. Стимулируют секрецию кальцитонина катехоламины, глюкагон, гастрин и холецистокинин.

Повышение уровня кальцитонина (в 50-5000 раз выше нормы) наблюдается при одной из форм рака щитовидной железы (медуллярной карциноме), развивающегося из парафоликкулярных клеток. При этом определение в крови высокого уровня кальцитонина является одним из маркеров этого заболевания.

Повышение уровня кальцитонина в крови, как и практически полное отсутствие кальцитонина после удаления щитовидной железы, может не сопровождаться нарушением обмена кальция и состояния костной системы. Эти клинические наблюдения свидетельствуют о том, что физиологическая роль кальцитонина в регуляции уровня кальция остается не до конца понятной.

Вырабатываемые щитовидной железой, отвечающие за регулирование обмена веществ. Для производства Т3 и Т4 необходим йод. Дефицит йода приводит к снижению производства Т3 и Т4, в результате чего наблюдается расширение тканей щитовидной железы и развитие заболевания, известного как зоб. Основной формой гормонов щитовидной железы в крови является тироксин (Т4), имеющий более длительный период полураспада, чем Т3. Отношение Т4 к Т3, выбрасываемым в кровоток, составляет примерно 20 к 1. T4 преобразуется в активный Т3 (в три-четыре раза более мощный, чем Т4) в клетках при помощи дейодиназ (5"-иодиназа). Затем вещество подвергается декарбоксилированию и дейодированию, производя иодотиронамин (T1a) и тиронамин (T0a). Все три изоформы дейодиназ представляют собой селен-содержащие ферменты, поэтому для производства T3 организму требуется поступление из пищи.

Функции гормонов щитовидной железы

Тиронины действуют почти на все клетки организма. Они ускоряют основной обмен веществ, влияют на синтез белка, помогают регулировать рост длинных костей (действуя в синергии с ), отвечают за созревание нейронов и повышают чувствительность организма к катехоламинам (например, адреналину) благодаря пермиссивности. Гормоны щитовидной железы необходимы для нормального развития и дифференциации всех клеток организма человека. Эти гормоны регулируют также белковый, жировой и углеводный обмен, влияя на то, как человеческие клетки используют энергетические соединения. Кроме того, эти вещества стимулируют метаболизм витаминов. На синтез гормонов щитовидной железы влияют многочисленные физиологические и патологические факторы.
Тиреоидные гормоны влияют на выделение тепла в организме человека. Тем не менее, все еще неизвестен механизм, путем которого тиронамины ингибируют активность нейронов, играющий важную роль в циклах спячки млекопитающих и в линьке у птиц. Одним из эффектов применения тиронаминов является резкое снижение температуры тела.

