Клетки мишени тиреотропного гормона — Типы действия гормонов на клетки мишени

Клетки мишени тиреотропного гормона

Типы действия гормонов на клетки мишени

Лекция 11

ГУМОРАЛЬНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ В ОРГАНИЗМЕ

План лекции

1. Представления о гуморальных механизмах регуляции.

2. Понятие гормона, классификация гормонов, механизмы действия на клетки мишени.

3. Понятие о железах внутренней секреции, классификация желез внутренней секреции.

4. Регуляция активности желез внутренней секреции.

В процессе эволюции при образовании многоклеточных организмов возникла необходимость возникновения механизмов, обеспечивающих взаимосвязь, как между отдельными клетками тканей, так и отдельными органами в целом организме.

В результате эволюционного отбора сформировались два механизма объединения (интеграции) элементов в целое – механизмов нервной и гуморальной регуляции. О механизмах нервной регуляции мы говорили с вами на предыдущих лекциях. Сегодня поговорим о механизмах гуморальной регуляции.

Гуморальная регуляция – совокупность физиологических, биохимических и биофизических механизмов, обеспечивающих изменение состояния отдельных клеток, тканей, органов и систем посредством химических соединений через внутреннюю среду организма.

Понятие внутренней среды организма ввел известный французский физиолог Клод Бернар. Под внутренней средой организма он понимал совокупность биологических жидкостей – кровь, лимфу, тканевую жидкость.

Химические вещества, которые могут включаться в механизмы гуморальной регуляции можно разделить на три класса:

1) Растворимые в воде соли или электролиты;

2) Продукты метаболизма или метаболиты.

3) Биологически активные вещества, включая гормоны;

К первой группе можно отнести соединения калия, натрия, кальция, магния. Впрочем, в организме человека можно обнаружить почти все известные на сегодняшний день элементы. Поэтому каждое из этих соединений при увеличении или уменьшении его содержания во внутренней среде организма в той или иной степени влиять на состояние клеток, тканей, органов или систем.

Ко второй группе химических соединений относят диоксид углерода (СО₂), угольную кислоту (Н₂СО₃), молочную кислоту, пировиноградную кислоту, продукты расщепления АТФ (АДФ, неорганический фосфор и др.).

К третьей группе относят гормоны и парагормоны (тканевые гормоны). Термин гормон был предложен английскими физиологами В.Бейлисом и Е.Старлингом в 1905 году. Термин гормон происходит от греческого термина hormao – привожу в движение, побуждаю.

Гормонами называют высокоактивные химические вещества, образующиеся и выделяющиеся специализированными клетками, тканями или органами во внутреннюю среду организма.

Гормоны отличаются от других веществ, оказывающих свое влияние гуморально, по следующим критериям:

1) Гормоны образуются специализированными клетками;

2) Гормоны оказывают свое влияние дистантно, по принципу «Всем! Всем! Всем!», но взаимодействуя лишь с клетками-мишенями.

3) Гормоны обладают чрезвычайно высокой биологической активностью. Например, вам известно, что адреналин увеличивает частоту и силу сердечных сокращений. Согласно расчетам, 1 грамм адреналина способен активировать 100 000 000 изоли-рованных сердец лягушек. Вам известен гормон инсулин, который участвует в регуляции обмена глюкозы. 1 грамм инсулина способен понизить уровень глюкозы в крови у 125 000 кроликов.

Источники гормонов

Источниками гормонов могут являться:

1) Эндокринные специализированные железы, например щитовидная железа, надпочечники, околощитовидная железа;

2) Эндокринная ткань в органе. Например, эндокринная ткань, содержащая α и β клетки, в поджелудочной железе.

Рассеянные клетки, обладающие эндокринной функцией. Например, G клетки пилорического отдела желудка, вырабатывающие гормон гастрин.

Клетки, которые наряду с эндокринной функцией выполняют еще и другие специализированные функции. Например, нервные клетки гипоталамуса (промежуточный мозг), выполняют свои функции нервных клеток (генерация потенциала действия и проведение его к другим нервным клеткам). Кроме того, нервные клетки этой области способные синтезировать и секретировать гормоны. Например, антидиуретический гормон или вазопрессин и окцитоцин. Первый гормон принимает участие в регуляции объема выделяемой во внешнюю среду мочи, второй – в регуляции сократительной активности гладкой мускулатуры матки.

Классификация гормонов

1. Деление гормонов на группы по критерию химического строения. По данному критерию выделяют три группы гормонов.

А) Гормоны, производные аминокислот. Например, адреналин, гормон мозгового слоя надпочечников, является производным от аминокислоты тирозина. Йод содержащие гормоны щитовидной железы также являются производными от аминокислоты тирозина.

Б) Гормоны белковой природы.

В данной группе выделяют три подгруппы:

— олигопептиды, белки с малой молекулярной массой, например, антидиуретический гормон (синоним вазопрессин), окситоцин, гастрин и другие;

— собственно белки, например, инсулин, глюкагон и другие;

— глюкопротеиды, например, фоликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон.

В) Стероидные гормоны. К этой группе относят гормоны коры надпочечников, половые гормоны.

2. Деление гормонов по механизму действия. По данному критерию гормоны делят на две группы:

А) Гормоны мембранного типа действия, например, инсулин, глюкагон. Рецепторы, чувствительные к гормонам этого типа встроены в биологическую мембрану клеток мишеней. Поэтому гормон «находит» рецептор на мембране клетки-мишени и взаимодействует с ним. Далее гормон-рецепторный комплекс активирует вторичные посредники, которые сопрягают мембранные процессы с цитоплазматическими. В роли вторичных посредников могут выступать те же вещества, что участвуют при реализации передачи сигнала через синапс:

— аденилатциклаза – циклический аденозин-монофосфат (ЦАМФ);

— гуанилатциклаза – циклический гуанозин-монофосфат (ЦГМФ);

— фосфолипаза С – инозитол-3-фосфат;

Б) Гормоны внутриклеточного (цитозольного) типа действия. К этой группе относят стероидные гормоны, половые гормоны. Рецепторы, чувствительные к гормонам данного типа находятся внутри клеток. Поэтому гормоны этого типа должны проникнуть внутрь клетки, провзаимодействовать с рецептором, и только после этого они могут оказать свой эффект на клетку. Гормоны цитозольного типа действия оказывают свой эффект через наследственный аппарат клетки, находящийся в ядре.

3. Классификация гормонов по физиологическому эффекту. По этому критерию гормоны делят на:

— Эффекторные, т.е. оказывающие свой эффект на клетку мишень тканей и органов;

— Тропные или гормоны-регуляторы. Представители этой группы синтезируются в передней доле гипофиза. Основное назначение данных гормонов – регуляция активности гипофиз-зависимых желез внутренней секреции. К таким гормонам относят адренокортикотропный гормон, тиреотропный гормон, гонадо-тропный гормон.

— Нейрогормоны (регуляторы-регуляторов). К этой группе относят рилизинг-гормоны (либерины и статины), которые выраба-тываются в гипоталамической области. Основное назначение гормонов этой группы – регуляция активности клеток аденогипофизи по выработке тропных гормонов.

Синтез гормонов эндокринными клетками происходит непрерывно. Его интенсивность зависит не только от регуляторных сигналов звена управления, но и от величины секреции, т.е. регуляция активности желез внутренней секреции осуществляется как по возмущению, так и по отклонению. Известный в биохимии принцип торможения конечным продуктом обусловливает подавление активности процессов синтеза гормона при его накоплении в продуцирующих клетках. Выделение гормона из клеток желез внутренней секреции приводит к увеличению его синтеза. Активность желез внутренней секреции может также зависеть от концентрации гормона во внутренней среде организма. При высокой концентрации гормона во внутренней среде организма активность продуцирующих клеток снижается. Указанное обстоятель-ство требует осторожного использования гормонов с прикладными целями. Например, в спорте получило широкое применение анаболиков стероидной природы, препаратов, способствующих увеличению мышечной массы. Однако, в силу того, что анаболики этой группы по своей структуре близки к мужским половым гормонам, это может привести у мужчин к гипофункции половых желез с последующей их гипотрофией и даже атрофией. Наконец, в ряде случаев, количество синтезируемого и выделяемого во внутреннюю среду организма гормона зависит от количества во внутренней среде субстрата, содержание которого регулируется данным гормоном. Например, активность β клеток поджелудочной железы по синтезу и выделению во внутреннюю среду организма инсулина зависит от концентрации глюкозы: повышение содержания глюкозы во внутренней среде приводит к усилению синтеза и секреции β клетками инсулина.

Транспорт гормонов. Транспорт гормонов осуществляется, как правило, в связанной форме. Этот процесс осуществляется либо специальными белками переносчиками, которые циркулируют во внутренней среде организма, либо на поверхности мембраны клеток. Например, в роли переносчиков могут выступать эритроциты – клетки крови.

