Щитовидная железа состоит из двух частей, расположенных по обеим сторонам трахеи. Благодаря свободному сочетанию с гортанью она поднимается и опускается при глотании, смещается в сторону при повороте головы. Щитовидная железа хорошо снабжается кровью (она лосидае I место среди органов по количеству крови, протекающей за единицу времени на единицу массы). Иннервируется железа симпатическими, парасимпатическими и соматическими нервными ветвями.
В железе немало интерорецепторов. Ткань железы каждой частицы состоит из многочисленных фолликулов, полости которых заполнены густой, вязкой желтоватого цвета массой - коллоидом, образованным главным образом тиреоглобулином - основным белком, который содержит йод. В коллоиде также мукополисахариды и нуклеопротеиды - протеолитические ферменты, которые относятся к катепсин, и другие вещества. Производится коллоид эпителиальными клетками фолликулов и непрерывно поступает в их полость, где концентрируется. Количество коллоида и его консистенция зависят от фазы секреторной деятельности и могут быть различными в разных фолликулах одной железы.
Гормоны щитовидной железы
делят на две группы: йодированные (тироксин и трийодтиронин) и тиреокальцитонин (кальцитонин). Содержание тироксина в крови больше, чем трийодтиронина, однако активность последнего в несколько раз выше, чем тироксина.
Тироксин и трийодтиронин
образуются в недрах специфического белка щитовидной железы - тиреоглобулин, который содержит большое количество органически связанного йода. Биосинтез тиреоглобулина, входящий в состав коллоида, осуществляется в эпителиальных клетках фолликулов. В коллоиде тиреоглобулин подлежит йодированию. Это очень сложный процесс. Йодирование начинается с поступления йода в организм с пищей в виде органических соединений или в восстановленном состоянии. Во время пищеварения органический и химически чистый йод превращается в йодид, который легко всасывается из кишечника в кровь. Основная масса йодида концентрируется в щитовидной железе, Та его часть, что остается, выделяется с мочой, слюной, желудочным соком и желчью. Погруженный железой йодид окисляется в элементарный йод, затем происходят связывание его в виде йодтирозинив и окислительная их конденсация в молекулы тироксина и трийодтиронина в недрах тиреоглобулина. Соотношение тироксина и трийодтиронина в молекуле тиреоглобулина составляет 4: 1. Йодирование тиреоглобулина стимулируется особым ферментом - тиреойодпероксидазою. Вывод гормонов из фолликула в кровь происходит после гидролиза тиреоглобулина, который происходит под влиянием протеолитических ферментов - атепсинив. При гидролизе тиреоглобулина освобождаются активные гормоны - тироксин и трийодтиронин, которые поступают в кровь.
Оба гормона в крови находятся в соединении с белками глобулиновой фракции (тироксинсвязывающего глобулин), а также с альбуминами плазмы крови. Тироксин лучше связывается с белками крови, чем трийодтиронин, вследствие чего последний легче проникает в ткани, чем тироксин. В печени тироксин образует парные соединения с глюкуроновой кислотой, которые не имеют гормональной активности и выводятся с желчью в органы пищеварения. Благодаря процессу дезинтоксикации не происходит убыточного насыщение крови гормонами щитовидной железы,
Физиологические эффекты йодированных гормонов щитовидной железы.
Названы гормоны влияют на морфологию и функции органов й тканей: рост и развитие организма, на все виды обмена веществ, активность ферментных систем, на функции ЦНС, высшую нервную деятельность, вегетативные функции организма.
Влияние на рост и дифференциацию тканей.
При удалении щитовидной железы у экспериментальных животных и при гипотиреозе у людей молодого возраста наблюдаются задержка роста (карликовость) и развития почти всех органов, в том числе половых желез, замедление полового созревания (кретинизм). Недостаток тиреоидных гормонов у матери неблагоприятно сказывается на процессах дифференциации зародыша, в частности его щитовидной железы. Недостаточность процессов дифференциации всех тканей и особенно ЦНС вызывает ряд тяжелых нарушений психики.
Влияние на обмен веществ.
Тиреоидци гормоны стимулируют обмен белков, жиров, углеводов, водный и электролитный «обмен, обмен витаминов, теплопродукции, основной обмен. Они усиливают окислительные процессы, процессы поглощения кислорода, расхода питательных веществ, потребление тканями глюкозы. Под влиянием этих гормонов уменьшаются запасы гликогена в печени, ускоряется окисления жиров. Усиление энергетических и окислительных процессов является причиной похудения, наблюдается при гиперфункции щитовидной железы.
Влияние на ЦНС.
Гормоны щитовидной железы необходимы для развития мозга. Влияние гормонов на ЦНС проявляется изменением условнорефлекторной деятельности, поведения. Повышенная их секреция сопровождается повышенной возбудимостью, эмоциональностью, быстрым истощением. При гипотиреоидная состояниях наблюдаются обратные явления - слабость, апатия, ослабление процессов возбуждения.
Тиреоидные гормоны значительной мере влияют на состояние нервной регуляции органов и тканей. Вследствие повышения активности вегетативной, преимущественно симпатической, нервной системы под действием тиреоидных гормонов ускоряются сердечные сокращения, увеличивается частота дыхания, усиливается потоотделение, нарушаются секреция и моторика ЖКТ. Кроме того, тироксин снижает способность крови к свертыванию за счет уменьшения синтеза в печени и других органах факторов, участвующих в процессе свертывания крови. Этот гормон пригйичуе функциональные свойства тромбоцитов, их способность к адгезии (склеивания) и агрегации.
Гормоны щитовидной железы влияют на эндокринные и другие железы внутренней секреции. Об этом свидетельствует тот факт, что удаление щитовидной железы приводит к нарушению функции всей эндокринной системы задерживается развитие половых желез, атрофируется пидгрудинна железа, разрастаются передняя доля гипофиза и кора надпочечников.
Механизм действия гормонов щитовидной железы. Уже тот факт, что гормоны щитовидной железы влияют на состояние практически всех видов обмена веществ, свидетельствует о действии этих гррмонив на фундаментальные клеточные функции. Установлено, что их действие йа клеточном и субклеточном уровнях связана с разноплановым влиянием: 1) на мембранные процессы (интенсифицируется транспорт аминокислот в клетку, заметно возрастает активность На + / К +-АТФазы, которая обеспечивает транспорт ионов за счет энергии АТФ); 2) на митохондрии (количество митохондрий возрастает, транспорт АТФ в них ускоряется, повышается интенсивность окислительного фосфорилирования), 3) на ядро (стимулирует транскрипцию специфических генов и индукцию синтеза определенного набора белка) 4) на белковый обмен (повышаются обмен белков, окислительное дезаминирование) 5) на процесс обмена липидов (повышается как липогенеза, так и липолиз, что приводит др перерасхода АТФ, увеличение теплопродукции) 6) на нервную систему (повышается активность симпатической нервной системы; дисфункция вегетативной нервной системы сопровождается общим возбуждением, беспокойством, тремором и мышечной усталостью, диареей).
Регуляция функции щитовидной железы.
Контроль за деятельностью щитовидной железы имеет каскадный характер. Прежде пептидергични нейроны в преоптической области гипоталамуса синтезируют и выделяют в воротную вену гипофиза тиреотропин-рилизинг-гормон (ТРГ). Под его влиянием в аденогипофиза (в присутствии Са2 +) секретируется тиреотропный гормон (ТТГ), который заносится кровью в щитовидную железу и стимулирует в ней синтез и выброс тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Влияние ТРГ моделируется рядом факторов и гормонов, прежде всего уровнем гормонов щитовидной железы в крови, по принципу обратной связи тормозят или стимулируют образование ТТГ в гипофизе. Ингибиторами ТТГ также глюкокортикоиды, гормон роста, соматостатин, дофамин. Эстрогены, наоборот, повышают чувствительность гипофиза к ТРГ.
На синтез ТРГ в гипоталамусе влияет адренергические система, ее медиатор норадреналин, который, действуя на а-адренорецепторы, способствует выработке и выделению ТТГ в гипофизе. Его концентрация также увеличивается при снижении температуры тела »
Нарушение функции щитовидной железы могут сопровождаться как повышением, так и снижением ее гормонотворчои функции. Если гипотиреоз развивается в детском возрасте, то бывает кретинизм. При этом заболевании наблюдаются задержка роста, нарушение пропорций тела, полового и психического развития.. Гипотиреоз может обусловить другой патологическое состояние - микседему (слизистый отек). У больных отмечаются увеличение массы тела за счет избыточного количества межтканевой жидкости, одутловатость лица, психическая заторможенность, сонливость, снижение интеллекта, нарушение половых функций и всех видов обмена веществ. Заболевание развивается преимущественно в детском возрасте и в климактерическом периоде.
