Регуляторные функции гормонов щитовидной железы

Щитовидная железа — орган эпителиального происхождения, который за­кладывается в эмбриогенезе вначале как типичная экзокринная железа, и лишь в процессе дальнейшего эмбрионального развития она становится эндокринной. Кровоснабжение щитовидной железы очень интенсивное, осуществляется через 2 пары артерий, берущих начало от выходящих из аорты крупных артериальных стволов. Капилляры окружают фолликулы, тесно прилегают к эпителиальным клеткам. Иннервация железы осуществ­ляется ветвями симпатических шейных узлов и блуждающего нерва. Ин­тенсивный лимфоотток, наряду с венозным оттоком, обеспечивает транс­порт тиреоидных гормонов в общую циркуляцию. Эндокринные функции присущи А-клеткам или тироцитам, образующим фолликулы и способ­ным захватывать йод и синтезировать йодсодержащие тиреоидные гормо­ны, и парафолликулярным К-клеткам, образующим кальций-регулирую- щий гормон кальцитонин.

6.4.1. Регуляция секреции и физиологические эффекты йодсодержащих тиреоидных гормонов

Тироциты образуют фолликулы, заполненные коллоидной массой тирео­глобулина. 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).

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-белко- вого 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 тиреоид-

ных гормонов, стимулируя секрецию инсулина и одновременно вызывая контринсулярные эффекты, могут также способствовать развитию сахарно­го диабета.

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.

Избыточная продукция тиреоидных гормонов носит название гиперти­реоза. При этом проявляются характерные метаболические (повышение ос­новного обмена, гипергликемия, гипертермия, похудание) и функциональ­ные признаки повышенного симпатического тонуса (тахикардия, потли­вость, повышение артериального давления и др.). Врожденная недостаточ­ность тиреоидных гормонов, из-за наследственных дефектов или дефицита

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.

йода в организме матери, нарушает рост, развитие и дифференцировку скелета, тканей и органов, особенно центральной нервной системы, что ведет к умственной отсталости («кретинизм»). Приобретенная недостаточ­ность щитовидной железы (дефицит йода в воде и пище, нарушение про­дукции гипофизом тиреотропина, повреждения ткани щитовидной желе­зы — механические или химическими веществами) проявляется в замедле­нии окислительных процессов и снижении основного обмена, гипоглике­мии, падении возбудимости нервной системы и психической деятельности, снижении температуры тела, накоплении гликозаминогликанов и воды в подкожно-жировой клетчатке и коже (гипотиреоз, микседема или слизи­стый отек).

Одной из наиболее частых причин врожденной или приобретенной ти­реоидной недостаточности является дефицит йода в пище и воде или нару­шения его захвата из крови и утилизации железой. Основные показатели обмена йода приведены на рис. 6.17. При снижении количества йодида в крови щитовидная железа быстро компенсирует этот дефицит, усиливая захват йода. Запасы тиреоидных гормонов в щитовидной железе значи­тельно превышают суточную потребность в них организма, поэтому крат­ковременные и нерезкие уменьшения потребления йода не вызывают на­рушений функции железы. Если дефицит йода более выражен и длителен, синтез и секреция тиреоидных гормонов начинает отставать от потребно­стей организма, активируется секреция тиреолиберина гипоталамуса и ти­реотропина аденогипофиза, развивается гипертрофия и гиперплазия желе­зы, получившая название зоба. В таких случаях нередко увеличенная масса железы более эффективно поглощает и утилизирует йодид, что компенси­рует йодную недостаточность и поддерживает нормальную секрецию ти­реоидных гормонов. Недостаточность этой компенсаторной реакции ведет к тому, что несмотря на развитие зоба железа не в состоянии синтезиро­вать и секретировать адекватные потребностям количества тиреоидных гормонов и возникает тиреоидная недостаточность. Особенно часто начало ее развития совпадает с повышением потребности организма в тиреоидных гормонах, например при охлаждении.

6.4.2. Регуляция секреции и физиологические эффекты кальцитонина

Кальцитонин является пептидным гормоном парафолликулярных К-кле- ток щитовидной железы, но образуется также в тимусе и в легких. В орга­низме существует ряд близких по химической структуре гормонов, поэтому они получили собирательное название гормонов семейства кальцитонина. К ним относятся также катакальцин и мозговой пептид, родственный гену кальцитонина, причем последний, наряду с близкими кальцитонину эф­фектами, рассматривается в роли возможного медиатора сосудистых нерв­ных регуляторных влияний, так как показано его выделение на окончани­ях сосудодвигательных нервов. Обнаружен гормон и в спинном мозге, где также, вероятно, играет роль медиатора или модулятора синаптической пе­редачи.

Кальцитонин относится к кальцийрегулирующим гормонам, и регуля­ция его секреции осуществляется уровнем ионизированного кальция плаз­мы крови по механизму обратной связи. Стимуляция секреции кальцито­нина происходит при значительном повышении кальция в крови, тогда как обычные физиологические колебания концентрации кальция мало сказываются на секреции кальцитонина. Мощным регулирующим секре­цию кальцитонина эффектом обладают нейропептиды и пептидные гормо­ны желудочно-кишечного тракта, особенно гастрин. Повышение секреции

Рис. 6.18. Основные эффекты кальцитонина на органы-мишени.

Гипокальциемический гормон кальцитонин усиливает выведение почками из крови (угнетая реабсорбцию) кальция и фосфата, одновременно с увеличением реабсорбции магния повыша­ет поступление кальция и фосфата в кости, увеличивая их минерализацию. Возможен слабый эффект кальцитонина, угнетающий всасывание кальция.

кальцитонина после перорального приема кальция обусловлено выделени­ем в кровь гормона желудка — гастрина.

Кальцитонин оказывает эффекты в результате взаимодействия с рецеп­торами органов-мишеней (почка, желудочно-кишечный тракт, костная ткань) через вторичные посредники цАМФ и цГМФ. Гормон снижает уро­вень кальция в крови {гипокальциемический гормон) за счет облегчения ми­нерализации и подавления резорбции костной ткани, а также путем сни­жения реабсорбции кальция в почках (рис. 6.18). Кальцитонин вызывает фосфатурию в результате подавления реабсорбции фосфата в почечных ка­нальцах. Гормон оказывает слабое диуретическое и натрийуретическое действие, он способен тормозить секрецию гастрина в желудке и снижать кислотность желудочного сока (эффект механизма отрицательной обрат­ной связи).