Типы действия гормонов на клетки мишени

1) Метаболическое действие. В этом случае гормоны вызывают изменение обмена веществ и энергии в клетках-мишенях. Данные изменения могут быть связаны с увеличением проницаемости биологических мембран, увеличением синтеза каких-либо ферментов или изменения их активности. Например, выраженным метаболическим эффектом обладают гормоны щитовидной железы.

2) Морфогенетическое действие. В этом случае гормоны влияют на процессы изменения клеток мишеней в ходе индивидуального развития человека. Например, соматотропин, гормон передней доли гипофиза оказывает влияние на рост человека. Половые гормоны участвуют в формировании вторичных половых признаков.

3) Кинетическое действие. Это действие гормонов связано с их способ-ностью запускать те или иные физиологические процессы. Например, окситоцин, гормон гипоталамической области активирует сокращение гладкой мускулатуры матки, а антидиуретический гормон включает механизм обратного всасывания воды в почках.

4) Коррегирующее действие. Это действие гормонов связано с их способностью модулировать текущую активность клеток мишеней, органов и тканей. Например, изменение частоты сердечных сокращений под действием адреналина.

5) Реактогенное действие. Это действие гормонов связано с их способностью менять реакцию клеток, тканей и органов на различные раздражители, в т.ч. на действие других гормонов. Например, гастрин и холецистокинин изменяют возбудимость нервных клеток центров голода и насыщения находящихся в гипоталамической области.

Понятие о железах внутренней секреции, классификация желез внутренней секреции

Железы внутренней секреции – это железы, не имеющие выводных протоков для выделения синтезируемых ими биологически активных веществ. Железы внутренней секреции выделяют синтезируемые ими биологически активные вещества во внутреннюю среду для распространения их по всему организму.

1). Железы внутренней секреции по критерию их локализации делят на центральные и периферические. К центральным относят эпифиз, гипоталамическую область, гипофиз. К периферическим железам внутренней секреции относят щитовидную, паращитовидную железы, надпочечники, островковый аппарат поджелудочной железы, половые железы, вилочковую железу и др.

2). По критерию механизма управления железы внутренней секреции делят на гипофиз зависимые и гипофиз независимые. К гипофиз зависимым железам внутренней секреции относят щитовидную железу, корковый слой надпочечников, половые железы, эпифиз. К гипофиз независимым железам внутренней секреции относят паращитовидную железу, островковый аппарат поджелудочной железы, мозговой слой надпочечников, вилочковую железу.

Механизмы действия гормонов на клетки-мишени.

В зависимости от строения гормона существуют два типа взаимодействия. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней. Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных — рецепторы находятся в наружной мембране.

Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют вторыми посредниками. Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а «вторые посредники» — нет.

Надежность передачи сигнала обеспечивает очень высокое сродство гормона к своему белку-рецептору.

Что такое посредники, которые участвуют во внутриклеточной передаче гуморальных сигналов?

Это циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок — кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы — ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.

Разберем более подробно механизмы действия гормонов и внутриклеточных посредников.

Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:

1. аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы;
2. фосфоинозитидный механизм.

гипоталамуса входят следующие гормоны:

— кортикотропин-рилизинг-гормон действует на переднюю долю гипофиза и вызывает там секрецию АКТГ. действие КРГ на ЦНС сводится к усилению реакций активации, ориентировки, к возникновению тревоги, страха, беспокойства, напряжения, ухудшению аппетита, сна и половой активности. При кратковременном воздействии повышенные концентрации КРГ мобилизуют организм на борьбу со стрессом. Длительное воздействие повышенных концентраций КРГ приводит к развитию состояния дистресса — депрессивного состояния, бессонницы, хронической тревоги, истощению, понижению либидо.

КРГ также в некоторой степени повышает секрецию пролактина, хотя и в меньшей, чем секрецию проопиомеланокортина и производных от него гормонов, и в меньшей, чем на секрецию пролактина влияет ТРГ.

С повышением концентрации КРГ связывают нередко наблюдаемую при первичном гипокортицизме гиперпролактинемию. Иногда она проявляется у мужчин с первичным гипокортицизмом импотенцией, аноргазмией, а у женщин — аменореей, аноргазмией, фригидностью. В то же время гиперпролактинемия при первичном гипокортицизме никогда не бывает настолько выраженной, как при первичном гипотиреозе, и не приводит обычно к галакторее или к гинекомастии у мужчин.

— соматотропин-рилизинг-гормон СРГ вызывает усиление секреции передней долей гипофиза соматотропного гормона и пролактина.

Как и все рилизинг-гормоны гипоталамуса, СРГ является по химическому строению полипептидом. Соматолиберин синтезируется в дугообразном (аркуатном) и вентромедиальном ядрах гипоталамуса. Аксоны нейронов указанных ядер оканчиваются в области срединного возвышения. Высвобождение соматолиберина стимулируется серотонином и норадреналином.

Основным фактором, реализующим отрицательно обратную связь в виде угнетения синтеза соматолиберина является соматотропин. Биосинтез соматолиберина в организме человека и животных осуществляется главным образом в нейросекреторных клетках гипоталамуса. Оттуда через портальную кровеносную систему соматолиберин попадает в гипофиз, где избирательно стимулирует синтез и секрецию соматотропина. Биосинтез соматолиберина осуществляется и в других вне-гипоталамических областях мозга, а также в поджелудочной железе, кишечнике, плаценте, и в отдельных типах нейроэндокринных опухолей.

Синтез соматолиберина усиливается при стрессовых ситуациях, при физических нагрузках, а также во сне.

тиреотропин-рилизинг-гормон ТРГ вызывает усиление секреции передней долей гипофиза тиреотропного гормона, а также, в меньшей степени, усиление секреции пролактина.

ТРГ также является нейропептидом, принимающим участие в регуляции некоторых психических функций. В частности, установлено наличие антидепрессивного действия экзогенного ТРГ при депрессиях, независимого от увеличения секреции тиреоидных гормонов, также обладающих некоторой антидепрессивной активностью.

Сопутствующее повышение секреции пролактина под действием ТРГ является одной из причин нередко наблюдаемой при первичном гипотиреозе (при котором повышен уровень ТРГ вследствие уменьшения подавляющего действия тиреоидных гормонов на тиреотропную функцию гипоталамуса) гиперпролактинемии. Иногда гиперпролактинемия при этом бывает настолько значительной, что приводит к развитию гинекомастии, галактореи и импотенции у мужчин, галактореи или патологически обильной и длительной физиологической лактации у женщин, мастопатий, аменореи.

гонадотропин-рилизинг-гормон. ГнРГ вызывает усиление секреции передней долей гипофиза гонадотропных гормонов — лютеинизирующего гормона и фолликулостимулирующего гормона. При этом ГнРГ в большей степени влияет на секрецию лютеинизирующего, чем фолликулостимулирующего гормона, за что и называется нередко также люлиберин или лютрелин.

Гонадотропин-рилизинг-гормон по строению является полипептидным гормоном. Вырабатывется в гипоталамусе.

Секреция ГнРГ происходит не постоянно, а в виде коротких пиков, следующих друг за другом с строго определёнными временными интервалами. При этом интервалы эти различны у мужчин и у женщин: в норме у женщин выбросы ГнРГ следуют каждые 15 мин в фолликулярной фазе цикла и каждые 45 мин в лютеиновой фазе и во время беременности, а у мужчин — каждые 90 мин.

Введение экзогенного ГнРГ в режиме постоянной капельной инфузии или введение длительно действующих синтетических аналогов ГнРГ вызывает кратковременное увеличение секреции гонадотропных гормонов, быстро сменяющееся глубоким угнетением и даже выключением гонадотропной функции гипофиза и функции половых желёз вследствие десенсибилизации рецепторов ГнРГ гипофиза.

В то же время введение экзогенного ГнРГ с помощью специальной помпы, имитирующей естественный ритм пульсации секреции ГнРГ, обеспечивает длительную и стойкую стимуляцию гонадотропной функции гипофиза, причём правильный режим помпы обеспечивает правильное соотношение ЛГ и ФСГ по фазам цикла у женщин и правильное, характерное для мужчин, соотношение ЛГ и ФСГ у мужчин.

В подкласс гормонов задней доли гипофиза входят:

• антидиуретический гормон, или вазопрессин
• окситоцин

Вазопрессин и окситоцин синтезируются в гипоталамусе, а затем поступают в гипофиз. Функция регуляции секреции.

Гормоны передней доли гипофиза — важнейшие гормоны, осуществляющие управление и координацию деятельности всех эндокринных желёз организма.

Секреция гормонов передней доли гипофиза, в свою очередь, находится под контролем гипоталамуса и эпифиза и — опосредованно через гипоталамус — лимбической системы и вышележащих отделов ЦНС, а также механизмов положительной и отрицательной обратной связи с периферическими эндокринными железами.