При гиперфункции щитовидной железы
(гипертиреозе) развивается тиреотоксикоз (базедова болезнь). Типичными признаками этого заболевания являются непереносимость повышенной температуры воздуха, диффузное потливость, увеличение частоты сердечных сокращений (тахикардия), повышение основного обмена и температуры тела. Несмотря на хороший аппетит, человек худеет. Увеличивается щитовидная железа, появляется пучеглазие (экзофтальм). Наблюдаются повышенная возбудимость и раздражительность, вплоть до психоза. Для этой болезни характерны возбуждение симпатической нервной системы, мышечная слабость и повышенная утомляемость.
В некоторых географических регионах (Карпаты, Волынь и др.)., Где наблюдается дефицит йода в воде, население болеет эндемический зоб. Этот недуг характеризуется увеличением щитовидной железы вследствие значительного разрастания ее ткани. Количество фолликулов в ней увеличивается (компенсаторная реакция в ответ на снижение содержания тиреоидных гормонов в крови). Эффективной мерой профилактики заболевания является йодирование поваренной соли в этих районах.
Для оценки функции щитовидной железы в клинике используют ряд проб: введение радионуклидов - йода-131, технеция, определение основного обмена, установление концентраций ТТГ, трийодтиронина и тироксина в крови, исследование с помощью ультразвука.
Физиологические эффекты тиреокальцитонин.
Тиреокальцитонин образуется парафолликулярными клетками (С-клетками) щитовидной железы, расположенные за ее железистыми фолликулами. Тиреокальцитонин участвует в регуляции кальциевого обмена. Вторичным посредником действия тиреокальцитонин является цАМФ. Под влиянием гормона уровень Са2 + в крови снижается. Это связано с тем, что тиреокальцитонин активизирует функцию остеобластов, участвующих в образовании новой костной ткани и подавляет функцию остеокластов, которые ее разрушают. Вместе с тем гормон тормозит выведение Са2 + из костной ткани, способствуя отложению его в ней. Кроме того, тиреокальцитонин тормозит всасывание Са 2 + и фосфатов из почечных канальцев в кровь, таким образом способствуя их выведению с мочой из организма. Под влиянием тиреокальцитонин снижается концентрация Са2 + в цитоплазме клеток. Это происходит вследствие того, что гормон активизирует деятельность Са2 +-насоса на плазматической мембране и стимулирует поглощение Са2 + митохондриями клетки.
Содержание тиреокальцитонин в крови повышается во время беременности и кормления грудью, а также в период восстановления целости кости после перелома.
Регуляция синтеза и содержания кальцитонина зависит от уровня кальция в сыворотке крови. При высокой его концентрации количество кальцитонина уменьшается, при низкой, наоборот, растет. Кроме того, образование кальцитонина стимулирует гормон ЖКТ-гастрин. Выброс его в кровь сообщает о поступлении кальция в организм с пищей.
Биологическое действие гормонов щитовидной железы распространяются на множество физиологических функций организма.
Функции трийодтиронина и тироксина:
1. Стимуляция обменных процессов: усиление расщепления белков, жиров, углеводов; усиление окислительных процессов; термогенез; активация пищеварительных процессов, повышение продуктивности.
2. Регуляция роста, развития, дифференцировки тканей. Метаморфоз. Формирование костей. Рост волосяного покрова. Развитие нервной ткани и стимуляция нервных процессов.
3. Усиление сердечной деятельности, повышение чувствительности сердца к влиянию симпатической нервной системы.
Симпатическая нервная система усиливает активность щитовидной железы, парасимпатическая угнетает. Физиологическая гипофункция щитовидной железы: во время сна. Физиологическая гиперфункция железы: во время беременности и лактации. В частности, гормоны регулируют скорость основного обмена, роста и дифференцировку тканей, обмена белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен, деятельность центральной нервной системы, пищеварительного тракта, гемопоэз, функцию сердечнососудистой системы, потребность в витаминах, сопротивляемость организма инфекциям.
В эмбриональном периоде тиреоидные гормоны оказывают исключительное влияние на формирование основных структур мозга, отвечающих за моторные функции и интеллектуальные возможности человека, а также способствуют созреванию «улитки» слухового анализатора.
Хотя существуют некоторые доказательства в поддержку действия тиреоидных гормонов на уровне клеточной поверхности и митохондрий, большинство характерных для тиреоидных гормонов биологических эффектов, как считается, опосредуется взаимодействием Т 3 со специфическими рецепторами. Механизм действия тиреоидных гормонов очень похож на действие стероидных гормонов в том, что гормон связывается с ядерным рецептором, в результате чего изменяется транскрипция специфических информационных РНК.
Тиреоидные гормоны так же как и стероидные, легко диффундируют через липидную клеточную мембрану и связываются внутриклеточными белками. По другим данным, тиреоидные гормоны взаимодействуют сначала с рецептором на плазматической мембране и лишь после этого попадают в цитоплазму, где комплексируются с белками, образуя внутриклеточный пул тиреоидных гормонов. Биологическое действие в основном осуществляется Т3, который связывается с цитоплазматическим рецептором. Механизм действия тиреоидных гормонов иллюстрируется схемой, изображенной на рисунке ниже.
Рис. Механизм действия тиреоидных гормонов
МБ- мембрана клетки; Р – рецептор мембраны; МЯ – мембрана ядра; РЦ – цитоплазматический рецептор; РЯ – рецептор ядра; ЭС – эндоплазматическая сеть; М – митохондрия.
Тироидцитоплазматический комплекс сначала диссоциирует, а затем Т 3 непосредственно связывается рецепторами ядра, обладающими к нему высокой аффинностью. Кроме того, высокоаффинные рецепторы к Т 3 обнаруживаются и в митохондриях. Считается, что калоригенное действие тиреотропных гормонов осуществляется в митохондриях посредством генерации новой АТФ, для образования которой используется аденозиндифосфат (АДФ).
Тиреотропные гормоны регулируют синтез белка на уровне транскрипции, и это их действие, обнаруживается через 12 – 24 ч, может быть блокировано введение ингибиторов синтеза РНК. Помимо внутриклеточного действия, тиреоидные гормоны стимулируют транспорт глюкозы и аминокислот через клеточную мембрану, непосредственно влияя на активность некоторых локализованных в ней ферментов.
Таким образом, специфическое действие гормонов проявляется лишь после компенсирования его с соответствующим рецептором. Рецептор после опознавания и связывания гормона генерирует физические или химические сигналы, которые вызывают последовательную цепь пострецепторных взаимодействий, заканчивающихся проявлением специфического биологического эффекта гормона. Отсюда следует, что биологическое действие гормона зависит не только от его содержания в крови, но и от количества и функционального состояния рецепторов, а так же от уровня функционирования пострецепторного механизма.
В отличие от рецепторов стероидных гормонов, которые не могут прочно заякориваться в ядре перед связыванием гормона (и таким образом обнаруживаются в цитозольных фракциях после разрушения клеток), рецепторы тиреоидных гормонов прочно связанны с кислыми негистоновыми ядерными белками. Высокая гидрофобность Т 3 и Т 4 является основанием для действия их по цитозольному механизму. Оказалось, что рецепторы тиреоидных гормонов в основном находятся в ядре и образованные гормон-рецепторные комплексы, взаимодействуя с ДНК, изменяют функциональную активность некоторых участков генома. Результатом действия Т 3 и является индукция процессов транскрипции и, как следствие, биосинтез белков. Эти молекулярные механизмы лежат в основе влияния тиреоидных гормонов на многие обменные процессы в организме. В ответ на тиреоидные гормоны растет количество рецепторов, а не их сродство. Этот ядерный рецептор тиреоидных гормонов обладает низкой емкостью (приблизительно 1 пмоль/мг ДНК) и высоким сродством к Т 3 около (10 -10 М). Сродство рецептора к Т 4 примерно в 15 раз меньше.
Главная метаболическая функция гормонов щитовидной железы состоит в повышении поглощения кислорода. Эффект наблюдается во всех органах, кроме мозга, ретикулоэндотелиальной системы и гонад. Особое внимание привлекают к себе митохондрии, в которых Т 4 вызывает морфологические изменения и разобщает окислительное фосфорилирование. Эти эффекты требуют больших количеств гормона и, почти наверняка, не имеет места в физиологических условиях. Тиреоидные гормоны индуцируют митохондриальную α-глицеро-фосфатдегидрогеназу, что, возможно, связано с их действием на поглощение О 2 .
Согласно гипотезе Эдельмана, большая часть энергии, утилизируемой клеткой, используется для работы Na + / K + - ATФазного насоса. Гормоны щитовидной железы повышают эффективность этого насоса, увеличивая количества составляющих его единиц. Поскольку таким насосом обладают все клетки и практически каждая из них реагирует на тиреоидные гормоны, повышенная утилизация АТФ и связанное с нею увеличение потребление кислорода в процессе окислительного фосфорилирования могут представлять собою основной механизм действуя этих гормонов.
