Как синтезируются гормоны щитовидной железы

Многим известно, что гормоны щитовидной железы играют важнейшую роль в поддержании нормальной скорости метаболизма и внутреннего гомеостаза организма. Но не многие представляют себе, как и из чего синтезируются эти самые гормоны “щитовидки”, как еще ее называют в народе.
Также большинство людей даже не задумываются что происходит дальше, когда гормоны были синтезированы в органе.
Для самых любопытных я решила написать данную статью и подробно рассказать о механизме синтеза и секреции гормонов одной из самой известных эндокринной железе человека.

А в следующей статье я очень подробно опишу анатомическое и микроскопическое строение щитовидной железы, так что подписывайтесь на обновления блога, чтобы получать ценные статьи о щитовидной железе и здоровье.
Вы наверняка слышали, что для “щитовидки” нужен йод. Да, для того, чтобы гормоны синтезировались в достаточном количестве органу нужен такой минерал, как йод. Щитовидная железа является единственной железой у человека, которая способна кумулировать в себе огромное количество йода. Эта особенность связана с тем, что атом йода является основным компонентом молекулы гормона.

Но не торопитесь капать в молоко раствор йода, предназначенный для дезинфекции ран. Этот йод совершенно не годится для синтеза гормонов. Кроме того, в такое растворе йода очень-очень много и при попадании пары капель такого раствора в организм, произойдет блокада работы щитовидной железы, что может вызвать временное состояние гипотиреоза, т.е. снижения функции железы.
Теперь вы знаете, что много йода – это также нехорошо, как и его недостаток. Тогда какой же йод используется в синтезе? Только органический йод в составе продуктов питания или микродозы в составе препаратов йода, такой как калий йодид или йодомарин. Дозы измеряются в микрограммах, а отличие от антисептического раствора, где количество йода измеряется в граммах.

Стадии синтеза гормонов щитовидной железы

Весь процесс синтеза гормонов щитовидной железы представляется в виде последующих друг за другом биохимических процессов:

1. окисление йодидов (органификация йодида)
2. йодирование тирозина в молекуле тиреоглобулина
3. конденсация
4. перемещение тиреоглобулина в коллоид фолликула
5. протеолиз тиреоглобулина с образованием Т3 и Т4
6. диффузия Т3 и Т4 в кровь

Итак, когда атомы йода попадают в организм человека в виде йодидов, они перемещаются с током крови к клеткам щитовидной железы и моментально захватываются ими с помощью белка переносчика (Na-I насос или Na-I симпортер (NIS)). Кстати, NIS найден не только в щитовидной железе, но и в других тканях (слюнные железы, желудок, тонкий кишечник, молочная железа, почки, плацента, эпителий бронхов, цилиарное тело глаза). Это доказывает тот факт, что йод нужен нашему организму не только для синтеза гормонов ШЖ, но об этом как-нибудь  в другой раз.
Работа этого переносчика контролируется тиреотропным гормоном, а также общим содержанием йода в организме. Этот переносчик имеет способность переносить не только йодиды, но радиоизотопы технеция. Это свойство используется в радиозотопном исследовании железы.
После этого с помощью белка пендрина йод перенаправляется через апикальную часть тиреоцита в коллоид. О подробном строении щитовидной железы читайте в этой статье. При недостаточности или генетическом дефекте этого белка-переносчика развивается врожденный синдром Пендрена, который сопровождается признаками гипотиреоза и нейросенсорной тугоухостью. Затем йодиды должны пройти процесс окисления (органификации). Это делается для связывания и удержания йода в железе. Этот процесс органификации происходит при участии перекиси водорода.

Гормон щитовидной железы – это белковая субстанция и основной аминокислотой является L-тирозин, которая входит в состав большой белковой молекулы – тиреоглобулина. Аминокислота L-тирозин имеет структуру фенольного кольца. Тиреоглобулин – это гликопротеид, который является белковым предшественником гормонов “щитовидки”. Он синтезируется непосредственно в тиреоците и постепенно перемещается к апикальной поверхности клетки, которая обращена в сторону коллоида. Концентрация тиреоглобулина к тиреоидной клетке составляет 75 % от всего содержащегося белка.

Далее в коллоиде с помощью фермента селензависимой тиреоидной пероксидазы происходит йодирование тироксина в молекуле тиреоглобулина, т. е. присоединение атомов йода к остаткам аминокислоты тирозина, которые как бы торчат из большой молекулы тиреоглобулина в виде цветочков (см. фото выше). Сначала образуются моно- и дийодтирозины. Кстати, этот процесс идет в присутствии железа и при его дефиците могут быть сбои.

Именно к этому ферменту (тиреопероксидазе) вырабатываются антитела (атитела к ТПО) при аутоиммунном тиреоидите, блокируя его работу. Замедление процесса йодирования тиреоглобулина может быть вызвано дефицитом селена. Дефицит селена приводит к избыточному накоплению перекиси водорода в клетке, что приводит к разрушению клетки и выхода ее содержимого в кровь, в том числе и тиреопероксидазы. Это раздражает иммунную систему, что в итоге приводит к выработке антител.
Территория России считается селендефицитной, поэтому рекомендуется принимать селенсодержащие добавки для бесперебойной работы щитовидной железы.
Кстати, препараты для лечение диффузного токсического зоба – тиреостатики, также воздействую на данный фермент, вызывая его блокаду.