К гормонам передней доли гипофиза относятся:

• адренокортикотропный гормон
• липотропный гормон
• фолликулостимулирующий гормон
• лютеинизирующий гормон
• тиреотропный гормон
• пролактин
• гормон роста (соматотропный гормон)

Все гормоны передней доли гипофиза являются по химическому строению полипептидами.

По химической природе АКТГ — пептид.

Адренокортикотропный гормон (АКТГ), или кортикотропин, оказывает стимулирующее действие на кору надпочечников. В большей степени его влияние выражено на пучковую зону, что приводит к увеличению образования глюкокортикоидов, в меньшей — на клубочковую и сетчатую зоны, поэтому на продукцию минералокортикоидов и половых гормонов он не оказывает значительного воздействия. За счет повышения синтеза белка (цАМФ-зависимая активация) происходит гиперплазия коркового вещества надпочечников. АКТГ усиливает синтез холестерина и скорость образования прегненолона из холестерина. Вненадпочечниковые эффекты АКТГ заключаются в стимуляции липолиза (мобилизует жиры из жировых депо и способствует окислению жиров), увеличении секреции инсулина и соматотропина, накоплении гликогена в клетках мышечной ткани, гипогликемии, что связано с повышенной секрецией инсулина, усилении пигментации за счет действия на пигментные клетки меланофоры.

Нормальным считается уровень АКТГ 9-52 пг/мл. Повышенный уровень АКТГ наблюдается при болезни Аддисона, болезни Кушинга, адренолейкодистрофии, синдроме Нельсона и эктопических опухолях, продуцирующих АКТГ. Пониженный уровень АКТГ может набюдаться при синдроме Кушинга, связанном с опухолями надпочечников, и при гипофизарной недостаточности.

Тиреотропный гормон (ТТГ, тиреотропин, тиротропин)

Тиреотропин — гормон передней доли гипофиза. Является гликопротеидом. Образование тиреотропного гормона регулируется гипоталамусом, а также посредством отрицательной обратной связи (высокий уровень тиреотропного гормона снижает его выработку в гипофизе). Тиреотропин, воздействуя на специфические рецепторы в щитовидной железе, стимулируя выработку и активацию тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3), которые являются важнейшими гормонами роста. Кроме того, тиреотропин увеличивает синтеза белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, увеличивает количество и размеры тиреоидных клеток (клетки щитовидной железы). Помимо влияния на щитовидную железу, тиреотропный гормон повышает чувствительность тканей к действию гормонов щитовидной железы.

Пролакти́н — один из гормонов передней доли гипофиза. По химическому строению является пептидным гормоном.

Пролактин стимулирует рост молочных желез и способствует образованию молока. Гормон стимулирует синтез белка — лактальбумина, жиров и углеводов молока. Пролактин стимулирует также образование желтого тела и выработку им прогестерона. Влияет на водно-солевой обмен организма, задерживая воду и натрий в организме, усиливает эффекты альдостерона и вазопрессина, повышает образование жира из углеводов.

Образование пролактина регулируется пролактолиберином и пролактостатином гипоталамуса. Установлено также, что стимуляцию секреции пролактина вызывают и другие пептиды, выделяющиеся гипоталамусом: тиреолиберин, вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), ангиотензин II, вероятно, эндогенный опиоидный пептид В-эндорфин.

Повышение уровня пролактина может служить показателем:

• Синдрома галактореи
• Нарушении функции яичников
• Дисфункции, аденоме гипофиза
• Заболевания гипоталамуса
• Гипотиреоза
• Почечной недостаточности
• Цирроз печени
• Аутоиммунных заболеваний — ревматоидного артрита, диффузного токсического зоба, системной красной волчанки…
• Гиповитаминоза В6
• Стресса

Понижение уровня пролактина является показателем:

• Синдрома Шихана (апоплексии гипофиза).
• Перенашивание беременности.
• приёма лекарственных препаратов:

Гормоны

2014-02-09
8037

Гормоны – биологически активные вещества, которые образуются в железах внутренней секреции, выделяются в кровь при действии различных стимулов и способствуют при этом изменению обмена веществ в клетке-мишени. Клетки-мишени – это клетки, на которые действует гормон.

По химической природе гормоны делятся на:

— белковые гормоны – состоят из аминокислот, белковые гормоны могут являться гликопротеинами. К ним относятся гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы

— стероидные гормоны – образуются из холестерола. К ним относятся гормоны коры надпочечников, половые гормоны

— производные аминокислоты тирозина. К ним относятся гормоны щитовидной железы и мозгового слоя надпочечников.

Гормоны гипоталамуса

Относятся гормоны белковой природы. Гормоны гипоталамуса регулируют секрецию и синтез гормонов гипофиза, т.е. клетки-мишени для гормонов гипоталамуса – это клетки гипофиза.

— кортиколиберин – стимулирует секрецию и синтез адренокортикотропного гормона в передней доле гипофиза

— тиреолиберин – стимулирует секрецию и синтез тиреотропного гормона в передней доле гипофиза

— гонадолиберин – стимулирует секрецию и синтез гонадотропинов в передней доле гипофиза

— соматолиберин – стимулирует секрецию и синтез соматотропина в передней доле гипофиза

— меланолиберин – стимулирует секрецию и синтез меланоцитстимулирующего гормона в передней доле гипофиза

— соматостатин – снижает секрецию и синтез соматотропина в передней доле гипофиза

— меланостатин – снижает секрецию и синтез меланоцитстимулирующего гормона в передней доле гипофиза

Гормоны гипофиза

Имеют белковую природу. В передней доле гипофиза вырабатываются

— адренокортикотропный гормон – АКТГ. Орган-мишень – кора надпочечников. Под действием АКТГ происходит секреция и синтез стероидных гормонов в коре надпочечников – кортизола, альдостерона, кортикостерона.

— соматотропный гормон – соматотропин. Влияет на все клетки организма, где усиливает биосинтез белка, ДНК, РНК, гликогена, вызывает распад глюкозы и липидов в тканях с целью получения энергии. Такие биохимические эффекты гормона приводят к ростовым процессам.

— тиреотропин – органы-мишени клетки щитовидной железы. Способствует секреции и синтезу в щитовидной железе тироксина (тетрайодтиронина) – Т4 и трийодтиронина – Т3.

— гонадотропины – фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ). Воздействуют на яичники, матку у женщин и семенники у мужчин. При этом в половых железах вырабатываются стероидные гормоны – эстрогены, прогестерон, тестостерон.

— пролактин – основные клетки-мишени молочные железы, где пролактин обеспечивает лактацию. Кроме того, пролактин способствует созреванию желтого тела в яичнике, стимулирует созревание сперматозоидов, синтез и секрецию тестостерона. Вызывает повышение глюкозы в крови.

— липотропин – действует на жировую ткань, где вызывает распад жиров.

— меланотропин – гормон промежуточной доли гипофиза. Клетки-мишени – пигментные клетки кожи. Вызывает синтез пигментов.

Гормоны задней доли гипофиза

— вазопрессин – антидиуретический гормон. Образуется в гипоталамусе, откуда с помощью белка нейрофизина перемещается в заднюю долю гипофиза, где запасается. Его органы-мишени – дистальные почечные канальцы и сосуды. В дистальных почечных канальцах вазопрессин вызывает реабсорбцию воды. Сосуды под действием вазопрессина сужаются.

— окситоцин — образуется в гипоталамусе, откуда с помощью белка нейрофизина перемещается в заднюю долю гипофиза, где запасается. Его органы-мишени – гладкие мышцы внутренних органов, например, матки и сосуды. Под действием окситоцина происходит сокращение гладкомышечного слоя внутренних органов и сосудов.

Гормоны поджелудочной железы

Инсулин — гормон белковой природы. Вырабатывается β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Инсулин образуется в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови.

Органы-мишени мышцы, жировая ткань. Способствует проникновению аминокислот из крови в клетки, обладает анаболическим действием, усиливая синтез белка; способствует проникновению глюкозы из крови в клетки мышц и жировой ткани, при этом снижается уровень глюкозы в крови. Инсулин способствует синтезу липидов в жировой ткани из углеводных источников. Инсулин вырабатывается в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови.

Глюкагон – гормон белковой природы, вырабатывается в α-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Глюкагон синтезируется в поджелудочной железе в ответ на стресс, физическую работу, голодание, заболевания, связанные с усилением распада веществ, т.к. возникает угроза снижения концентрации глюкозы в крови.

Органы-мишени мышцы, печень. В печени происходит распад гликогена до глюкозы, которая поступает в кровь, где ее концентрация повышается. Далее эта глюкоза поступает в жизненноважные органы – мозг, сердце, почки, а также мышцы с целью получения энергии.