Синтез гормонов щитовидной железы

Центральный синтез

Гормоны щитовидной железы (Т3 и Т4) синтезируются фолликулярными клетками щитовидной железы и регулируются произведенными тиреотропным гормоном (ТТГ) тиротропами из передней доли гипофиза. Эффекты T4 в естественных условиях опосредованы Т3 (Т4 преобразуется в тканях-мишенях в Т3). Активность T3 в 3-5 раз выше активности Т4.
Тироксин (3,5,3",5"-тетрайодтиронин) производится фолликулярными клетками щитовидной железы. Он производится в качестве предшественника тиреоглобулина (это не то же самое, что тироксинсвязывающий глобулин), расщепляемого ферментами для получения активного Т4.
В ходе этого процесса осуществляются следующие шаги:
Na + / I- симпортер транспортирует два иона натрия через базальную мембрану клеток фолликулов вместе с ионом йода. Он представляет собой вторичный активный транспортер, который использует градиент концентрации Na+, чтобы переместить I- против градиента концентрации.
I- перемещается по апикальной мембране в коллоид фолликула.
Тиреопероксидаза окисляет два I-, формируя I2. Йодид не является реакционным веществом, и для осуществления следующего шага требуется более реакционный йод.
Тиреопероксидаза иодирует остатки тиреоглобулина в коллоиде. Тиреоглобулин синтезируется на ЭР (эндоплазматическом ретикулуме) фолликулярной клетки и секретируется в коллоид.
Тиреотропный гормон (ТТГ), высвобождаемый из гипофиза, связывает рецептор ТТГ (Gs белок-связанный рецептор) на базолатеральной мембране клетки и стимулирует эндоцитоз коллоида.
Эндоцитозированные пузырьки вплавляются в лизосомы фолликулярной клетки. Лизосомальные ферменты отщепляют T4 от йодированного тиреоглобулина.
Эти пузырьки затем подвергаются экзоцитозу, высвобождая гормоны щитовидной железы.
Тироксин производится путем присоединения атомов иода к кольцевым структурам молекул . Тироксин (Т4) содержит четыре атома йода. Трийодтиронин (Т3) идентичен Т4, но в его молекуле содержится на один атом йода меньше.
Йодид активно поглощается из крови в ходе процесса, называемого захват йодида. Натрий здесь котранспортируется с йодидом из базолатеральной стороны мембраны в клетку и затем накапливается в фолликулах щитовидной железы в концентрациях, в тридцать раз превышающих его концентрации в крови. Посредством реакции с ферментом тиреопероксидазы, йод связывается с остатками в молекулах тиреоглобулина, образуя монойодтирозин (МИТ) и дийодтирозин (ДИТ). При связывании двух фрагментов ДИТ образуется тироксин. Сочетание одной частицы МИТ и одной частицы ДИТ производит трийодтиронин.
DIT + MIT = R- T3 (биологически неактивный)
MIT + DIT = трийодтиронин (Т3)
DIT + DIT = тироксин (Т4)
Протеазы перерабатывают йодированный тиреоглобулин, высвобождая гормоны Т4 и Т3, биологически активные вещества, играющие центральную роль в регуляции метаболизма.

Периферийный синтез

Тироксин является прогормоном и резервуаром для наиболее активного и основного тиреоидного гормона Т3. T4 преобразуется в тканях при помощи дейодиназы йодтиронина. Дефицит дейодиназы может имитировать дефицит йода. T3 более активен, чем Т4, и является конечной формой гормона, хотя он присутствует в организме в меньшем количестве, чем Т4.

Начало синтеза гормонов щитовидной железы у плода

Тиреотропин-рилизинг-гормон (ТРГ) высвобождается из гипоталамуса на 6-8 недель. Секреция тиреотропного гормона (ТТГ) из гипофиза плода становится заметной на 12 неделе беременности, а на 18-20 неделе производство (Т4) у плода достигает клинически значимого уровня. Трийодтиронин (Т3) у плода все еще остается на низком уровне (менее 15 нг / дл) до 30 недель беременности, а затем увеличивается до 50 нг/дл. Достаточная выработка гормонов щитовидной железы у плода защищает плод от возможных аномалий развития мозга, вызванных гипотиреозом у матери.

Дефицит йода и синтез гормонов щитовидной железы

Если в рационе наблюдается недостаток йода, щитовидная железа не сможет производить гормоны щитовидной железы. Недостаток гормонов щитовидной железы приводит к снижению отрицательной обратной связи на гипофизе, что ведет к увеличению производства тиреотропного гормона, способствуя увеличению щитовидной железы (эндемический коллоидный зоб). При этом щитовидная железа увеличивает накопление йодида, компенсируя дефицит йода, что позволяет производить достаточное количество гормонов щитовидной железы.

