Щитовидная железа. Физиологические эффекты гормонов щитовидной железы. Щитовидная железа Физиологические эффекты тироксина

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 Т 4 и Т 3 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 бета-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 Т 3 и Т 4 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 Т 4 обычно пропорционально биологической активности последних. Степень занятости таких участков в ряде случаев пропорциональна и величине клеточной реакции на гормон. Связывание тиреоидных гормонов (преимущественно Тз) 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 Т 4 и Т 3 .

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, альфа2-макроглобулина в печени, гормона роста в питуицитах и, возможно, митохондриального фермента альфа-глицерофосфат-дегидрогеназы и цитоплазматического малик-фермента. При физиологической концентрации гормонов ядерные рецепторы более чем на 90 % связаны с Т 3 , тогда как Т4 присутствует в комплексе с рецепторами в очень небольшом количестве. Это оправдывает мнение о Т4 как прогормоне и о Т 3 как об истинном тиреоидном гормоне.

Регуляция секреции. Т 4 и Т 3 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 Т 3 и Т 4 , 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; альфа-субъединица ТТГ не отличается от таковой в других полипептидных гормонах (ЛГ, ФСГ, хорионический гонадотропин). Биологическая активность и специфичность ТТГ обусловливается его бета-субъединицей, которая отдельно синтезируется тиреотрофами гипофиза и впоследствии присоединяется к альфа-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 Т 4 и Т 3 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 Т 4 -5-дейодиназы в гипофизе особенно высока, поэтому сывороточный Т 4 в нем превращается в Т 3 более активно, чем в других органах. Вероятно, именно поэтому снижение уровня Т 3 (при сохранении нормальной концентрации Т 4 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 Т 4 и Т 3 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 альфа-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 (3-субъедини-ца 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 Аг, что сказывается на количестве предшественника простагландинов - арахидоновой кислоты.

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.



Лекция 8.

Щитовидная железа. Физиологические эффекты гормонов щитовидной железы.

1. Строение. Эмбриогенез.

5. Механизм действия тиреоидных гормонов.

1. Строение. Эмбриогенез.

Щитовидная железа есть у всех позвоночных. У человека она расположена в передней области шеи, несколько ниже перстневидного хряща гортани. Она подковообразной формы и состоит из трех основных частей: двух боковых долей и средней непарной части – перешейка.

В процессе эмбриогенеза человека щитовидная железа закладывается на 3-ей неделе внутриутробного развития. Уже между 12-ой и 14-й неделями внутриутробной жизни щитовидная железа способна поглощать и накапливать йод. Между 15-й и 19-й неделями начинается органическое связывание йода и синтез гормона тироксина. Т.о., щитовидная железа начинает функционировать у зародыша задолго до его рождения, ее гормональная деятельность необходима для полноценного развития плода.

Ткань щитовидной железы разделена соединительнотканными прослойками на отдельные дольки. Основным элементом ее паренхимы являются фолликулы. стенка каждого фолликула состоит из тиреоцитов – клеток однослойного эпителия, вырабатывающих два йодсодержащих гормона щитовидной железы. В периоды низкой функциональной активности железы эпителий плоский, при увеличении ее он становится кубическим и даже цилиндрическим. Внутри фолликула содержится коллоид – секретируемая эпителием фолликулом однородная масса, содержащая йод. Между фолликулами расположена рыхлая соединительная ткань, в которой встречаются скопления эпителиальных клеток – интерфолликулярные островки, которые служат источником образования новых фолликулов.

В стенке фолликулов и в интерфолликулярных островках встречаются особые клетки круглой или овальной формы, отличающиеся светлоокрашивающейся цитоплазмой («светлые» клетки). Повышение активности этих клеток происходит после перфузии щитовидной железы растворами с высоким содержанием кальция. «светлые» клетки участвуют в секреции кальцитонина, и поэтому получили название С-клетки или К-клетки (англ. – calcitonin или рус. кальцитонин). Некоторое количество «светлых» клеток в процессе эволюции мигрировало в другие эндокринные железы – околощитовидные и вилочковую железы.