Гормоны щитовидной железы, подобно стероидам индуцируют синтез белков путем активации механизма генной транскрипции. По – видимому, именно таков механизм, посредством которого Т 3 усиливает общий синтез белка и обеспечивает положительный азотный баланс. Здесь проявляется связь между двумя группами гормонов, оказывающих влияние на рост: тиреоидными гормонами и гормонами роста. Т 3 и глюкокортикоиды повышают уровень транскрипции гена гормона роста, увеличивая тем самым образование последнего. Это объясняет классическое наблюдение, согласно которому в гипофизе животных с дефицитом Т 3 отсутствует гормон роста. Очень же высокие концентрации Т 3 подавляют синтез белка и обуславливают отрицательный азотный баланс.
Гормоны щитовидной железы взаимодействуют и с низкоаффинными связывающими участками в цитоплазме, которые, очевидно, не тождественны белку ядерного рецептора. Цитоплазматическое связывание может служить для удержания гормонов поблизости от истинных рецепторов. Тиреоидные гормоны известны, как важные модуляторы процессов развития.
Поскольку именно Т 3 осуществляет основные метаболическое действие на уровне ядра и митохондрий, а эффективность взаимодействия Т 3 с внутриклеточным рецепторным аппаратом зависит от ряда факторов, то изменение гормонсвязывающей активности клетки по отношению к Т3 может повлиять на эффективность трансформации гормонального сигнала в биохимический ответ клетки. Не исключено, что нарушение способности клетки связывать тиреоидные гормоны может играть роль в патогенезе рака щитовидной железы и тиреоидита.
Н едостаток тиреоидных гормонов
Тяжелая недостаточность тиреоидных гормонов у детей называется кретинизмом и характеризуется задержкой роста и умственного развития. Вехи развития ребенка, такие как сидение и ходьба, отставлены. Нарушение линейного роста может приводить к карликовости, характеризуемой непропорционально короткими конечностями по сравнению с туловищем. Когда недостаточность тиреоидных гормонов возникает в более позднем детстве, задержка умственного развития менее выражена, и главной характеристикой является нарушение линейного роста. В результате ребенок выглядит более юным по сравнению со своим хронологическим возрастом. Развитие эпифизов задерживается, так что костный возраст становится меньше хронологического. Возраста.
Возникновение недостаточности тиреоидных гормонов у взрослых обычно малозаметно; признаки и симптомы возникают постепенно в течение месяцев или лет. Ранние симптомы неспецифичны. Со временем замедляются умственные процессы и моторная активность в целом. Хотя наблюдается некоторая прибавка в весе, аппетит обычно снижен, так что сильное ожирение встречается редко. Непереносимость холода может быть первой манифестацией недостаточности тиреоидных гормонов с индивидуальными жалобами на ощущение холода в комнате, в которой другие чувствуют себя комфортно. Женщины могут испытывать нарушения менструальной функции, причем более обильные менструации наблюдаются чаще, чем прекращение менструации. Пониженный клиренс андрогенов надпочечников может облегчать образование эстрогенов за пределами желез, что ведет к ановуляторным циклам и бесплодию. Когда недостаточность тиреоидных гормонов является длительной и тяжелой, возникает аккумуляция мукополисахаридов в подкожных тканях и других органах, обозначаемая микседемой. Инфильтрация дермы ведет к огрублению черт, приорбитальной эдеме и отеку рук и ног, не связанному с давлением. Отвердение и болезненность мышц могут быть следствием отека мышц как раннего проявления заболевания. Запаздывающие сокращения и расслабления мышц ведут к медленным движениям и отставленным рефлексам сухожилий. Как объем выбросов, так и частота сердечных сокращений снижены, так что производительность сердца снижается. Сердце может увеличиться, и развиваться экссудативный перикард. Накапливается плевральная жидкость, богатая белком и мукополисахаридами. Замедление умственных способностей характеризуется нарушением памяти, замедленной речью, пониженной инициативностью и в конечном итоге сонливостью. При воздействии окружающей среды легкая гипотермия иногда переходит в более тяжелую. В конечном счете, может развиться кома в сочетании с гиповентиляцией.
Избыток тиреоидных гормонов
Наиболее ранние проявления избытка тиреоидных гормонов- нервозность, возбудимость или эмоциональная нестабильность, ощущение сердцебиения, утомляемость и непереносимость тепла. Как и в случае с недостаточности тиреоидных гормонов, последнее может проявляться в виде дискомфорта в комнате, в которой другие ощущают себя комфортно. Обычно отмечается повышенная потливость.
Потеря веса, не смотря на нормальное или повышенной потребление пищи, является одним из наиболее обычных проявлений. Повышенное потребление пищи иногда может быть настолько велико, что преодолевает гиперметаболический статус и ведет к увеличению массы тела. Большинство больных утверждают, что повышенное потребление калорий у них происходит преимущественно в форме углеводов. У женщин менструальные кровотечения снижаются или отсутствуют. Частота перистальтики кишечника в сутки часто растет, но истинная водная диарея возникает редко. Внешние признаки могут включать теплую влажную кожу с бархатистой текстурой, часто сравниваемую с кожей новорожденных; изменения ногтей пальцев, называемые онихолизисом, включающие отслоение ногтя от ногтевого ложа; слабость проксимальных мышц, часто создающая трудности для больного при подъеме из сидячего положения или с корточек. Волосы имеют хорошую текстуру, но может наблюдаться выпадение волос. Характерна тахикардия, сохраняющаяся во сне, могут развиваться предсердная аритмия и застойная недостаточность сердца.
6232 0
Тиреоидные гормоны обладают широким спектром действия, но больше всего их влияние сказывается на клеточном ядре.
Они могут непосредственно воздействовать и на процессы, протекающие в митохондриях, а также в клеточной мембране.
У млекопитающих и человека тиреоидные гормоны особенно важны для развития ЦНС и для роста организма в целом.
Давно известно стимулирующее действие этих гормонов на скорость потребления кислорода (калоригенный эффект) всем организмом, а также отдельными тканями и субклеточными фракциями. Существенную роль в механизме физиологического калоригенного эффекта Т4 и Тз может играть стимуляция синтеза таких ферментных белков, которые в процессе своего функционирования используют энергию аденозинтрифосфата (АТФ), например, чувствительной к оубаину мембранной натрий-калий-АТФазы, препятствующей внутриклеточному накоплению ионов натрия. Тиреоидные гормоны в сочетании с адреналином и инсулином способны непосредственно повышать захват кальция клетками и увеличивать концентрацию в них циклической аденозинмонофосфорной кислоты (цАМФ), а также транспорт аминокислот и Сахаров через клеточную мембрану.
Особую роль играют тиреоидные гормоны в регуляции функции сердечно-сосудистой системы. Тахикардия при тиреотоксикозе и брадикардия при гипотиреозе — характерные признаки нарушения тиреоидного статуса. Эти (равно как и многие другие) проявления заболеваний щитовидной железы долгое время относили за счет повышения симпатического тонуса под действием тиреоидных гормонов. Однако в настоящее время доказано, что избыточное содержание последних в организме приводит к снижению синтеза адреналина и норадреналина в надпочечниках и уменьшению концентрации катехоламинов в крови.
При гипотиреозе концентрация катехоламинов возрастает. Не получили подтверждения и данные о замедлении деградации катехоламинов в условиях избыточного содержания тиреоидных гормонов в организме. Вероятнее всего, что за счет непосредственного (без участия адренергических механизмов) действия тиреоидных гормонов на ткани меняется чувствительность последних к катехоламинам и медиаторам парасимпатических влияний. Действительно, при гипотиреозе описано увеличение числа (3-адренорецепторов в ряде тканей (в том числе в сердце).
Механизмы проникновения тиреоидных гормонов в клетки изучены недостаточно. Независимо от того, имеет ли здесь место пассивная диффузия или активный транспорт, эти гормоны проникают в клетки-«мишени» достаточно быстро. Связывающие места для Т3 и Т4 обнаружены не только в цитоплазме, митохондриях и ядре, но и на клеточной мембране, однако именно в ядерном хроматине клеток содержатся участки, в наибольшей степени удовлетворяющие критериям гормональных рецепторов.
Сродство соответствующих белков к различным аналогам Т4 обычно пропорционально биологической активности последних. Степень занятости таких участков в ряде случаев пропорциональна и величине клеточной реакции на гормон.