Циркуляция и транспорт гормонов щитовидной железы

Плазменный транспорт

Большинство тиреоидных гормонов, циркулирующих в крови, связаны с транспортировкой белков. Только очень небольшая часть циркулирующих гормонов являются свободными (несвязанными) и биологически активными, следовательно, измерение концентрации свободных тиреоидных гормонов имеет важное диагностическое значение.
Когда гормон щитовидной железы является связанным, он не активен, поэтому особое значение представляет количество свободных T3/T4. По этой причине не так эффективно измерение общего количества в крови.
Несмотря на то, что T3 и T4 являются липофильными веществами, они пересекают клеточную мембрану с помощью АТФ-зависимого транспорта, опосредованного переносчиками. Тиреоидные гормоны функционируют с помощью хорошо изученного набора ядерных рецепторов в ядре клетки, рецепторов тиреоидных гормонов.
T1a и T0a заряжены положительно и не пересекают мембрану. Они функционируют благодаря остаточному рецептору, связанному с аминами, TAAR1 (TAR1, TA1), G-белок связанным рецептором, располагающимся в клеточной мембране.
Другим важным диагностическим инструментом является измерение количества имеющегося тиреотропного гормона (ТТГ).

Мембранный транспорт гормонов щитовидной железы

Вопреки общепринятому мнению, гормоны щитовидной железы не способны пересекать клеточные мембраны пассивным образом, как другие липофильные вещества. Йод в орто-положении делает фенольную ОН-группу более кислой, в результате чего наблюдается отрицательный заряд при физиологическом рН. Тем не менее, у людей были выявлены по крайней мере 10 различных активных, зависящих от энергии и генетически регулируемых транспортеров йодтиронина. Благодаря им внутри клеток наблюдаются более высокие уровни гормонов щитовидной железы, чем в плазме крови или интерстициальной жидкости.

Внутриклеточный транспорт гормонов щитовидной железы

Мало что известно о внутриклеточной кинетике тиреоидных гормонов. Недавно, однако, было продемонстрировано, что кристаллин CRYM связывает 3,5,3"-трийодтиронин в естественных условиях.

Анализ крови для измерения уровней гормонов щитовидной железы

Можно количественно измерить уровни и путем измерения либо свободного , либо свободного трийодтиронина, что является показателями активности и трийодтиронина в организме. Также может быть измерено общее количество или трийодтиронина, которое также зависит от и трийодтиронина, связанных с тироксин-связывающим глобулином. Связанным параметром является индекс свободного , который вычисляется путем умножения общего количества на поглощение тиреоидного гормона, которое, в свою очередь, является показателем несвязанного тироксин-связывающего глобулина.

Роль гормонов щитовидной железы в организме человека

Увеличение сердечного выброса
Увеличение частоты сердечных сокращений
Увеличение интенсивности вентиляции
Ускорение основного обмена веществ
Потенцирование эффектов катехоламинов (т.е. повышение симпатической активности)
Усиление развития мозга
Насыщение эндометрия у женщин
Ускорение метаболизма белков и углеводов

Медицинское использование гормонов щитовидной железы

Как Т3, так и Т4 используются для лечения дефицита гормона щитовидной железы (гипотиреоза). Оба вещества хорошо впитываются в кишечнике, поэтому их можно принимать перорально. Левотироксин – это фармацевтическое название левотироксина натрия (Т4), который метаболизируется медленнее T3 и, следовательно, обычно требует приема только один раз в день. Натуральные высушенные гормоны щитовидной железы извлекаются из щитовидной железы свиней. «Натуральное» лечение гипотиреозом предполагает прием 20% T3 и небольших количеств Т2, Т1 и кальцитонина. Также имеются синтетические комбинации T3/T4 в различных соотношениях (например, liotrix), а также препараты, содержащие T3 без примесей (лиотиронин). Левотироксин натрий, как правило, входит в первый пробный курс лечения. Некоторые пациенты считают, что для них лучше использовать высушенный тиреотропный гормон, однако, такое предположение основано на неофициальных данных и клинические испытания не показали преимущества натурального гормона перед биосинтезированными формам.
Тиронамины все еще не применяются в медицине, однако, их предполагается использовать для контроля индукции гипотермии, что заставляет мозг входить в защитный цикл, что полезно для предотвращения повреждений при ишемическом шоке.
Впервые синтетический тироксин был успешно произведен Чарльзом Робертом Харрингтоном и Джорджем Баргером в 1926 году.

