Amiodaron in ščitnica. Sinteza in delovanje ščitničnih hormonov na telo Kakšni učinki so značilni za ščitnične hormone?

Predavanje 8.

Ščitnica. Fiziološki učinki ščitničnih hormonov.

1. Zgradba. Embriogeneza.

5. Mehanizem delovanja ščitničnih hormonov.

1. Zgradba. Embriogeneza.

Vsi vretenčarji imajo ščitnico. Pri ljudeh se nahaja v sprednjem predelu vratu, nekoliko pod krikoidnim hrustancem grla. Je v obliki podkve in je sestavljen iz treh glavnih delov: dveh stranskih reženj in srednjega neparnega dela - prevlake.

Med procesom človeške embriogeneze se ščitnica oblikuje v 3. tednu intrauterinega razvoja. Že med 12. in 14. tednom intrauterinega življenja je ščitnica sposobna absorbirati in kopičiti jod. Med 15. in 19. tednom se začne organska vezava joda in sinteza hormona tiroksina. Ščitnica torej začne delovati pri plodu že dolgo pred njegovim rojstvom, njena hormonska aktivnost je potrebna za popoln razvoj ploda.

Tkivo ščitnice je razdeljeno s plastmi vezivnega tkiva v ločene lobule. Glavni element njegovega parenhima so folikli. stena vsakega folikla je sestavljena iz tirocitov - enoslojnih epitelijskih celic, ki proizvajajo dva ščitnična hormona, ki vsebujeta jod. V obdobjih nizke funkcionalne aktivnosti žleze je epitelij raven, ko se poveča, postane kubičen in celo valjast. V notranjosti folikla je koloid - homogena masa, ki jo izloča epitelij folikla in vsebuje jod. Med folikli je ohlapno vezivno tkivo, v katerem so kopičenja epitelijskih celic - interfolikularni otoki, ki služijo kot vir nastajanja novih foliklov.

V steni foliklov in v interfolikularnih otokih so posebne okrogle ali ovalne celice, ki jih odlikuje svetla citoplazma ("svetle" celice). Povečanje aktivnosti teh celic se pojavi po perfuziji ščitnice z raztopinami z visoko vsebnostjo kalcija. "lahke" celice sodelujejo pri izločanju kalcitonina, zato se imenujejo C-celice ali K-celice (angleško - kalcitonin ali ruski kalcitonin). V procesu evolucije se je določeno število "lahkih" celic preselilo v druge endokrine žleze - obščitnice in timus.

Ščitnica je po prekrvavljenosti na prvem mestu v telesu (skozi gram tkiva v 1 minuti preteče 5,6 ml krvi, skozi ledvice le 1,5 ml), kar kaže na aktivno endokrino delovanje žleze. Žlezo inervirajo simpatični, parasimpatični in somatski živci. Številni simpatični živčni končiči so neposredno povezani s folikli, kar ustvarja pogoje za njihov neposreden vpliv na izločanje ščitničnih hormonov.

2. Ščitnični hormoni in njihov nastanek.

Ščitnični hormoni vključujejo dva jodirana hormona (tiroksin in trijodotironin) in tri peptidne hormone, ki so člani družine kalcitonina.

Tiroksin in trijodotironin nastanejo v folikularnih epitelijskih celicah. Za sintezo teh hormonov je potrebna stalna oskrba telesa z anorganskim jodom, ki ga človek prejme s hrano v obliki jodidov - kalijevega jodida in natrijevega jodida (v dnevni prehrani - 100-200 mcg). Človeško telo vsebuje 30-50 mg joda, od tega približno 15 mg v ščitnici.

Nastajanje hormonov v ščitnici poteka skozi naslednje faze:

1. Anorganski jod, ki vstopi v telo s hrano, se absorbira v kri in vstopi v folikle ščitnice, kjer se koncentrira. Njihovi jodidi se nato sprostijo z encimsko oksidacijo, da se sprosti elementarni jod.

2. Jod se združi z molekulo tirozina in tvori monojodtirozin in dijodtirozin. Jodirani tirozini nato oksidirajo, kondenzirajo in tvorijo tiroksin in trijodotirozin. Razmerje sintetiziranega tiroksina in trijodotironina je približno 4:1. Osrednjo vlogo v opisanih procesih ima velikomolekularni glikoprotein tiroglobulin , ki vključuje aminokislinske ostanke tirozin in jod. Tiroglobulin sintetizirajo epitelijske celice foliklov in se nato kopičijo v koloidu folikularne votline. V njegovi molekuli potekajo procesi organske vezave joda, tvorba jodiranih tirozinov in njihova kondenzacija. Tako biosinteza tiroksina in trijodotironina temelji na neprekinjeni tvorbi tiroglobulina. Ta proces se lahko delno pojavi neposredno v tirocitih.

3. Ščitnični hormoni se sprostijo iz molekule tiroglobulina in se sprostijo v kri. Ta stopnja se začne z vstopom koloidnih kapljic v epitelne celice s pinocitozo, po kateri pride do proteolitske cepitve molekule tiroglobulina s katepsini v lizosomih epitelijskih celic. Posledično se sproščajo tiroksin, trijodtirozin, pa tudi mono- in dijodtirozini. Hormoni prodrejo v kri, jotirozini pa so podvrženi dejodinaciji.

Glavni ščitnični hormon, ki kroži v krvi, je tiroksin. Tiroksin je v stanju, vezanem na beljakovine. Pri ljudeh je približno 75 % krožečega tiroksina povezano zα -globulin, 10-15% - s prealbuminom, majhne količine - z albuminom. Ta povezava je reverzibilna. Trijoditonin se veže tudi na plazemske beljakovine, vendar manj trdno, zato se njegov fiziološki učinek pokaže hitreje kot tiroksin. Vezava na beljakovine preprečuje izgubo ščitničnih hormonov skozi ledvice.

V celico prodreta le prosti tiroksin in trijodotironin, ki ju pritrdijo specifični proteini. Presnova ščitničnih hormonov poteka v perifernih tkivih, vključno z njihovo dejodinacijo. V tem primeru se tiroksin delno pretvori v biološko bolj aktiven trijodotironin. s popolno dejodinacijo, pa tudi z uničenjem peptidne verige, so hormoni popolnoma inaktivirani.

