Бюджетное общеобразовательное учреждение «Вышне-Должанская основная общеобразовательная школа»
 
Фотографии

Синтез гормонов щитовидной железы биохимия


ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ. «БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ», Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.


Щитовидная железа играет исключительно важную роль в обмене веществ. Об этом свидетельствуют резкое изменение основного обмена, наблюдаемое при нарушениях деятельности щитовидной железы, а также ряд косвенных данных, в частности обильное ее кровоснабжение несмотря на небольшую массу (20–30 г). Щитовидная железа состоит из множества особых полостей – фолликулов, заполненных вязким секретом – коллоидом. В состав коллоида входит особый йодсодержащий гликопротеин с высокой мол. массой – порядка 650000 (5000 аминокислотных остатков). Этот глико-протеин получил название йодтиреоглобулина. Он представляет собой запасную форму тироксина и трийодтиронина – основных гормонов фолликулярной части щитовидной железы.

Помимо этих гормонов (биосинтез и функции которых будут рассмотрены ниже), в особых клетках – так называемых парафолликулярных клетках, или С-клетках щитовидной железы, синтезируется гормон пептидной природы, обеспечивающий постоянную концентрацию кальция в крови. Он получил название «кальцитонин». Впервые на существование кальцито-нина, обладающего способностью поддерживать постоянный уровень кальция в крови, указал в 1962 г. Д. Копп, который ошибочно считал, что этот гормон синтезируется паращитовидными железами. В настоящее время кальцитонин не только выделен в чистом виде из ткани щитовидной железы животных и человека, но и полностью раскрыта 32-членная аминокислотная последовательность, подтвержденная химическим синтезом. Ниже приведена первичная структура кальцитонина, полученного из щитовидной железы человека:

Кальцитонин человека содержит дисульфидный мостик (между 1-м и 7-м аминокислотными остатками) и характеризуется N-концевым цистеином и С-концевым пролинамидом. Кальцитонины быка, овцы, свиньи и лососевых рыб мало отличаются друг от друга как по структуре и концевым аминокислотам, так и по гипокальциемической активности. Биологическое действие кальцитонина прямо противоположно эффекту паратгормона: он вызывает подавление в костной ткани резорбтивных процессов и соответственно гипокальциемию и гипофосфатемию. Таким образом, постоянство уровня кальция в крови человека и животных обеспечивается главным образом паратгормоном, кальцитриолом и кальцитонином, т.е. гормонами как щитовидной и паращитовидных желез, так и гормоном – производным витамина D3. Это следует учитывать при хирургических лечебных манипуляциях на данных железах.

Химическая природа гормонов фолликулярной части щитовидной железы выяснена в деталях сравнительно давно. Считается установленным, что все йодсодержащие гормоны, отличающиеся друг от друга содержанием йода, являются производными L-тиронина, который синтезируется в организме из аминокислоты L-тирозина.

Из L-тиронина легко синтезируется гормон щитовидной железы тироксин, содержащий в 4 положениях кольцевой структуры йод. Следует отметить, что гормональной активностью наделены 3,5,3'-трийодтиронин и 3,3'-дийодтиронин, также открытые в щитовидной железе. Биосинтез гормонов щитовидной железы регулируется тиротропином – гормоном гипоталамуса (см. ранее).

В настоящее время еще полностью не изучены ферментные системы, катализирующие промежуточные стадии синтеза этих гормонов, и природа фермента, участвующего в превращении йодидов в свободный йод (2IДI2), необходимый для йодирования 115 остатков тирозина в молекуле тиреоглобулина. Последовательность реакций, связанных с синтезом гормонов щитовидной железы, была расшифрована при помощи радиоактивного йода [131I]. Было показано, что введенный меченый йод прежде всего обнаруживается в молекуле монойодтирозина, затем - дийодтирозина и только потом – тироксина. Эти данные позволяли предположить, что монойод- и дийодтирозины являются предшественниками тироксина. Однако известно также, что включение йода осуществляется не на уровне свободного тироксина, а на уровне полипептидной цепи тиреоглобулина в процессе его постсинтетической модификации в фолликулярных клетках. Дальнейший гидролиз тиреоглобулина под действием протеиназ и пептидаз приводит к образованию как свободных аминокислот, так и к освобождению йодтиронинов, в частности тироксина, последующее депонирование которого способствует образованию трийодтиронина. Эта точка зрения кажется более правдоподобной с учетом универсальности постсинтетической химической модификации при биосинтезе биологически активных веществ в организме.