Связывание тиреоидных гормонов (преимущественно Т3) в ядре осуществляется негистоновыми белками хроматина, молекулярная масса которых после солюбилизации примерно 50000 дальтон. Для ядерного действия тиреоидных гормонов, по всей вероятности, не требуется предварительного взаимодействия с белками цитозоля, как это описано для стероидных гормонов. Концентрация ядерных рецепторов обычно особенно велика в тканях, известных своей чувствительностью к тиреоидным гормонам (передняя доля гипофиза, печень), и очень низка в селезенке и семенниках, которые, по имеющимся данным, не реагируют на Т4 и Т3.
После взаимодействия тиреоидных гормонов с рецепторами хроматина достаточно быстро возрастает активность РНК-полимеразы и увеличивается образование высокомолекулярной РНК. Показано, что, помимо генерализованного влияния на геном, Тз может избирательно стимулировать синтез РНК, кодирующих образование специфических белков, например, а2-макроглобулина в печени, гормона роста в питуицитах и, возможно, митохондриального фермента а-глицерофосфатдегидрогеназы и цитоплазматического малик-фермента. При физиологической концентрации гормонов ядерные рецепторы более чем на 90 % связаны с Т3, тогда как Т4 присутствует в комплексе с рецепторами в очень небольшом количестве. Это оправдывает мнение о Т4 как прогормоне и о Т3 как об истинном тиреоидном гормоне.
Регуляция секреции
Т4 и Т3 может зависеть не только от ТТГ гипофиза, но и от других факторов, в частности концентрации йодида. Однако главным регулятором активности щитовидной железы служит все-таки ТТГ, секреция которого находится под двойным контролем: со стороны гипоталамического ТРГ и периферических тиреоидных гормонов. В случае повышения концентрации последних реакция ТТГ на ТРГ подавляется. Секреция ТТГ тормозится не только Т3 и Т4, но и гипоталамическими факторами — соматостатином и дофамином. Взаимодействие всех этих факторов и определяет весьма тонкую физиологическую регуляцию тиреоидной функции в соответствии с меняющимися потребностями организма.ТТГ представляет собой гликопептид с молекулярной массой 28 000 дальтон.
Он состоит из 2 пептидных цепей (субъединиц), связанных нековалентными силами, и содержит 15 % углеводов; а-субъединица ТТГ не отличается от таковой в других полипептидных гормонах (ЛГ, ФСГ, хорионический гонадотропин).
Биологическая активность и специфичность ТТГ обусловливается его (3-субъединицей, которая отдельно синтезируется тиреотрофами гипофиза и впоследствии присоединяется к сс-субъединице. Это взаимодействие происходит достаточно быстро после синтеза, так как секреторные гранулы в тиреотрофах содержат в основном готовый гормон. Однако небольшое количество отдельных субъединиц может выделяться под действием ТРГ в неравновесном соотношении.
Гипофизарная секреция ТТГ очень чувствительна к изменениям концентрации Т4 и Тз в сыворотке крови. Снижение или повышение этой концентрации даже на 15-20 % приводит к реципрокным сдвигам в секреции ТТГ и его реакции на экзогенный ТРГ. Активность Т4-5-дейодиназы в гипофизе особенно высока, поэтому сывороточный Т4 в нем превращается в Тз более активно, чем в других органах. Вероятно, именно поэтому снижение уровня Тз (при сохранении нормальной концентрации Т4 в сыворотке), регистрируемое при тяжелых нетиреоидных заболеваниях, редко приводит к повышению секреции ТТГ.
Тиреоидные гормоны снижают число рецепторов ТРГ в гипофизе, причем их тормозящее влияние на секрецию ТТГ лишь частично блокируется ингибиторами белкового синтеза. Максимальное торможение секреции ТТГ возникает спустя длительное время после достижения максимальной концентрации Т4 и Т3 в сыворотке. И наоборот, резкое падение уровня тиреоидных гормонов после удаления щитовидной железы приводит к восстановлению базальной секреции ТТГ и его реакции на ТРГ лишь через несколько месяцев или даже позднее. Это необходимо принимать во внимание при оценке состояния гипофизарно-тиреоидной оси у больных, подвергающихся лечению по поводу заболеваний щитовидной железы.
Гипоталамический стимулятор секреции ТТГ — тиреолиберин (трипептид пироглютамилгистидилпролинамид) — в наибольшей концентрации присутствует в срединном возвышении и аркуатном ядре. Однако он обнаруживается и в других участках мозга, а также в желудочно-кишечном тракте и панкреатических островках, где его функция мало изучена. Подобно другим пептидным гормонам ТРГ взаимодействует с мембранными рецепторами питуицитов. Их число уменьшается не только под действием тиреоидных гормонов, но и при повышении уровня самого ТРГ («снижающая регуляция»).
Экзогенный ТРГ стимулирует секрецию не только ТТГ, но и пролактина, а у некоторых больных акромегалией и хроническими нарушениями функций печени и почек — и образование гормона роста. Однако роль ТРГ в физиологической регуляции секреции этих гормонов не установлена. Время полужизни экзогенного ТРГ в сыворотке человека весьма невелико — 4-5 мин. Тиреоидные гормоны, вероятно, не влияют на его секрецию, но проблема регуляции последней остается практически неизученной.
Помимо упоминавшегося тормозного влияния соматостатина и дофамина на секрецию ТТГ, она модулируется рядом стероидных гормонов. Так, эстрогены и оральные контрацептивы увеличивают реакцию ТТГ на ТРГ (возможно, за счет повышения числа рецепторов ТРГ на мембране клеток передней доли гипофиза), ограничивают тормозное действие дофаминергических средств и тиреоидных гормонов. Фармакологические дозы глюкокортикоидов снижают базальную секрецию ТТГ, его реакцию на ТРГ и подъем его уровня в вечерние часы суток. Однако физиологическое значение всех этих модуляторов секреции ТТГ неизвестно.
Таким образом, в системе регуляции функции щитовидной железы центральное место занимают тиреотрофы передней доли гипофиза, секретирующие ТТГ. Последний контролирует большинство метаболических процессов в тиреоидной паренхиме.
Его основной острый эффект сводится к стимуляции продукции и секреции тиреоидных гормонов, а хронический — к гипертрофии и гиперплазии щитовидной железы.
На поверхности мембраны тиреоцитов присутствуют специфичные для а-субъединицы ТТГ рецепторы. После взаимодействия гормона с ними разворачивается более или менее стандартная для полипептидных гормонов последовательность реакций. Гормон-рецепторный комплекс активирует аденилатциклазу, расположенную на внутренней поверхности клеточной мембраны. Белок, связывающий гуаниловые нуклеотиды, по всей вероятности, играет сопрягающую роль во взаимодействии гормонрецепторного комплекса и фермента.
Фактором, определяющим стимулирующее влияние рецептора на циклазу, может явиться в-субъединица гормона. Многие эффекты ТТГ, по-видимому, опосредуются образованием цАМФ из АТФ под действием аденилатциклазы. Хотя повторно введенный ТТГ продолжает связываться с рецепторами тиреоцитов, щитовидная железа в течение определенного периода оказывается рефрактерной к повторным введениям гормона. Механизм этой ауторегуляции реакции цАМФ на ТТГ неизвестен.
Образующийся под действием ТТГ цАМФ взаимодействует в цитозоле с цАМФ-связывающими субъединицами протеинкиназ, приводя к их отделению от каталитических субъединиц и активации последних, т. е. к фосфорилированию ряда белковых субстратов, что меняет их активность и тем самым метаболизм всей клетки. В щитовидной железе присутствуют и фосфатазы фосфопротеинов, восстанавливающие состояние соответствующих белков. Хроническое действие ТТГ приводит к увеличению объема и высоты тиреоидного эпителия; затем возрастает и число фолликулярных клеток, что обусловливает их выпячивание в коллоидное пространство. В культуре тиреоцитов ТТГ способствует формированию микрофолликулярных структур.
ТТГ вначале снижает йодидконцентрирующую способность щитовидной железы, вероятно, за счет опосредованного цАМФ увеличения мембранной проницаемости, сопровождающего деполяризацию мембраны. Однако хроническое действие ТТГ резко повышает поглощение йодида, на что, по-видимому, косвенно влияет усиление синтеза молекул переносчика. Большие дозы йодида не только сами по себе ингибируют транспорт и органификацию последнего, но и снижают реакцию цАМФ на ТТГ, хотя и не меняют его действия на синтез белка в щитовидной железе.
ТТГ непосредственно стимулирует синтез и йодирование тиреоглобулина. Под действием ТТГ быстро и резко возрастает потребление кислорода щитовидной железой, что, вероятно, связано не столько с повышением активности окислительных ферментов, сколько с увеличением доступности адениндифосфорной кислоты — АДФ. ТТГ увеличивает общий уровень пиридиннуклеотидов в ткани щитовидной железы, ускоряет кругооборот и синтез фосфолипидов в ней, повышает активность фосфолипазы А2, что сказывается на количестве предшественника простагландинов — арахидоновой кислоты.