В мышцах также происходит распад гликогена до глюкозо-6-фосфата под действием глюкагона, однако, глюкозо-6-фосфат не проникает в кровь.

Гормоны надпочечников

Гормоны коры надпочечников – гормоны стероидной природы, образуются из холестерола.

Кортизол — органы-мишени печень, мышцы. Кортизол синтезируется в коре надпочечников в ответ на стресс, физическую работу, голодание, заболевания, связанные с усилением распада веществ, т.к. возникает угроза снижения концентрации глюкозы в крови. При этом сначала возникает импульс в ЦНС в ответ на гипогликемию. Из ЦНС импульс идет в гипоталамус, где происходит секреция и синтез кортиколиберина. Под действием кортиколиберина в передней доле гипофиза происходит секреция и синтез АКТГ, АКТГ воздействует на кору надпочечников, где происходит секреция и синтез кортизола. Кортизол переносится в кровь и подходит к мышцам и печени, где вызывает соответствующие эффекты. Способствует распаду белков мышц до аминокислот, которые далее переносятся в кровь и в печень. В печени под действием кортизола из аминокислот образуется глюкоза в процессе глюконеогенеза. Образованная глюкоза выносится в кровь, при этом уровень глюкозы в крови повышается. Далее эта глюкоза поступает в жизненноважные органы – мозг, сердце, почки, а также мышцы с целью получения энергии.

Альдостерон – органы-мишени дистальные почечные канальцы. Способствует всасыванию натрия в дистальных почечных канальцах в кровь, при этом всасывается вода и хлор, а калий выводится из организма. Поэтому альдостерон вырабатывается в ответ на снижение натрия в крови, например, при обезвоживании, связанном с кровотечениями, обильным потоотделением. На фоне обезвоживания возникает гиповолемия – снижение объема циркулирующей крови и артериального давления. При снижении концентрации натрия в крови происходит возбуждение в ЦНС, импульс далее поступает в гипоталамус, где происходит секреция и синтез кортиколиберина, который способствует выработке АКТГ в передней доле гипофиза. АКТГ действует на кору надпочечников, где происходит секреция и синтез альдостерона. Альдостерон через кровь поступает к клеткам дистальных почечных канальцев, где происходит всасывание натрия, хлора, воды и выведения калия. В результате в крови повышается уровень натрия, воды, и увеличивается артериальное давление.

Гормоны мозгового слоя надпочечников

Адреналин — производное аминокислоты тирозина. Адреналин синтезируется в мозговом слое надпочечников в ответ на стресс, физическую работу, голодание, заболевания, связанные с усилением распада веществ, т.к. возникает угроза снижения концентрации глюкозы в крови. При этом сначала возникает импульс в ЦНС в ответ на гипогликемию. Далее импульс идет на мозговой слой надпочечников, где происходит секреция и синтез адреналина. Органы-мишени для адреналина мышцы, печень. В печени происходит распад гликогена до глюкозы, которая поступает в кровь, где ее концентрация повышается. Далее эта глюкоза поступает в жизненноважные органы – мозг, сердце, почки, а также мышцы с целью получения энергии.

В мышцах также происходит распад гликогена до глюкозо-6-фосфата под действием глюкагона, однако, глюкозо-6-фосфат не проникает в кровь.

Норадреналин — производное аминокислоты тирозина. Норадреналин действует также, как адреналин. Только его эффекты менее выражены.

Гормоны щитовидной железы

Тироксин – тетраийодтиронин – Т4 и трийодтиронин – Т3 – производные аминокислоты тирозина. Источником тирозина является белок тиреоглобулин. Вырабатываются в клетках щитовидной железы. Воздействуют на все органы. Способствуют в физиологических концентрациях синтезу белка, отвечают за усвоение кислорода на дыхательной цепи, т.е. участвуют в синтезе энергии. В целом регулируют процессы распада и синтеза веществ – основной обмен. Секреция и синтез гормонов щитовидной железы находится под контролем тиреолиберина гипоталамуса и тиреотропина гипофиза.

Гормоны половых желез

Являются гормонами стероидной природы, образуются из холестерола.

Тестостерон – образуется в половых железах мужчин и коре надпочечников у женщин. Способствует развитию половых признаков, регулирует функцию размножения, стимулирует синтез белков в мышцах, вызывая их рост.

Эстрогены — эстрон, эстрадиол, эстриол – образуются в женских половых железах и коре надпочечников у мужчин. В первую фазу цикла стимулируют процессы синтеза веществ в эндометрии матки, в результате эндометрий разрастается, утолщается, богат питательными веществами. Также усиливают процессы синтеза веществ в молочных железах.

Прогестерон — во вторую фазу цикла поддерживает процессы синтеза в эндометрии, способствует имплантации плодного яйца, снижает тонус миометрия, поддерживая беременность.

Секреция и синтез эстрогенов и прогестерона находится под контролем фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего гормонов (ЛГ). При этом ФСГ участвует в созревании фолликула и овуляции, а ЛГ поддерживает секрецию и синтез прогестерона в желтом теле яичника, которое образуется после овуляции.

Регуляция секреции и синтеза гормонов

Гормоны гипоталамуса способствуют секреции и синтезу гормонов гипофиза. Гормоны гипофиза способствуют секреции и синтезу гормонов в периферических железах внутренней секреции. Такой тип регуляции называется — прямые положительные связи. Гормоны периферических желез внутренней секреции снижают секрецию и синтез гормонов гипоталамуса и гипофиза – отрицательные обратные связи.

Клетки мишени тиреоидных гормонов. Синтез тиреоидных гормонов щитовидки

Тиреоидные гормоны (щитовидной железы) – известный регулятор липидного метаболизма.

При помощи приведенной свежей статьи в Nature хочется более подробно взглянуть на эту тему. Речь пойдет преимущественно о процессах в печени

Т3 и Т4 обладают прямыми [и непрямыми] эффектами на холестерин и синтез жировых кислот. Повышенные уровни LDL и HDL могут быть ассоциированы с гипотиреозом, а сниженные – с гипертиреозом. Высокие дозы Т3 ранее использовали для похудания , но пришлось прекратить из-за серьезных нежелательных явлений. Сейчас левотироксин иногда используется офф-лейбл для похудания.

Способы воздействия щитовидных гормонов на метаболизм жиров:

• Транскрипторная регуляция;
• Пост-трансляционная модификация (PTM);
• Влияние на концентрацию метаболитов;
• Влияние на энергетический статус в клетке

Транскрипторная регуляция (ядро) подразумевает наличие рецепторов (THR) где-то в ядре. Благо гидрофобность гормонов позволяет позволяем им проникать в ядро клетки. Гормоны щитовидной железы могут не ограничиваться «профильными» рецепторами, могут связываться и с другими рецепторами (например, с FOXO1, forkhead box protein O1), могут связываться с другими белками (в том числе ферментами), могут участвовать в сигнальных клеточных каскадах.

Рецепторы имеют две изоформы: THRα и THRβ. Обе присутствуют в большинстве тканей, но THRβ в большей степени выражен в печени, а THRα в сердце.

Тиреоидные гормоны стимулируют липолиз из запасов жира в белой жировой ткани (WAT) и пищевых источников для создания свободных жировых кислот, которые являются основным источником липидов для печени. Также щитовидные гормоны оказывают влияние на мембранные транспортные белки (FATPs, L-FABPs, CD36), через которые жировые кислоты попадают в печень. Транспортные белки вполне успешно регулируются TH-рецепторами.

De novo липогенез – это создание триглицеридов из пирувата (продукт гликолиза) при избытке глюкозы в диете. Также липогенез (но уже не de novo) может начинаться с циркулирующих и внутриклеточных жировых кислот. Тиреоидные гормоны способствуют de novo липогенезу (из глюкозы).

Противоречие «одновременной» стимуляция липогенеза и липолиза (мы знает, что одновременно организм такого не даст сделать, это «пустой» метаболический цикл) поясняется на рисунке выше. При избытке углеводов в диете (лето), растет Т3, что логично связано с задачей запасания жира на период зимнего голода/спячки. Зимой же щитовидные гормоны стимулируют липолиз и кетогенез, как следствие доставку энергии до тканей/мозга в виде VLDL и кетонов.

Не смотря на стимуляцию липогенеза, во время гипертиреоза мы получаем похудание даже на высоко углеводной диете. Так как метаболический уровень превышает синтез триглицеридов.

Тиреоидные гормоны стимулируют липофагию и аутофагию в печени .

Щитовидные гормоны ап-регулируют число и активность пероксисом (органеллы, которые «откусыывают» по 2 углерода от длинноцепочных жировых кислот и «справляются» с образовывающимися в процессе реактивными видами кислорода).