Telo odraslega potrebuje 100-300 mcg tiroksina ali 50-150 mcg trijodtironina na dan. Ščitnični hormoni se uničijo precej počasi: razpolovna doba tiroksina je približno 4 dni, trijodironina pa 45 ur. Odvečni hormoni se uničijo ali izločijo iz telesa. Presnovna razgradnja hormonov poteka predvsem v jetrih. Poleg tega se domneva, da imajo nastali metaboliti fiziološko aktivnost. Znano je, da produkt deaminacije tiroksina močno stimulira metamorfozo pri dvoživkah (učinek pri sesalcih ni raziskan).

Pred odstranitvijo tiroksina in trijodotironina iz telesa sledi njuna konjugacija z glukuronsko in žveplovo kislino v jetrih. Nastali glukuronidi in sulfoglukuronidi ščitničnih hormonov prehajajo v žolč in z njim v črevesje. Majhen del teh konjugatov hidrolizirajo črevesni encimi in se ponovno absorbirajo v kri. Nekatere ščitnične hormone izločajo ledvice.

3. Regulacija biosinteze in izločanja ščitničnih hormonov.

Glavni regulator delovanja ščitničnih foliklov je tirotropin ( hormon, ki ga izloča prednja hipofiza). Pod vplivom tirotropina pride do naslednjih sprememb:

1. Tirociti rastejo (po odstranitvi hipofize postanejo ploščati, po dajanju tirotropina pa kubični ali cilindrični);

2. Aktivira biosintezo treoidnih hormonov na različnih stopnjah:

Izboljša aktivni prenos jodidov iz krvi v folikle žleze zaradi depolarizacije celičnih membran in povečane aktivnosti ATPaze;

Poveča oksidacijo jodidov, tvorbo jodotironinov, sintezo tiroglobulina;

poveča se pinocitoza tiroglobulina in njegova migracija v lizosome, njegova razgradnja s proteolitičnimi encimi in sproščanje prostega tiroksina in trijodtironina v kri.

Vse to pojasnjuje, zakaj uničenje prednjega režnja hipofize vodi do atrofije ščitničnega parenhima in hipotiroidizma ter zakaj prekomerna proizvodnja tirotropina vodi do razvoja hipertiroidizma.

Odnos med hipofizo in ščitnico poteka po principu neposredne in povratne zveze.

Izločanje tirotropina aktivira faktor sproščanja tirotropina (faktor sproščanja tirotropina), ki ga proizvajajo nevrosekretorni elementi hipotalamusa. Tako v telesu deluje en sam sistem: tirotropin-sproščujoči hormon-tirotropin-ščitnični hormoni ali sistem hipotalamus-hipofiza-ščitnica. Preko hipotalamičnega dela možganov in hipofize se signali iz centralnega živčnega sistema, vključno z njegovimi višjimi deli, prenašajo v ščitnico. Ta mehanizem je osnova za akutno (včasih v 1-2 dneh) povečanje funkcionalne aktivnosti ščitnice po duševni travmi pri ljudeh.

Obstaja tudi obratna sorazmernost med ščitničnimi hormoni in tirotropinom na eni strani ter hipotalamičnimi celicami, ki proizvajajo tirotropin-sproščujoči hormon, na drugi strani: povečana proizvodnja ščitničnih hormonov in tirotropina zavira tvorbo tirotropin-sproščujočega hormona.

Menijo, da simpatični živci stimulirajo sekretorno aktivnost ščitnice, parasimpatični živci pa jo zavirajo. Vendar je neposrednih dokazov malo. Obstajajo dokazi o stikih med simpatičnimi živčnimi končiči in folikularnim epitelijem. Menijo, da avtonomni živčni sistem inervira samo krvne žile (denervacija ščitnice ne moti njenega odziva na ščitnični stimulirajoči hormon).

4. Metode za oceno funkcionalne aktivnosti ščitnice.

1. Ocena funkcionalnega stanja ščitnice na osnovi bazalne presnove. Metoda temelji na podatkih, da lahko hormoni, ki vsebujejo jod, povečajo bazalni metabolizem. Vendar je ta metoda netočna, saj lahko na količino bazalnega metabolizma vplivajo drugi dejavniki (tonus avtonomnega živčnega sistema, hormonska aktivnost drugih endokrinih žlez itd.).

2. Uporaba radioaktivnega joda. Apliciramo majhen odmerek radioaktivnega joda (1 do 5 μCi) in po 2 in 24 urah določimo privzem joda v ščitnici (npr. z Geiger-Mullerjevim števcem). Pri normalnem delovanju ščitnice je kopičenje joda v njej: v 2 urah - 7-12%, v 24 urah - 20-29% dane količine. Ko se njegova funkcija zmanjša, so ustrezne vrednosti 1-2 oziroma 2-4%, in ko se njena funkcija poveča - 20-40 in 40-80%.

3. Določanje količine plazemskega joda, vezanega na beljakovine (PBI). Pri zdravih ljudeh je BBI 3,4-8 μg%, s tirotoksikozo - več kot 8,5 in s hipotiroidizmom - manj kot 3 μg%.

4. Določitev reaktivnosti ščitnice na tirotropin: Najprej določimo bazalno koncentracijo ščitničnih hormonov v krvni plazmi (serum), nato pa še njihovo vsebnost po dajanju tirotropina.

5. Fiziološki pomen in mehanizmi delovanja ščitničnih hormonov.

Tiroksin in trijodtironin imata zelo širok spekter učinkov na telesne funkcije.

Rast in razvoj. Odstranitev ali oslabitev ščitnice pri odraslih pomaga zmanjšati izločanje ščitničnih hormonov, kar povzroči zmanjšanje bazalnega metabolizma za 40-50%. Koža izgubi elastičnost, lasje se stanjšajo, srce pa se upočasni. Otroci imajo tudi zamude pri rasti okostja, razvoju in puberteti. Tiroksin in trijodotironin sodelujeta z rastnim hormonom (somatotropnim hormonom). Prirojena nerazvitost ali celo popolna odsotnost ščitnice pri ljudeh prispeva k razvoju kretenizem . Kretenizem se kaže v kršitvi telesnih razmerij, zaostanku rasti, zmanjšanju bazalnega metabolizma, spremembah v stanju pokrovnih tkiv, nerazvitosti mišic, zatiranju racionalne dejavnosti, neplodnosti, srčni oslabelosti itd. Narava motenj v procesu diferenciacije žlez v embriogenezi še ni dovolj pojasnjena. Vzrok za razvoj spontanega kretenizma pri ljudeh je lahko tudi kronično pomanjkanje joda v prehrani. Hiperfunkcija ščitnice ima nasprotne spremembe v človeškem telesu.