Катехоламины стимулируют активность тиреоидных аденилатциклазы и протеинкиназ, но их специфические эффекты (стимуляция образования коллоидных капель и секреции Т4 и Тз) наглядно проявляются лишь на фоне сниженного содержания ТТГ. Помимо действия на тиреоциты, катехоламины влияют на кровоток в щитовидной железе и изменяют обмен тиреоидных гормонов на периферии, что в свою очередь может сказываться на ее секреторной функции.
Н.Т. Старкова
1. Гормоны надпочечника. Регуляторные функции гормонов надпочечников. Кровоснабжение надпочечников.
2. Гормоны коры надпочечников и их эффекты в организме. Минералкортикоиды: Альдостерон. Ренин - ангиотензин - альдостероновая система.
3. Глюкокортикоиды: кортизол и кортикостерон. Транскортин. Липокортин. Регуляция секреции и физиологические эффекты глюкокортикоидов.
4. Cиндром Иценко - Кушинга. Симптомы синдрома Иценко - Кушинга. Причины синдрома Иценко - Кушинга.
5. Андрогены. Регуляция секреции и физиологические эффекты половых стероидов коры надпочечников. Вирилизация.
6. Адреналин. Норадреналин. APUD-система. Катехоламины. Контринсулярный гормон. Адреномедуллин. Гормоны мозгового вещества надпочечников и их эффекты в организме.
7. Регуляторные функции гормонов щитовидной железы. Кровоснабжение щитовидной железы.
8. Тиреоглобулин. Трийодтиронин (Т3). Тетрайодтиронин (тироксин, Т4). Тиреотропин. Регуляция секреции и физиологические эффекты йодсодержащих тиреоидных гормонов.
9. Избыточная продукция тиреоидных гормонов. Гипертиреоза. Кретинизм. Гипотиреоз. Микседема. Тиреоидная недостаточность.
10. Кальцитонин. Катакальцин. Гипокальциемический гормон. Регуляция секреции и физиологические эффекты кальцитонина.
Тиреоглобулин. Трийодтиронин (Т3). Тетрайодтиронин (тироксин, Т4). Тиреотропин. Регуляция секреции и физиологические эффекты йодсодержащих тиреоидных гормонов.
Тироциты образуют фолликулы , заполненные коллоидной массой тирео-глобулина. Базальная мембрана тироцитов тесно прилежит к кровеносным капиллярам, и из крови эти клетки получают не только необходимые для энергетики и синтеза белка субстраты, но и активно захватывают соединения йода - йодиды. В тироцитах происходит синтез тиреоглобулина, окисление иодидов до образования атомарного йода. Тиреоглобулин содержит на поверхности молекулы значительное количество остатков аминокислоты тирозина (тиронины), которые и подвергаются йодированию. Через апикальную мембрану тироцита тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула.
При секреции гормонов в кровь ворсинки апикальной мембраны окружают и поглощают путем эндоцитоза капельки коллоида, которые в цитоплазме подвергаются гидролизу лизосомальными ферментами, и два продукта гидролиза - трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (тироксин, Т4) секретируются через базальную мембрану в кровь и лимфу. Все описанные процессы регулируются тиреотропином аденогипофиза. Наличие столь многочисленных процессов, регулируемых одним тиреотропином, обеспечивается за счет включения многих внутриклеточных вторичных посредников. Существует и прямая нервная регуляция щитовидной железы вегетативными нервами, хотя для активации секреции гормонов она играет меньшую роль, чем эффекты тиреотропина. Механизм отрицательной обратной связи в регуляции функции щитовидной железы реализуется уровнем тиреоидных гормонов в крови, что подавляет секрецию тиреолиберина гипоталамусом и тиреотропина гипофизом. Интенсивность секреции тиреоидных гормонов влияет на объем их синтеза в железе (механизм местной положительная обратная связь).
Рис. 6.16. Геномный и внегеномный механизмы действия тиреоидных гормонов на клетку.Эффекты гормонов реализуются как после проникновения гормонов внутрь клетки (влияние на транскрипцию в ядре и синтез белка, влияние на окислительно-восстановительные реакции и освобождение энергии в митохондриях), так и после связывания гормона с мембранным рецептором (образование вторичных посредников, увеличение транспорта в клетку субстратов, в частности аминокислот, необходимых для синтеза белка).
Транспорт Т3 и Т4 в крови осуществляется с помощью специальных белков, однако, в такой связанной с белком форме гормоны не способны проникать в клетки-эффекторы. Значительная часть тироксина депонируется и транспортируется эритроцитами. Дестабилизация их мембран, например под воздействием ультрафиолетового облучения, ведет к выходу тироксина в плазму крови. При взаимодействии гормона с рецептором на поверхности клеточной мембраны происходит диссоциация гормон-белкового комплекса, после чего гормон проникает внутрь клетки. Внутриклеточными мишенями тиреоидных гормонов являются ядро и органоиды (митохондрии). Механизм действия тиреоидных гормонов представлен на рис. 6.16.
Т3 в несколько раз активнее Т4 , и в тканях происходит превращение Т4 в Т3. В связи с этим основная часть эффектов тиреоидных гормонов обеспечивается Т3.
Основными метаболическими эффектами тиреоидных гормонов являются:
1) усиление поглощения кислорода клетками и митохондриями с активацией окислительных процессов и увеличением основного обмена,
2) стимуляция синтеза белка за счет повышения проницаемости мембран клетки для аминокислот и активации генетического аппарата клетки,
3) липолитический эффект и окисление жирных кислот с уменьшением их уровня в крови,
4) активация синтеза холестерина в печени и его экскреции с желчью,
5) гипергликемия за счет активации распада гликогена в печени и повышения всасывания глюкозы в кишечнике,
6) повышение потребления и окисления глюкозы клетками,
7) активация инсулиназы печени и ускорение инактивации инсулина,
8) стимуляция секреции инсулина за счет гипергликемии.
Таким образом, избыточные количества тиреоидных гормонов , стимулируя секрецию инсулина и одновременно вызывая контринсулярные эффекты, могут также способствовать развитию сахарного диабета.
Рис. 6.17. Баланс йода в организме.
В сутки поступает в организм с пищей и водой 500 мкг йода. Всасываясь в кровь, йодиды доставляются к щитовидной железе, где депонирован основной тиреоидный пул йода. Его расходование при секреции тиреоидных гормонов восполняется из резервного пула крови. Основное количество йода выделяется через почки с мочой (485 мкг), часть теряется с калом (15 мкг), следовательно, экскреция йода равна его поступлению в организм, что и составляет внешний баланс.
Основные физиологические эффекты тиреоидных гормонов , обусловленные перечисленными выше сдвигами обмена веществ, проявляются в следующем:
1) обеспечении нормальных процессов роста, развития и дифференцировки тканей и органов, особенно центральной нервной системы, а также процессов физиологической регенерации тканей,
2) активации симпатических эффектов (тахикардия, потливость, сужение сосудов и т. п.), как за счет повышения чувствительности адренорецепторов
, так и в результате подавления ферментов (моноаминоксидаза), разрушающих норадреналин,
3) повышении энергообразования в митохондриях и сократимости миокарда,
4) повышении теплообразования и температуры тела,
5) повышении возбудимости центральной нервной системы и активации психических процессов,
6) предотвращении стрессорных повреждений миокарда и язвообразования в желудке,
7) увеличении почечного кровотока, клубочковой фильтрации и диуреза при угнетении канальцевой реабсорбции в почках,
8) поддержании репродуктивной функции.
Видео урок гормоны щитовидной железы в норме и при болезни
Гипоталамический тиреотропин-рилизинг гормон (ТРГ) стимулирует тиреотрофные клетки передней доли гипофиза, секретирующие ТТГ, который, в свою очередь, стимулирует рост щитовидной железы и секрецию ею тиреоидных гормонов. Кроме того, действие тиреоидных гормонов в гипофизе и периферических тканях модулируется местными дейодиназами, превращающими Т 4 в более активный Т 3 . Наконец, молекулярные эффекты Т 3 в отдельных тканях зависят от подтипов рецепторов Т 3 , активации или репрессии специфических генов и взаимодействия рецепторов Т 3 с другими лигандами, другими рецепторами (например, ретиноидным Х-рецептором, РХР), а также коактиваторами и корепрессорами.