Катаболизм гормонов щитовидной железы протекает по двум направлениям: распад гормонов с освобождением йода (в виде йодидов) и дезами-нирование (отщепление аминогруппы) боковой цепи гормонов. Продукты обмена или неизмененные гормоны экскретируются почками или кишечником. Возможно, что некоторая часть неизмененного тироксина, поступая через печень и желчь в кишечник, вновь всасывается, пополняя резервы гормонов в организме.

Биологическое действие гормонов щитовидной железы распространяется на множество физиологических функций организма. В частности, гормоны регулируют скорость основного обмена, рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен, деятельность ЦНС, пищеварительного тракта, гемопоэз, функцию сердечнососудистой системы, потребность в витаминах, сопротивляемость организма инфекциям и др. Точкой приложения действия тиреоидных гормонов, как и всех стероидов (см. далее), считается генетический аппарат. Специфические рецепторы – белки – обеспечивают транспорт тиреоидных гормонов в ядро и взаимодействие со структурными генами, в результате чего увеличивается синтез ферментов, регулирующих скорость окислительно-восстановительных процессов. Естественно поэтому, что недостаточная функция щитовидной железы (гипофункция) или, наоборот, повышенная секреция гормонов (гиперфункция) вызывает глубокие расстройства физиологического статуса организма.

Гипофункция щитовидной железы в раннем детском возрасте приводит к развитию болезни, известной в литературе как кретинизм. Помимо остановки роста, специфических изменений кожи, волос, мышц, резкого снижения скорости процессов обмена, при кретинизме отмечаются глубокие нарушения психики; специфическое гормональное лечение в этом случае не дает положительных результатов.

Недостаточная функция щитовидной железы в зрелом возрасте сопровождается развитием гипотиреоидного отека, или микседемы (от греч. myxa – слизь, oedemo – отек). Это заболевание чаще встречается у женщин и характеризуется нарушением водно-солевого, основного и жирового обмена. У больных отмечаются слизистый отек, патологическое ожирение, резкое снижение основного обмена, выпадение волос и зубов, общие мозговые нарушения и психические расстройства. Кожа становится сухой, температура тела снижается; в крови повышено содержание глюкозы. Гипотиреоидизм сравнительно легко поддается лечению препаратами щитовидной железы.

Следует отметить еще одно поражение щитовидной железы – эндемический зоб. Болезнь обычно развивается у лиц, проживающих в горных местностях, где содержание йода в воде и растениях недостаточно. Недостаток йода приводит к компенсаторному увеличению массы ткани щитовидной железы за счет преимущественного разрастания соединительной ткани, однако этот процесс не сопровождается увеличением секреции тиреоидных гормонов. Болезнь не приводит к серьезным нарушениям функций организма, хотя увеличенная в размерах щитовидная железа создает определенные неудобства. Лечение сводится к обогащению продуктов питания, в частности поваренной соли, неорганическим йодом.

Повышенная функция щитовидной железы (гиперфункция) вызывает развитие гипертиреоза, известного в литературе под названием «зоб диффузный токсический» (болезнь Грейвса, или базедова болезнь). Резкое повышение обмена веществ сопровождается усиленным распадом тканевых белков, что приводит к развитию отрицательного азотистого баланса. Наиболее характерным проявлением болезни считается триада симптомов: резкое увеличение числа сердечных сокращений (тахикардия), пучеглазие (экзофтальм) и зоб, т.е. увеличенная в размерах щитовидная железа; у больных отмечаются общее истощение организма, а также психические расстройства.

При гиперфункции щитовидной железы и, в частности, токсическом зобе показано оперативное удаление всей железы или введение 131I (β- и γ-излу-чение частично разрушает ткань железы) и антагонистов тироксина, тормозящих синтез тиреоидных гормонов. К подобным веществам относятся, например, тиомочевина, тиоурацил (или метилтиоурацил).