Переходя к митохондриям, очевидно, что тиреоидные гормоны склоняют наши энергостанции к оксидативному метаболизму. За счет активации PGC-1α и (ненапрямую) SIRT1 мы задействуем ось PGC- α1 > NRF1 > mtTFA . Таким образом гормоны щитовидной железы активируют бета-оксидацию как на уровне ДНК, так и на уровне мтДНК .

Ограничивающий скорость бета-оксидации фермент карнитин O-палмитоилтрансфераза 1 (CPT1) (еще точнее его печеночная изоформа CPT1- L α) стимулируется щитовидной .

Тиреоидные гормоны «объединяют» (couple) реакции липофагии с аутофагием митохондрий, поврежденных реактивными видами кислорода .

Активация бета-оксидации означает кроме всего прочего две вещи: активацию синтеза холестерина (для создания гормонов же) и активацию синтеза кетонов (как условно конечно продуктов бета-оксидации жиров).

В тоже время периферийный холестерин (LDL) конвертируется в HDL и возвращается в печень через так называемый reverse cholesterol pathway. Последим этапом «возврата» периферийного холестерина будет секреция желчи. Таким образом, тиреоидные гормоны обладают механизмом снижения холестерина в крови.

• Щитовидные гормоны стимулируют бета-оксидацию, аутофагию (в том числе липофагию и митофагию), синтез холестерина в печени, утилизацию периферийного холестерина, увеличивают количество пероксисом, активируют CPT1;
• В периоды высоко-углеводной диеты тиреоидные гормоны способствуют запасанию жира, а на высоко жировой диете способствуют липолизу;
• Современные аналоги/миметики гормонов щитовидной железы я намеренно не рассматривал, чтобы не провоцировать спорные эксперименты;
• Нормальная функция щитовидной железы, как видим, очень важна для кето-диеты.

P.S. Следующая тема: фотомодуляция функции щитовидной железы (на работах ученых из Гарварда, чтобы сложнее было считать это баснями) – и, если достану достаточно информации, то как это сделать в домашних условиях.

Щитовидная железа (ЩЖ) и гормоны, которые она продуцирует, играют исключительно важную роль в организме человека. Щитовидка является частью эндокринной системы человека, которая вместе с нервной системой осуществляют регуляцию всех органов и систем. Тиреоидные гормоны регулируют не только физическое развитие человека, но и существенно влияют на его интеллект. Доказательством этого является умственная отсталость у детей с врожденным гипотиреозом (сниженная продукция гормонов ЩЖ). Возникает вопрос, какие гормоны здесь вырабатываются, какой механизм действия гормонов щитовидной железы и биологические эффекты этих веществ?

Строение и гормоны щитовидной железы

Щитовидная железа – это непарный орган внутренней секреции (выделяет гормоны в кровь), который находится на передней поверхности шеи. Железа заключена в капсулу и состоит из двух долей (правой и левой) и перешейка, который их соединяет. В некоторых людей наблюдают дополнительную пирамидальную долю, которая отходит от перешейка. Весит железа около 20-30 грамм. Несмотря на свой маленький размер и вес, щитовидка занимает лидирующее место среди всех органов организма по интенсивности кровотока (даже головной мозг уступает ей), что свидетельствует о важности железы для организма.

Вся ткань щитовидки состоит из фолликулов (структурно-функциональная единица). Фолликулы – это округлые образования, которые по периферии состоят из клеток (тиреоцитов), а в середине заполнены коллоидом. Коллоид – это очень важное вещество. Оно вырабатывается тиреоцитами и состоит в основном из тиреоглобулина. Тиреоглобулин – это белок, который синтезируется в тиреоцитах из аминокислоты тирозина и атомов йода, и представляет собой готовый запас йодсодержимых гормонов щитовидной железы. Оба компонента тиреоглобулина не вырабатываются в организме и должны регулярно поступать с пищей, иначе может наступить дефицит гормонов и его клинические последствия.

Если организму необходимы тиреоидные гормоны, то тиреоциты обратно захватывают из коллоида синтезированный тиреоглобулин (депо готовых тиреоидных гормонов) и расщепляют его на два гормона ЩЖ:

• Т3 (трийодтиронин), его молекула имеет 3 атома йода;
• Т4 (тироксин), его молекула имеет 4 атома йода.

После выброса Т3 и Т4 в кровь, они соединяются со специальными транспортными белками крови и в таком виде (неактивном) транспортируются к месту назначения (чувствительные к тиреоидным гормонам ткани и клетки). Не вся порция гормонов в крови находится в связи с белками (они и проявляют гормональную активность). Это специальный защитный механизм, который придумала природа от переизбытка тиреоидных гормонов. По мере надобности в периферических тканях Т3 и Т4 отсоединяются от транспортных белков и выполняют свои функции.

Необходимо отметить, что гормональная активность тироксина и трийодтиронина значительно отличается. Т3 в 4-5 раз активнее, кроме того он плохо соединяется с транспортными белками, что усиливает его действие, в отличие от Т4. Тироксин, когда достигает чувствительных клеток, отсоединяется от белкового комплекса и от него отщепляется один атом йода, тогда он превращается в активный Т3. Таким образом, влияние гормонов щитовидной железы осуществляются на 96-97% за счет трийодтиронина.

Регулирует работу ЩЖ и выработку Т3 и Т4 гипоталамо-гипофизарная система по принципу обратной негативной связи. Если в крови недостаточное количество тиреоидных гормонов, то это улавливается гипоталамусом (часть головного мозга, где нервная и эндокринная регуляции функций организма плавно переходят друг в друга). Он синтезирует тиреотропин-релизинг гормон (ТРГ), который заставляет гипофиз (придаток головного мозга) вырабатывать тиреотропный гормон, который с током крови достигает ЩЖ и заставляет ее продуцировать Т3 и Т4. И наоборот, если в крови наблюдается избыток тиреоидных гормонов, то меньше вырабатывается ТРГ, ТТГ и соответственно Т3 и Т4.

Механизм действия тиреоидных гормонов

Как именно тиреоидные гормоны заставляют клетки делать то, что необходимо? Это очень сложный биохимический процесс, он требует вовлечения многих веществ и ферментов.

Тиреоидные гормоны относятся к тем гормональным веществам, которые осуществляют свои биологические эффекты путем соединения с рецепторами внутри клеток (так же, как и стероидные гормоны). Существует и вторая группа гормонов, которые действуют путем соединения с рецепторами на поверхности клеток (гормоны белковой природы, гипофиза, поджелудочной железы и пр.).

Отличием между ними является скорость ответа организма на стимуляцию. Так как белковым гормонам не нужно проникать внутрь ядра, то они действуют быстрее. Кроме того они активируют ферменты, которые уже синтезированы. А тиреоидные и стероидные гормоны воздействуют на клетки-мишени путем проникновения в ядро и активации синтеза нужных ферментов. Первые эффекты таких гормонов проявляются спустя 8 часов, в отличие от пептидной группы, которые осуществляют свои эффекты на протяжении доли секунд.

Весь сложный процесс того, как гормоны щитовидной железы регулируют функции организма можно отобразить в упрощенном варианте:

• проникновение гормона внутрь клетки через клеточную мембрану;
• соединение гормона с рецепторами в цитоплазме клетки;
• активирование комплекса гормон-рецептор и его миграция в ядро клетки;
• взаимодействие этого комплекса с определенным участком ДНК;
• активация нужных генов;
• синтез белков-ферментов, которые и осуществляют биологические действия гормона.

Биологические эффекты тиреоидных гормонов

Роль гормонов щитовидной железы трудно переоценить. Самая важная функция этих веществ – влияние на метаболизм человека (влияет на энергетический, белковый, углеводный, жировой обмен веществ).

Основные метаболические эффекты Т3 и Т4:

• повышает поглощение кислорода клетками, что приводит к выработке энергии, необходимой клеткам для процессов жизнедеятельности (повышение температуры и основного обмена);
• активизируют синтез белков клетками (процессы роста и развития тканей);
• липолитический эффект (расщепляют жиры), стимулируют окисление жирных кислот, что приводит к их уменьшению в крови;
• активируют образование эндогенного холестерина, который необходим для построения половых, стероидных гормонов и желчных кислот;
• активация распада гликогена в печени, что приводит к повышению глюкозы в крови;
• стимулируют секрецию инсулина.

Все биологические эффекты тиреоидных гормонов основываются на метаболических способностях.

Основные физиологические эффекты Т3 и Т4:

• обеспечение нормальных процессов роста, дифференциации и развития органов и тканей (особенно центральной нервной системы). Это особенно важно в период внутриутробного развития. Если в это время существует недостаток гормонов, то ребенок родиться с кретинизмом (физическая и умственная отсталость);
• быстрое заживление ран и травм;
• активация работы симпатической нервной системы (учащение сердцебиения, потливость, сужение сосудов);
• повышение сократимости сердца;
• стимуляция теплообразования;
• влияют на водный обмен;
• повышают артериальное давление;
• тормозят процессы образования и отложения жировых клеток, что приводит к похудению;
• активация психических процессов человека;
• поддержание репродуктивной функции;
• стимулируют образование клеток крови в костном мозге.

