Фізіологія

Щитоподібна залоза прилягає до трахеї трохи нижче гортані і складається з 2 часток, поєднаних перешийком щитоподібної залози (рис. IV.B.1-1). Зазвичай має дещо асиметричну форму, і права частка є більшою від лівої. Невелика, непарна пірамідна частка є залишком тиреоглосальної протоки – доказом міграції ентодермальних клітин зачатка щитоподібної залози під час ембріогенезу. Місце, в якому відбувається закладка зачатка щитоподібної залози, знаходиться у дорослої людини біля кореня язика (звідси “зоб кореня язика” – вада розвитку щитоподібної залози).

Клітини щитоподібної залози (фолікулярні клітини) утворюють фолікули, заповнені колоїдом, які є базовою функціональною та структурною одиницею залози. Головний білок колоїду – тиреоглобулін (ТГ). Цей білок є одночасно матрицею, на якій атоми йоду з’єднуються з тирозиновими залишками, та депо готових гормонів щитоподібної залози (рис. IV.B.1-2). С-клітини, які синтезують кальцитонін, знаходяться між фолікулами або в їх стінці, і становлять невелику частку загальної маси щитоподібної залози.

Щитоподібна залоза є органом із дуже добрим кровопостачанням, і зміни об’єму кровоплину можуть значно впливати на об’єм залози. Кровотік крізь щитоподібну залозу у фізіологічних умовах становить ≈5 мл/г/хв.

Йод та синтез гормонів щитоподібної залози

Гормони щитоподібної залози (ГЩЗ): тироксин (3,5,3’,5’-тетрайодтиронін (Т4) та 3,5,3’-трийодтиронін (Т3) – є йодинованими похідними тирозину (рис. IV.B.1-3). Для синтезу ГЩЗ необхідне нормальне надходження йоду, а добова потреба йоду залежить від віку та фізіологічної ситуації (табл. IV.B.1-1). Внутрішньотиреоїдне депо йоду становить 8-10 мг. Йод є передусім субстратом для синтезу ГЩЗ, проте у складі інших органічних сполук – йодліпідів – може гальмувати ріст щитоподібної залози та брати участь у регуляції її функції. У периферичних клітинах основним гормоном є Т3. Щитоподібна залоза переважно секретує Т4, який у фізіологічних умовах становить ≈85% гормональної продукції залози, у крові циркулює у зв’язаному з білками стані і виконує переважно функцію прогормону (його власна біологічна активність є у 3-8 разів слабшою, аніж активність Т3). Дейодинування з Т4 до Т3 переважно відбувається за участю дейодинази 1 типу (D1), передусім у печінці та нирках, але також і у скелетних м’язах та інших органах. У мозку та гіпофізі активною є дейодиназа D2. Дейодиназа D3 відщеплює атом йоду переважно у 5 позиції внутрішнього кільця та інактивує таким чином не тільки Т4, але і Т3, а завдяки наявності у плаценті – захищає плід від надлишку ГЩЗ (табл. IV.B.1-2).

Дія гормонів щитоподібної залози

ГЩЗ контролюють активність більшості тканин, тому дуже складно виділити їх конкретні ефекти; вони стають помітними лише в умовах нестачі або надлишку ГЩЗ. Регулюють диференціювання, причому їх вплив залежить від фази розвитку тканини або органу. Вважається, що ГЩЗ діють найбільш різносторонньо серед усіх відомих гормонів (табл. IV.B.1-3).

1. Молекулярні основи

Рецептори тиреоїдних гормонів (TR) зв’язуються переважно з Т3, тоді як до Т4 мають набагато нижчу спорідненість. Наявні майже в усіх клітинах організму. Це ядерні рецептори, що контролюють активність генів як фактори транскрипції, стимулюючи або гальмуючи експресію своїх цільових генів. Зв’язування з гормоном змінює конфігурацію рецептора та його спорідненість до ДНК і/або коактиваторів та білкових корепресорів. TR діють подібно до рецепторів стероїдних гормонів, ретиноїдів та вітаміну D; істотною відмінністю є той факт, що рецептори Т3 зв’язуються з ДНК та контролюють транскрипцію не лише як комплекси TR-гормон, але також як вільні рецептори (рис. IV.B.1-4). Існують 2 типи TR – TR-α і TR-β, кожен з яких кодується окремим геном; обидва типи зустрічаються у формі декількох білкових варіантів.