Щитовидная железа занимает первое место в организме по объему кровоснабжения (через грамм ткани за 1 мин протекает 5,6 мл крови, через почки – только 1,5 мл), что свидетельствует об активной эндокринной функции железы. Иннервация железы осуществляется симпатическими, парасимпатическими и соматическими нервами. Многие симпатические нервные окончания непосредственно связаны с фолликулами, что создает условия для прямого их воздействия на секрецию тиреоидных гормонов.

2. Гормоны щитовидной железы и их образование.

К гормонам щитовидной железы относятся два йодированных гормона (тироксин и трийодтиронин) и три пептидных гормона, входящих в семейство кальцитонина.

Тироксин и трийодтиронин образуются в клетках фолликулярного эпителия. Для синтеза этих гормонов необходимо постоянное поступление в организм неорганического йода, который человек получает с пищей в виде иодидов – йодистого калия и йодистого натрия (в суточном рационе – 100-200 мкг). В организме человека содержится 30-50 мг йода, из них около 15 мг – в щитовидной железе.

Гормонообразование в щитовидной железе проходит следующие фазы:

1. Неорганический йод, поступивший в организм с пищей, всасывается в кровь и поступает в фолликулы щитовидной железы, где он концентрируется. Затем их йодидов в процессе ферментативного окисления освобождается элементарный йод.

2. Йод соединяется с молекулой тирозина и образуется монойодтирозин и дийодтирозин. Затем йодированные тирозины окисляются, конденсируются и образуют тироксин и трийодтирозин. Соотношение синтезируемых тироксина и трийодтиронина составляет примерно 4:1. Центральная роль в описанных процессах принадлежит крупномолекулярному гликопротеиду тиреоглобулину , который включает в себя остатки аминокислоты тирозина и йод. Тиреоглобулин синтезируется эпителиальными клетками фолликулов, а затем накапливается в коллоиде фолликулярной полости. Именно внутри его молекулы происходят процессы органического связывания йода, образования йодированных тирозинов и их конденсация. Таким образом, биосинтез тироксина и трийодтиронина основан на непрерывном образовании тиреоглобулина. Частично этот процесс может происходить и непосредственно в тиреоцитах.

3. Тиреоидные гормоны освобождаются из молекулы тиреоглобулина и выделяются в кровь. Этот этап начинается с поступления коллоидных капелек внутрь эпителиальных клеток путем пиноцитоза, после чего происходит протеолитическое расщепление молекулы тиреоглобулина катепсинами лизосом эпителиальных клеток. В результате освобождаются тироксин, трийодтирозин, а также моно- и дийодтирозины. Гормоны проникают в кровь, а йотирозины подвергаются деиодированию.

Основным тиреоидным гормоном, циркулирующим в крови, является тироксин. Тироксин находится в связанном с белками состоянии. У человека примерно 75 % циркулирующего тироксина связано с α -глобулином, 10-15 % - с преальбумином, небольшие количества – с альбумином. Эта связь носит обратимый характер. Трийодитонин также связывается с белками плазмы, но менее прочно, поэтому физиологическое действие его проявляется быстрее, чем тироксина. Связь с белками препятствует потере тиреоидных гормонов через почки.

Внутрь клетки проникают только свободные тироксин и трийодтиронин, которые фиксируются специфическими белками. В периферических тканях происходит метаболизм тиреоидных гормонов, в том числе их деиодирование. При этом тироксин частично переходит в биологически более активный трийодтиронин. при полном деиодировании, а также разрушении пептидной цепочки гормоны полностью инактивируются.

Организму взрослого человека в сутки требуется 100-300 мкг тироксина или 50-150 мкг трийодтиронина. Разрушаются тиреоидные гормоны довольно медленно: период полураспада тироксина – около 4 суток, а трийодиронина – 45 часов. Избыток гормонов разрушается или выводится из организма. Метаболическая деградация гормонов происходит главным образом в печени. Причем, полагают, что образующиеся метаболиты обладают физиологической активностью. Известно, что продукт дезаминирования тироксина сильно стимулирует метаморфоз у амфибий (действие у млекопитающих не изучено).

Выведению тироксина и трийодтиронина из ооганизма предшествует их конъюгирование с глюкуроновой и серной кислотами в печени. Образующиеся глюкурониды и сульфоглюкурониды тиреоидных гормонов проступают в желчь и с ней в кишечник. Небольшая часть этих конъюгатов гидролизируется кишечными ферментами и реабсорбируется в кровь. Некоторое количество тиреоидных гормонов выводится почками.

