Как работают гормоны щитовидной железы
Тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3) представляют собой модифицированную аминокислоту тирозин. Главная модификация — это присоединённые к молекуле несколько атомов йода: четыре у тироксина, три у трийодтиронина. В клетках щитовидной железы сначала синтезируется специальный большой белок, богатый тирозинами; эти тирозины модифицируются прямо в белке, белок расщепляется на части, и свободные гормоны могут приниматься за работу.
Гормонами щитовидной железы управляют два нейроэндокринных центра мозга, гипоталамус и гипофиз. Тиролиберин — гормон гипоталамуса — стимулирует секрецию тиреотропного гормона, или ТТГ, который синтезирует передняя доля гипофиза. ТТГ заставляет щитовидную железу усилить выделение гормонов тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Чем больше выделяется Т3 и Т4, тем меньше выделяется тиролиберина и тиреотропного гормона — то есть щитовидная железа и гипоталамус с гипофизом связаны отрицательной обратной связью. Благодаря отрицательной обратной связи уровень Т3 и Т4 в здоровом организме не становится ни слишком большим, ни слишком маленьким. Гормоны щитовидной железы действуют почти на все клетки тела, усиливая общий обмен веществ и стимулируя рост и развитие организма. Влияние гормонов щитовидной железы на обмен веществ отчасти обусловлено тем, что они усиливают действие гормонов и нейромедиаторов из группы катехоламинов, к которым относятся адреналин, норадреналин и дофамин. Рисунок: Mikael Haggstrom/Wikimedia Commons/PD (с изменениями).
Трийодтиронин в несколько раз активнее тироксина. Тироксин превращается в трийодтиронин с помощью фермента, отщепляющего от тироксина один атом йода. Часть тироксина становится трийодтиронином прямо в щитовидной железе, но большая часть тироксина превращается в трийодтиронин в печени и других органах.
Щитовидная железа выделяет тироксин и трийодтиронин под действием тиреотропного гормона (ТТГ), или тирео-тропина. Он синтезируется в гипофизе. В свою очередь, гипофизарный тиреотропин выделяется под действием тиролиберина, который синтезируется в гипоталамусе. Система «тиролиберин—тирео-тропин—гормоны щитовидной железы» служит одним из самых мощных регуляторов обмена веществ в нашем организме. Гормоны щитовидной железы связываются со своими рецепторами в клетках тела, и тогда рецепторы активируют гены, стимулирующие метаболизм в целом. Под действием гормонов усиливаются расщепление холестерина и расщепление жиров-триглицеридов, ускоряются синтез и расщепление белков, глюкоза высвобождается из клеточных запасов — и одновременно клетки начинают поглощать больше кислорода и сжигать больше энергии. Также гормоны щитовидной железы стимулируют адренергические рецепторы, которые тоже влияют на интенсивность обмена веществ.
В клетках сердечной мышцы гормоны щитовидной железы стимулируют гены, кодирующие сократительные белки и ионные каналы. Работа мышечных клеток зависит от потоков ионов между внешней средой и клеткой и от перегруппировки ионов между разными клеточными отделами. Потоки ионов проходят через белки ионных каналов, поэтому гормоны, которые регулируют активность генов ионных каналов, регулируют и работу сердца. Кроме того, гормоны щитовидной железы усиливают активность сердечных бета-адренергических рецепторов, которые стимулируют работу сердца. Косвенным образом гормоны щитовидной железы влияют на сердце, действуя на стенки кровеносных сосудов и тем самым изменяя кровяное давление в них.
Связь гормонов щитовидной железы с психоневрологическими расстройствами продолжают изучать, но уже сейчас есть данные, что эти гормоны — в первую очередь, трийодтиронин — влияют на уровень серотонина в коре мозга: уровень серотонина повышается вместе с уровнем трийодтиронина, а при понижении уровня трийодтиронина снижается и уровень серотонина. Если вспомнить, что серотонин — один из нейромедиаторов, от которых зависит ощущение счастья, удовольствия и радости, становится понятно, почему депрессивные расстройства связывают с проблемами в гормонах щитовидной железы. Также есть данные, что гормоны щитовидной железы повышают чувствительность серотониновых рецепторов у нервных клеток. Кроме того, депрессию и другие расстройства связывают с гормонами щитовидной железы через суточные ритмы: расстроенные суточные ритмы оборачиваются аномалиями в уровне тиреотропного гормона и гормонов кортизолов (кортизолы синтезируются в надпочечниках и считаются стрессовыми гормонами). Наконец, как и в случае сердца, гормоны щитовидной железы могут влиять на мозг косвенным образом, через общий уровень обмена веществ.
Конечно, и у депрессий, и у сердечных заболеваний может быть много не связанных друг с другом причин, и не стоит сразу винить в этом щитовидную железу. Тем не менее есть одна вещь, которая указывает именно на проблемы с «щитовидкой» — это зоб, стойкое опухолевидное увеличение железы. В зависимости от того, как он устроен и отчего возник, выделяют узловой зоб, диффузный, эутироидный и т. д. Он может появляться, к примеру, от недостатка йода: в этом случае железа разрастается, стремясь с помощью большего числа клеток поглощать больше йода. Другая причина — когда йода достаточно, но щитовидная железа всё равно пытается производить как можно больше гормонов. Так происходит при определённых аутоиммунных расстройствах: в организме появляются антитела к рецептору тиреотропного гормона (ТТГ) на клетках щитовидной железы. Гормон ТТГ, связываясь с рецепторами, стимулирует выделение тироксина и трийодтиронина. Но и антитела к этим рецепторам действуют так же: они постоянно стимулируют их, и железа вынуждена производить всё больше гормонов, а чтобы производить их всё больше, нужно больше клеток. Как ни странно, увеличение щитовидной железы может быть связано также и с тем, что она производит слишком мало гормонов. Здесь тоже всё начинается с аутоиммунной реакции, но только теперь иммунитет уничтожает сами клетки щитовидной железы. Гипофиз чувствует, что уровень её гормонов в организме падает, и начинает выделять много тиреотропного гормона, который понуждает щитовидную железу увеличиваться, чтобы скомпенсировать низкий уровень тироксина и трийодтиронина.
Источник
Гормоны белковой природы тироксин
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.
Источник