УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2004, том 35, № 2, с. 41-56
УДК 612.44:577.175.44
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
© 2004 г. И. Н. Семененя
Институт физиологии Национальной академии наук Беларуси, Минск
В статье на основе литературных данных и результатов собственных исследований изложены современные представления об образовании, секреции, транспорте, катаболизме, механизмах и эффектах действия в организме гормонов щитовидной железы при эу-, гипо- и гипертиреозе. Рассмотрены нервные, гуморальные и иммунные механизмы регуляции секреторной активности щитовидной железы, изменение ее функциональной активности в онтогенезе.
Формирование представлений о функциональном значении щитовидной железы берет начало с первой половины 19-го в., когда впервые в 1836 г. Кингом на основании результатов экспериментальной тиреоидэктомии была сформулирована концепция об инкреторной активности этого органа [55]. В 1895-1896 гг. Бауманом и Освальдом была установлена тесная связь функционирования железы с поступлением в нее йода и образованием тиреоглобулина [24, 46]. Первым йодсо-держащим гормоном щитовидной железы, выделенным из тиреоглобулина в 1915 г. Кендалом, был тироксин, вторым - трийодтиронин (1952 г., Гросс и Пит-Райвер) [24, 46]. В 60-х годах 20-го в. Коппом с сотрудниками впервые получены данные о существовании третьего гормона щитовидной железы кальцитонина, отличающегося от первых двух отсутствием йода в молекуле [24]. Таким образом, физиологическая роль щитовидной железы заключается в выработке трех гормонов. Два из них - тироксин и трийодтиронин (тиреоидные гормоны) - обладают сходными свойствами и широким спектром влияния на метаболические реакции и физиологические процессы в организме, третий - кальцитонин (тирео-кальцитонин) - характеризуется относительно узконаправленным действием регулируя в основном, фосфорно-кальциевый обмен.
Щитовидная железа отличается весьма интенсивным кровоснабжением и занимает по этому показателю 1-е место среди других органов и тканей. В течение 1 мин через каждый грамм ее ткани протекает в среднем 5.6 мл крови, в то время как в почках (втором по интенсивности кровоснабжения органе) эта величина составляет всего 1.5 мл [24]. Такая особенность железы свидетельствует о ее высокой секреторной активности и, следовательно, особой физиологической значимости. Щитовидная железа - единственная эндокринная железа, имеющая настолько большой запас гормонов (тиреоидных), что его, в обычных
условиях жизнедеятельности, может хватить на 2 мес. [27]. Среди эндокринных желез щитовидная железа - первая, за исследования которой в области физиологии, а также патологии и хирургии была присуждена Нобелевская премия (швейцарскому хирургу Эмилю Теодору Кохеру в 1909 году) [36].
ТИРЕОИДНЫЕ ГОРМОНЫ
Метаболизм гормонов
Биосинтез. Основными компонентами для синтеза тиреоидных гормонов являются йод и аминокислота тирозин. Иод относится к микроэлементам и поступает в организм человека в основном (на 90%) с пищей, главным образом растительного происхождения (особенно богаты йодом морские продукты - рыба, капуста и др.); остальные 10% извлекаются из питьевой воды и воздуха [10, 27, 37, 42]. Значительная часть этого микроэлемента всасывается преимущественно в виде йодидов (калия и натрия) и небольшое количество - в органической форме (например, йодированные жирные кислоты), превращаясь затем в йодиды в печени [35, 59]. Суточная потребность взрослого человека в нем составляет 100-200 мкг (минимальная - около 50 мкг). За всю жизнь человек потребляет в среднем 12-13 г йода. Общее содержание йода в организме взрослого человека составляет 20-50 мг, из них около 15 мг находится в щитовидной железе. Концентрация в ней йода в 30-40 раз выше, чем в плазме крови (0.3 мкг/л) [10, 24, 25, 32, 37, 59, 76].
Биосинтез тиреоидных гормонов осуществляется следующим образом. Вначале в клетках фолликулярного эпителия (тиреоцитах) синтезируется гликопротеин тиреоглобулин, составляющий приблизительно 10% от массы щитовидной железы, который выделяется в просвет фолликулов и конденсируется в виде коллоида. Параллельно с этим тиреоциты активно, против элект-
рохимического и концентрационного градиентов с затратой энергии АТФ захватывают из крови ионы йода с помощью йодидного насоса, локализованного в базальной мембране. Йодиды, транспор-тируясь через клетку, в цитоплазме тиреоцитов, на апикальной мембране или в просвете фолликула окисляются в присутствии перекиси водорода до молекулярного йода и других активных продуктов под влиянием йодпероксидазы (тиреоперок-сидазы) (около 2% йода остается в форме йоди-дов, которые легко вытесняются из железы одновалентными анионами, например, нитратами) [2, 24, 35, 47, 55, 71, 76, 95, 140]. Затем в просвете фолликула происходит йодирование активными формами йода (/+, НОГ) остатков аминокислоты тирозина, входящих в состав тиреоглобулина (1 молекула тиреоглобулина, включающая примерно 5500 аминокислотных остатков, содержит 134 остатка тирозина, из которых только 18 йодированы), с образованием моно- и дийодтирозинов (йод включается в 3-е, а затем 5-е положение бензольного кольца тирозина), практически не обладающих гормональной активностью. Последующая окислительная конденсация остатка моной-одтирозина с остатком дийодтирозина приводит к образованию в составе молекулы тиреоглобулина 3,5,3'-трийодтиронина (трийодтиронин, Т3), а конденсация двух остатков дийодтирозина дает 3,5,3',5'-тетрайодтиронин (тироксин, Т4) [59-63, 68, 71, 76]. Соотношение синтезируемых Т4 и Т3 примерно 4 : 1. Тиреоидные гормоны, таким образом, содержатся в составе молекул тиреоглобулина, который является формой их внеклеточного хранения. Общее содержание йода в тиреогло-булине составляет обычно 0.2-1.0%. Наряду с тиреоглобулином тиреоциты синтезируют также тиреоальбумин, который также йодируется до стадии йодтирозинов, но не участвует в образовании тиреоидных гормонов; соотношение тиреоглобулина и тиреоальбумина в норме составляет 9 : 1 [24, 34, 47, 55, 59].