Препараты гормонов щитовидной железы

Сегодня большинство пациентов принимают левотироксин или аналогичные синтетические формы гормона щитовидной железы. Тем не менее, по-прежнему доступны натуральные добавки тиреоидного гормона из высушенной щитовидной железы животных. Натуральный тиреоидный гормон становится менее популярным, в связи с появлением данных о том, что в щитовидной железе животных имеются различные концентрации гормонов, из-за чего различные препараты могут иметь различные потенцию и стабильность. Левотироксин содержит только T4 и, следовательно, в значительной степени неэффективен для пациентов, которые не могут осуществлять преобразования Т4 в Т3. Таким пациентам может больше подойти использование естественного гормона щитовидной железы, поскольку в нем содержится смесь Т4 и Т3, или же синтетические добавки T3. В таких случаях синтетический лиотиронин является более предпочтительным, нежели натуральный. Нелогично принимать только T4, если пациент не способен преобразовывать Т4 в Т3. Некоторые препараты, содержащие натуральный гормон щитовидной железы, одобрены F.D.A., в то время как другие – нет. Гормоны щитовидной железы, как правило, хорошо переносятся. Тиреоидные гормоны, как правило, не представляют опасности для беременных женщин и кормящих матерей, однако прием препарата обязательно должен осуществляться под наблюдением врача. Женщины с гипотиреозом без надлежащего лечения имеют повышенный риск рождения ребенка с врожденными дефектами. Во время беременности женщинам с плохо функционирующей щитовидной железой также необходимо увеличить дозу гормонов щитовидной железы. Единственным исключением является то, что прием тиреоидных гормонов может усугубить тяжесть болезней сердца, особенно у пожилых пациентов; таким образом, врачи могут поначалу назначать таким пациентам более низкие дозы и предпринимать все возможное для того, чтобы избежать риска сердечного приступа.

Заболевания, связанные с недостатком и с избытком гормонов щитовидной железы

Как избыток, так и недостаток могут вызывать развитие различных заболеваний.
Гипертиреоз (примером является болезнь Грейвса), клинический синдром, вызванный избытком циркулирующего свободного , свободного трийодтиронина, или обоих веществ. Это распространенное заболевание, которым страдает приблизительно 2% женщин и 0,2 % мужчин. Иногда гипертиреоз путают с тиреотоксикозом, однако между этими заболеваниями имеются тонкие различия. Несмотря на то, что при тиреотоксикозе также увеличиваются уровни циркулирующих гормонов щитовидной железы, это может быть вызвано приемом таблеток или сверхактивностью щитовидной железы, в то время как гипертиреоз может быть вызван только сверхактивностью щитовидной железы.
Гипотиреоз (пример – тиреоидит Хашимото), представляет собой заболевание, при котором наблюдается дефицит , триидотиронина, или обоих веществ.
Клиническая депрессия иногда может быть вызвана гипотиреозом. Исследования показали, что Т3 содержится в стыках синапсов и регулирует количество и активность серотонина, норадреналина и () в мозге.
При преждевременных родах могут наблюдаться нарушения развития нервной системы из-за отсутствия материнских гормонов щитовидной железы, когда собственная щитовидная железа ребенка еще не в состоянии удовлетворить послеродовые потребности организма.

Антитиреоидные препараты

Поглощение йода против градиента концентрации опосредовано симпортером натрий-йод и связано с АТФазой натрий-калий. Перхлорат и тиоцианат – это препараты, которые могут конкурировать с йодом на этом участке. Такие соединения, как гоитрин, могут снизить производство гормонов щитовидной железы, препятствуя окислению йода.

Щитовидная железа - это важнейший орган человеческого организма. Любые заболевания этой железы могут стать причинами нарушений в работе многих других органов или систем человека. Для предотвращения многих серьёзных заболеваний очень важно своевременно и как можно быстрее диагностировать любые патологии и изменения в функционировании щитовидной железы. Основным способом диагностики в этом случае будет проведение гормонального анализа крови. Это наиболее современный и точный метод диагностики, который способен определить малейшие колебания количественного уровня гормонов при проведении анализа крови и определить нарушения в работе или ранние стадии болезней этого органа.

