 |  |
|
|
| но |
| \ / |
| Г нр 51 mi |
| 3- Мший |
| О' |
| но |
| Э.5-ДиивдтнромвдаТ) І |
| оо |
(Аодид) (Вод)
К» I —»- J
ДИТ + ДИТ -+■ Алании + НО
мит+дит
ДИТ+МИТ
+ 3,5.3'-
+ 3,3,5' Трнйвдтароннм (реверсивный ТЗ)
Рис. 2.2. Схематическое представление процессов образования и накопления гормонов втироцитахи фолликулах щитовидной железы.
Тиреопероксидаза представляет собой гликозилированный мембраносвязанный гемопротеиновый фермент, с молекулярной массой около 102.000 Да, содержит в своей структуре приблизительно 10% (от общей массы) углеводных остатков. Изоэлектрическая точка pi 5,75. В качестве гема в структуру молекулы включен протопорфирин IX, содержащий атом железа. Изменение его валентности играет, по-видимому, важную роль в передаче электрона при образовании реакционно активных форм йода - Г и НОІ. Пероксидаза щитовидной железы, играющая ключевую роль в синтезе тиреоидных гормонов, тесно связана, если не идентична, с тиреоидным антигеном, против которого в организме при нарушении иммунного контроля вырабатываются аутоантитела. В частности, они обнаруживаются у многих больных аутоиммунными тиреоидитами. Нарушение структуры тиреопероксидазы, имеющее место при некоторых формах врожденного гипотиреоидизма, может сопровождаться снижением скорости органификации йодида и сопряженным снижением скорости образования гормонов щитовидной железы. Тиреопероксидаза синтезируется в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и затем, в упакованном в экзоцитозные пузырьки виде, накапливается в
Продукция и транспорт тиреоидных гормонов
апикальной части тироцитов. Ее синтез стимулируется действием тиреотропного гормона.
|
|
| Тирво-пороле«да за |
Просвет фолликула ±
NADPHox
20а \ Саг+ 1 20f НгОг NADPH NADP+
SOD Цитозоль
| О? |
Просвет фолликула Г "
Неактивный комплекс
~Са2+ \ +Са2+
Цитозоль 02 нг02
?ш
NADPH NADP+ Активный комплекс Рис. 2.3. Модель образования перекиси водорода в реакции, катализируемой тиреопероксидазой. Показаны два различных возможных механизма. (А). На апикальной мембране тироцита НАДФН-зависимая оксидаза взаимодействует с НАДФН, ионами кальция и 02, вызывая высвобождение супероксид-аниона 02 в цитозоль. Затем в реакции, катализируемой супероксиддисмутазой (СОД), супероксид-анион присоединяет два протона с образованием Н202 Перекись водорода затем пересекает апикальную мембрану тироцита и становится доступной тиреопероксидазе в просвете фолликула. (Nakamura Y. et al., Biochemistry 1991; ЗО: 4880). Согласно модели (В) НАДФН-зависимая оксидаза, связанная с апикальной мембраной, представляет собой комплексный флавопротеин, который активируется в присутствии ионов кальция (при присоединении последнего к неактивному белку или аутоингибирующему домену). Активация сопровождается окислением НАДФН на цитозольной стороне мембраны, сопряженным переносом электронов на люминальную сторону мембраны к конечному акцептору - кислороду. В результате происходит генерация перекиси водорода сразу в просвете фолликула. (Deme D., Biochemical Journal 1994; 301: 75).
Продукцияитранспорттиреоидныхгормонов
Тиреоглобулин и образование Т4 и Т3.
Тиреоглобулин является ключевым белком щитовидной железы и
служит как матрица для синтеза тиреоидных гормонов, а также для их
внутрижелезистого депонирования и дозированного высвобождения. По
своей химической структуре тиреоглобулин представляет гликопротеин
с молекулярной массой около 660.000 Да и коэффициентом
седиментации 19S, состоящий из двух субъединиц. Содержит 10%
углеводов в форме остатков маннозы и 0,1-1% йода от общей массы.
Белок содержит 5.496 аминокислотных остатка, включая 134
тирозильных остатка. Только 18 из них в норме йодированы, а в
состав тироксина обычно включается только 2-4 остатка из них. Таким
образом, синтез Т4 является высокоэнергозатратным: для синтеза 2-4
молекул Т4 требуется синтезировать молекулу тиреоглобулина с
молекулярным весом 660.000 Да. Около 75% молекулы тиреоглобулина
представлены повторяющимися по структуре доменами, которые не
являются его гормоногенными участками. Тиреоглобулин
|
|
синтезируется в эндоллазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи тироцитов и экскретируется ими посредством экзоцитоза в виде гранул, содержащих также фермент пероксидазу.
К различным участкам полипептидной структуры тиреоглобулина могут образовываться антитела. Вероятно, при аутоиммунных заболеваниях щитовидной железы, образующиеся антитела взаимодействуют с участками молекулы тиреоглобулина, используемыми для йодирования и образования Т4 и Т3. Эти участки по своей структуре сходны со структурой фермента ацетилхопинэстеразы.