Vpliv na živčni sistem. Pri zatiranju ali izklopu delovanja ščitnice v začetnih fazah ontogeneze se pojavijo globoke disfunkcije višjih delov možganov: zmanjšanje pogojno refleksne aktivnosti, zmanjšanje indikativnih reakcij. Hipotiroidizem vodi do sprememb v drugih delih možganov in perifernega živčnega sistema: zmanjšana je razdražljivost živčnih centrov, perifernih ganglijev in sinaps živčnih organov. Menijo, da te motnje temeljijo na močno zmanjšani stopnji diferenciacije živčnega tkiva: zmanjšanju velikosti nevronov, zaviranju razvoja živčnih končičev, zaviranju sipapsogeneze, zmanjšani mielinizaciji živcev in sintezi beljakovin v možganskem tkivu. Po mnenju nekaterih znanstvenikov je tiroksin nujen za sprožitev diferenciacije živčnih celic. Pomanjkanje ali presežek ščitničnih hormonov v kritičnem obdobju razvoja osrednjega živčnega sistema povzroči globoke spremembe v različnih delih možganov. Z normalizacijo ravnovesja ščitničnih hormonov jih lahko kompenziramo le v istem obdobju, vendar ne kasneje (pri človeku v prvih 3-6 mesecih). Po zaključku kritičnega obdobja razvoja postanejo nastale spremembe v živčnih celicah nepovratne.

Kazalo teme "Hormoni nadledvične žleze. Hormoni ščitnice.":
1. Hormoni nadledvične žleze. Regulativne funkcije nadledvičnih hormonov. Oskrba nadledvičnih žlez s krvjo.
2. Hormoni skorje nadledvične žleze in njihov vpliv na telo. Mineralkortikoidi: Aldosteron. Sistem renin-angiotenzin-aldosteron.
3. Glukokortikoidi: kortizol in kortikosteron. transkortin. Lipokortin. Regulacija izločanja in fiziološki učinki glukokortikoidov.
4. Itsenko-Cushingov sindrom. Simptomi Itsenko-Cushingovega sindroma. Vzroki za Itsenko-Cushingov sindrom.
5. Androgeni. Regulacija izločanja in fizioloških učinkov spolnih steroidov iz skorje nadledvične žleze. Virilizacija.
6. Adrenalin. norepinefrin. APUD sistem. Kateholamini. Kontrinsularni hormon. Adrenomedulin. Hormoni sredice nadledvične žleze in njihovi učinki na telo.
7. Regulativne funkcije ščitničnih hormonov. Oskrba ščitnice s krvjo.
8. Tiroglobulin. trijodtironin (T3). Tetrajodotironin (tiroksin, T4). Tirotropin. Regulacija izločanja in fiziološki učinki ščitničnih hormonov, ki vsebujejo jod.
9. Prekomerna proizvodnja ščitničnih hormonov. Hipertiroidizem. Kretenizem. hipotiroidizem. miksedem. Insuficienca ščitnice.
10. Kalcitonin. katakalcin. Hipokalciemični hormon. Regulacija izločanja in fiziološki učinki kalcitonina.

Tiroglobulin. trijodtironin (T3). Tetrajodotironin (tiroksin, T4). Tirotropin. Regulacija izločanja in fiziološki učinki ščitničnih hormonov, ki vsebujejo jod.

Tirociti oblika folikli napolnjena s koloidno maso tiroglobulina. Bazalna membrana tirocitov je tesno ob krvnih kapilarah, iz krvi pa te celice prejemajo ne le substrate, potrebne za sintezo energije in beljakovin, temveč tudi aktivno zajemajo jodove spojine - jodide. V tirocitih se sintetizira tiroglobulin in jodidi oksidirajo v atomski jod. Tiroglobulin vsebuje znatno količino aminokislinskih ostankov na površini molekule tirozin(tironini), ki so podvrženi jodiranju. Skozi apikalno membrano tirocita tiroglobulin izločajo v lumen folikla.

Med izločanjem hormonov v kri resice apikalne membrane obdajajo in z endocitozo absorbirajo kapljice koloida, ki jih v citoplazmi hidrolizirajo lizosomski encimi, in dva produkta hidrolize - trijodtironin (T3) in tetrajodtironin (tiroksin, T4) izloča skozi bazalno membrano v kri in limfo. Vse opisane procese uravnava tirotropin adenohipofize. Prisotnost toliko procesov, ki jih regulira en tirotropin, je zagotovljena z vključitvijo številnih znotrajceličnih sekundarnih prenašalcev sporočil. Obstaja tudi neposredna živčna regulacija ščitnice z avtonomnimi živci, čeprav ima manjšo vlogo pri aktiviranju izločanja hormonov kot učinki tirotropina. Mehanizem negativne povratne zveze pri uravnavanju delovanja ščitnice se realizira z ravnijo ščitničnih hormonov v krvi, ki zavira izločanje tirotropin sproščujočega hormona hipotalamusa in tirotropina hipofize. Intenzivnost izločanja ščitničnih hormonov vpliva na količino njihove sinteze v žlezi (lokalni pozitivni povratni mehanizem).

riž. 6.16. Genomski in ekstragenomski mehanizmi delovanja ščitničnih hormonov na celico.

Učinki hormonov se uresničijo tako po prodiranju hormonov v celico (vpliv na transkripcijo v jedru in sintezo beljakovin, vpliv na redoks reakcije in sproščanje energije v mitohondrijih), kot po vezavi hormona na membranski receptor (nastanek sekundarnih posrednikov, povečan transport substratov v celico, zlasti aminokislin, potrebnih za sintezo beljakovin).

Prenos T3 in T4 v krvi izvajajo s pomočjo posebnih proteinov, vendar v taki na beljakovine vezani obliki hormoni ne morejo prodreti v efektorske celice. Znaten del tiroksin odlagajo in prenašajo eritrociti. Destabilizacija njihovih membran, na primer pod vplivom ultravijoličnega obsevanja, povzroči sproščanje tiroksina v krvno plazmo. Ko hormon medsebojno deluje z receptorjem na površini celične membrane, hormonsko-proteinski kompleks disociira, nakar hormon prodre v celico. Intracelularne tarče ščitničnih hormonov so jedro in organeli (mitohondriji). Mehanizem delovanja ščitničnih hormonov je prikazan na sl. 6.16.