Нормы тиреоидных гормонов в крови

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма концентрация тиреоидных гормонов должна находиться в пределах нормальных значений, иначе появляются нарушения в работе органов и систем, которые связаны с недостатком (гипотиреоз) или избытком (тиреотоксикоз) гормонов ЩЖ в крови.

Референсные значения гормонов щитовидной железы:

• ТТГ (тиреотропный гормон гипофиза) — 0,4-4,0 мЕд/л;
• Т3 свободный — 2,6-5,7 пмоль/л;
• Т4 свободный — 9,0-22,0 пмоль/л;
• Т3 общий — 1.2-2.8 мМе/л;
• Т4 общий — 60.0-160.0 нмоль/л;
• тиреоглобулин – до 50 нг/мл.

Здоровая щитовидная железа и оптимальный баланс тиреоидных гормонов — очень важны для нормальной жизнедеятельности организма. Для того чтобы поддерживать нормальные значения гормонов в крови нужно не допускать дефицита в пище необходимых компонентов для построения тиреоидных гормонов (тирозин и йод).

Анатомия и физиология щитовидной железы

У зародыша щитовидная железа представляет собой выпячивание дна глоточного кармана. Удлиняясь книзу, она образует ductus thyreoglossus, преобретая двудольную структуру. В редких случаях одна или обе доли щитовидной железы не развиваются. При остановке миграции эмбриональной ткани возможно образование так называемой язычной щитовидной железы. Известны случаи, когда участки тиреоидной ткани локализуются и в других местах по ходу трахеи. Иногда они инфицируются или подвергаются злокачественному перерождению. Зародышевая тиреоидная ткань обладает свойством перемещаться вслед за вилочковой железой в грудную клетку, где спустя десятилетия способна дать начало загрудинному зобу со сдавлением трахеи или возвратного гортанного нерва.

Микроскопически ткань щитовидной железы состоит преимущественно из сферических тиреоидных фолликулов. В норме каждый фолликул представляет собой один слой кубовидных клеток, окружающих полость, заполненную вязкой гомогенной массой — коллоидом. В состоянии повышенной функции фолликулярные клетки приобретают цилиндрическую форму, а в условиях гипофункции уплощаются. Между фолликулами располагаются кровеносные капилляры и нервные окончания, непосредственно контактирующие с наружной поверхностью фолликулов. Апикальная (обращенная к заполненной коллоидом полости) поверхность каждой фолликулярной клетки (тиреоцита) снабжена микроворсинками, проникающими в коллоид.

Щитовидная железа взрослого человека содержит и парафолликулярные или К-клетки в межфолликулярной соединительной ткани, которые вырабатывают пептидный гормон — кальцитонин. Они отличаются от фолликулярного эпителия большим числом митохондрий и присутствием электронно-плотных гранул.

Синтез, секреция и метаболизм тиреоидных гормонов

При удалении атома йода из «внутреннего» кольца Т4 превращается в 3,3″,5″-трийодтиронин или в обратный (реверсивный) Т3 (рТ3). Дийодтиронин может существовать в трех формах (3″,5″-Т2, 3,5-Т2 или 3,3″-Т2). При отщеплении от Т4 или Т3 аминогруппы образуются соответственно тетрайод- и трийодтироуксусные кислоты. Значительная гибкость пространственной структуры молекулы тиреоидных гормонов, определяемой поворотом обоих колец тиронина по отношению к аланиновой части, играет существенную роль во взаимодействии этих гормонов со связывающими белками плазмы крови и клеточными рецепторами.

Основным природным источником йода служат морские продукты. Минимальная суточная потребность в йоде (в пересчете на йодид) для человека — около 80 мкг, но в отдельных местностях, где с профилактической целью применяется йодированная соль, потребление йодида может достигать 500 мкг/сут. Содержание йодида определяется не только тем его количеством, которое поступает из желудочно-кишечного тракта, но и «утечкой» из щитовидной железы (в норме около 100 мкг/сут), а также периферическим дейодированием йодтиронинов.

Рис. 31. Химическая структура тиреоидных гормонов.

Щитовидная железа обладает способностью концентрировать йодид из плазмы крови. Аналогичной способностью обладают и другие ткани, например, слизистая оболочка желудка и слюнные железы. Процесс переноса йодида в фолликулярный эпителий энергозависим, насыщаем и осуществляется сопряженно с обратной транспортировкой натрия мембранной натрий-калий-аденозинтрифосфатазой (АТФазой). Система перемещения йодида не строго специфична и обусловливает доставку в клетку ряда других анионов (перхлорат, пертехнетат и тиоцианат), которые являются конкурентными ингибиторами процесса накопления йодида в щитовидной железе.

Как уже отмечалось, помимо йода составной частью тиреоидных гормонов является тиронин, образующийся в недрах молекулы белка — тиреоглобулина. Его синтез происходит в тиреоцитах. На долю тиреоглобулина приходится 75 % всего содержащегося и 50 % синтезирующегося в каждый данный момент белка в щитовидной железе.

Йодид, попавший внутрь клетки, окисляется и ковалентно присоединяется к остаткам тирозина в молекуле тиреоглобулина. Как окисление, так и йодирование тирозильных остатков катализируются присутствующей в клетке пероксидазой. Хотя активная форма йода, йодирующая белок, точно неизвестна, но, прежде чем произойдет такое йодирование (т. е. процесс органификации йода), должна образоваться перекись водорода. По всей вероятности, она продуцируется НАД-Н-цитохромом В- или НАДФ-Н-цитохром С-редуктазой. Йодированию подвергаются как тирозильные, так и монойодтирозильные остатки в молекуле тиреоглобулина. На этот процесс влияет природа рядом расположенных аминокислот, а также третичная конформация тиреоглобулина. Пероксидаза представляет собой мембранно-связанный ферментный комплекс, простетическую группу которого образует гем. Гематиновая группировка абсолютно необходима для проявления активности фермента.

Йодирование аминокислот предшествует их конденсации, т. е. образованию тирониновых структур. Последняя реакция требует присутствия кислорода и может осуществляться через промежуточное образование активного метаболита йодтирозина, например пировиноградной кислоты, которая затем присоединяется к йодтирозильному остатку в составе тиреоглобулина. Независимо от того, какой именно механизм конденсации существует, эта реакция также катализируется тиреоидной пероксидазой.

Молекулярная масса зрелого тиреоглобулина 660000 дальтон (коэффициент седиментации — 19). Он обладает, по-видимому, уникальной третичной структурой, способствующей конденсации йодтирозильных остатков. Действительно, содержание тирозина в этом белке мало отличается от такового в других белках, причем йодирование тирозильных остатков может происходить в любом из них. Однако реакция конденсации осуществляется с достаточно высокой эффективностью, вероятно, только в тиреоглобулине.

Содержание йодаминокислот в нативном тиреоглобулине зависит от доступности йода. В норме тиреоглобулин содержит 0,5 % йода в составе 6 остатков монойодтирозина (МИТ), 4 — дийодтирозина (ДИТ), 2 — Т4 и 0,2 — Тз на молекулу белка. Обратный Т3 и дийодтиронины присутствуют в очень малых количествах. Однако в условиях дефицита йода эти соотношения нарушаются: возрастают отношения МЙТ/ДИТ и Т3/Т4, что рассматривают как активное приспособление гормогенеза в щитовидной железе к дефициту йода, поскольку Тз обладает большей метаболической активностью по сравнению с Т4.

На рис. 32 схематически изображена последовательность синтеза тиреоглобулина в фолликулярной клетке щитовидной железы. Весь процесс направлен в одну сторону: от базальной мембраны к апикальной и далее — в коллоидное пространство. Образование свободных тиреоидных гормонов и поступление их в кровь предполагает существование и обратного процесса (рис. 33). Последний складывается из ряда этапов. Вначале содержащийся в коллоиде тиреоглобулин захватывается отростками микроворсинок апикальной мембраны, образующими пузырьки пиноцитоза. Они перемещаются в цитоплазму фолликулярной клетки, где их называют коллоидными каплями. В свою очередь они сплавляются с микросомами, образуя фаголизосомы, и в их составе мигрируют к базальной клеточной мембране. В ходе этого процесса происходит протеолиз тиреоглобулина, во время которого образуются Т4 и Т3. Последние диффундируют из фолликулярной клетки в кровь.