Снижают функцию щитовидной железы тиоцианат и вещества, содержащие аминобензольную группу, а также микродозы йода. Механизм действия антитиреоидных веществ окончательно не выяснен. Возможно, они оказывают ингибирующее действие на ферментные системы, участвующие в биосинтезе тиреоидных гормонов.

Предыдущая страница | Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

Синтез гормонов щитовидной железы | Pathway Medicine

Синтез гормона щитовидной железы | Pathway Medicine
  • Гормоны щитовидной железы - это аминные гормоны, поэтому их синтез основан на аминокислоте тирозине. Основным синтетическим органом гормонов щитовидной железы является щитовидная железа, которая производит примерно в двадцать раз больше T 4 по сравнению с T 3 .Затем T 4 преобразуется в T 3 или rT 3 с помощью фермента «йодиназа», который присутствует во всех тканях организма.
Функциональная гистология щитовидной железы
  • Щитовидная железа заполнена фолликулами щитовидной железы, которые являются основными единицами синтеза тироидных гормонов (подробную гистологию см. В разделе «Гистология щитовидной железы»). Фолликулы щитовидной железы окружены выстилкой из фолликулярных эпителиальных клеток и содержат бесклеточный просвет, полный белкового материала, называемого коллоидом щитовидной железы .Синтез гормонов щитовидной железы - это сложный многоступенчатый процесс, который включает этапы, которые происходят в фолликулярных эпителиальных клетках, а также в бесклеточном фолликулярном просвете.


Механизм синтеза тироидных гормонов
  • Транспортировка йода
    • Большое количество йода требуется для синтеза физиологических уровней гормонов щитовидной железы. Для генерирования достаточных концентраций йода ионная форма атома йодида (I - ) активно транспортируется из кровотока в просвет фолликула фолликулярными эпителиальными клетками.Следовательно, йодид сконцентрирован в щитовидной железе по сравнению с остальным телом.
  • Синтез тиреоглобулина
    • Тироглобулин - это белок, содержащий большое количество аминокислот тирозина, которые впоследствии становятся отдельными молекулами гормонов щитовидной железы. Тироглобулин синтезируется в эпителиальных клетках фолликулов и секретируется в просвет фолликулов.
  • Пероксидаза щитовидной железы
    • Пероксидаза щитовидной железы - это фермент, присутствующий в бесклеточном коллоиде просвета фолликула и выполняющий несколько ключевых реакций.Пероксидаза щитовидной железы сначала генерирует I 2 , окисляя ионы I - , присутствующие в просвете фолликула. Затем тироидная пероксидаза «организует» сгенерированный I 2 путем ковалентного связывания его с остатками тирозина, присутствующими в тироглобулине. При этом образуются либо одиночные, либо дважды йодированные виды тирозина, называемые «монойодтирозин (MIT)» и «дииодтирозин (DIT)», соответственно,
    • Пероксидаза затем объединяет остатки MIT и DIT для образования видов T 4 или T 3 в пределах белок тиреоглобулин, процесс, называемый «сцеплением».T 4 генерируется путем объединения двух остатков DIT, тогда как T 3 генерируется путем объединения одного остатка DIT с одним остатком MIT. Важно отметить, что пероксидаза гораздо более эффективна при объединении двух остатков DIT, и, следовательно, образование T 4 происходит гораздо легче, что объясняет, почему щитовидная железа в первую очередь производит T 4 , а не T 3 . Примечательно, что некоторые остатки MIT и DIT не соединяются, и поэтому тиреоглобулин, обработанный пероксидазой, будет сохранять некоторые остатки MIT и DIT.
  • Эндоцитоз Тироглобулина, обработанного пероксидазой
    • Обработанный пероксидазой тиреоглобулин затем подвергается эндоцитозу фолликулярными эпителиальными клетками на регулируемой основе всякий раз, когда щитовидная железа стимулируется для высвобождения гормона щитовидной железы в кровоток. Важно отметить, что тиреоглобулин, обработанный пероксидазой, в фолликуле может действовать как резервуар для гормонов щитовидной железы в отсутствие стимуляции высвобождения гормонов. Важно отметить, что этого резервуара тиреоглобулина, обработанного пероксидазой, обычно хватает на месяцы использования, что объясняет, почему дефекты синтеза гормонов щитовидной железы часто проявляются в течение нескольких месяцев, прежде чем они станут клинически очевидными.
  • Высвобождение Т 4 и Т 3 из тироглобулина
    • После эндоцитоза в клетку фолликулярного эпителия тиреоглобулин расщепляется лизосомами, высвобождая присоединенные T 4 , T 3 , MIT и DIT. Затем T 4 и T 3 транспортируются из фолликулярных эпителиальных клеток в кровоток. Атомы йода MIT и DIT восстанавливаются и транспортируются обратно в просвет фолликула как I - .
,