3. Регуляция биосинтеза и секреции тиреоидных гормонов .

Основным регулятором функции фолликулов щитовидной железы является тиреотропин (гормон, секретируемый передней долей гипофиза ). Под влиянием тиреотропина происходят следующие изменения:

1. Происходит рост тиреоцитов (после удаления гипофиза они становятся плоскими, а после введения тиреотропина – кубическим или цилиндрическим);

2. Активирует биосинтез треоидных гормонов на разных этапах:

Усиливает активный перенос иодидов из крови в фолликулы железы, благодаря деполяризации клеточных мембран и повышению АТФ-азной активности;

Увеличивает окисление иодидов, образование йодтиронинов, синтез тиреоглобулина;

усиливаются пиноцитоз тиреоглобулина и миграция его к лизосомам, расщепление его протеолитическими ферментами и выделение свободных тироксина и трийодтиронина в кровь.

Все это объясняет, почему разрушение передней доли гипофиза влечет за собой атрофию паренхимы щитовидной железы и гипотериоз и отчего избыточная продукция тиреотропина приводит к развитию гипертиреоза.

Взаимоотношения между гипофизом и щитовидной железы происходит по принципу прямой и обратной связи.

Секреция тиреотропина активируется тиреолиберином (тиреотропин-рилизинг- фактором), вырабатываемым нейросекреторными элементами гипоталамуса. Таким образом, в организме функционирует единая система: тиреолиберин-тиреотропин- тиреоидные гормоны или система гипоталамус-гипофиз-щитовидная железа. Через гипоталамическую область мозга и гипофиз к щитовидной железе передаются сигналы из ЦНС, в том числе ее высших отделов. Этот механизм лежит в основе острого (иногда в течение 1-2 суток) повышения функциональной активности щитовидной железы после психических травм у человека.

Между тиреоидными гормонами и тиреотропином, с одной стороны, и гипоталамическими клетками, вырабатывающих тиреолиберин, - с другой стороны, также существует обратная связь: повышенная выработка тиреоидных гормонов и тиреотропина угнетает образование тиреолиберина.

Полагают, что симпатические нервы возбуждают секреторную активность щитовидной железы, а парасимпатические - угнетают ее. Однако прямых доказательств мало. Имеются данные о контактах симпатических нервных окончаний с фолликулярным эпителием. Полагают, что вегетативная нервная система осуществляет лишь иннервацию сосудов (денервация щитовидной железы не препятствует ее реакции на тиреотропный гормон).

4. Методы оценки функциональной активности щитовидной железы.

1. Оценка функционального состояния щитовидной железы по величине основного обмена. Метод основан на данных о том, что йодсодержащие гормоны способны повышать основной обмен. Однако это метод неточен, так как на величину основного обмена могут влиять иные факторы (тонус вегетативной нервной системы, гормональная деятельность других эндокринных желез и др.).

2. Применения радиоактивного йода . Вводят небольшую дозу радиоактивного йода (от 1 до 5 мкКи) и через 2 и 24 часа определяют поглощение йода щитовидной железой (например, с помощью счетчика Гейгера-Мюллера). При нормальном функционировании щитовидной железы накопление йода в ней составляет: за 2 часа – 7-12 %, а за 24 часа – 20-29 % введенного количества. При снижении ее функции соответствующие величины составляют соответственно – 1-2 и 2-4-%, а при повышенной функции – 20-40 и 40-80 %.

3. Определение количества связанного с белками йода плазмы (СБИ). У здоровых людей СБИ составляет 3,4-8 мкг%, при тиреотоксикозе – свыше 8,5, а при гипотиреозе – менее 3 мкг%.

4. Определение реактивности щитовидной железы к тиреотропину : сначала определяют базальную концентрацию тиреоидных гормонов в плазме (сыворотке) крови, а затем их содержание после введения тиреотропина.

5. Физиологическое значение и механизмы действия гормонов щитовидной железы.

Тироксин и трийодтиронин обладают очень широким спектром действия на функции организма.