В самой клетке происходит также частичное дейодирование Т4 с образованием Тз. В кровь попадает и некоторая часть йодтирозинов, йода и небольшое количество тиреоглобулина. Последнее обстоятельство имеет существенное значение для осмысливания патогенеза аутоиммунных заболеваний щитовидной железы, для которых характерно присутствие в крови антител к тиреоглобулину. В отличие от прежних представлений, согласно которым образование таких аутоантител связывали с повреждением тиреоидной ткани и попаданием тиреоглобулина в кровь, в настоящее время доказано, что тиреоглобулин поступает туда и в норме.

В процессе внутриклеточного протеолиза тиреоглобулина в цитоплазму фолликулярной клетки проникают не только йодтиронины, но и содержащиеся в белке в большом количестве йодтирозины. Однако, в отличие от Т4 и Тз, они быстро дейодируются ферментом, присутствующим в микросомной фракции, с образованием йодида. Большая часть последнего подвергается в щитовидной железе реутилизации, но некоторое его количество все же выходит из клетки в кровь.

Дейодирование йодтирозинов обеспечивает в 2-3 раза больше йодида для нового синтеза тиреоидных гормонов, чем транспортировка этого аниона из плазмы крови в щитовидную железу, и поэтому играет основную роль в поддержании синтеза йодт-иронинов.

За сутки щитовидная железа продуцирует примерно 80-100 мкг Т4. Период полужизни этого соединения в крови составляет 6-7 дней. Ежесуточно в организме распадается около 10 % секретируемого Т4. Скорость его деградации, как и Т3, зависит от их связывания с белками сыворотки и тканей. В нормальных условиях более 99,95 % присутствующего в крови Т4 и более 99,5 % Тз связано с белками плазмы. Последние выступают в роли буфера уровня свободных тиреоидных гормонов и одновременно служат как бы местом их хранения. На распределение Т4 и Тз среди различных связывающих белков влияют рН и ионный состав плазмы.

В плазме примерно 80 % Т4 скомплексировано с тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ), 15 % — с тироксинсвязывающим преальбумином (ТСПА), а остальная часть — с альбумином сыворотки. ТСГ связывает и 90 % Тз, а ТСПА — 5 % этого гормона. Принято считать, что метаболически активной является только та ничтожная доля тиреоидных гормонов, которая не присоединена к белкам и способна к диффузии через клеточную мембрану. В абсолютных цифрах количество свободного Т4 в сыворотке составляет около 2 нг%, а Тз — 0,2 нг%. Однако в последнее время получен ряд данных о возможной метаболической активности и той части тиреоидных гормонов, которая связана с ТСПА. Не исключено, что ТСПА является необходимым посредником в передаче гормонального сигнала из крови в клетки.

ТСГ имеет молекулярную массу 63 000 дальтон и представляет собой гликопротеин, синтезируемый в печени. Его сродство к Т4 примерно в 10 раз выше, чем к Тз. Углеводный компонент ТСГ представлен сиаловой кислотой и играет существенную роль в комплексировании гормонов. Печеночная продукция ТСГ стимулируется эстрогенами и тормозится андрогенами и большими дозами глюкокортикоидов. Кроме того, существуют врожденные аномалии продукции этого белка, которые могут сказаться на общей концентрации тиреоидных гормонов в сыворотке крови.

Молекулярная масса ТСПА 55000 дальтон. В настоящее время установлена полная первичная структура этого белка. Его пространственная конфигурация определяет существование проходящего через центр молекулы канала, в котором расположены два одинаковых связывающих места. Комплексирование Т4 с одним из них резко снижает сродство второго к гормону. Подобно ТСГ, ТСПА обладает

Рис. 32. Последовательность синтеза тиреоглобулина в щитовидной железе (схема)

Рис. 33. Схема образования свободных тиреоидных гормонов.

гораздо большим сродством к Т4, чем к Т3. Интересно, что другие участки ТСПА способны связывать небольшой по размеру (21 000) белок, специфически взаимодействующий с витамином А. Присоединение этого белка стабилизирует комплекс ТСПА с Т4. Важно отметить, что тяжелые нетиреоидные заболевания, а также голодание сопровождаются быстрым и значительным падением уровня ТСПА в сыворотке.

Сывороточный альбумин имеет наименьшее из перечисленных белков сродство к тиреоидным гормонам. Поскольку в норме с альбумином связано не более 5 % общего количества присутствующих в сыворотке тиреоидных гормонов, изменение его уровня лишь очень слабо влияет на концентрацию последних.

Как уже отмечалось, соединение гормонов с белками сыворотки крови не только предотвращает биологические эффекты Т3 и Т4, но и в значительной степени замедляет скорость их деградации. До 80 % Т4 метаболизируется путем монодейодирования. В случае отщепления атома йода в 5″-м положении образуется Т3, обладающий гораздо большей биологической активностью; при отщеплении йода в положении 5 образуется рТз, биологическая активность которого крайне незначительна. Монодейодирование Т4 в том или ином положении является не случайным процессом, а регулируется рядом факторов. Однако в норме дейодирование в обоих положениях протекает обычно с равной скоростью. Небольшие количества Т4 подвергаются дезаминированию и декарбоксилированию с образованием тетрайодтироуксусной кислоты, а также конъюгированию с серной и глюкуроновой кислотами (в печени) с последующей экскрецией конъюгатов с желчью.

Монодейодирование Т4 вне щитовидной железы служит основным источником Т3 в организме. Этот процесс обеспечивает почти 80 % из 20-30 мкг Т3, образующегося за сутки. Таким образом на долю секреции Т3 щитовидной железой приходится не более 20 % его суточной потребности. Внетиреоидное образование Тз из Т4 катализируется Тгб»-дейодиназой. Фермент локализуется в клеточных микросомах и требует в качестве кофактора восстановленных сульфгидрильных групп. Считают, что основное превращение Т4 в Тз происходит в тканях печени и почек. Т3 слабее, чем Т4, связан с белками сыворотки, поэтому подвергается более быстрой деградации.

Период его полужизни в крови составляет около 30 ч. Он превращается преимущественно в 3,3″-Т2 и 3,5-Т2; образуются и небольшие количества трийодтироуксусной и трийодтиропропионовой кислот, а также конъюгатов с серной и глюкуроновой кислотами. Все эти соединения практически лишены биологической активности. Различные дийодтиронины превращаются затем в монойодтиронины и, наконец, в свободный тиронин, который обнаруживается в моче.

Концентрация различных йодтиронинов в сыворотке здорового человека составляет, мкг%: Т4 — 5-11; нг%: Т3 — 75-200, тетрайодтироуксусная кислота — 100-150, рТ3 — 20-60, 3,3″-Т2 — 4-20, 3,5-Т2 — 2-10, трийодтироуксусная кислота — 5-15, 3″,5″-Т2 — 2-10, 3-Т, — 2,5.

Загадочная щитовидная железа и ее гормоны. Тироксин, Трийодтиронин, ТТГ. Зачем они нужны и как они работают.

Тироксин (Т 4) и трийодтиронин (Т 3)

Щитовидная железа вырабатывает разнообразные гормоны, основными из которых являются тироксин (Т 4) и трийодтиронин (Т 3). Оба этих гормона оказывают сходное многогранное действие на организм.

Функции гормонов щитовидной железы:

• Повышают потребление тканями кислорода.
• Повышают (при избытке) или снижают (при недостатке) , т.е. то количество энергии, которое организм расходует в покое.
• Стимулируют рост и дифференцировку тканей: мышечной, и так далее.
• Влияют на функциональную активность нервной системы. Особенно это касается нервной системы плода. Именно поэтому важно поддерживать нормальную концентрацию гормонов щитовидной железы во время .
• Регулируют работу сердечно-сосудистой системы. Улучшают проведение нервных импульсов в сердечной мышце, силу и частоту сердцебиений. При недостатке этих гормонов сердце бьется реже и с меньшей силой, при избытке — учащенно, вплоть до фибриляции в тяжелых случаях.
• Усиливают всасывание и расходование глюкозы и .

Подробнее о функции тиреоидных гормонов Вы можете прочитать .

Т 3 (трийодтиронин) в 3–5 раз более активен, чем Т 4 (тироксин), и действует быстрее, так как циркулирует в крови преимущественно в свободном виде (меньше связывается с белками крови). Он быстрее проникает через клеточные мембраны и быстрее «расходуется» организмом.

Т 4 (тироксин) более стабилен и может находиться в крови в неизмененном виде 24–48 ч. Когда организму требуется восполнить ресурс Т 3, специальные ферменты, дейодиназы , просто превращают Т 4 в более активный Т 3 .

Т 3 и Т 4 находятся в крови как в свободной форме, так и в связи со специальными белками-переносчиками. Активность проявляют только свободные формы гормонов щитовидной железы (св. Т 3 и св. Т 4).

Влияние гормонов щитовидной железы на организм зависит от их концентрации в крови. В норме они поддерживают оптимальный энергетический и обменный баланс в организме, но все меняется, как только этих гормонов становится слишком много или слишком мало.