T3 je nekajkrat bolj aktiven kot T4, T4 pa se v tkivih pretvori v T3. V zvezi s tem je glavni del učinkov ščitnični hormoni zagotavlja T3.

Glavni presnovni učinki ščitničnih hormonov so:

1) povečana absorpcija kisika v celicah in mitohondrijih z aktivacijo oksidativnih procesov in povečanjem bazalnega metabolizma,
2) stimulacija sinteze beljakovin s povečanjem prepustnosti celičnih membran za aminokisline in aktivacijo genetskega aparata celice,
3) lipolitični učinek in oksidacija maščobnih kislin z zmanjšanjem njihove ravni v krvi,
4) aktiviranje sinteze holesterola v jetrih in njegovo izločanje z žolčem,
5) hiperglikemija zaradi aktivacije razgradnje glikogena v jetrih in povečane absorpcije glukoze v črevesju,
6) povečana poraba in oksidacija glukoze v celicah,
7) aktivacija jetrne insulinaze in pospešitev inaktivacije insulina,
8) stimulacija izločanja insulina zaradi hiperglikemije.

Torej odveč količino ščitničnih hormonov, s spodbujanjem izločanja insulina in hkratnim povzročanjem protiinzularnih učinkov, lahko prispeva tudi k razvoju sladkorne bolezni.

riž. 6.17. Ravnovesje joda v telesu.

500 mcg joda pride v telo s hrano in vodo na dan. Jodidi, ki se absorbirajo v kri, se dostavijo v ščitnico, kjer se odlaga glavni ščitnični bazen joda. Njegova poraba med izločanjem ščitničnih hormonov se polni iz rezervnega bazena krvi. Glavnina joda se izloči skozi ledvice z urinom (485 mcg), nekaj se izgubi z blatom (15 mcg), zato je izločanje joda enako njegovemu vnosu v telo, kar predstavlja zunanje ravnovesje.

Glavni fiziološki učinki ščitničnih hormonov, ki jih povzročajo zgornje presnovne spremembe, se kažejo v naslednjem:

1) zagotavljanje normalnih procesov rasti, razvoja in diferenciacije tkiv in organov, zlasti centralnega živčnega sistema, ter procesov fiziološke regeneracije tkiv,
2) aktivacija simpatičnih učinkov (tahikardija, znojenje, vazokonstrikcija itd.), oboje zaradi povečane občutljivosti adrenergičnih receptorjev, in kot posledica zatiranja encimov (monoaminooksidaze), ki uničujejo norepinefrin,
3) povečanje proizvodnje energije v mitohondrijih in kontraktilnosti miokarda,
4) povečana proizvodnja toplote in telesna temperatura,
5) povečanje razdražljivosti centralnega živčnega sistema in aktivacija duševnih procesov,
6) preprečevanje stresnih poškodb miokarda in nastanka razjed v želodcu,
7) povečanje ledvičnega krvnega pretoka, glomerularne filtracije in diureze z zaviranjem tubularne reabsorpcije v ledvicah,
8) ohranjanje reproduktivne funkcije.

Video lekcija Ščitnični hormoni v zdravju in bolezni

Ščitnica (TG) in hormoni, ki jih proizvaja, imajo v človeškem telesu izjemno pomembno vlogo. Ščitnica je del človeškega endokrinega sistema, ki skupaj z živčnim sistemom uravnava vse organe in sisteme. Ščitnični hormoni uravnavajo ne le fizični razvoj človeka, ampak pomembno vplivajo tudi na njegovo inteligenco. Dokaz za to je duševna zaostalost pri otrocih s prirojenim hipotiroidizmom (zmanjšana proizvodnja ščitničnih hormonov). Postavlja se vprašanje, kateri hormoni tukaj nastajajo, kakšen je mehanizem delovanja ščitničnih hormonov in biološki učinki teh snovi?

Zgradba in hormoni ščitnice

Ščitnica je neparni endokrini organ (sprošča hormone v kri), ki se nahaja na sprednji površini vratu. Žleza je zaprta v kapsulo in je sestavljena iz dveh režnjev (desnega in levega) in prevlake, ki ju povezuje. Pri nekaterih ljudeh opazimo dodaten piramidni reženj, ki sega od prevlake. Železo tehta približno 20-30 gramov. Ščitnica kljub svoji majhnosti in teži zaseda vodilno mesto med vsemi organi telesa po intenzivnosti krvnega pretoka (tudi možgani so slabši od nje), kar kaže na pomen žleze za telo.

Vse ščitnično tkivo sestavljajo folikli (strukturna in funkcionalna enota). Folikli so okrogle tvorbe, ki so na obodu sestavljene iz celic (tirocitov), v sredini pa so napolnjene s koloidom. Koloid je zelo pomembna snov. Proizvajajo ga tirociti in je sestavljen predvsem iz tiroglobulina. Tiroglobulin je beljakovina, ki se sintetizira v tirocitih iz atomov aminokisline tirozina in joda in je pripravljena zaloga ščitničnih hormonov, ki vsebujejo jod. Obe komponenti tiroglobulina v telesu ne nastajata in ju je treba redno vnašati s hrano, sicer lahko pride do pomanjkanja hormona in njegovih kliničnih posledic.

Če telo potrebuje ščitnične hormone, tirociti ponovno ujamejo sintetiziran tiroglobulin iz koloida (depo že pripravljenih ščitničnih hormonov) in ga razgradijo na dva ščitnična hormona:

T3 (trijodotironin), njegova molekula ima 3 atome joda;
T4 (tiroksin), njegova molekula ima 4 atome joda.

Po sprostitvi T3 in T4 v kri se združita s posebnimi transportnimi proteini v krvi in se v tej obliki (neaktivni) transportirata do cilja (tkiva in celice, občutljive na ščitnične hormone). Niso vsi hormoni v krvi vezani na beljakovine (izkazujejo hormonsko aktivnost). To je poseben zaščitni mehanizem, ki si ga je narava izmislila pred presežkom ščitničnih hormonov. Po potrebi se v perifernih tkivih T3 in T4 ločita od transportnih proteinov in opravljata svoje funkcije.