Рост и развитие . Удаление или ослабление функций щитовидной железы у взрослых способствует снижению секреции тиреоидных гормонов, что приводит к снижению основного обмена на 40-50 %. Кожа теряет свою эластичность, волосяной покров редеет, замедляется работа сердца. У детей также задерживается рост скелета, развитие и половое созревание. Тироксин и трийодтиронин взаимодействуют с гормоном роста (соматотропным гормоном). Врожденное недоразвитие или даже полное отсутствие щитовидной железы у человека способствует развитию кретинизма . Кретинизм проявляется нарушением пропорций тела, задержкой роста, снижением основного обмена, изменением состояния покровных тканей, недоразвитием мышц, подавлением рассудочной деятельности, бесплодием, сердечной слабостью и т.д. Природа нарушений процесса дифференцировки железы в эмбриогенезе пока недостаточно выяснена. Причиной развития спонтанного кретинизма у человека также может быть хроническая недостаточность йодидов в пищевом рационе. Гиперфункция щитовидной железы оказывает противоположные изменения в организме человека.

Влияние на нервную систему . При подавлении или выключении функции щитовидной железы на начальных этапах онтогенеза возникают глубокие нарушения функций высших отделов головного мозга: снижение условно-рефлекторной деятельности, снижение ориентировочных реакций. Гипотериоз приводит к изменениям в других отделах мозга и периферической нервной системе: снижается возбудимость нервных центров, периферических ганглиев и нервно-органных синапсов. Полагают, что в основе этих нарушений лежит резко сниженная степень дифференцировки нервной ткани: уменьшение размеров нейронов, торможение развития нервных терминалей, торможение сипапсогенеза, снижение миелинизации нервов и белкового синтеза в ткани мозга. По мнению некоторых ученых, тироксин необходим для запуска дифференцировки нервных клеток. Дефицит или избыток тиреоидных гормонов в критическом периоде развития ЦНС вызывают глубокие изменения в различных отделах мозга. Они могут быть компенсированы нормализацией баланса тиреоидных гормонов только в пределах этого же периода, но не позже (у человека в первые 3-6 месяцев). После завершения критического периода развития возникшие изменения в нервных клетках становятся необратимыми.

Количество транспортных белков в плазме крови уже установлено, а относительная важность различных носителей пока не выяснена, и может отливаться в разных тканях организма. Оказавшись внутри ядра клетки, гормон связывается со своим рецептором, и комплекс гормон - рецептор взаимодействует со специфическими последовательностями ДНК в регуляторах определенных генов. Таким образом, комплекс гормон-рецептор, связываясь с ДНК, оказывает влияние на генную экспрессию, стимулируя или ингибируя транскрипцию определенных генов.

Чтобы лучше представить себе, как это работает, разберем пример одного механизма, посредством которого гормоны щитовидной железы увеличивают силу сердечных сокращений. Сократимость миокарда зависит, частично, от соотношения разных типов белка миозина в сердечной мышце. Гормоны щитовидной железы стимулируют транскрипцию одних генов миозина, и ингибируют транскрипцию других. В норме гормоны должны действовать так, чтобы изменять соотношение в сторону большей сократимости миокарда.

Физиологические эффекты гормонов щитовидной железы

Пока это не доказано, но ученые считают очень вероятным, что гормоны щитовидной железы могут воздействовать абсолютно на все клетки организма. Хотя они не являются совершенно необходимыми для поддержания жизни, тиреоидные гормоны играют ключевую роль во многих физиологических процессах, таких как развитие, рост и обмен веществ , а дефицит гормонов щитовидной железы не совместим с нормальным здоровьем. Кроме того, многие эффекты гормонов щитовидной железы были определены при исследовании состояний, связанных с их дефицитом или избытком.