Тиреотропин-рилизинг гормон
ТРГ (трипептид пироглутамил-гистидил-пролинамид) синтезируется нейронами супраоптических и паравентрикулярных ядер гипоталамуса. Он накапливается в срединном возвышении гипоталамуса, а затем транспортируется по гипоталамо-гипофизарной портальной системе вен, проходящей через ножку гипофиза, в переднюю его долю, где контролирует синтез и секрецию ТТГ. В других отделах гипоталамуса и головного мозга, а также в спинном мозге ТРГ может играть роль нейротрансмиттера. Ген ТРГ, расположенный на хромосоме 3, кодирует крупную молекулу пре-про-ТРГ, содержащую пять последовательностей предшественника гормона. Экспрессия гена ТРГ подавляется как Т 3 плазмы, так и Т 3 , образующимся в результате дейодирования Т 4 в самих пептидергических нейронах.
В передней доле гипофиза ТРГ взаимодействует со своими рецепторами, локализованными на мембранах ТТГ- и ПРЛ-секретирующих клеток, стимулируя синтез и секрецию этих гормонов. Рецептор ТРГ принадлежит к семейству сопряженных с G-белками рецепторов с семью трансмембранными доменами. ТРГ связывается с третьей трансмембранной спиралью рецептора и активирует как образование цГМФ, так и инозитол-1,4,5-трифосфатный (ИФ 3) каскад, что приводит к высвобождению внутриклеточного Са 2+ и образованию диацилглицерина и, следовательно, к активации протеинкиназы С. Эти реакции ответственны за стимуляцию синтеза ТТГ, координированную транскрипцию генов, кодирующих субъединицы ТТГ, и посттрансляционное глико-зилирование ТТГ, придающее ему биологическую активность.
ТРГ-стимулируемая секреция ТТГ имеет импульсный характер; средняя амплитуда импульсов, регистрируемых каждые 2 часа, составляет 0,6 мЕд/л. У здорового человека секреция ТТГ подчиняется суточному ритму. Максимальный уровень ТТГ в плазме определяется между полуночью и 4 часами утра. Этот ритм задается, по-видимому, импульсным генератором синтеза ТРГ в нейронах гипоталамуса.
Тиреоидные гормоны снижают количество рецепторов ТРГ на тиреотрофах гипофиза, что формирует дополнительный механизм отрицательной обратной связи. В результате при гипертиреозе снижается амплитуда импульсов ТТГ и его ночной выброс, а при гипотиреозе и то, и другое увеличивается. У экспериментальных животных и новорожденных детей воздействие холода усиливает секрецию ТРГ и ТТГ. Синтез и секрецию ТРГ стимулируют также некоторые гормоны и лекарственные вещества (например, вазопрессин и а-адренергические агонисты).
При внутривенном введении человеку ТРГ в дозах 200-500 мкг концентрация ТТГ в сыворотке быстро возрастает в 3-5 раз; реакция достигает пика в первые 30 минут после введения и продолжается 2-3 часа. При первичном гипотиреозе на фоне повышенного базального уровня ТТГ реакция ТТГ на экзогенный ТРГ усиливается. У больных с гипертиреозом, автономно функционирующими узлами щитовидной железы и центральным гипотиреозом, а также у получающих высокие дозы экзогенных тиреоидных гормонов, реакция ТТГ на ТРГ ослаблена.
ТРГ присутствует и в островковых клетках поджелудочной железы, желудочно-кишечном тракте, плаценте, сердце, предстательной железе, яичках и яичниках. Его продукция в этих тканях не ингибируется Т 3 , а физиологическая роль остается неизвестной.
Тиреотропин (тиреотропный гормон, ТТГ)
ТТГ представляет собой гликопротеин (28 кДа), состоящий из α- и β-субъединиц, нековалентно связанных друг с другом. Та же самая α-субъединица входит в состав еще двух гликопротеиновых гормонов гипофиза - фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ), а также гормона плаценты - хорионического гонадотропина человека (ХГЧ); β-субъединицы всех этих гормонов различаются, и именно они определяют связывание гормонов с их специфическими рецепторами и биологическую активность каждого из гормонов. Гены α- и β-субъединиц ТТГ локализованы соответственно на хромосоме 6 и 1. У человека α-субъединица содержит полипептидное ядро из 92 аминокислотных остатков и две олигосахаридные цепи, а β-субъединица - полипептидное ядро из 112 аминокислотных остатков и одну олигосахаридную цепь. Каждая из полипептидных цепей α- и β-субъединиц ТТГ образует три петли, свернутых в цистиновый узел. В ШЭР и аппарате Гольджи происходит гликозилирование полипептидных ядер, т. е. присоединение к ним остатков глюкозы, маннозы и фукозы и концевых остатков сульфата или сиаловой кислоты. Эти углеводные остатки увеличивают срок присутствия гормона в плазме и его способность активировать рецептор ТТГ (ТТГ-Р).
ТТГ регулирует рост клеток и продукцию гормонов щитовидной железы, связываясь со своим специфическим рецептором. На базолатеральной мембране каждого тиреоцита находится примерно 1000 таких рецепторов. Связывание ТТГ активирует внутриклеточные сигнальные пути, опосредуемые как циклическим аденозинмонофосфатом (цАМФ), так и фосфоинозитолом. Ген ТТГ-Р, расположеный на хромосоме 14, кодирует одноцепочечный гликопротеин из 764 аминокислотных остатков. ТТГ-Р принадлежит к семейству сопряженных с G-белками рецепторов с семью трансмембранными доменами; внеклеточная часть ТТГ-Р связывает лиганд (ТТГ), а внутримембранная и внутриклеточная части ответственны за активацию сигнальных путей, стимуляции роста тиреоцитов и синтеза и секреции тиреоидных гормонов.
Известные наследственные дефекты синтеза или действия ТТГ включают мутации генов факторов транскрипции, определяющих дифференцировку тиреотрофов гипофиза (POU1F1, PROP1, LHX3, HESX1), мутации генов ТРГ, β-субъединицы ТТГ, ТТГ-Р и белка GSa, передающего сигнал от связывания ТТГ с ТТГ-Р на аденилатциклазу. К гипотиреозу может приводить и появление в сыворотке тиреоблокирующих антител.
Наиболее частой формой гипертиреоза является болезнь Грейвса, при которой ТТГ-Р связывается и активируется аутоантителами. Однако ТТГ-Р участвует в патогенезе и других форм гипертиреоза. Активирующие мутации гена ТТГ-Р в зародышевых клетках лежат в основе семейного гипертиреоза, а соматические мутации этого гена - в основе токсической аденомы щитовидной железы. Другие мутации могут обусловливать синтез аномального ТТГ-Р, который активируется структурно сходным лигандом - ХГЧ, как это наблюдается при семейном гипертиреозе беременных.
Влияние ТТГ на клетки щитовидной железы
ТТГ оказывает многообразное влияние на тиреоциты. Большинство из них опосредуется системой G-белок-аденилатциклаза-цАМФ, но играет роль и активация фосфатидилинозитоловой (ФИФ 2) системы, сопровождающаяся увеличением внутриклеточного уровня кальция. Основные эффекты ТТГ перечислены ниже.
Изменение морфологии тиреоцитов
ТТГ быстро индуцирует появление псевдоподий на границе тиреоцитов с коллоидом, что ускоряет резорбцию тиреоглобулина. Содержание коллоида в просвете фолликулов уменьшается. В клетках появляются капли коллоида, стимулируется образование лизосом и гидролиз тиреоглобулина.
Росттиреоцитов
Отдельные тиреоциты увеличиваются в размерах. Возрастает васкуляризация щитовидной железы и со временем развивается зоб.
Метаболизм йода
ТТГ стимулирует все стадии метаболизма йодида - от его поглощения и транспорта в щитовидной железе до йодирования тиреоглобулина и секреции тиреоидных гормонов. Влияние на транспорт йодида опосредуется цАМФ, а на йодирование тиреоглобулина - гидролизом фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата (ФИФ 2) и повышением внутриклеточного уровня Са 2+ . ТТГ действует на транспорт йодида в тиреоциты двухфазно: поглощение йодида вначале угнетается (отток йодида), а через несколько часов возрастает. Отток йодида может быть следствием ускорения гидролиза тиреоглобулина с освобождением гормонов и истечением йодида из железы.
Прочие эффекты ТТГ
К другим эффектам ТТГ относятся стимуляция транскрипции мРНК тиреоглобулина и ТПО, ускорение образования МИТ, ДИТ, Т 3 и Т 4 и повышение активности лизосом с усилением секреции Т 4 и Т 3 . Под влиянием ТТГ возрастает также активность 5"-дейодиназы 1-го типа, что способствует сохранению йодида в щитовидной железе.
Кроме того, ТТГ стимулирует поглощение и окисление глюкозы, а также потребление кислорода щитовидной железой. Ускоряется также кругооборот фосфолипидов и активируется синтез пуриновых и пиримидиновых предшественников ДНК и РНК.