Treba je opozoriti, da se hormonska aktivnost tiroksina in trijodotironina bistveno razlikuje. T3 je 4-5 krat bolj aktiven, poleg tega se slabo veže na transportne beljakovine, kar poveča njegov učinek, za razliko od T4. Tiroksin, ko doseže občutljive celice, se izloči iz proteinskega kompleksa in od njega se odcepi en atom joda, nato pa se spremeni v aktivni T3. Tako je vpliv ščitničnih hormonov 96-97% posledica trijodotironina.

Hipotalamo-hipofizni sistem uravnava delovanje ščitnice in nastajanje T3 in T4 po principu negativne povratne zveze. Če je v krvi premalo ščitničnih hormonov, to zazna hipotalamus (del možganov, kjer živčna in endokrina regulacija telesnih funkcij gladko prehajata ena v drugo). Sintetizira tirotropin-sproščujoči hormon (TRH), ki povzroči, da hipofiza (možganski privesek) proizvaja ščitnico stimulirajoči hormon, ki po krvnem obtoku doseže ščitnico in povzroči, da proizvaja T3 in T4. In obratno, če je v krvi presežek ščitničnih hormonov, se proizvaja manj TRH, TSH in s tem T3 in T4.

Mehanizem delovanja ščitničnih hormonov

Kako natančno ščitnični hormoni povedo celicam, naj naredijo, kar morajo? To je zelo zapleten biokemični proces, ki zahteva sodelovanje številnih snovi in encimov.

Ščitnični hormoni so tiste hormonske snovi, ki izvajajo svoje biološke učinke tako, da se vežejo na receptorje znotraj celic (tako kot steroidni hormoni). Obstaja druga skupina hormonov, ki delujejo tako, da se vežejo na receptorje na površini celic (proteinski hormoni, hipofiza, trebušna slinavka itd.).

Razlika med njima je v hitrosti odziva telesa na stimulacijo. Ker beljakovinskim hormonom ni treba prodreti v jedro, delujejo hitreje. Poleg tega aktivirajo že sintetizirane encime. Ščitnični in steroidni hormoni vplivajo na ciljne celice tako, da prodrejo v jedro in aktivirajo sintezo potrebnih encimov. Prvi učinki takšnih hormonov se pokažejo po 8 urah, v nasprotju s peptidno skupino, ki učinkuje v delčku sekunde.

Celoten zapleten proces, kako ščitnični hormoni uravnavajo telesne funkcije, je mogoče prikazati v poenostavljeni različici:

prodiranje hormona v celico skozi celično membrano;
povezava hormona z receptorji v citoplazmi celice;
aktivacija kompleksa hormon-receptor in njegova migracija v celično jedro;
interakcija tega kompleksa z določenim delom DNK;
aktivacija potrebnih genov;
sinteza encimskih proteinov, ki izvajajo biološko delovanje hormona.

Biološki učinki ščitničnih hormonov

Vloge ščitničnih hormonov je težko preceniti. Najpomembnejša funkcija teh snovi je njihov vpliv na presnovo človeka (vplivajo na presnovo energije, beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob).

Glavni presnovni učinki T3 in T4:

poveča absorpcijo kisika v celicah, kar vodi do proizvodnje energije, potrebne za celice za vitalne procese (povečana temperatura in bazalni metabolizem);
aktiviranje sinteze beljakovin v celicah (procesi rasti in razvoja tkiv);
lipolitični učinek (razgrajujejo maščobe), spodbujajo oksidacijo maščobnih kislin, kar vodi do njihovega zmanjšanja v krvi;
aktivirajo tvorbo endogenega holesterola, ki je potreben za izgradnjo spolnih, steroidnih hormonov in žolčnih kislin;
aktivacija razgradnje glikogena v jetrih, kar vodi do povečanja glukoze v krvi;
spodbujajo izločanje insulina.

Vsi biološki učinki ščitničnih hormonov temeljijo na presnovnih zmožnostih.

Glavni fiziološki učinki T3 in T4:

zagotavljanje normalnih procesov rasti, diferenciacije in razvoja organov in tkiv (zlasti centralnega živčnega sistema). To je še posebej pomembno v obdobju intrauterinega razvoja. Če v tem času pride do pomanjkanja hormonov, se bo otrok rodil s kretinizmom (telesna in duševna zaostalost);
hitro celjenje ran in poškodb;
aktivacija simpatičnega živčnega sistema (pospešen srčni utrip, znojenje, vazokonstrikcija);
povečana kontraktilnost srca;
stimulacija proizvodnje toplote;
vpliva na presnovo vode;
povečati krvni tlak;
zavirajo procese nastajanja in odlaganja maščobnih celic, kar vodi do izgube teže;
aktivacija človeških duševnih procesov;
ohranjanje reproduktivne funkcije;
spodbujajo nastajanje krvnih celic v kostnem mozgu.

Norme ščitničnih hormonov v krvi

Za normalno delovanje telesa mora biti koncentracija ščitničnih hormonov v mejah normalnih vrednosti, sicer se pojavijo motnje v delovanju organov in sistemov, ki so povezane s pomanjkanjem (hipotiroidizem) ali presežkom (tirotoksikoza) ščitničnih hormonov v krvi.

Referenčne vrednosti ščitničnih hormonov:

TSH (tiroidni stimulirajoči hormon hipofize) - 0,4-4,0 mU / l;
Prosti T3 - 2,6-5,7 pmol / l;
Prosti T4 - 9,0-22,0 pmol / l;
Skupni T3 - 1,2-2,8 mIU / l;
T4 skupaj - 60,0-160,0 nmol / l;
tiroglobulin - do 50 ng / ml.

Zdrava ščitnica in optimalno ravnovesje ščitničnih hormonov sta zelo pomembna za normalno delovanje telesa. Da bi ohranili normalno raven hormonov v krvi, je treba preprečiti pomanjkanje v hrani potrebnih sestavin za izgradnjo ščitničnih hormonov (tirozin in jod).

Ščitnični hormoni imajo širok spekter delovanja, najbolj pa njihov vpliv vpliva na celično jedro. Lahko neposredno vplivajo na procese, ki se odvijajo v mitohondrijih, pa tudi v celični membrani.

Pri sesalcih in ljudeh so ščitnični hormoni še posebej pomembni za razvoj centralnega živčnega sistema in za rast telesa kot celote.