Синтез гормонов щитовидной железы - Bioscience Notes

Синтез гормона щитовидной железы

Синтез гормона щитовидной железы

  • Синтез гормонов щитовидной железы происходит в тиреоглобулине, находящемся в полости фолликула.
  • Йод и тирозин необходимы для образования гормонов щитовидной железы.
  • Йод потребляется с пищей.
  • Он превращается в йодид и всасывается в желудочно-кишечном тракте.
  • Тирозин также потребляется с пищей и всасывается в желудочно-кишечном тракте.
  • Для синтеза гормонов щитовидной железы в нормальных количествах требуется примерно 1 мг йода в неделю или примерно 50 мг в год.
  • Чтобы предотвратить дефицит йода, поваренная соль йодируется с добавлением одной части йодида натрия на каждые 100000 частей хлорида натрия.

СТАДИИ СИНТЕЗА ЩИТОВИДНЫХ ГОРМОНОВ

  • Синтез гормонов щитовидной железы происходит в пять этапов:
  1. Синтез тиреоглобулина
  2. Улавливание йодида
  3. Окисление йодида
  4. Транспорт йода в полость фолликула
  5. Йодирование тирозина
  6. Реакции связывания.

  1. Синтез тироглобулина
  • Эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи в фолликулярных клетках щитовидной железы непрерывно синтезируют и секретируют тиреоглобулин.
  • Молекула тироглобулина - это большой гликопротеин, содержащий 140 молекул аминокислоты тирозина.
  • После синтеза тиреоглобулин откладывается в фолликуле.
  1. Улавливание йодида
  • Йодид активно переносится из крови в фолликулярную клетку против электрохимического градиента.
  • Этот процесс называется улавливанием йодида.
  • Йодид транспортируется в фолликулярную клетку вместе с натрием с помощью насоса симпорта йодида натрия, который также называют насосом йодида.
  • Обычно йодид в 30 раз больше концентрируется в щитовидной железе, чем в крови.
  • Однако при гиперактивности щитовидной железы концентрация йодида увеличивается в 200 раз.
  1. Транспорт йода в полость фолликула
  • Из фолликулярных клеток йод транспортируется в фолликулярную полость с помощью йодно-хлоридного насоса , называемого пендрином.
  1. Йодирование тирозина
  • Комбинация йода с тирозином называется йодированием.
  • Имеет место в тиреоглобулине.
  • Сначала йод транспортируется из фолликулярных клеток в фолликулярную полость, где он связывается с тиреоглобулином.
  • Этот процесс называется организацией тиреоглобулина .
  • Затем йод (I) соединяется с тирозином, который уже присутствует в тиреоглобулине.
  • Процесс йодирования ускоряется ферментом йодиназой, который секретируется фолликулярными клетками.
  • Йодирование тирозина происходит в несколько этапов.
  • Тирозин сначала йодируется в монойодтирозин (MIT) , а затем в ди-йодтирозин (DIT) .
  • MIT и DIT называются остатками йодтирозина
  1. Реакции сцепления
  • Остатки йодтирозина соединяются друг с другом.
  • Спаривание происходит в разных конфигурациях, давая начало различным гормонам щитовидной железы.
  • Реакции связывания:
  1. Одна молекула DIT и одна молекула MIT объединяются с образованием трийодтиронина (T3).
  2. Иногда одна молекула MIT и одна молекула DIT объединяются с образованием другой формы T3, называемой обратным T3 или rT3. Обратный Т3 составляет всего 1% от выработки щитовидной железы.

iii. Две молекулы DIT объединяются с образованием тетрайодтиронина (T4), тироксина.

