Физиологическая роль щитовидной железы

Просвет фолликула заполнен коллоидом, который представляет собой гомогенную» массу, окрашивающуюся гематоксилином - аозином в розовый цвет. По данным электронной микроскопии, коллоид имеет мелкозернистую структуру и среднюю электронную плотность. Основную массу коллоида составляет тирео- глобулин, секретируемый тироцитами, характерной особенностью которых является активный захват йода. Коллоид непосредственно прилежит к апикальной поверхности тироцитов (апикальной мембране), на которой имеются многочисленные микроворсинки. Расположенные рядом тироциты соединены друг с другом посредством замыкающих пластинок, или терминальных перемычек. и десмосом. На базальной поверхности тироцитов могут появляться глубокие складки, особенно выраженные в период функциональной активности, которые значительно увеличивают поверхность клеток, обращенную к кровеносным капиллярам. Между тироцитами и кровеносными капиллярами находятся базальная мембрана, основное вещество, тонкие коллагеновые и ретикулярные волокна, ориентированные в различных направлениях.

В цитоплазме тироцитов хорошо развита зернистая эндоплазматическая сеть. Митохондрии расположены но всей клетке, однако в апикальной части их всегда несколько больше, чем в базальной части клетки. Прослеживается отчетливая топографическая связь митохондрий с трубочками зернистой эндоплаз матической сети. Так, последние нередко «окутывают» отдельные митохондрии. В то же время митохондрии могут частично или полностью «охватывать» отдельные элементы эндоплазматической сети. В тироцитах хорошо развит комплекс Гольджи. Который представлен крупными вакуолями, уплощенными цистернами и микропузырьками. Внутри кольца комплекса Гольджи, а также вблизи от него обнаруживаются гранулы различной величины и формы, разной электронной плотности, выявляемые при введении радиоактивного йода. Подобные гранулы имеются не только вблизи комплекса Гольджи, но и в других участках клетки; напр., в ее апикальной части они иногда образуют целые скопления, состоящие из нескольких рядов гранул (от 3 до 8), расположенных друг под другом. Кроме характерных гранул, в апикальной части тироцитов иногда выявляются внутриклеточные капли коллоида.

В-клеткн (клетки Асканази) — более крупные, чем тироциты, имеют эозинофильную цитоплазму и округлое центрально расположенное ядро. Они содержат большое количество овальных или округлых митохондрий, среди которых расположены секреторные гранулы. В цитоплазме этих клеток выявлены биогенные амины, в т. ч. серотонин. Впервые В-клетки появляются в возрасте 14—16 лет. В большом количестве они встречаются у людей в возрасте 50—60 лет.

Парафолликулярные клетки (околофолликулярные, или С-клетки, или К-клетки) отличаются от тироцитов отсутствием способности поглощать йод. Они обеспечивают синтез кальцитонина— гормона, участвующего в обмене кальция в организме. Отдельные кулярные клетки их группы локализуются на наружной поверхности фолликулов. Они ни когда не контактируют с коллоидом от которого отделены цитоплазмой тироцитов. Парафолликулярные клетки имеют сравнительно крупные размеры, низкую электронную плотность цитоплазмы, которая густо заполнена белковыми гранулами, выявляемыми при серебрении. В парафолликулярных клетках хорошо развиты зернистая эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи.

Наряду с фолликулами в щитовидной железе различают интерфолликулярные (экстрафолликулярные ) островки, образованные клетками, структура которых напоминает строение типичных тироцитов. В центрах некоторых инетрфолликулярных островков имеются микрофолликулы, состоящие из нескольких клеток. В состав интерфол- ликулярных островков входят также парафолликулярные клетки. Наиболее часто парафолликулярные клетки встречаются в островках, расположенных в центральной части железы, где они составляют около 2—5% всех клеток. Интерфолликулярные островки имеют значение в регенерации ткани в случае, если поражение щитовидной железы носит обширный характер и сопровождается гибелью целых фолликулов. При частичных повреждениях фолликулов регенерация осуществляется за счет тироцитов, расположенных базально. Благодаря последним происходит и физиологическая регенерация фолликулярного эпителия.

Физиология

Физиологическая роль щитовидной железы заключается в биосинтезе и выделении в кровь и лимфу гормонов, регулирующих процессы роста, развития, дифференцировки тканей и активирующих обмен веществ в организме. Специфической особенностью тироцитов является способность активно поглощать, накапливать йод и переводить его в органически связанную форму путем образования йодсодержащих тиреоидных гормонов – тироксина и трийодтиронина.

Секреторный процесс протекающий в щитовидной железе слагается из трех фаз. В первой фазе (фаза продукции) происходит образование тиреоглобулина, а также окисление иодидов в атомарный йод. Во второй фазе (фаза выделения, или секреции) тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула, конденсируется в нем в виде коллоида и йодируется. Третья фаза (фаза выведения) складывается из реабсорбции коллоида тироцитами, транспортировки реабсорбированных веществ через цитоплазму в базальную часть тироцита и высвобождения тиреоидных гормонов в кровь.