Гормоны щитовидной железы

Щитовидная железа человека состоит из двух видов клеток. Это фолликулярные клетки, постоянно производящие гормоны Т3 (трийодтиронин) и Т4 (тетрайодтиронин) и парафолликулярные клетки, вырабатывающие ещё один вид гормонов - кальцитонин. Трийодтиронин и тетрайодтиронин получаются в процессе синтеза из аминокислоты тирозина при активном участии соединений йода, который является связующим звеном. Сформированные таким образом йодотиронины потоком крови траспортируются и переносятся белками. В паре Т3 и Т4 основным биологическим эффектом обладает трийодтиронин, а тетрайодтиронин в данном случае служит прогормоном, который уже в тканях организма преобразуется в трийодтиронин (Т3).

Таким образом, тиреоидные гормоны можно определить как производимые щитовидной железой йодные производные аминокислот тирозина, у которых схожие физиологические свойства.

Процесс регулирования работы щитовидной железы человека

Главными регуляторами функционирования щитовидной железы выступают гипоталамус и гипофиз. Гипоталамус мозга, или так называемый координационный центр, контролирует всю работу нервной и эндокринной системы человеческого организма. Функции гипофиза заключаются в выделении определённого количества сложных по своему строению гормонов. Синхронная и слаженная работа гипоталамуса и гипофиза в данном случае очень важна, так как они являются элементами и звеньями одной цепи и взаимодействуют как элементы с обратной связью.

Таким образом, если общий уровень гормонов в железе падает, то специфические рецепторы определяют это и доставляют сведения в гипоталамус. Гипоталамус начинает вырабатывать либерины, задача которых оказать воздействие уже на гипофиз. Он начинает выделять ТТГ или тиреотропный гормон, принуждающий щитовидную железу усиленно вырабатывать Т3 и Т4. При обратной ситуации, когда гормонов в кровотоке становится больше необходимого, гипоталамус передаёт в гипофиз затормаживающие процесс вещества статины. Подобный процесс саморегуляции позволяет поддерживать постоянный и оптимальный для всех тканей и органов уровень гормонов в крови.

Процесс синтезирования тиреоидных гормонов

Синтез тиреоидных гормонов - это главная функция щитовидной железы. Именно она играет определяющую роль в метаболизме йода для организма человека. Йод извлекается щитовидной железой из крови, аккумулируется в ней и используется в синтезе гормонов.

Фазы синтеза гормонов

Сам процесс синтеза этих гормонов можно разбить на пять основных фаз.

1. Синтезирование тиреоглобулинов.
2. Накопление йодидов в тиреоидной клетке.
3. Окисление йодидов и превращение их в органические йодистые соединения.
4. Получение в итоге йодтиронинов, которые и представляют собой тиреоидные гормоны.
5. Поступление в кровь гормонов Т3 и Т4, выделяемых из тиреоглобулина в результате процесса протеолиза.

Основные функции гормонов Т3 и Т4 в организме человека

Трийодтиронин и тетрайодтиронин непосредственно связаны и активно воздействуют на работу человеческого организма в целом. Именно от них зависит уменьшение или усиление образования тепла, теплопродуктивность организма, активность захвата всеми органами кислорода. Тиреоидные гормоны щитовидной железы поддерживают на оптимальном уровне дыхательные функции, воздействуя непосредственно на центр дыхания, стимулируют функциональность миокарда, моторику кишечной области, инициируют формирование эритроцитов.

Кроме этого, нормальный уровень этих гормонов влияет на формирование и рост белков во всём организме. Поэтому без тиреоидных гормонов отсутствует рост и правильное развитие абсолютно всех тканей и органов человека.

Тиреоидные гормоны: норма

Общее количество Т3 и Т4 зависит в основном от сбалансированной работы эндокринной системы в целом, от количественного состава йода и тиреоглобулина.