Секреция. Для выведения тиреоидных гормонов из полости фолликулов во внутреннюю среду организма необходимо обратное поступление уже йодированного тиреоглобулина в тиреоциты, осуществляющееся путем эндоцитоза (фаго- и пиноцитоза). В тиреоцитах йодтиреоглобулин подвергается гидролизу лизосомальными ферментами (протеазами, пептидазами и др.) с высвобождением Т4 и Т3, а также моно- и дийодтирозинов (йодтирозины и йодтиронины тиреоглобулина находятся в следующих соотношениях: 5-8% -Т3, 17-23% - монойодтирозин, 25-42% - дийодти-розин, 35% - Т4 [27, 55, 59-63, 76]). Тиреоидные гормоны через базальную мембрану тиреоцитов поступают в перикапиллярное пространство, а оттуда в кровеносные и отчасти лимфатические капилляры. За сутки щитовидная железа секре-тирует 80-100 мкг Т4 и 4 мкг Т3 [10, 32, 47, 55, 71,
76]. Йодтирозины в тиреоцитах полностью дейо-дируются под влиянием дейодиназы и в кровоток как правило не поступают [60, 71, 76]. Освободившийся из них йод в основном используется для синтеза тиреоидных гормонов; небольшое его количество (10%) выделяется в кровь [71, 76]. Микроколичества тиреоглобулина также могут попадать в кровь, где период полураспада белка составляет 4 сут. Различные заболевания щитовидной железы (рак, тиреоидиты и др.), приводящие к повышению проницаемости тиреогематического барьера, характеризуются увеличением выхода тиреоглобулина в кровоток и возрастанием его концентрации в крови [10, 32, 76].
Катаболизм. Тиреоидные гормоны в крови находятся в свободной и связанной (в основном с белками) форме. Часть гормонов связана с форменными элементами крови, преимущественно эритроцитами, которые могут выполнять функцию депо Т3 и Т4 [66, 67]. Биологически активными являются только свободные гормоны, концентрация которых в крови значительно меньше, чем связанных. Содержание свободного Т4 составляет 0.02-0.04% от общего количества Т4, а концентрация свободного Т3 - 0.2-0.4% от общего Т3 [10, 24, 32, 47, 62, 63]. В связи с этим концентрацию белково-связанного йода в крови часто рассматривают как показатель секреторной активности щитовидной железы [55, 58]. Основным циркулирующим гормоном является Т4, связанная форма которого на 70% представлена комплексом с тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ), на 20% - с тироксинсвязывающим пре-альбумином (ТСПА) и на 10% - с альбумином. Связанный Т3 также представлен комплексами с этими белками приблизительно в такой же пропорции, однако, его сродство к ТСГ и ТСПА существенно меньше, чем у Т4. Небольшая часть гормонов связана с апопротеинами липопротеи-нов (особенно липопротеинов высокой плотности), иммуноглобулинами (преимущественно /gM) и другими белками [10, 24, 27, 32, 62, 63, 68, 76, 121]. Связывание гормонов с белками защищает их от разрушения, препятствует потере через почки, формирует депо гормонов в крови и служит буфером, т.е. обеспечивает регуляцию необходимого уровня активных (свободных) гормонов в крови [24, 76]. Период полураспада Т4 составляет 4-7, а Т3 - 1-3 суток [2, 10, 27, 32, 62, 63]. Концентрация общего Т4 в плазме крови у здоровых взрослых людей варьирует в пределах 60-140 нмоль/л, а уровень общего Т3 - 1.22.2 нмоль/л [10, 14, 32, 58, 76]. Циркулирующий в крови Т4 содержит 3/4 всего йода крови, а на йодиды приходится 21-30% [59]. Выявлены суточные ритмы колебания уровня гормонов в крови. Максимальное содержание Т4 выявляется утром, а минимальное - ночью. Для Т3 такой зависимости
не обнаружено. Незначительное повышение его уровня отмечено с 2 до 8 часов [22, 24, 25].
В норме до 80% Т3 образуется в периферических тканях из Т4 путем его внутриклеточного моноде-йодирования (в эндоплазматическом ретикулуме, а также на плазматической мембране) специфической дейодиназой (известно 3 типа дейодиназ) [13, 35, 62, 63, 73, 100]. При этом, в результате отщепления йода не от внешнего фенольного кольца молекулы тироксина, а от внутреннего тиро-зильного образуется небольшое количество так называемого обратного или реверсивного Т3 (3.3',5'-трийодтиронин, рТ3), который, как считается, в физиологическом отношении не активен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.