Že dolgo je znan stimulativni učinek teh hormonov na hitrost porabe kisika (kalorični učinek) celotnega telesa, pa tudi posameznih tkiv in podceličnih frakcij. Pomembno vlogo v mehanizmu fiziološkega kaloričnega učinka T 4 in T 3 lahko igra stimulacija sinteze takih encimskih beljakovin, ki v procesu svojega delovanja uporabljajo energijo adenozin trifosfata (ATP), za na primer membranska natrijeva-kalijeva ATP-aza, ki je občutljiva na oubain in preprečuje znotrajcelično kopičenje natrijevih ionov. Ščitnični hormoni lahko v kombinaciji z adrenalinom in inzulinom neposredno povečajo privzem kalcija v celice in povečajo koncentracijo ciklične adenozin monofosforne kisline (cAMP) v njih ter transport aminokislin in sladkorjev skozi celično membrano.

Ščitnični hormoni imajo posebno vlogo pri uravnavanju delovanja srčno-žilnega sistema. Tahikardija pri tirotoksikozi in bradikardija pri hipotiroidizmu sta značilna znaka kršitve statusa ščitnice. Te (kot tudi mnoge druge) manifestacije bolezni ščitnice so dolgo pripisovali povečanju simpatičnega tonusa pod vplivom ščitničnih hormonov. Sedaj pa je dokazano, da prekomerna raven slednjih v telesu povzroči zmanjšanje sinteze adrenalina in norepinefrina v nadledvičnih žlezah ter zmanjšanje koncentracije kateholaminov v krvi. Pri hipotiroidizmu se poveča koncentracija kateholaminov. Prav tako niso potrjeni podatki o upočasnitvi razgradnje kateholaminov v pogojih povišane ravni ščitničnih hormonov v telesu. Najverjetneje se zaradi neposrednega (brez sodelovanja adrenergičnih mehanizmov) delovanja ščitničnih hormonov na tkiva spremeni občutljivost slednjih na kateholamine in mediatorje parasimpatičnih vplivov. Dejansko je bilo pri hipotiroidizmu opisano povečanje števila beta-adrenergičnih receptorjev v številnih tkivih (vključno s srcem).

Mehanizmi prodiranja ščitničnih hormonov v celice niso dobro razumljeni. Ne glede na to, ali poteka pasivna difuzija ali aktivni transport, ti hormoni precej hitro prodrejo v ciljne celice. Vezna mesta za T 3 in T 4 ne najdemo samo v citoplazmi, mitohondrijih in jedru, ampak tudi na celični membrani, vendar je jedrni kromatin celic tisti, ki vsebuje področja, ki najbolje zadoščajo kriterijem za hormonske receptorje. Afiniteta ustreznih proteinov za različne analoge T 4 je običajno sorazmerna z biološko aktivnostjo slednjih. Stopnja zasedenosti takih območij je v nekaterih primerih sorazmerna z obsegom celičnega odziva na hormon. Vezavo ščitničnih hormonov (predvsem T3) v jedru izvajajo nehistonski kromatinski proteini, katerih molekulska masa po solubilizaciji je približno 50.000 daltonov. Zdi se, da jedrsko delovanje ščitničnih hormonov ne zahteva predhodne interakcije s citosolnimi proteini, kot je opisano za steroidne hormone. Koncentracija jedrskih receptorjev je običajno še posebej visoka v tkivih, za katera je znano, da so občutljiva na ščitnične hormone (sprednja hipofiza, jetra) in zelo nizka v vranici in testisih, za katere poročajo, da se ne odzivajo na T4 in T3.

Po interakciji ščitničnih hormonov s kromatinskimi receptorji se aktivnost RNA polimeraze precej hitro poveča in poveča se tvorba RNA z visoko molekulsko maso. Pokazalo se je, da lahko T3 poleg generaliziranega učinka na genom selektivno stimulira sintezo RNA, ki kodira tvorbo specifičnih proteinov, na primer alfa2-makroglobulina v jetrih, rastnega hormona v pituicitih in, po možnosti, mitohondrijski encim alfa-glicerofosfat dehidrogenaza in citoplazmatski jabolčni encim. Pri fizioloških koncentracijah hormonov so jedrski receptorji več kot 90 % vezani na T3, medtem ko je T4 prisoten v kompleksu z receptorji v zelo majhnih količinah. To upravičuje pogled na T4 kot prohormon in T3 kot pravi ščitnični hormon.

Regulacija izločanja. T4 in T3 sta lahko odvisna ne le od hipofiznega TSH, ampak tudi od drugih dejavnikov, zlasti koncentracije jodida. Še vedno pa je glavni regulator delovanja ščitnice TSH, katerega izločanje je pod dvojnim nadzorom: hipotalamičnega TRH in perifernih ščitničnih hormonov. Če se koncentracija slednjega poveča, je odziv TSH na TRH potlačen. Izločanje TSH ne zavirata samo T 3 in T 4, ampak tudi hipotalamični dejavniki – somatostatin in dopamin. Medsebojno delovanje vseh teh dejavnikov določa zelo fino fiziološko regulacijo delovanja ščitnice v skladu s spreminjajočimi se potrebami telesa.

TSH je glikopeptid z molekulsko maso 28.000 daltonov. Sestavljen je iz 2 peptidnih verig (podenot), ki sta povezani z nekovalentnimi silami in vsebuje 15 % ogljikovih hidratov; Alfa podenota TSH se ne razlikuje od tiste v drugih polipeptidnih hormonih (LH, FSH, humani horionski gonadotropin). Biološko aktivnost in specifičnost TSH določa njegova podenota beta, ki jo ločeno sintetizirajo tirotrofi hipofize in nato pritrdijo na podenoto alfa. Ta interakcija se pojavi precej hitro po sintezi, saj sekretorna zrnca v tirotrofih vsebujejo predvsem končni hormon. Lahko pa se pod vplivom TRH sprosti majhno število posameznih podenot v neuravnoteženem razmerju.