• Метаболизм

Гормоны щитовидной железы стимулируют различные обменные процессы в большинстве тканей организма, приводя к увеличению скорости базального метаболизма. Одним из следствий работы этого механизма является увеличение выработки тепла организмом, что, в свою очередь, считается результатом возрастающего потребления кислорода и повышения скорости гидролиза аденозинтрифосфата. Образно говоря, действие гормонов щитовидной железы можно сравнить с ветром, дующим на тлеющие угли. Несколько примеров метаболического эффекта гормонов щитовидной железы:

• Метаболизм липидов

Повышение уровня тиреоидных гормонов стимулирует то, что называется мобилизацией жира. Это приводит к повышению концентрации жирных кислот в плазме крови. Гормоны щитовидной железы также стимулируют окисление жирных кислот во многих тканях. Наконец, концентрация в плазме холестерола и триглицеридов обратно пропорциональна уровню гормонов щитовидной железы - одним из диагностических критериев гипотиреоза является повышению уровня холестерола в крови.

• Метаболизм углеводов

Гормоны щитовидной железы стимулируют почти все аспекты метаболизма углеводов, включая поглощение глюкозы клетками и ускорение процессов глюконеогенеза и гликогенолиза, в ходе которых генерируется свободная глюкоза.

Тиреоидные гормоны абсолютно необходимы для нормального роста детей и детенышей животных, о чем свидетельствует замедленный рост, отмечаемый при дефиците гормонов щитовидной железы . Неудивительно, что эффект тиреоидных гормонов, оказывающий влияние на процесс роста, тесно связан с действием гормона роста, что лишний раз показывает, насколько сложно устроен организм человека, и от сколь многочисленных факторов зависит его здоровье.

• Развитие

Классическим экспериментом в области эндокринологии стала демонстрация того, что головастики, лишенные гормонов щитовидной железы, не смогли пройти естественную метаморфозу и превратиться в лягушек. О крайней важности тиреоидных гормонов для млекопитающих говорит тот факт, что нормальный уровень этих гормонов необходим для развития головного мозга у плода и новорожденного.

Другие эффекты

Вероятно, у нас нет органов или тканей, на которые не воздействовали бы гормоны щитовидной железы. Вот лишь некоторые из наиболее хорошо изученных эффектов тиреодиных гормонов:

• Сердечно-сосудистая система

Гормоны щитовидной железы увеличивают такие показатели, как частота сердечных сокращений, сократимость миокарда и сердечный выброс. Кроме того, они способствуют вазодилатации (расслабление гладкой мускулатуры стенок кровеносных сосудов), что приводит к увеличению притока крови ко многим органам.

• Центральная нервная система

И повышение, и снижение концентрации тиреоидных гормонов в крови приводит к изменениям ментального статуса. Слишком мало гормонов – и человек становится невнимательным, более пассивным, чем обычно. Избыток гормонов приводит к тревожности Тревожность - как отличить норму от патологии?

Тиреоидные гормоны тироксин (Т4) и трийодтироксин (Т3) влияют на интенсивность обмена веществ и энергии, они усиливают поглощение кислорода клетками и тканями, стимулируют распад гликогена, тормозят его синтез, влияют на жировой обмен. Особенно важно влияние тиреоидных гормонов на сердечно-сосудистую систему. Увеличивая чувствительность рецепторов сердечно-сосудистой системы к катехоламинам, тиреоидные гормоны учащают ритм сердечных сокращений и способствуют повышению артериального давления. Тиреоидные гормоны необходимы для нормального развития и функционирования центральной нервной системы, их дефицит приводит к развитию кретинизма.
Тиреотоксин стимулирует обмен веществ, ускоряет биохимические реакции, оказывает влияние на все органы, поддерживает нормальный тонус нервной системы. Гормон тироксин оказывает влияние на активность адреналина и холинэстеразы, на водный обмен, регулируя реоабсорбцию жидкости в почечных канальцах, влияет на клеточную проницаемость, белковый, жировой и углеводный обмен, на уровень окислительных процессов в организме, на основной обмен, на гемопоэз.
Тиреоидные гормоны оказывают большое влияние на гормональное развитие ребенка.
При недостатке их при врожденном тиреотоксикозе является низкий рост и замедленное костное созревание. Как правило, костный возраст более медленный, чем рост организма.
Основной эффект тиреоидных гормонов осуществляется на уровне хряща, кроме этого, тироксин играет роль и в минерализации костей.