Концентрация ТТГ в сыворотке
В крови присутствуют как целые молекулы ТТГ, так и его отдельные а-субъединицы, концентрации которых при определении иммунологическими методами в норме составляют соответственно 0,5-4,0 мЕд/л и 0,5-2 мкг/л. Содержание ТТГ в сыворотке возрастает при первичном гипотиреозе и снижается при тиреотоксикозе, будь-то эндогенном или связанном с приемом избыточных количеств тиреоидных гормонов. Т 1/2 ТТГ в плазме составляет примерно 30 минут, а его суточная продукция - около 40-150 мЕд.
У больных с ТТГ-секретирующими опухолями гипофиза в сыворотке часто обнаруживается непропорционально высокое содержание а-субъединицы. Повышенная ее концентрация характерна также для здоровых женщин в постменопаузальном периоде, поскольку в этот период усиливается секреция гонадотропинов.
Регуляция гипофизарной секреции ТТГ
Синтез и секреция ТТГ регулируются в основном двумя факторами:
- уровнем Т 3 в тирео-трофных клетках, от которого зависит экспрессия мРНК ТТГ, ее трансляция и секреция гормона;
- ТРГ, который регулирует пострансляционное гликозилирование субъединиц ТТГ и опять-таки его секрецию.
Высокие уровни Т 4 и Т 3 в сыворотке (тиреотоксикоз) ингибируют синтез и секрецию ТТГ, а низкие уровни тиреоидных гормонов (гипотиреоз) стимулируют эти процессы. Ингибирующее влияние на секрецию ТТГ оказывает также ряд гормонов и лекарственных средств (соматостатин, дофамин, бромкриптин и глюкокортикоиды). Снижение секреции ТТГ наблюдается при острых и хронических заболеваниях, причем после выздоровления возможен «эффект отдачи», т. е. повышение секреции этого гормона. Перечисленные выше вещества обычно лишь несколько снижают концентрацию ТТГ в сыворотке, которая остается определимой, тогда как при явном гипертиреозе концентрация ТТГ может падать ниже пределов чувствительности самых современных иммунологических методов.
Нарушения секреции ТРГ и ТТГ могут иметь место при опухолях и других заболеваниях гипоталамуса или гипофиза. Гипотиреоз, обусловленный нарушением функции гипофиза, называют «вторичным», а обусловленный патологией гипоталамуса - «третичным».
{module директ4}
Другие стимуляторы и ингибиторы функции щитовидной железы
Фолликулы щитовидной железы окружены густой сетью капилляров, на которых оканчиваются норадренергические волокна верхнего шейного ганглия, а также волокна блуждающего нерва и щитовидных ганглиев, содержащие ацетилхолинэстеразу. Парафолликулярные С-клетки секретируют кальцитонин и пептид, родственный гену кальцитонина (ПРГК). У экспериментальных животных эти и другие нейропептиды влияют на кровоток в щитовидной железе и секрецию тиреоидных гормонов. Кроме того, на рост тиреоцитов и продукцию тиреоидных гормонов влияют такие факторы роста, как инсулин, ИФР-1 и эпидермальный фактор роста, а также аутокринные факторы - простагландины и цитокины. Однако клиническое значение всех этих влияний остается неясным.
Роль гипофизарных и периферических дейодиназ
Основное количество Т 3 в тиреотрофах гипофиза и головном мозге образуется в результате дейоди-рования Т 4 под действием 5"-дейодиназы 2-го типа. При гипотиреозе активность этого фермента возрастает, что позволяет некоторое время поддерживать нормальную концентрацию Т 3 в мозговых структурах, несмотря на снижение уровня Т 4 в плазме. При гипертиреозе активность 5"-дейодиназы 2-го типа снижается, что предохраняет гипофиз и нервные клетки от избыточного действия Т 3 . В отличие от этого, активность 5"-дейодиназы 1-го типа при гипотиреозе снижается, обеспечивая сохранение Т 4 , а при гипертиреозе возрастает, ускоряя метаболизм Т 4 .
Ауторегуляция в щитовидной железе
Ауторегуляцию можно определить как способность щитовидной железы адаптировать свою функцию к изменениям доступности йода независимо от гипофизарного ТТГ. Нормальная секреция тиреоидных гормонов сохраняется при колебаниях потребления йодида от 50 мкг до нескольких миллиграмм в сутки. Некоторые эффекты дефицита или избытка йодида рассматривались выше. Основной механизм адаптации к низкому поступлению йодида в организм заключается в увеличении доли синтезируемого Т3, что повышает метаболическую эффективность тиреоидных гормонов. С другой стороны, избыток йодида ингибирует многие функции щитовидной железы, включая транспорт йодида, образование цАМФ, продукцию перекиси водорода, синтез и секрецию тиреоидных гормонов, а также связывание ТТГ и аутоантител с ТТГ-Р. Некоторые из этих эффектов могут опосредоваться образованием в щитовидной железе йодированных жирных кислот. Способность нормальной железы «ускользать» из-под ингибиторных влияний избытка йодида (эффект Вольфа-Чайкова) позволяет сохранять секрецию тиреоидных гормонов при высоком потреблении йодида. Важно отметить, что механизм эффекта Вольфа-Чайкова отличается от механизма терапевтического действия йодида при болезни Грейвса. В последнем случае высокие дозы йодида хронически угнетают эндоцитоз тиреоглобулина и активность лизосомных ферментов, тормозя секрецию тиреоидных гормонов и снижая их концентрацию в крови. Кроме того, фармакологические дозы йодида уменьшают кровоснабжение щитовидной железы, что облегчает хирургические вмешательства на ней. Однако и этот эффект сохраняется короткое время - от 10 суток до 2 недель.
Действие тиреоидных гормонов
1. Рецепторы тиреоидных гормонов и механизмы их действия
Тиреоидные гормоны реализуют свои эффекты двумя основными механизмами:
- геномные эффекты предполагают взаимодействие Т 3 с его ядерными рецепторами, которые регулируют активность генов;
- негеномные эффекты опосредуются взаимодействием Т 3 и Т 4 с некоторыми ферментами (например, кальциевой АТФазой, аденилатцикла-зой, мономерной пируваткиназой), транспортерами глюкозы и белками митохондрий.
Свободные тиреоидные гормоны с помощью специфических переносчиков или путем пассивной диффузии проходят через клеточную мембрану в цитоплазму, а затем в ядро, где Т 3 связывается со своими рецепторами. Ядерные рецепторы Т 3 принадлежат к суперсемейству ядерных белков, включающему также рецепторы глюко- и минерало-кортикоидов, эстрогенов, прогестинов, витамина D и ретиноидов.
У человека рецепторы тиреоидных гормонов (TP) кодируются двумя генами: ТРа, расположенным на хромосоме 17, и TРβ, локализованном на хромосоме 3. В результате альтернативного сплайсинга мРНК, транскрибируемых с каждого из этих генов, образуются по два разных белковых продукта:
TPα1 и ТРα2 и ТРβ1 и ТРβ2, хотя ТРα2, как полагают, лишен биологической активности. TP всех типов содержат С-концевой лиганд-связывающий и центральный ДНК-связывающий домен с двумя цинковыми пальцами, которые облегчают взаимодействие рецепторов с элементами ДНК, чувствительными к тиреоидным гормонам (ТЧЭ). ТЧЭ расположены в промоторных участках генов-мишеней и регулируют транскрипцию последних. В разных тканях и на разных стадиях развития синтезируется разное количество тех или иных ТР. Например, головной мозг содержит преимущественно ТРα, печень - ТРβ, а сердечная мышца - оба типа рецепторов. Точечные мутации гена ТРβ, нарушающие строение лиганд-связывающего домена этого рецептора, лежат в основе генерализованной резистентности к тиреоидным гормонам (ГенРТГ). ТЧЭ, с которыми взаимодействуют TP, обычно представляют собой своеобразные спаренные олигонуклеотидные последовательности (например, AGGTCA). TP могут связываться с ТЧЭ и в виде гетеродимеров с рецепторами других факторов транскрипции, таких как РХР и рецептор ретиноидных кислот. В опероне ТЧЭ расположены, как правило, перед стартовым сайтом транскрипции кодирующей области генов-мишеней. В случае генов, активируемых тиреоидными гормонами, TP в отсутствие лиганда образуют связи с корепрессорами [например, корепрессором ядерных рецепторов (NCoR) и «тушителем» эффектов рецепторов ретиноевых кислот и тиреоидных гормонов (SMRT)]. Это приводит к активации деацетилаз гистонов, меняющих местную структуру хроматина, что сопровождается репрессией базальной транскрипции. При связывании TP с Т 3 корепрессорные комплексы распадаются, и TP образуют комплексы с коактиваторами, способствующими ацетилированию гистонов. Связанные с Т 3 TP присоединяют также другие белки (в частности, белок, взаимодействующий с рецептором витамина D); образующиеся белковые комплексы мобилизуют РНК-полимеразу II и активируют транскрипцию. Экспрессия некоторых генов (например, гена пре-про-ТРГ и генов α- и β-субъединиц ТТГ) под влиянием связанных с Т 3 TP снижается, но молекулярные механизмы таких эффектов изучены хуже. Изменение синтеза отдельных РНК и белков определяет характер реакций разных тканей на действие тиреоидных гормонов.