Антитела к тиреоглобулину одновременно взаимодействуют с компонентами соединительной ткани орбиты глаза, глазных мышц, ферментом ацетилхолинэстеразой. Возможно, что такая аутоиммунная реакция является причиной изменений со стороны тканей орбиты глаза при тиреотоксической офтапьмопатии.
|
|
Тиреоглобулин. выделенный из опухолевых участков (фолликулов) щитовидной железы, имеет измененный состав и нарушенную структуру. Он содержит меньше остатков сиаловых кислот. В норме лишь следовые количества тиреоглобулина поступают в кровоток из щитовидной железы, и увеличение содержания тиреоглобулина в сыворотке крови является одним из критериев дифференциальной диагностики рака щитовидной железы.
Ген, кодирующий у человека синтез тиреоглобулина располагается в длинном плече 8-ой хромосомы (8q24) дистальнее с-тус онкогена и связан с генами карбоангидразы II и MOS-протоонкогеном. Транскрипция гена тиреоглобулина стимулируется под действием ТТГ и тормозится после гипофизэктомии или после введения Т3.
Продукция и транспорт тиреоидных гормонов
"£_0__ ОуУу^су^щ^
ДНК-
связывающие белки
А О О
РАХ-8 TTF-1 TTF-2
Рис. 2.4. Схема организации промотора гена, кодирующего синтез тиреоглобулина. Показаны местасвязываниятранскрипционныхфакторов.
При участии пероксидазы в фолликулах осуществляется
следующий этап - синтез Т4 и Т3 из йодированных тирозинов. Две
молекулы дийодтирозинов вступают в окислительную реакцию
конденсации. В ходе этой реакции отщепляется боковая цепочка
дегидроаланина от молекулы дийодтирозина, образующей наружное
кольцо. При этом образуется тетрайодтиронин - Т4. Если
конденсируются МИТ и ДИТ, образуется трийодтиронин -Т3, если же
конденсируются ДИТ и МИТ образуется, по-видимому, рТ3.
Существуют две точки зрения по динамике реакции конденсации. Одна из них постулирует, что йодтирозины конденсируются в йодтиронины будучи присоединенными к тиреоглобулину (внутримолекулярное соединение). Другая постулирует, что молекула дийодтирозина, которая образует наружное кольцо, сначала отщепляется от тиреоглобулина и затем вступает в реакцию конденсации (межмолекулярное соединение).
При нормальной функции щитовидной железы у взрослого человека процентное распределение йодированных соединений составляет: МИТ - 23%; ДИТ - 33%; Т4 - 35%; Т3 - 7% и рТ3 - следовые количества.
Некоторые наследственные формы зоба характеризуются тем, что в щитовидной железе образуется нормальное количество дийод- и монойодитирозинов, но образование Т4 и Т3 при этом снижено. Причинами такого дефицита тиреоидных гормонов является нарушение реакции конденсации тирозинов в тиронины. Это могло бы быть связано с генетическими дефектами структуры фермента тиреопероксидазы, но тогда, поскольку этот же фермент обеспечивает йодирование тирозильных остатков тиреоглобулина, должны были бы быть нарушены процессы образования йодтирозинов. Поэтому нарушение образования Т4 и Т3 при нормальном уровне образования дийод- и монойодтирозинов скорее может быть связано с генетическими дефектами структуры самого тиреоглобулина.
Действительно, при некоторых врожденных формах зобного гипотиреоидизма были обнаружены генетические дефекты синтеза тиреоглобулина, которые в свою очередь нарушали синтез Т4. Нарушение структуры тиреоглобулина может также вести к ухудшению его йодирования и увеличению числа йодированных тирозильных остатков на молекулу белка. При этом уменьшается пропорция предшественников Т4 и Т3 - ДИТ и МИТ и как результат - снижение синтеза тиреоидных гормонов.
Продукция и транспорт тиреоидных гормонов
Г
-NH,CO-*СН
-соон
Тд
«-ГУ и.
9"г
к
СО NH-5
■МНг
тд
I TPO+HjOa
і 9і
-tycV
■соон
Г
| -NH* |
| I |
■СО NH-
2. Неферментативная стадия
—f^HCO------------------------ СООН
тд
Хинольныи
i^ n— Jr\ интермедиат
сн
-СО NH-
I
3. Внутримолекулярное |. преобразование
------- г*ро
| Дегидроаланин |
і £ д
-ЫНЦ
-соон
Тд
Ч>
CO NH-5
■МНг
Рис. 2.5. Схема механизма внутримолекулярной реакции конденсации, приводящей к образованию тироксина. Показан 5-й тирозильный остаток тиреоглобулина, служащий одним из главных «гормоногенных» участков. (Werner and Ingbar's The Thyroid, 1996).
Поскольку реакции конденсации йодированных тирозильных остатков катализируются тиреопероксидазой, то ингибиторы активности этого фермента - пропилтиоурацил, метимазол и карбимазол при их введении в организм, например при гипертиреоидизме, блокируют синтез тиреоидных гормонов.
Продукция и транспорт тиреоидных гормонов
На степень йодирования тиреоглобулина влияет также поглощение йода тироцитами. При дефиците йода может уменьшаться степень йодирования тиреоглобулина, особенно если к тому же имеется нарушение структуры гена, кодирующего синтез этого белка.