Так небольшое увеличение концентрации тироксина в крови оказывает анаболический эффект, т.е. стимулирует рост мышечной и костной ткани, однако чрезмерное увеличение концентрации этого гормона в крови приводит к усиленному распаду белка и может вызывать разрушение мышц и костей — приводить к мышечной дистрофии и .

Состояние избытка гормонов щитовидной железы называется .

Состояние недостатка гормонов щитовидной железы называется гипотиреоз .

Тиреотропный гормон (ТТГ)

ТТГ — это гормон, который вырабатывается гипофизом. Он стимулирует работу щитовидной железы по механизму отрицательной обратной связи. Чем ниже становится концентрация в крови Т 3 и Т 4 , тем больше ТТГ выделяется гипофизом. И наоборот.

Это значит, что если по каким-то причинам гормоны щитовидной железы расходуются быстрее, головной мозг улавливает это и «подстегивает ее работу» с помощью ТТГ.

Также выработка ТТГ регулируется гипоталамусом при помощи тиреотропин-релизинг-гормона (тиролиберина).

Почему активность щитовидной железы смотрят по ТТГ?

Концентрация Т 3 и Т 4 в крови может меняться в широких пределах как в течение дня, так и под действием различных внешних и внутренних факторов.

Болезнь, повышенная физическая активность, стресс, беременность могут вызывать снижение концентрации тиреоидных гормонов в крови.

ТТГ же меняется более медленно. В среднем в течение 3-6 недель . Таким образом, его концентрация отражает те изменения, которые происходили с щитовидной железой в течение 1-1,5 месяцев.

Именно поэтому ТТГ позволяет, к примеру, выявить снижение функции щитовидной железы на ранних этапах, когда концентрация свободного Т 4 еще в норме.

Анализ крови на ТТГ позволяет лучше всего оценить функцию щитовидной железы.

Когда лучше сдавать анализ крови на ТТГ?

ТТГ имеет четко выраженные суточные колебания концентрации. Это значит, что в течение суток он вырабатывается гипофизом с разной интенсивностью.

Наибольшая концентрация ТТГ в крови отмечается с 2.00 до 4.00 и сохраняется на таком уровне до 6.00-8.00, а дальше идет на спад и достигает минимума к 17.00-18.00.

Анализ крови на ТТГ необходимо сдавать строго до 10.00 утра.

Перед анализом желательно не есть хотя бы 4 часа.

Девушкам лучше всего сдавать ТТГ на 3-5 день менструального цикла.

ТТГ и гипотиреоз

При гипотиреозе щитовидная железа перестает вырабатывать тиреоидные гормоны вообще или в необходимом количестве. Мозг улавливает снижение тиреоидных гормонов и увеличивает выработку ТТГ, чтобы стимулировать щитовидную железу. Но его усилия оказываются тщетны.

При гипотиреозе наблюдается повышение ТТГ выше 10 мЕД/л и снижение свободного Т 4 и Т 3 ниже нормы.

Тиреоидные гормоны тироксин (Т4) и трийодтироксин (Т3) влияют на интенсивность обмена веществ и энергии, они усиливают поглощение кислорода клетками и тканями, стимулируют распад гликогена, тормозят его синтез, влияют на жировой обмен. Особенно важно влияние тиреоидных гормонов на сердечно-сосудистую систему. Увеличивая чувствительность рецепторов сердечно-сосудистой системы к катехоламинам, тиреоидные гормоны учащают ритм сердечных сокращений и способствуют повышению артериального давления. Тиреоидные гормоны необходимы для нормального развития и функционирования центральной нервной системы, их дефицит приводит к развитию кретинизма.
Тиреотоксин стимулирует обмен веществ, ускоряет биохимические реакции, оказывает влияние на все органы, поддерживает нормальный тонус нервной системы. Гормон тироксин оказывает влияние на активность адреналина и холинэстеразы, на водный обмен, регулируя реоабсорбцию жидкости в почечных канальцах, влияет на клеточную проницаемость, белковый, жировой и углеводный обмен, на уровень окислительных процессов в организме, на основной обмен, на гемопоэз.
Тиреоидные гормоны оказывают большое влияние на гормональное развитие ребенка.
При недостатке их при врожденном тиреотоксикозе является низкий рост и замедленное костное созревание. Как правило, костный возраст более медленный, чем рост организма.
Основной эффект тиреоидных гормонов осуществляется на уровне хряща, кроме этого, тироксин играет роль и в минерализации костей.

Тиреоидные гормоны плода образуются из щитовидной железы. Материнские тиреоидные гормоны не проходят через плаценту. В связи с этим развитие мозга и формирование костей у детей с врожденным атиреозом или гипотиреозом замедлены уже при рождении. Однако дети с атиреоидизмом рождаются с нормальной массой и ростом, это дает основание полагать, что во время внутриутробного роста тиреоидные гормоны не оказывают влияния на нарастание массы и роста тела.
Тиреоидные гормоны детерминируют постнатальный рост и в особенности созревание костей. Физиологические дозы вызывают эффект роста только при атиреоидизме и гицотиреоидизме, но не у здоровых детей. Для этого эффекта необходим и нормальный уровень гормона роста. При дефиците гормона роста тиреоидные гормоны могут корригировать только замедленное созревание кости, но не замедленный рост.
Регулирует секрецию гормонов щитовидной железы тирео-тропный гормон, который синтезируется в передней доле гипофиза, его синтез контролируется тиреолиберином (гормоном гипоталамуса). Выпадение функции гипоталамуса и гипофиза ведет к гипотиреозу и наоборот, чрезмерная активность тиреотропнопродуцирующих клеток гипофиза или наличие тиреотропнс секретирующих образований гипофиза приводит к гиперфункции щитовидной железы и развитию тиреотоксикоза.

Тиреотропный гормон гипофиза поступает в щитовидную железу с током крови, связывается специальными рецепторами, расположенными на поверхности фолликулярных клеток, и стимулирует их биосинтетическую и секреторную деятельность. Большая часть тироксина, поступающего в кровь, образует комплекс с определенными белками сыворотки крови, но биологической активностью обладает только свободный гормон.
Трийодтиронин связывается белками сыворотки крови в меньшей степени, чем тироксин. Функциональная активность щитовидной железы постоянна, она снижается только в старческом возрасте. В препубертатном и пубертатном периодах активность щитовидной железы у девочек выше, чем у мальчиков.
При избыточной продукции гормонов щитовидной железы могут возникнуть аутоиммунные процессы, при которых биосинтез гормонов щитовидной железы и их избыточная продукция контролируется не тиреотропиногормоном, а тиреоидстимулирующими антителами. Последние являются компонентами иммуноглобулинов сыворотки крови. Это приводит к нарушению иммунологического равновесия в организме, дефициту Т-лимфоцитов, Т-супрессоров, осуществляющих в организме функцию «иммунологического надзора». Вследствие этого выживают «запрещенные» клоны Т-лимфоцитов, появившихся в результате мутации лимфоидных клеток или их предшественников Т-химеров, последние, сенсибизированные к антигенам, взаимодействуют с В-лимфоцитами, которые превращаются в плазматические клетки, способные синтезировать тиреоидстимулирующие антитела.

Наиболее изучены длительно действующий стимулятор щитовидной железы LATS и LATS-протектор, которые конкурируют с тиреотропином за связь с рецепторами к нему и оказывают действие, аналогичное действию тиреотропина. Определяются также антитела, которые осуществляют изолированное трофическое влияние на щитовидную железу. Чрезмерная секреция тиреоидных гормонов усиливает катаболитические процессы в организме: распад белков, гликогенолиз, липолиз, распад и превращение холестерина.
В результате диссимиляции процессов, активируемых щитовидной железой, усиливается высвобождение калия и воды из тканей и их выведение из организма, появляется витаминная недостаточность, снижается масса тела. Избыток тиреоидных гормонов оказывает на центральную нервную систему вначале возбуждающее влияние, а впоследствии приводит к ослаблению как тормозных, так и возбудительных процессов и возникновению психической неустойчивости. Он способствует нарушению утилизации-энергии, снижению пластического и энергетического обеспечения миокарда, повышению чувствительности к симпатическим влияниям катехоламинов.
Недостаточная продукция гормонов гипофиза и гипоталамуса тиреотропина и тиреолиберина приводит к снижению уровня гормонов щитовидной железы в организме.

Дефицит гормонов обусловливает нарушение всех видов обмена веществ:
1) белкового — нарушается синтез и распад белка;
2) обмена гликозаминогликанов (миксидема);
3) углеводного — замедление всасывания глюкозы;
4) липидного — повышение содержания холестерина;
5) водно-солевого — задержка воды в тканях.
Угнетение окислительных процессов проявляется снижением основного обмена.