Hipofizno izločanje TSH je zelo občutljivo na spremembe koncentracije T4 in T3 v krvnem serumu. Zmanjšanje ali povečanje te koncentracije celo za 15-20% vodi do recipročnih premikov v izločanju TSH in njegovem odzivu na eksogeni TRH. Aktivnost dejodinaze T 4 -5 v hipofizi je še posebej visoka, zato se serumski T 4 v njej pretvarja v T 3 bolj aktivno kot v drugih organih. To je verjetno razlog, zakaj znižanje ravni T 3 (ob ohranjanju normalne koncentracije T 4 v serumu), zabeleženo pri hudih ne-ščitničnih boleznih, redko povzroči povečanje izločanja TSH. Ščitnični hormoni zmanjšajo število receptorjev TRH v hipofizi, njihov zaviralni učinek na izločanje TSH pa zaviralci sinteze beljakovin le delno blokirajo. Največja inhibicija izločanja TSH nastopi dolgo časa po dosegu najvišjih koncentracij T4 in T3 v serumu. Nasprotno pa močan padec ravni ščitničnih hormonov po odstranitvi ščitnice povzroči ponovno vzpostavitev bazalnega izločanja TSH in njegovega odziva na TRH šele po nekaj mesecih ali celo pozneje. To je treba upoštevati pri ocenjevanju stanja osi hipofiza-ščitnica pri bolnikih, ki se zdravijo zaradi bolezni ščitnice.

Hipotalamični stimulator izločanja TSH - tirotropin-sproščujoči hormon (tripeptid piroglutamilhistidilprolinamid) - je v največji koncentraciji prisoten v mediani eminenci in arkuatnem jedru. Vendar pa ga najdemo tudi v drugih predelih možganov, pa tudi v prebavilih in otočkih trebušne slinavke, kjer je njegovo delovanje slabo razumljeno. Tako kot drugi peptidni hormoni tudi TRH sodeluje z membranskimi receptorji pituicitov. Njihovo število se ne zmanjšuje le pod vplivom ščitničnih hormonov, ampak tudi s povišanjem ravni samega TRH (»down adjustment«). Eksogeni TRH spodbuja izločanje ne le TSH, ampak tudi prolaktina, pri nekaterih bolnikih z akromegalijo in kronično disfunkcijo jeter in ledvic pa tudi tvorbo rastnega hormona. Vendar pa vloga TRH pri fiziološki regulaciji izločanja teh hormonov ni bila ugotovljena. Razpolovna doba eksogenega TRH v človeškem serumu je zelo kratka - 4-5 minut. Ščitnični hormoni verjetno ne vplivajo na njeno izločanje, ostaja pa problem regulacije slednjega tako rekoč neraziskan.

Poleg omenjenega zaviralnega učinka somatostatina in dopamina na izločanje TSH ga modulirajo številni steroidni hormoni. Tako estrogeni in peroralni kontraceptivi povečajo odziv TSH na TRH (verjetno zaradi povečanja števila receptorjev TRH na membrani celic sprednje hipofize) in omejujejo zaviralni učinek dopaminergičnih zdravil in ščitničnih hormonov. Farmakološki odmerki glukokortikoidov zmanjšajo bazalno izločanje TSH, njegov odziv na TRH in dvig njegove ravni v večernih urah. Vendar pa fiziološki pomen vseh teh modulatorjev izločanja TSH ni znan.

Tako v sistemu regulacije delovanja ščitnice osrednje mesto zasedajo tirotrofi sprednje hipofize, ki izločajo TSH. Slednji nadzoruje večino presnovnih procesov v parenhimu ščitnice. Njegov glavni akutni učinek je spodbujanje nastajanja in izločanja ščitničnih hormonov, kronični učinek pa hipertrofija in hiperplazija ščitnice.

Na površini membrane tirocitov so receptorji, specifični za alfa podenoto TSH. Po interakciji hormona z njimi se odvija bolj ali manj standardno zaporedje reakcij za polipeptidne hormone. Hormonsko-receptorski kompleks aktivira adenilat ciklazo, ki se nahaja na notranji površini celične membrane. Protein, ki veže gvanilni nukleotid, najverjetneje igra konjugacijsko vlogo pri interakciji hormonskega receptorskega kompleksa in encima. Dejavnik, ki določa stimulativni učinek receptorja na ciklazo, je lahko (3-podenota hormona. Mnogi učinki TSH so očitno posredovani s tvorbo cAMP iz ATP pod delovanjem adenilat ciklaze. Čeprav se ponovno uvedeni TSH še naprej veže na receptorje tirocitov, se zdi, da je ščitnica določen čas odporna na ponavljajoče se dajanje hormona. Mehanizem te avtoregulacije odziva cAMP na TSH ni znan.

cAMP, ki nastane pod vplivom TSH, v citosolu interagira s cAMP-vezavnimi podenotami proteinskih kinaz, kar vodi do njihove ločitve od katalitskih podenot in aktivacije slednjih, tj. do fosforilacije številnih proteinskih substratov, kar spremeni njihovo delovanje in s tem metabolizem celotne celice. Ščitnica vsebuje tudi fosfoprotein fosfataze, ki obnavljajo stanje ustreznih beljakovin. Kronično delovanje TSH povzroči povečanje volumna in višine ščitničnega epitelija; takrat se poveča število folikularnih celic, kar povzroči njihovo protruzijo v koloidni prostor. V kultiviranih tirocitih TSH spodbuja nastanek mikrofolikularnih struktur.

TSH sprva zmanjša sposobnost ščitnice za koncentracijo jodida, verjetno zaradi cAMP-posredovanega povečanja prepustnosti membrane, ki spremlja depolarizacijo membrane. Kronično delovanje TSH pa močno poveča privzem jodida, na kar očitno posredno vpliva povečana sinteza prenašalnih molekul. Veliki odmerki jodida ne le sami zavirajo transport in organizacijo slednjega, ampak tudi zmanjšajo odziv cAMP na TSH, čeprav ne spremenijo njegovega učinka na sintezo beljakovin v ščitnici.

TSH neposredno spodbuja sintezo in jodiranje tiroglobulina. Pod vplivom TSH se poraba kisika s ščitnico hitro in močno poveča, kar je verjetno povezano ne toliko s povečanjem aktivnosti oksidativnih encimov, temveč s povečanjem razpoložljivosti adenin difosforne kisline - ADP. TSH poveča skupno raven piridinskih nukleotidov v ščitničnem tkivu, pospeši presnovo in sintezo fosfolipidov v njem, poveča aktivnost fosfolipaze Ag, ki vpliva na količino prekurzorja prostaglandinov - arahidonske kisline.

