 |  |
|
|
| 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.