Фаза продукции тиреоглобулина начинается с накопления в зернистой эндоплазматической сети тироцита исходных аминокислот, поступающих из крови. Под влиянием матричной РНК, содержащейся в рибосомах, происходит синтез первичного полипептида, накапливающегося в лакунах эндоплазматической сети. Здесь же начинается присоединение к полипептиду углеводов (галактозы и маннозы). Синтезированный первичный полипептид перемещается в комплекс Гольджи, где завершается его гликолизирование, происходит сборка и упаковка молекул гликопротеида, входящих в состав тиреоглобулина . Секреторные пузырьки. формирующиеся в зоне комплекса Гольджи и содержащие гликопротеид (неполированный тиреоглобулин), смещаются в апикальную часть тироцита, сливаются своими оболочками с его апикальной мембраной и выделяют содержимое в просвет фолликула путем экзоцитоза.

Йод поступает в тироциты из крови в виде йодида (йод-иона), транспортируется через их цитоплазму и выделяется через апикальную мембрану в просвет фолликула, заполненный коллоидом.

Поглощение йода тироцитами рассматривается как активный, нуждающийся в затрате энергии процесс переноса йодида против градиента концентрации. Такой высокоактивный и высокоспецифическии транспорт йода, а также быстрый перевод этого элемента в связанную форму определяют роль щитовидной железы как главного органа обмена йода в организме. Содержание йода в щитовидной железе превышает его уровень и других тканях и сыворотке крови и 10—100 раз.

Поскольку участвовать в процессе иодирования тиреоглобулина может лишь атомарный йод, то йодид подвергается окислению, которое осуществляется в субапикальной зоне цитоплазмы тироцитов при участии пероксидазы.

Фаза выделения, или секреции, тиреоидных гормонов начинается с выхода нейодированного тиреоглобулина в просвет фолликула и поступления его в коллоид. Йодирование тиреоглобулина (включение атомов йода в тирозильные радикалы) происходит в периферической зоне фолликулов, па границе апикальной части тироцита и коллоида. В число аминокислот, составляющих белковый компонент молекулы тиреоглобулина, входят тирозин и его производные — тиронины, которые, претерпевая йодирование, дают начало тиреоидным гормонам: тироксину (Т4) и трийодтиронину (Тэ). Подробно синтез тиреоидных гормонов — Йодтирозины, Йодтиронины, Тироксин, Трийодтиронин.

Наряду с тиреоглобулином в щитовидной железе образуется тиреоальбумин, который тоже йодируется, но лишь частично, до стадии йодтирозинов. В норме соотношение концентраций тиреоглобулина и тиреоальбумина составляет примерно 9:1. При патологических состояниях, сопровождающихся пролиферацией паренхимы щитовидной железы ее зобной трансформацией и возникновением аденом, образование тиреоальбумина увеличивается, а при злокачественных опухолях щитовидной железы может даже превосходить образование тиреоглобулина. Кроме того, в ней обнаружены йодированные гистидины и тироксамин. Все йодированные аминокислоты, входящие в состав тиреоидных белков, являются L-изомерами.

Заключительная (третья) фаза секреторного процесса, протекающего в тироцитах,— фаза выведения тиреоидных гормонов из фолликулов в кровь. Поскольку тиреоидные гормоны содержатся в молекулах тиреоглобулина в связанном состоянии, потребность организма в них может быть удовлетворена лишь путем расщепления молекулы тиреоглобулина. Фаза выведения сопровождается значительным усилением процессов диссимиляции в тироцитах (о чем свидетельствует отчетливое увеличение поглощения ими кислорода) и сильным набуха- нием их цитоплазмы и ядер. Фаза выведения начинается с реабсорбции коллоида тироцитами. Электронно-микроскопическиее исследования позволили установить, что реабсорбции коллоида осуществляется путем его активного фагоцитоза тироцитами с помощью псевдоподий (макроэндоцитоа). В цитоплазме тироцитов появляются капли коллоида, к которым приближаются лизосомы и сливаются с ними. Тиреоглобулин в каплях коллоида расщепляется под действием ферментов лизосом, в результате чего высвобождаются йодтирозины: моноиодтирозин и дийодтирозин и йодтиронины (тироксин и трийодтиронин), скапливающиеся в смещающихся в базальную часть тироцита вакуолях и цистернах. Йодтирозины при этом полностью декодируются и в кровь не поступают, а освобождающийся из них йод вновь используется в биосинтезе тиреоидных гормонов. Йодтиронины после опорожнения вакуолей попадают через базальную мембрану п перикапиллярное пространство в кровеносные (частично и в лимфатические) капилляры, оплетающие фолликул.

Появление псевдоподий и капель коллоида в тироцитах наблюдается лишь в начальном периоде фазы выведения. В дальнейшем при нормальной функции щитовидной железы процессы выделения протекают без усиленного образования псевдоподий и капель коллоида путем пиноцитоза (микроэндоцитоза). Указанные механизмы вступают в действие последовательно: в начальном периоде фазы выведения преобладает макроэндо цитоз псевдоподиями, в дальнейшем он сменяется микроэндоцитозом.