Ščitnična hormona tiroksin (T4) in trijodtiroksin (T3) vplivata na intenzivnost presnove in energije, povečata absorpcijo kisika v celicah in tkivih, spodbujata razgradnjo glikogena, zavirata njegovo sintezo in vplivata na presnovo maščob. Posebej pomemben je vpliv ščitničnih hormonov na srčno-žilni sistem. S povečanjem občutljivosti receptorjev srčno-žilnega sistema na kateholamine ščitnični hormoni povečajo srčni utrip in zvišajo krvni tlak. Ščitnični hormoni so potrebni za normalen razvoj in delovanje centralnega živčnega sistema, njihovo pomanjkanje vodi v razvoj kretenizma.
Tirotoksin spodbuja metabolizem, pospešuje biokemične reakcije, vpliva na vse organe in vzdržuje normalen tonus živčnega sistema. Hormon tiroksin vpliva na aktivnost adrenalina in holinesteraze, presnovo vode, uravnavanje reabsorpcije tekočine v ledvičnih tubulih, vpliva na celično prepustnost, presnovo beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov, raven oksidativnih procesov v telesu, bazalni metabolizem in hematopoezo.
Ščitnični hormoni imajo velik vpliv na hormonski razvoj otroka.
Če jih primanjkuje, prirojena tirotoksikoza povzroči nizko rast in zapoznelo zorenje kosti. Starost kosti je praviloma počasnejša od rasti telesa.
Glavni učinek ščitničnih hormonov se pojavi na ravni hrustanca, poleg tega ima tiroksin vlogo tudi pri mineralizaciji kosti.

Fetalni ščitnični hormoni se proizvajajo iz ščitnice. Materini ščitnični hormoni ne prehajajo skozi placento. V zvezi s tem sta razvoj možganov in tvorba kosti pri otrocih s prirojenim atiroidizmom ali hipotiroidizmom ob rojstvu upočasnjena. Vendar pa se otroci z atiroidizmom rodijo z normalno težo in višino, kar daje razlog za domnevo, da med intrauterino rastjo ščitnični hormoni ne vplivajo na povečanje telesne teže in višine.
Ščitnični hormoni določajo postnatalno rast in predvsem zorenje kosti. Fiziološki odmerki povzročajo rastni učinek le pri atiroidizmu in hipotiroidizmu, ne pa tudi pri zdravih otrocih. Za ta učinek so potrebne tudi normalne ravni rastnega hormona. Pri pomanjkanju rastnega hormona lahko ščitnični hormoni popravijo le zapoznelo zorenje kosti, ne pa tudi zapoznele rasti.
Uravnava izločanje ščitničnih hormonov s ščitnično stimulirajočim hormonom, ki se sintetizira v sprednjem režnju hipofize, njegovo sintezo nadzira tirotropin-sproščujoči hormon (hormon hipotalamusa). Izguba delovanja hipotalamusa in hipofize vodi do hipotiroidizma in, nasprotno, prekomerna aktivnost hipofiznih celic, ki stimulirajo ščitnico, ali prisotnost tvorb hipofize, ki izločajo tirotropin, povzroči hiperfunkcijo ščitnice in razvoj tirotoksikoze.

Ščitnično stimulirajoči hormon hipofize vstopi v ščitnico skozi krvni obtok, se veže na posebne receptorje, ki se nahajajo na površini folikularnih celic, in spodbuja njihovo biosintetično in sekretorno aktivnost. Večina tiroksina, ki vstopi v kri, tvori kompleks z nekaterimi serumskimi beljakovinami, vendar ima samo prosti hormon biološko aktivnost.
Trijodtironin je vezan na serumske beljakovine v manjši meri kot tiroksin. Funkcionalna aktivnost ščitnice je stalna, zmanjša se le v starosti. V predpubertetnem in pubertetnem obdobju je aktivnost ščitnice pri deklicah večja kot pri dečkih.
S prekomerno proizvodnjo ščitničnih hormonov lahko pride do avtoimunskih procesov, pri katerih biosintezo ščitničnih hormonov in njihovo prekomerno proizvodnjo ne nadzoruje tirotropin, temveč protitelesa, ki stimulirajo ščitnico. Slednji so sestavine serumskih imunoglobulinov. To vodi do motenj imunološkega ravnovesja v telesu, pomanjkanja T-limfocitov, T-supresorjev, ki opravljajo funkcijo "imunološkega nadzora" v telesu. Posledično preživijo "prepovedani" kloni T-limfocitov, ki nastanejo zaradi mutacij limfoidnih celic ali njihovih prekurzorjev T-himer, slednje, občutljive na antigene, sodelujejo z B-limfociti, ki se spremenijo v plazemske celice, ki so sposobne sintetizirati ščitnične celice. stimulirajoča protitelesa.

Najbolj raziskana sta dolgodelujoča ščitnična stimulatorja LATS in LATS-protector, ki tekmujeta s tirotropinom za vezavo na njegove receptorje in imata podoben učinek kot tirotropin. Določena so tudi protitelesa, ki imajo izoliran trofični učinek na ščitnico. Prekomerno izločanje ščitničnih hormonov pospešuje katabolne procese v telesu: razgradnjo beljakovin, glikogenolizo, lipolizo, razgradnjo in pretvorbo holesterola.
Zaradi disimilacije procesov, ki jih aktivira ščitnica, se poveča sproščanje kalija in vode iz tkiv ter njihovo izločanje iz telesa, pojavi se pomanjkanje vitaminov in zmanjša telesna teža. Presežek ščitničnih hormonov ima na začetku vznemirljiv učinek na centralni živčni sistem, nato pa vodi do oslabitve inhibitornih in ekscitatornih procesov ter do pojava duševne nestabilnosti. Prispeva k motnjam porabe energije, zmanjšanju plastične in energetske oskrbe miokarda ter povečanju občutljivosti na simpatične vplive kateholaminov.
Nezadostna proizvodnja hormonov hipofize in hipotalamusa tirotropina in tirotropin-sproščujočega hormona povzroči zmanjšanje ravni ščitničnih hormonov v telesu.

Pomanjkanje hormonov povzroči motnje vseh vrst metabolizma:
1) beljakovine - sinteza in razgradnja beljakovin je motena;
2) presnova glikozaminoglikanov (miksidema);
3) ogljikovi hidrati - upočasnitev absorpcije glukoze;
4) lipidi - zvišana raven holesterola;
5) voda-sol - zadrževanje vode v tkivih.
Zaviranje oksidativnih procesov se kaže v zmanjšanju bazalnega metabolizma.