Лабораторные нормы количественного уровня тиреоидных гормонов следующие:

• свободного Т3 в норме должно быть от 1,2 до 4,2 пкМоль/л;
• общего Т4 в норме должно быть от 60 до 120 нМоль/л;
• свободного Т4 в норме должно быть от 10 до 25 пкМоль/л.

Для более точного лабораторного определения уровня гормонов данного вида в крови применяются и такие показатели, как уровни тиреоглобулина и тиреотропного гормона; наличие антител к тиреоглобулину; ТСГ; соотношение Т4 к тиреотропному гормону.

Последствия отклонений от норм тиреоидных гормонов

При явной нехватке гормонов в крови и соответственно в тканях и органах человека, когда нарушается оптимальный баланс функционирования систем и органов, развивается такое заболевание, как гипотиреоз. Гипотиреоз характеризуется такими признаками, как заторможенность, облысение, бледный или жёлтый оттенок лица, склероз, снижение интеллектуальных способностей, частые приступы депрессии, набор массы тела, гипертония, тахикардия, увеличение размеров печени, угасание половой функции.

Другое заболевание, связанное с повышенным уровнем гормонов Т3 и Т4, тиреотоксикоз. Он развивается в случае активного выброса в кровь гормонов из железы, когда этот процесс становится неуправляемым, и уровень гормонов в кровотоке резко возрастает (т. н. гипертиреоз). Тиреотоксикоз клинически проявляется такими симптомами, как зоб щитовидной железы, пучеглазие, психические отклонения, тремор, резкое похудание, стенокардия и изменения в миокарде, дистрофия печени, диарея, изменения в половой системе, как у мужчин, так и у женщин.

Щитовидная железа (ЩЖ) и гормоны, которые она продуцирует, играют исключительно важную роль в организме человека. Щитовидка является частью эндокринной системы человека, которая вместе с нервной системой осуществляют регуляцию всех органов и систем. Тиреоидные гормоны регулируют не только физическое развитие человека, но и существенно влияют на его интеллект. Доказательством этого является умственная отсталость у детей с врожденным гипотиреозом (сниженная продукция гормонов ЩЖ). Возникает вопрос, какие гормоны здесь вырабатываются, какой механизм действия гормонов щитовидной железы и биологические эффекты этих веществ?

Вся ткань щитовидки состоит из фолликулов (структурно-функциональная единица). Фолликулы – это округлые образования, которые по периферии состоят из клеток (тиреоцитов), а в середине заполнены коллоидом. Коллоид – это очень важное вещество. Оно вырабатывается тиреоцитами и состоит в основном из тиреоглобулина. Тиреоглобулин – это белок, который синтезируется в тиреоцитах из аминокислоты тирозина и атомов йода, и представляет собой готовый запас йодсодержимых гормонов щитовидной железы. Оба компонента тиреоглобулина не вырабатываются в организме и должны регулярно поступать с пищей, иначе может наступить дефицит гормонов и его клинические последствия.

Если организму необходимы тиреоидные гормоны, то тиреоциты обратно захватывают из коллоида синтезированный тиреоглобулин (депо готовых тиреоидных гормонов) и расщепляют его на два гормона ЩЖ:

· Т3 (трийодтиронин), его молекула имеет 3 атома йода;

· Т4 (тироксин), его молекула имеет 4 атома йода.

После выброса Т3 и Т4 в кровь, они соединяются со специальными транспортными белками крови и в таком виде (неактивном) транспортируются к месту назначения (чувствительные к тиреоидным гормонам ткани и клетки). Не вся порция гормонов в крови находится в связи с белками (они и проявляют гормональную активность). Это специальный защитный механизм, который придумала природа от переизбытка тиреоидных гормонов. По мере надобности в периферических тканях Т3 и Т4 отсоединяются от транспортных белков и выполняют свои функции.

Необходимо отметить, что гормональная активность тироксина и трийодтиронина значительно отличается. Т3 в 4-5 раз активнее, кроме того он плохо соединяется с транспортными белками, что усиливает его действие, в отличие от Т4. Тироксин, когда достигает чувствительных клеток, отсоединяется от белкового комплекса и от него отщепляется один атом йода, тогда он превращается в активный Т3. Таким образом, влияние гормонов щитовидной железы осуществляются на 96-97% за счет трийодтиронина.