Тиреоидные гормоны плода образуются из щитовидной железы. Материнские тиреоидные гормоны не проходят через плаценту. В связи с этим развитие мозга и формирование костей у детей с врожденным атиреозом или гипотиреозом замедлены уже при рождении. Однако дети с атиреоидизмом рождаются с нормальной массой и ростом, это дает основание полагать, что во время внутриутробного роста тиреоидные гормоны не оказывают влияния на нарастание массы и роста тела.
Тиреоидные гормоны детерминируют постнатальный рост и в особенности созревание костей. Физиологические дозы вызывают эффект роста только при атиреоидизме и гицотиреоидизме, но не у здоровых детей. Для этого эффекта необходим и нормальный уровень гормона роста. При дефиците гормона роста тиреоидные гормоны могут корригировать только замедленное созревание кости, но не замедленный рост.
Регулирует секрецию гормонов щитовидной железы тирео-тропный гормон, который синтезируется в передней доле гипофиза, его синтез контролируется тиреолиберином (гормоном гипоталамуса). Выпадение функции гипоталамуса и гипофиза ведет к гипотиреозу и наоборот, чрезмерная активность тиреотропнопродуцирующих клеток гипофиза или наличие тиреотропнс секретирующих образований гипофиза приводит к гиперфункции щитовидной железы и развитию тиреотоксикоза.

Тиреотропный гормон гипофиза поступает в щитовидную железу с током крови, связывается специальными рецепторами, расположенными на поверхности фолликулярных клеток, и стимулирует их биосинтетическую и секреторную деятельность. Большая часть тироксина, поступающего в кровь, образует комплекс с определенными белками сыворотки крови, но биологической активностью обладает только свободный гормон.
Трийодтиронин связывается белками сыворотки крови в меньшей степени, чем тироксин. Функциональная активность щитовидной железы постоянна, она снижается только в старческом возрасте. В препубертатном и пубертатном периодах активность щитовидной железы у девочек выше, чем у мальчиков.
При избыточной продукции гормонов щитовидной железы могут возникнуть аутоиммунные процессы, при которых биосинтез гормонов щитовидной железы и их избыточная продукция контролируется не тиреотропиногормоном, а тиреоидстимулирующими антителами. Последние являются компонентами иммуноглобулинов сыворотки крови. Это приводит к нарушению иммунологического равновесия в организме, дефициту Т-лимфоцитов, Т-супрессоров, осуществляющих в организме функцию «иммунологического надзора». Вследствие этого выживают «запрещенные» клоны Т-лимфоцитов, появившихся в результате мутации лимфоидных клеток или их предшественников Т-химеров, последние, сенсибизированные к антигенам, взаимодействуют с В-лимфоцитами, которые превращаются в плазматические клетки, способные синтезировать тиреоидстимулирующие антитела.

Наиболее изучены длительно действующий стимулятор щитовидной железы LATS и LATS-протектор, которые конкурируют с тиреотропином за связь с рецепторами к нему и оказывают действие, аналогичное действию тиреотропина. Определяются также антитела, которые осуществляют изолированное трофическое влияние на щитовидную железу. Чрезмерная секреция тиреоидных гормонов усиливает катаболитические процессы в организме: распад белков, гликогенолиз, липолиз, распад и превращение холестерина.
В результате диссимиляции процессов, активируемых щитовидной железой, усиливается высвобождение калия и воды из тканей и их выведение из организма, появляется витаминная недостаточность, снижается масса тела. Избыток тиреоидных гормонов оказывает на центральную нервную систему вначале возбуждающее влияние, а впоследствии приводит к ослаблению как тормозных, так и возбудительных процессов и возникновению психической неустойчивости. Он способствует нарушению утилизации-энергии, снижению пластического и энергетического обеспечения миокарда, повышению чувствительности к симпатическим влияниям катехоламинов.
Недостаточная продукция гормонов гипофиза и гипоталамуса тиреотропина и тиреолиберина приводит к снижению уровня гормонов щитовидной железы в организме.

Дефицит гормонов обусловливает нарушение всех видов обмена веществ:
1) белкового - нарушается синтез и распад белка;
2) обмена гликозаминогликанов (миксидема);
3) углеводного - замедление всасывания глюкозы;
4) липидного - повышение содержания холестерина;
5) водно-солевого - задержка воды в тканях.
Угнетение окислительных процессов проявляется снижением основного обмена.