Тирозин + I = монойодтирозин (MIT)

MIT + I = ди-йодтирозин (DIT)

DIT + MIT = трийодтиронин (T3)

MIT + DIT = обратный T3

DIT + DIT = тетрайодтиронин или тироксин (T4)

,

Синтез и секреция гормонов щитовидной железы

Синтез и секреция гормонов щитовидной железы

Гормоны щитовидной железы синтезируются механизмами, принципиально отличными от того, что наблюдается в других эндокринных системах. Фолликулы щитовидной железы служат одновременно фабрикой и складом для производства гормонов щитовидной железы.

Конструирование гормонов щитовидной железы

Весь процесс синтеза состоит из трех основных этапов, которые, по крайней мере, в некотором смысле аналогичны тем, которые используются при производстве интегральных схем (ИС):

  • Производство и накопление сырья (в случае ИС - большая пластина из легированного кремния)
  • Изготовление или синтез гормонов на основе или каркасе прекурсора (травление нескольких ИС на кремниевой пластине)
  • Высвобождение свободных гормонов из каркаса и секреция в кровь (вырезание отдельных IC из большей пластины и их распределение)

Рецепт производства гормонов щитовидной железы требует использования двух основных видов сырья:

  • Тирозины поступают из большого гликопротеинового каркаса, называемого тиреоглобулин , который синтезируется эпителиальными клетками щитовидной железы и секретируется в просвет фолликула - коллоид, по сути, представляет собой пул тиреоглобулина.Молекула тиреоглобулина содержит 134 тирозина, хотя лишь некоторые из них фактически используются для синтеза Т4 и Т3.
  • Йод , или, точнее говоря, йодид (I - ), активно поглощается из крови эпителиальными клетками щитовидной железы, имеющими на своей внешней плазматической мембране симпортер йодида натрия или «ловушку йода ». Попав внутрь клетки, йодид транспортируется в просвет фолликула вместе с тиреоглобулином.

Производство гормонов щитовидной железы осуществляется ферментом тироидпероксидаза , интегральным мембранным белком, присутствующим в апикальной (обращенной к коллоиду) плазматической мембране эпителиальных клеток щитовидной железы.Пероксидаза щитовидной железы катализирует две последовательные реакции:

  1. Йодирование тирозинов на тиреоглобулин (также известное как «организация йодида»).
  2. Синтез тироксина или трийодтиронина из двух йодтирозинов.

Под действием пероксидазы щитовидной железы гормоны щитовидной железы накапливаются в коллоиде на поверхности эпителиальных клеток щитовидной железы. Помните, что гормон все еще связан в молекулах тиреоглобулина - остается задача освободить его от каркаса и выделить свободный гормон в кровь.

Гормоны щитовидной железы удаляются из их тиреоглобулинового каркаса путем переваривания в лизосомах эпителиальных клеток щитовидной железы. Этот последний этап синтеза гормонов щитовидной железы состоит из следующих этапов:

  • Эпителиальные клетки щитовидной железы поглощают коллоид путем эндоцитоза из своих апикальных границ - этот коллоид содержит тиреоглобулин, украшенный гормоном щитовидной железы.
  • Эндосомы, нагруженные коллоидами, сливаются с лизосомами, которые содержат гидролитические ферменты, которые переваривают тиреоглоблуин, высвобождая тем самым свободные гормоны щитовидной железы.
  • Наконец, свободные гормоны щитовидной железы, по-видимому, диффундируют из лизосом через базальную плазматическую мембрану клетки в кровь, где они быстро связываются с белками-носителями для транспортировки к клеткам-мишеням.
Контроль синтеза и секреции тироидных гормонов

Каждый из описанных выше процессов, по-видимому, стимулируется тиреотропным гормоном из передней доли гипофиза. Связывание ТТГ с его рецепторами на эпителиальных клетках щитовидной железы стимулирует синтез переносчика йода, тироидной пероксидазы и тиреоглобулина.

Величина сигнала ТТГ также определяет скорость эндоцитоза коллоидов - высокие концентрации ТТГ приводят к более быстрым темпам эндоцитоза и, следовательно, выбросу гормона щитовидной железы в кровоток. И наоборот, когда уровень ТТГ низкий, скорость синтеза и высвобождения гормонов щитовидной железы снижается.

Отправляйте комментарии [email protected]

,

Смотрите также