Выход в кровь тиреоидных гормонов из щитовидной железы, приведенной в состояние гиперфункции повторными воздействиями тиреотропного гормона, с самого начала протекает в виде микроэндоцитоза без образовании псевдоподий и отчетливо различимых капель интрацеллюлярного коллоида. Такие же соотношения определяются при тиреотоксикозе, когда высокий уровень тироксина и трийодтиронина в крови свидетельствует не только об увеличении продукции тиреоидиых гормонов, но и об интенсивном выведении их в кровь; при этом не обнаруживается ни псевдоподий, ни четких капель интрацеллюл ирного коллоида.

Кроме йодированных тиреоидных гормонов, щитовидная железа образует кальцитонин — безйодный белковый гормон, снижающий содержание кальция в крови. Кальцитонин образуется парафолликулярными клетками. Парафолликулярные клетки являются по своему происхождению видоизмененными нервными клетками (нейроэндокриннымі) и сохраняют способность поглощать предшественников нейроаминов (L-ДОФА и 5-гидрокситриптофан) и декарбоксилировать их соответственно в норадреналин и серотонин. Высокое содержание нейроаминов и способность вырабатывать белковый гормон обусловливают включение парафолликулярных клеток щитовидной железы в АПУД-систему. Парафолликулирные клетки потенцируют деятельность фолликулярного эпителия и способствуют поддержанию внутриорганного меостаза щитовидной железы.

Функция В-клеток определяется накоплением биогенных аминов, в частности серотонина, и потенцированием физиологической активности фолликулярного эпителия.

Регуляция секреции гормонов щитовидной железы. Специфическим стимулятором щитовидной железы, считается тиреотропный гормон гипофиза. Тиреотропная функции передней доли гипофиза, в свою очередь, активируется тиролиберином, секретируемым гипоталамусом. Поэтому повреждение гипоталамуса приводит к такому же ослаблению деятельности  щитовидной железы, как и гипофизэктомия. Данный способ регуляции может быть обозначен как трансаденогипофизарный.

В свою очередь, тиреоидные гормоны (особенно трийодтиронин) угнетают тиреотропную функцию гипофиза, т. е. взаимоотношения между функциональной активностью щитовидной железы и интенсивностью тиреотропной функции гипофиза представляют систему отрицательной обратной связи, обеспечивающей сохранение колебаний функциональной активности железы, в пределах физиологической нормы.

Тиреотропный гормон, поступающий к щитовидной железе с током крови, воспринимается специфическими рецепторами, локализующимися в плазматической мембране тироцитов. Эти рецепторы, соединившись с тиреотропным гормоном, активируют аденилатциклааную систему тироцитов, которая через посредством циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) пускает в ход ферментные системы тироцитов, в результате чего увеличивается их функциональная активность.

Установлено, что секреция тиреоидных гормонов активируется непосредственно симпатическими импульсами, хотя и не столь интенсивно. как тиреотропным гормоном. Парасимпатические импульсы вызывают угнетение этих процессов. Т. о., регулирующие влияния гипоталамуса на щитовидную железу могут происходить как через гипофиз, так и минуя его (парагипофизарно).

В то же врем и афферентные сигналы из щитовидной железы, поступающие по центростремительным нервным путям, достигнув гипоталамуса, ослабляют тиреотропную функцию гипофиза; следовательно, отрицательная обратная связь между щитовидной железой и гипофизом проявляется также и в прямом действии нервных импульсов. Состояние и деятельность парафолликулярных клеток Щ. ж. не зависит от гипофиза и не нарушаются после гипофизэктомии; их функцию стимулируют симпатические импульсы, а парасимпатические угнетают. Вместе с тем секреторная активность парафолликулярных клеток имеет прямую зависимость от концентрации кальция в крови: повышение или понижение ее влечет за собой соответственно увеличение или ослабление секреции кальцитонина парафолликулярными клетками. Антагонистически взаимодействуя с паратиреоидным гормоном паращитовидных желез, кальцитонин обеспечивает сохранение постоянства уровня кальция в организме.

Обмен тиреоидных гормонов в организме. Почти весь тироксин, поступающий в кровь, обратимо связывается с белками сыворотки, преимущественно с L-глобулином — так называемым тироксинсвязывающим глобулином, а отчасти с тироксинсвязывающими преальбумином и альбумином. Поэтому концентрацию белково-связанного йода в крови часто рассматривают как показатель секреторной активности щитовидной железы. Связывание тироксина с белками сыворотки крови предотвращает его разрушение, но препятствует его активному действию на клетки. Между связанным и свободным тироксином в крови устанавливается динамическое равновесие, и лишь свободный тироксин оказывает действие на реагирующие клетки и ткани. Трийодтиронин связывается с белками сыворотки слабее, чем тироксин. Полураспад тироксина, находящегося в крови, длится 6—7 сут., трийодтиронин распадается быстрее (период полураспада 2 сут.).

Рецепция тироксина происходит внутри клеток. Проникнув в клетку, тироксин сразу же теряет один атом йода, переходя в трийодтиронин . Точкой приложения трийодтиронина (как поступившего из крови, так и образовавшегося из тироксина) является ДНК, где трийодтиронин стимулирует транскрипцию и образование РНК.