Функционирующая щитовидная железа обнаруживается уже у таких примитивных форм как минога, у которой тиреоидные гормоны оказывают метаболические эффекты, подобные таковым у высшим позвоночных. Быстрые изменения морфологической организации и функциональной перестройки, сходные с метаморфозом у земноводных, в той или иной степени претерпевают представители практически всех классов позвоночных и тиреоидные гормоны оказываются критическими для этого экстраординарного события. Так, угнетение функции щитовидной железы введением соединений радиоактивного йода у незрелых форелей
Развитие функции щитовидной железы
приводит к уменьшению размеров взрослой особи, усиленной пигментации, малой головной части, незавершенной дифференцировке половых органов, анемии и нарушению двигательной координации. Это состояние может быть сопоставимо с кретинизмом у млекопитающих. У лососей изменения полового цикла наступают после миграции из пресной в морскую воду и сопровождаются резким повышением уровня сывороточного Т4. После завершения периода размножения концентрация Т4 возвращается к своему обычному уровню.
Наиболее поражающий воображение эффект тиреоидных гормонов по индукции метаморфоза у некоторых земноводных впервые был описан в 1912 году. Показано, что метаморфозные изменения развиваются лишь при вхождении организма в предетерминирующую фазу развития. Т4, очевидно, вовлечен в метаморфоз большинства земноводных. Сопоставимые физиологические процессы отсутствуют у рептилий, птиц и млекопитающих.
Интересно отметить также наличие зависимости выраженности метаболических эффектов тиреоидных гормонов у пойкилотермных организмов от температуры окружающей среды. Так, например, Т4 оказывает выраженное стимулирующее действие на обмен веществ у ящериц при 32°С, но не влияет на эти процессы при акклиматизации животных к низким температурам. У ящериц, рыб, земноводных, черепах и змей секреторная активность щитовидной железы также обнаруживает зависимость от температуры, будучи максимальной при 23-32°С и минимальной при 10-15°С.
У головастика Rana catesbeiana в период метаморфозных превращений сывороточные уровни Т3 и Т4 повышаются в 15 и 10 раз соответственно. Затем после своего пика, соответствующего ключевому этапу метаморфоза, концентрации тиреоидных гормонов снижаются до уровней взрослой особи. Пока не доказано участие ТРГ в реализации регуляторных влияний в тиреоидной системе у земноводных, так как отсутствует его эффект на секрецию ТТГ гипофизом у этих животных.
В метаморфозе земноводных принимает также участие пролактин, для которого показано угнетение некоторых событий, вызванных Т4. Во всех случаях момент индукции метаморфоза совпадает по времени с максимально возможным специфическим связыванием тиреоидных гормонов с ядерными фракциями клеток, что свидетельствует о критичности этого события.
Специфическое связывание Т3 было продемонстрировано для ядер гепатоцитов миног, лососей и ряда земноводных. Вьщеленный рецептор по своим структурным характеристикам обладает подобием с ос-формой рецепторов тиреоидных гормонов у млекопитающих.
Достаточно мало известно о гипоталамо-гипофизарной регуляции функции щитовидной железы у циклостом и хрящевых рыб, однако, достоверно установлено полноценное функционирование гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси у костных рыб, регтгилий и всех высших форм позвоночных. У ряда животных контроль функции щитовидной железы осуществляется лишь гипофизом через секрецию ТТГ, однако доказана необходимость наличия гипоталамической продукции тиротропин-рилизинг гормона для запуска процесса метаморфоза амфибий. Хотя присутствие
Развитие функции щитовидной железы
тиротропин-рилизинг гормона показано в гипоталамусе как многих представителей позвоночных животных (например, крыс, цыплят, змей, лягушек и их незрелых форм, а также атлантических лососей), так и ряда хордовых, его контролирующая секрецию ТТГ функция доказана лишь у млекопитающих и птиц. Тиротропин-рилизинг гормон лягушек не оказывает стимулирующего действия на продукцию ТТГ у этих организмов, однако обладает биологической активностью при введении крысам, обнаруживая дозозависимый эффект. Эти наблюдения позволяют заключить, что, несмотря на то, что тиротропин-рилизинг гормон является достаточно эволюционно древней молекулой, его биологическая функция сформировалась, вероятно, лишь с появлением гомойотермных организмов.
Т4 непосредственно ингибирует секрецию ТТГ у рыб, подобно аналогичному эффекту у млекопитающих. Функция щитовидной железы у этих животных угнетается под действием гипоталамического ингибирующего фактора, снижающего секрецию гипоталамусом ТТГ. Гетеротопическая аутотрансплантация гипофиза, устраняющая ингибирующее влияние на него гипоталамуса в этом случае, восстанавливала функцию щитовидной железы на прежнем уровне. Продукция этого фактора стимулировалась положительной обратной связью, замыкаемой Т4.
Недавно были изолированы и секвенированы кДНК 16 различных селенодейодиназ представителей млекопитающих, земноводных, птиц и рыб. На основе полученных аминокислотных последовательностей проведен сравнительно-эволюционный анализ дейодиназной системы, результаты которого представлены на рис. 9.4. Установлено наличие 3-х типов дейодиназ у позвоночных, которые образуют 3 гомологичных семейства. Функциональные характеристики представителей каждого из семейств оказались сходными и близкими к таковым у млекопитающих, что свидетельствует о наличии тесной связи между структурой и функцией селенозависимых ферментов и о раннем появлении трех изоформ дейодиназ в эволюции позвоночных. Интересно также отметить, что семейство дейодиназы II типа более консервативно в сравнении с 5'-ДІ и 5-ДІІІ (см. рис. 9.4).
Рис. 9.3. Эволюционное дерево селенодейодиназных семейств белков, построенное на основе анализа аминокислотных последовательностей. (Собственность Dr. Theo Visser).
, UMM • Enteropoeurti.СІюпІЛ
I—>. Arthropod* I—►
► Hemdwaata
-Cecha:-:"0':a:a
► l/ochoraaia
■* Craniata (Vertebrata)
•■Cydostomata - OstetctHhj«s
►Chorrincfittryes
►Amphibia
►Repti.a
►Ares
' Macmaiia
INVERTEBRATES
L PROTOCHOROATES
Пойаиютермные органами
МИТДИТ T4 T, +?
Тд T3 TG Эндостиль +?
Подглоточная Щитовидная
jq железа -------------- ► жвпеза
Эффекты
тиреойдных гормонов Зависят от температуры
среды ' Метаморфоз
Стимуляция метаболизма
С I
L
Р W
В
S
•S-
Ш в
S S
н о в
Ш
о
»
is
Рис. 9.4. Филогенетическое дерево формирования функции щитовидной железы.
го о> ел