Регулирует работу ЩЖ и выработку Т3 и Т4 гипоталамо-гипофизарная система по принципу обратной негативной связи. Если в крови недостаточное количество тиреоидных гормонов, то это улавливается гипоталамусом (часть головного мозга, где нервная и эндокринная регуляции функций организма плавно переходят друг в друга). Он синтезирует тиреотропин-релизинг гормон (ТРГ), который заставляет гипофиз (придаток головного мозга) вырабатывать тиреотропный гормон, который с током крови достигает ЩЖ и заставляет ее продуцировать Т3 и Т4. И наоборот, если в крови наблюдается избыток тиреоидных гормонов, то меньше вырабатывается ТРГ, ТТГ и соответственно Т3 и Т4.

Механизм действия тиреоидных гормонов

Как именно тиреоидные гормоны заставляют клетки делать то, что необходимо? Это очень сложный биохимический процесс, он требует вовлечения многих веществ и ферментов.

Тиреоидные гормоны относятся к тем гормональным веществам, которые осуществляют свои биологические эффекты путем соединения с рецепторами внутри клеток (так же, как и стероидные гормоны). Существует и вторая группа гормонов, которые действуют путем соединения с рецепторами на поверхности клеток (гормоны белковой природы, гипофиза, поджелудочной железы и пр.).

Отличием между ними является скорость ответа организма на стимуляцию. Так как белковым гормонам не нужно проникать внутрь ядра, то они действуют быстрее. Кроме того они активируют ферменты, которые уже синтезированы. А тиреоидные и стероидные гормоны воздействуют на клетки-мишени путем проникновения в ядро и активации синтеза нужных ферментов. Первые эффекты таких гормонов проявляются спустя 8 часов, в отличие от пептидной группы, которые осуществляют свои эффекты на протяжении доли секунд.

Весь сложный процесс того, как гормоны щитовидной железы регулируют функции организма можно отобразить в упрощенном варианте:

· проникновение гормона внутрь клетки через клеточную мембрану;

· соединение гормона с рецепторами в цитоплазме клетки;

· активирование комплекса гормон-рецептор и его миграция в ядро клетки;

· взаимодействие этого комплекса с определенным участком ДНК;

· активация нужных генов;

· синтез белков-ферментов, которые и осуществляют биологические действия гормона.

Основные метаболические эффекты Т3 и Т4:

· повышает поглощение кислорода клетками, что приводит к выработке энергии, необходимой клеткам для процессов жизнедеятельности (повышение температуры и основного обмена);

· активизируют синтез белков клетками (процессы роста и развития тканей);

· липолитический эффект (расщепляют жиры), стимулируют окисление жирных кислот, что приводит к их уменьшению в крови;

· активируют образование эндогенного холестерина, который необходим для построения половых, стероидных гормонов и желчных кислот;

· активация распада гликогена в печени, что приводит к повышению глюкозы в крови;

· стимулируют секрецию инсулина.

Все биологические эффекты тиреоидных гормонов основываются на метаболических способностях.

Основные физиологические эффекты Т3 и Т4:

· обеспечение нормальных процессов роста, дифференциации и развития органов и тканей (особенно центральной нервной системы). Это особенно важно в период внутриутробного развития. Если в это время существует недостаток гормонов, то ребенок родиться с кретинизмом (физическая и умственная отсталость);

· быстрое заживление ран и травм;

· активация работы симпатической нервной системы (учащение сердцебиения, потливость, сужение сосудов);

· повышение сократимости сердца;

· стимуляция теплообразования;

· влияют на водный обмен;

· повышают артериальное давление;

· тормозят процессы образования и отложения жировых клеток, что приводит к похудению;

· активация психических процессов человека;

· поддержание репродуктивной функции;

· стимулируют образование клеток крови в костном мозге.