Как образуются гормоны щитовидной железы

Гормоны щитовидной железы — это вещества, регулирующие обмен веществ в организме и играющие важную роль в поддержании энергетического баланса, роста и развития. Основные гормоны, синтезируемые щитовидной железой, — это тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3), которые участвуют в различных физиологических процессах, таких как терморегуляция, метаболизм, сердечная деятельность, а также влияют на нервную систему и психоэмоциональное состояние. Чтобы понять, как они образуются, нужно рассмотреть все этапы их синтеза и метаболизма в организме, включая участие йода, ферментов и других биологических процессов.

Первый уровень образования гормонов щитовидной железы

Щитовидная железа состоит из фолликулов, заполненных коллоидом, где и происходит синтез тиреоидных гормонов. Эти гормоны образуются через несколько этапов, начиная с захвата йода.

1. Захват йода

Процесс начинается с захвата ионов йода в клетках щитовидной железы. Йод поступает в клетки через специфический транспортный механизм, известный как натрий-йодный симпортер (NIS). Этот белок переносит ионы натрия и йода через мембрану клеток фолликулов, где йод аккумулируется. Этот процесс жизненно важен, так как йод — это основной элемент, необходимый для синтеза тиреоидных гормонов.

2. Окисление йода

Как только йод оказывается внутри клеток щитовидной железы, он подвергается окислению. Окисление йода происходит под воздействием фермента тиреопероксидазы (ТПО) и перекиси водорода (H2O2). Тиреопероксидаза играет ключевую роль в превращении йода в активную форму, необходимую для его соединения с тирозином. Перекись водорода, в свою очередь, служит катализатором этого процесса.

В случае недостатка антиоксидантов или селена, важного кофактора для нейтрализации перекиси водорода, возможны повреждения клеток щитовидной железы, что может повлиять на синтез гормонов и привести к различным заболеваниям.

3. Образование монойодтирозина (T1)

После окисления йод соединяется с аминокислотой тирозином, входящей в состав белка, который затем используется для синтеза гормонов. Это соединение называется монойодтирозин (T1). T1 является предшественником гормонов щитовидной железы и содержит один атом йода, который присоединяется к тирозину.

4. Образование диодтирозина (T2)

Два молекулы монойодтирозина (T1) могут соединяться между собой, образуя диодтирозин (T2), который является двухйодированной формой тирозина. Это промежуточное соединение также необходимо для дальнейшего синтеза более сложных гормонов, таких как Т3 и Т4.

5. Образование Т3 и Т4

После образования T2 и T1, они могут соединяться друг с другом, образуя два основных гормона щитовидной железы: Т3 и Т4. Это происходит следующим образом:

• T2 и T1 соединяются и образуют трийодтиронин (Т3).
• Два T2 соединяются и образуют тироксин (Т4).

Этот процесс синтеза гормонов также требует участия тиреопероксидазы (ТПО), а весь процесс протекает внутри фолликулов щитовидной железы. Эти гормоны накапливаются в коллоиде фолликулов, создавая запас гормонов щитовидной железы, который будет использоваться в дальнейшем.

6. Нейтрализация перекиси водорода

В процессе синтеза гормонов щитовидной железы выделяется перекись водорода, которая может быть вредной для клеток. Для предотвращения повреждений клеток щитовидной железы, перекись водорода должна нейтрализоваться. Это происходит при участии антиоксидантов и ферментов, для синтеза которых необходим селен. Селен также важен для правильного функционирования дейодиназ — ферментов, которые участвуют в превращении Т4 в Т3.

Второй уровень — превращение гормонов в организме

Когда гормоны щитовидной железы поступают в кровь, они не все остаются активными. Часть их связывается с белками в плазме крови, что помогает контролировать их уровень и позволяет организму регулировать их количество.

1. Связывание с белками

При попадании в кровь гормоны Т3 и Т4 связываются с белками, такими как тироксин-связывающий глобулин (ТСГ), альбумин и другие транспортные белки. Примерно 99,96% Т4 и 99,6% Т3 в крови находятся в связанном состоянии, что делает их неактивными, так как только свободные формы гормонов могут оказывать биологическое действие. Это связывание с белками служит своеобразным резервуаром, который помогает поддерживать стабильный уровень гормонов в организме.

2. Свободные гормоны

Только 0,04% Т4 и 0,4% Т3 остаются в свободной, активной форме, и именно они могут взаимодействовать с клетками организма, оказывая влияние на метаболизм. Свободный Т4 (тироксин) и свободный Т3 (трийодтиронин) проникают в клетки и связываются с рецепторами на их поверхности, что активирует или ингибирует различные биохимические процессы. Т3 является более активной формой, и его влияние на метаболизм намного сильнее.

3. Превращение Т4 в Т3

Не весь Т4, который поступает в организм, остается в своей исходной форме. Т4 может превращаться в более активную форму Т3 в различных тканях организма. Это превращение осуществляется с помощью ферментов, называемых дейодиназами, которые удаляют один атом йода от молекулы Т4, превращая его в Т3. Этот процесс особенно важен в печени и почках, где происходит основное преобразование Т4 в Т3.

Ферменты дейодиназы содержат селен, который является ключевым элементом для их работы. Таким образом, уровень селена в организме может существенно влиять на эффективность преобразования Т4 в Т3. Регуляция этого процесса также зависит от активности периферической вегетативной нервной системы, которая контролирует уровень гормонов щитовидной железы в организме.

4. Роль Т4 и Т3 в организме

Хотя Т4 (тироксин) является более стабильной и менее активной формой гормона, он играет важную роль в регуляции обменных процессов. Т4 является своего рода «предшественником» для Т3, который является активной формой и оказывает наибольшее влияние на клеточные процессы. Т3 оказывает мощное воздействие на энергетический обмен, увеличивая расход энергии и усиливая процессы термогенеза в организме.

Т3 в 4-5 раз более активен, чем Т4, и именно он контролирует скорость метаболизма клеток. Снижение уровня Т3, а также дефицит необходимых кофакторов, таких как селен и йод, могут привести к различным заболеваниям щитовидной железы, например, гипотиреозу или гипертиреозу.

5. Депонирование гормонов в организме

Избыток Т4 и Т3 может депонироваться в печени и почках, где гормоны могут храниться в связанной форме, пока не будут необходимы для организма. Это важно для поддержания стабильного уровня гормонов в крови. Важно отметить, что при дефиците йода или других нарушениях синтеза гормонов щитовидной железы может наблюдаться ухудшение работы всего организма, что приводит к различным патологиям, таким как зоб или гипотиреоз.

Заключение

Образование и превращение гормонов щитовидной железы — это сложный и многогранный процесс, включающий как синтез, так и метаболизм. Он требует участия различных ферментов, микроэлементов и механизмов регуляции. Нарушения на любом из этапов этого процесса могут привести к серьезным заболеваниям, таким как гипотиреоз или гипертиреоз, что подчеркивает важность правильного функционирования щитовидной железы для общего здоровья организма.