Т3 діє переважно через активацію або (рідше) гальмування транскрипції генів. Деякі ефекти TR залежать не від їх зв’язування з ДНК, а від їх взаємодії з іншими ядерними білками. Вплив Т3 проявляється із запізненням (зазвичай, на декілька годин), необхідним для індукції синтезу білків, і згасає також повільно, із закінченням періоду дії білкових продуктів активованих генів, іноді протягом днів або тижнів. TR також наявні поза ядром, у мітохондріях та у клітинній мембрані. Мембранні ефекти Т3 швидкі та короткотривалі, ще недостатньо вивчені.

2. Вплив на ембріогенез та розвиток

ГЩЗ необхідні для нормальної диференціації та розвитку багатьох тканин (таб. IV.B.1-3), передусім для розвитку центральної нервової системи, особливо нейронів кори головного мозку, формування нервових відростків, їх мієлінізації, а також нормальної васкуляризації ЦНС. Зокрема також потрібні для нормального поздовжнього росту кісток, регулюють діяльність епіфізарних хрящів. Обумовлюють нормальний перебіг статевого дозрівання.

3. Вплив на метаболізм та термогенез

Під впливом гормонів щитоподібної залози збільшується синтез та катаболізм білків, з перевагою останнього, що призводить до зменшення їх кількості в тканинах. Активуються ліпогенез у печінці та ліполіз в печінці і жировій тканині, що постачає жирні кислоти для синтезу АТФ, необхідної для метаболічних змін та в процесі термогенезу. Синтез і кліренс холестерину, а також його перетворення в жовчні кислоти збільшуються, що призводить до зменшення концентрації загального холестерину та холестерину ЛПНЩ, а також фосфоліпідів та інших фракцій ліпідів плазми. Зростає периферичне та вісцеральне споживання вуглеводів, а збільшена потреба в глюкозі урівноважується зростанням глюконеогенезу та глікогенолізу. Стимуляція термогенезу під впливом Т3 стосується всіх тканин, окрім головного мозку, і пов’язана з посиленням окисного метаболізму у мітохондріях. Значно менша роль на даний час відводиться механізмам роз’єднання окисного фосфорилювання.

Фізіологічна регуляція активності щитоподібної залози

Синтез та секрецію гормонів щитоподібної залози стимулює гормон гіпофізу – тиреотропін (тиреотропний гормон – ТТГ, TSH). У разі дефіциту ТТГ гормональна активність щитоподібної залози стає недостатньою для забезпечення потреб організму, натомість надмірна секреція ТТГ призводить до надлишку гормонів щитоподібної залози, які потрапляють у кровообіг. У свою чергу, ТТГ підлягає регуляції з боку гіпоталамуса, який секретує тиреоліберин (тиреотропін-рилізинг-гормон – ТРГ, TRH).

Поміж гіпоталамусом, гіпофізом та щитоподібною залозою наявний негативний зворотній зв’язок: чим більше ГЩЗ секретує щитоподібна залоза, тим сильніший їх гальмівний вплив на гіпофіз – впливають як безпосередньо на клітини гіпофіза, так і опосередковано, за рахунок пригнічення секреції ТРГ і пов’язаної з цим меншої стимуляції тиреотропних клітин гіпофіза.

Зв’язування гормонів щитоподібної залози з білками плазми

Т3 та Т4 зв’язуються з білками плазми – передусім з тироксин-зв’язуючим глобуліном (TBG, thyroxine binding globulin), який зв’язує ≈75% Т3 та ≈65% Т4, але також і з преальбуміном та альбуміном. TBG має дуже сильну спорідненість до гормонів щитоподібної залози, особливо до Т4 (у 10-15 разів більша, аніж до Т3). Інший специфічний зв’язуючий білок – транстиретин (TTR) – преальбумін, який окрім гормонів щитоподібної залози може зв’язувати також і вітамін А. Обидва білки синтезуються у печінці. Альбумін має низьку спорідненість до ГЩЗ, але з огляду на його велику кількість в плазмі він також бере участь у їх зв’язуванні (≈5% Т3 та ≈20% Т4). Певну роль теж відіграють ліпопротеїни (особливо ЛПНЩ), які разом з іншими білками зв’язують ≈5% ГЩЗ.

Депо ГЩЗ, зв’язаних з білками, – це запас гормонів, що гарантує їх постійну та рівномірну доставку до тканин, а також зменшує їх втрату нирками. У цілому, більшість ГЩЗ циркулюють в крові у формі, зв’язаній з білками, а вільна фракція становить лише 0,3% Т3 та 0,03% Т4. До тканин можуть переходити лише вільні гормони (FT3 i FT4), і саме їх концентрація визначає периферичний ефект, тоді як загальна концентрація ГЩЗ залежить від коливань концентрацій зв’язуючих білків плазми та їх здатності з’єднуватися з гормонами щитоподібної залози (табл. IV.B.1-4).