Ряд клеточных реакций на тиреоидные гормоны возникает раньше, чем могли бы измениться процессы транскрипции в ядре; кроме того, обнаружено связывание Т 4 и Т 3 с внеядерными структурами клеток. Все это позволяет предполагать существование негеномных эффектов тиреоидных гормонов. Недавно показано, например, что они связываются с мембранным белком-интегрином αVβ3, который опосредует стимулирующее действие тиреоидных гормонов на МАП-киназный каскад и ангиогенез.
2. Физиологические эффекты тиреоидных гормонов
Влияние Т 3 на транскрипцию генов достигает своего максимума через несколько часов или суток. Эти геномные влияния изменяют ряд жизненно важных функций, включая рост тканей, созревание головного мозга, теплопродукцию и потребление кислорода, а также состояние сердца, печени, почек, скелетных мышц и кожи. К негеномным эффектам тиреоидных гормонов относят снижение активности 5"-дейодиназы 2-го типа в гипофизе и активацию транспорта глюкозы и аминокислот в некоторых тканях.
Влияние на развитие плода
Способность щитовидной железы концентрировать йодид и появление ТТГ в гипофизе наблюдаются у плода человека примерно на 11-й неделе беременности. Из-за высокого содержания в плаценте 5-дейодиназы 3-го типа (которая инактивирует большую часть материнских Т 3 и Т 4) в кровь плода поступает очень малое количество свободных материнских тиреоидных гормонов. Однако они крайне важны для ранних стадий развития головного мозга плода. После 11-й недели беременности развитие плода зависит уже в основном от его собственных тиреоидных гормонов. Некоторая способность плода к росту сохраняется и в отсутствие у него щитовидной железы, но развитие головного мозга и созревание скелета в таких условиях резко нарушаются, что проявляется кретинизмом (умственной отсталостью и карликовостью).
Влияние на потребление кислорода, теплопродукцию и образование свободных радикалов
Рост потребления O 2 под влиянием Т 3 отчасти обусловлен стимуляцией Na + , К + -АТФазы во всех тканях, за исключением головного мозга, селезенки и яичек. Это вносит свой вклад в повышение основного обмена (общего потребления 02 в покое) и чувствительности к теплу при гипертиреозе и в противоположные сдвиги при гипотиреозе.
Влияние на сердечно-сосудистую систему
Т3 стимулирует синтез Са 2+ -АТФазы саркоплазматического ретикулума, что увеличивает скорость диастолического расслабления миокарда. Под влиянием Т 3 возрастает также синтез обладающих большей сократимостью α-изоформ тяжелых цепей миозина, что определяет усиление и систолической функции миокарда. Кроме того, Т 3 влияет на экспрессию разных изоформ Na + , К + -АТФазы, усиливает синтез β-адренорецепторов и снижает концентрацию ингибиторного G-белка (Gi) в миокарде. Учащение сердечных сокращений обусловлено ускорением как деполяризации, так и реполяризации клеток синусового узла под действием Т 3 . Таким образом, тиреоидные гормоны оказывают положительное инотропное и хронотропное влияние на сердце, что - вместе с повышением его чувствительности к адренергической стимуляции - определяет тахикардию и увеличение сократимости миокарда при гипертиреозе и противоположные сдвиги при гипотиреозе. Наконец, тиреоидные гормоны снижают периферическое сосудистое сопротивление, и это способствует дальнейшему повышению минутного объема сердца при гипертиреозе.
Влияние на симпатическую нервную систему
Тиреоидные гормоны увеличивают количество β-адренорецепторов в сердце, скелетных мышцах, жировой ткани и на лимфоцитах, а также, возможно, усиливают действие катехоламинов на пострецепторном уровне. Многие клинические проявления тиреотоксикоза отражают повышенную чувствительность к катехоламинам, и β-адреноблокаторы нередко устраняют такие проявления.
Легочные эффекты
Тиреоидные гормоны способствуют сохранению реакций дыхательного центра ствола мозга на гипоксию и гиперкапнию. Поэтому при тяжелом гипотиреозе может иметь место гиповентиляция. Функция дыхательных мышц также регулируется тиреоидными гормонами.
Влияние на кроветворение
Возрастание потребности клеток в O 2 при гипертиреозе обусловливает усиленную продукцию эритропоэтина и ускорение эритропоэза. Однако из-за более быстрого разрушения эритроцитов и гемодилюции показатель гематокрита обычно не увеличивается. Под влиянием тиреоидных гормонов в эритроцитах возрастает содержание 2,3-дифосфоглицерата, что ускоряет диссоциацию оксигемоглобина и увеличивает доступность O 2 для тканей. Гипотиреоз характеризуется противоположными сдвигами.
Влияние на желудочно-кишечный тракт
Тиреоидные гормоны усиливают перистальтику кишечника, что приводит к учащению дефекаций при гипертиреозе. При гипотиреозе, напротив, прохождение пищи по кишечнику замедляется и возникает запор.
Влияние на кости
Тиреоидные гормоны стимулируют кругооборот костной ткани, ускоряя резорбцию костей и (в меньшей степени) остеогенез. Поэтому при гипертиреозе развивается гиперкальциурия и (реже) гиперкальциемия. Кроме того, хронический гипертиреоз может сопровождаться клинически значимой потерей минерального вещества костной ткани.
Нервно-мышечные эффекты
При гипертиреозе ускоряется кругооборот белка, и его содержание в скелетных мышцах снижается. Это приводит к характерной для данного заболевания проксимальной миопатии. Тиреоидные гормоны увеличивают также скорость сокращения и расслабления скелетных мышц, что клинически проявляется при гипертиреозе гиперрефлексией, а при гипотиреозе - замедлением фазы расслабления глубоких сухожильных рефлексов. Для гипертиреоза типичен также тонкий тремор пальцев рук. Выше уже отмечалось, что тиреоидные гормоны необходимы для нормального развития и функционирования ЦНС, и недостаточность щитовидной железы у плода приводит к тяжелой умственной отсталости(Своевременное выявление врожденного гипотериоза (скрининг новорожденных) помогает предотвратить развитие таких нарушений). У взрослых людей при гипертиреозе наблюдается гиперактивность и суетливость, тогда как у больных гипотиреозом - медлительность и апатия.
Влияние на липидный и углеводный обмен
При гипертиреозе ускоряется как гликогенолиз, так и глюконеогенез в печени, а также всасывание глюкозы в желудочно-кишечном тракте. Поэтому гипертиреоз затрудняет контроль гликемии у больных, одновременно страдающих сахарным диабетом. Тиреоидные гормоны ускоряют как синтез, так и распад холестерина. Последний эффект связан в основном с увеличением печеночных рецепторов липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и ускорением клиренса ЛПНП. При гипотиреозе уровни общего холестерина и холестерина ЛПНП, как правило, повышены. Ускоряется также липолиз, в результате чего в плазме возрастает содержание свободных жирных кислот и глицерина.
Эндокринные эффекты
Тиреоидные гормоны изменяют продукцию, регуляцию секреции и метаболический клиренс многих других гормонов. У детей с гипотиреозом нарушается секреция гормона роста, что замедляет рост тела в длину. Гипотиреоз может задерживать и половое развитие, нарушая секрецию ГнРГ и гонадотропинов. Однако при первичном гипотиреозе иногда наблюдается преждевременное половое развитие, обусловленное, вероятно, взаимодействием очень больших количеств ТТГ с рецепторами гонадотропинов. У некоторых женщин с гипотиреозом развивается гиперпролактинемия. Характерны меноррагия (длительные и тяжелые маточные кровотечения), ановуляция и бесплодие. При гипотиреозе ослабляется реакция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы на стресс, что несколько компенсируется замедлением метаболического клиренса кортизола. Восстановление эутиреоза в таких случаях может приводить к надпочечниковой недостаточности, так как клиренс кортизола ускоряется, а его резервы остаются сниженными.
При гипертиреозе у мужчин возможно развитие гинекомастии, обусловленной ускоренной ароматизацией андрогенов с образованием эстрогенов и повышенным уровнем глобулина, связывающего половые гормоны. Может нарушаться и гонадотропная регуляция овуляции и менструального цикла, что приводит к бесплодию и аменорее. Восстановление эутиреоза, как правило, устраняет все эти эндокринные расстройства.
