На какие процессы оказывают существенное влияние гормоны щитовидной железы?

Гормоны щитовидной железы оказывают влияние на все ткани человеческого организма, регулируя скорость синтеза молекул или полностью блокируя биохимические процессы. Фолликулы железы состоят из клеток и заполнены жидкостью, известной как коллоид. Фолликулярные клетки содержат ферменты, которые необходимы для синтеза тиреоглобулина. Он реабсорбируется из коллоида в просвет фолликулов, где разделяется на составные части.

Биохимия: основные моменты

Тироксин и трийодтиронин содержат йод. Образуются они из тиронинов, которые состоят из двух молекул аминокислоты тирозина. И йод, и тирозин поступают из пищи. Тироксин состоит из четырех атомов, трийодтиронин – трех атомов йода. Каждая молекула тирозина связывает один или два атома йода. Они не могут быть синтезированы при его отсутствии.

Процесс, ведущий к синтезу тироксина и трийодтиронина, начинается в фолликулярных клетках, которые концентрируют йод из сыворотки. Йод окисляется и присоединяется к остаткам тирозина.

Так формируются соединения, называемые йодтирозины, они являются предшественниками молекулы тиреоглобулина. Таким образом, тиреоглобулин является не только структурой, в которой они синтезируются, но и формой хранения двух гормонов.

Значительно больше тироксина, чем трийодтиронина, вырабатывается и секретируется щитовидной железой. Тем не менее, тироксин преобразуется в трийодтиронин в тканях под действием ферментов, называемых дейодиаторами. После того как гормон попадает в клетку, эти ферменты, расположенные в цитоплазме, удаляют один из четырех атомов йода, превращая его в трийодтиронин, а он либо проникает в ядро клетки, либо возвращается в кровоток. В результате весь тироксин и около 20% от трийодтиронина синтезируются каждый день, поступая из щитовидной железы. Остальные 80 процентов трийодтиронина происходят от дейодирования тироксина за пределами железы. Большинство, если не все действия щитовидной железы, осуществляется трийодтиронином.

В сыворотке более 99% тироксина и трийодтиронина связано с одним из трех белков. Связывающие белки служат в качестве резервуаров для них.

Практически все клетки в организме являются клетками-мишенями трийодтиронина. После того как трийодтиронин попадает внутрь клетки, он проникает в ядро, где связывается с ядерными рецепторами. Это приводит к увеличению скорости, с которой молекулы ДНК транскрибируются, и ускоряется синтез белка, кодируемого ДНК. Трийодтиронин увеличивает транскрипцию молекул ДНК, которые кодируют многочисленные белки. Однако он также ингибирует транскрипцию ДНК, которая кодирует некоторые другие белки. Модели активации и ингибирования различаются в различных типах тканей и клеток.

Оказываемое действие

Вещества, произведенные в больших количествах в ответ на секрецию трийодтиронина, включают в себя много ферментов, составляющих клетки и биологически активные вещества. Ключевыми среди них являются белковые молекулы, которые регулируют использование питательных веществ и потребление кислорода митохондриями клеток.

Митохондрии являются энергетическими фабриками, на которых энергия вырабатывается и запасается в виде аденозинтрифосфата или рассеивается в виде тепла.

Трийодтиронин активизирует вещества, которые увеличивают долю энергии, рассеивающуюся в виде тепла. Он также стимулирует углеводный и липидный обмены, тем самым увеличивая использование холестерина, и активизирует центральную и вегетативную нервные системы. Сердце под его действием начинает сокращаться чаще.

В период внутриутробной жизни и в младенчестве это стимулирующая активность трийодтиронина является критически важной для нормального формирования нервной ткани и роста скелета. У плода и новорожденного недостаток гормонов именно щитовидной железы связан с карликовостью и интеллектуальным недоразвитием. Организм человека просто не может адекватно приспосабливаться к окружающей среде при нарушениях в этой железе. Недостаток или избыток гормонов неизбежно приведет к нарушению работы абсолютно всех систем человека.

Регулирование секреции

Щитовидная железа является ярким примером отрицательной системы управления с обратной связью. Производство и секреция тироксина и трийодтиронина регулируется гипофизом, гормон называют тиреотропным.

Снижение синтеза гормонов приводит к увеличению секреции тиреотропного гормона и, следовательно, приросту гормонов. Это восстанавливает концентрацию их в сыворотке до нормальных показателей, при условии что щитовидная железа не имеет серьезных повреждений.

И наоборот, увеличение производства этих гормонов или при введении высоких доз их подавляется секреция тиреотропного. В результате такого торможения концентрация в сыворотке гормонов может падать до нормального уровня.

Сложные взаимодействия между гормонами щитовидной железы и тиреотропным гормоном поддерживают в сыворотке крови концентрации их в узких пределах. Тем не менее, если щитовидная железа сильно повреждена или есть чрезмерное производство гормонов, зависящее от ТТГ стимуляции, гипотиреоз или тиреотоксикоз становятся неизбежными.

Как было отмечено выше, большая часть трийодтиронина производится ежедневно путем дейодирования тироксина в экстратиреоидных тканях. Преобразование тироксина в трийодтиронин в значительной степени уменьшается в ответ на многочисленные неблагоприятные условия, такие как недоедание, травмы или болезни, в том числе инфекции, рак и болезни печени и сердца. Производство трийодтиронина также подавляется голодом и различными препаратами, в частности амиодароном. Это лекарство, используемое для лечения пациентов с нарушениями ритма сердца.

В каждой из этих ситуаций количество трийодтиронина в сыворотке и тканях уменьшается. Это уменьшение производства трийодтиронина может быть полезным как адаптация к голоду и болезням, потому что это уменьшает распад белка и замедляет использование питательных веществ для генерации тепла.

Тем самым организм поддерживает целостность тканей и сохраняет энергетические ресурсы.

Щитовидная железа плода полноценно начинает функционировать на 12 неделе беременности, и ее функция увеличивается постепенно после этого. В течение нескольких минут после рождения происходит резкий всплеск в секреции тиреотропного гормона, с последующим заметным увеличением концентрации тироксина и трийодтиронина в крови. Количество гормонов постепенно снижается, достигая значений взрослого человека в период полового созревания.

Секреция гормонов увеличивается у беременных женщин.

Таким образом, женщины с дефицитом гормонов, которые забеременели, как правило, нуждаются в более высоких дозах гормонов, чем когда они не беременны. Небольшие изменения в секреции гормонов отмечаются у пожилых людей.

Щитовидная железа и кальцитонин

Щитовидная железа является и местом для синтеза кальцитонина – гормона, который может снижать концентрацию кальция в сыворотке крови.

Клетки, которые производят кальцитонин, называются C-клетки. Они расположены отдельно от самой железы. Эти клетки в основном образуют отдельный эндокринный орган.

Кальцитонин секретируется в ответ на изменения концентрации кальция в сыворотке крови, и это снижает резорбцию костной ткани. Тем не менее его действие ослабевает в течение нескольких дней, так что кальцитониновая терапия не эффективна для лечения высоких уровней кальция.