Далее происходит процесс конденсации, т. е. объединение молекул моно- и дийодтирозинов и формирование молекул тиронинов. Тоже при участии фермента тиреопероксидазы. Тиронин получается при присоединении к аминокислоте тирозину второго фенольного кольца. При этом образуются моно-, дийодтиронины, а также активные гормоны Т3 (трийодтиронин) и Т4 (тироксин). Доля последних составляет всего 30 % от всех других составляющих большой молекулы тиреоглобулина.

И вот такая огромная молекула тиреоглобулина отправляется на хранение в коллоид тиреоидного фолликула. Если произойдет так, что работа щитовидной железы будет заблокирована, то ее запасов Т4 и Т3 хватит на один месяц.
При необходимости и стимуляции щитовидной железы, псевдоподии (ворсинки) на апикальной поверхности клетки захватывают определенное количество тиреоглобулина и перемещается обратно в клетку ближе к базальной мембране, где он захватывается лизосомами клетки, а в лизосомах происходит процесс протеолиза, т. е. распада тиреоглобулина на составные части.
При этом образуются гормоны Т3 и Т4, а также моно- и дийодтиронины, которые распадаются на тирозин и йод, который потом используется повторно.

Что происходит с гормонами, когда они попадают в кровь

Образовавшиеся Т3 и Т4 проходят сквозь клеточную мембрану и попадают в кровь, откуда разносятся по всем органам и тканям. Часть Т4 еще в клетке с помощью дейодиназы превращается в более активную форму Т3. Также Т3 образуется из Т4 уже в тканях, также с помощью фермента дейодиназы (первого, второго или третьего типа). Этот процесс может происходить во всех органах, но интенсивнее это происходит в печени и в почках.
При снижении ферментной функции дейодиназ или генетическом дефекте, процесс перехода Т4 в Т3 может быть замедлен и у человека при нормальных значениях ТТГ и свТ4 может быть существенно снижен уровень свТ3. У некоторых людей это может проявляться симптомами гипотиреоза.
В процессе протеолиза тиреоглобулина в кровь попадают не только Т3 и Т4, а также тирозильные остатки, атомы йода и даже сам тиреоглобулин. Ранее в диагностике аутоиммунных заболеваний щитовидной железы применяли метод определения антител к тиреоглобулину (ат к ТГ), полагая, что его выход связан с разрушением тиреоидной ткани в связи с аутоиммунным процессом. Но как оказалось, что тиреоглобулин попадает в кровь и в норме, поэтому данное исследование упразднили.
После того, как Т4 и Т3 попали в кровь, большая их часть связывается с белками плазмы. Более 99,95 % Т4 и более 99,5 % Т3 находятся к крови в связанном состоянии. Таким образом, гормоны находятся как бы на сохранении, потому что в таком состоянии они неактивны. А активны только оставшиеся 0,05 % Т4 и 0,5 % Т3, которые циркулируют к органам в свободном виде.
Т4 (тироксин) связывается со следующими белками:

• с тироксинсвязывающим глобулином на 80 %
• с тироксинсвязывающим преальбумином на 15 %
• с альбумином плазмы на 5 %

Т3 (трийодтиронин или лиотиронин) связывается со следующими белками:

• с тироксинсвязывающим глобулином на 90 %
• с тироксинсвязывающим преальбумином на 5 %
• с альбумином плазмы на 5 %

Эти белки синтезируются в печени и их концентрация, а значит и связывающая активность напрямую зависит от функции печени. Продукция белков стимулируется эстрогенами и блокируется андрогенами, а также большими дозами глюкокортикоидами. Кроме этого имеются врожденные дефекты синтеза этих белков. Все эти факторы сказываются на концентрации общего уровня Т3 и Т4. Именно поэтому, чтобы получить информацию об истинной работе щитовидной железы, рекомендуется сдавать кровь на свободные фракции гормонов.
Поскольку Т4 – гормон с менее выраженным биологическим действием, чем Т3, то 80 % свободного тироксина метаболизируется, т.е. от молекулы тироксина отщепляется один атом йода. Этот процесс называется монодейодирования и происходит с участием селенозависимой монодейодиназы дейодиназы 1 и 2 типа. Если селена не хватает, то начинает активно работать дейодиназа 3 типа, которая селенНЕзависима и в результате конверсии Т4 в Т3, получается реверсивный Т3 (рТ3), который практически не имеет биологической активности. Указанный процесс не случайный,  а регулируется рядом фактором.
На долю Т3 образованного из Т4 в периферических тканях, преимущественно в печени, приходится около 80 %, получается, что щитовидная железа выделяет всего 20 % свободного Т3. Именно поэтому при дефекте фермента монодейодиназы снижается уровень свободного Т3 в сыворотке крови и человек может ощущать признаки недостаточности тиреоидных гормонов, т.е. симптомы гипотиреоза.
Основное биологическое действие оказывает свободный Т3. Какие именно эффекты оказывают гормоны щитовидной железы, я расскажу уже в следующих статьях. А сегодня вы узнали, как происходит синтез гормонов “щитовидки” и дальнейшее их преобразование.

С теплотой и заботой, эндокринолог Лебедева Диляра Ильгизовна