Йод в щитовидной железе: как происходит важнейший процесс

Йод в щитовидной железе: как происходит важнейший процесс

Селен, йод и железо – необходимые микроэлементы для синтеза и метаболизма гормонов щитовидной железы

Josef Köhrle ( Профессор д-р Йозеф Кёрле)

Selenium, Iodine and Iron–Essential Trace Elements for Thyroid Hormone Synthesis and Metabolism

Прим. редактора : данная статья написана д.м.н. профессором Йозефом Кёрле ( Josef Köhrle · Берлинский университет Шарите | Charité · Институт экспериментальной эндокринологии), который является признанным мировым авторитетом по вопросам здоровья щитовидной железы. Еще в 2002 г. в журнале "Thyroid" одна из первых работ данного ученого, затрагивающая вопрос роли трех микроэлементов (I, Se, Fe) в функционировании ЩЖ - "Влияние дефицита железа и селена на метаболизм йода и щитовидной железы: биохимия и актуальность для общественного здравоохранения". В связи с тем, что в этом году мы добавили в ассортимент железосодержащий пробиотик, предлагаем всем желающим, и в обязательном порядке эндокринологам, ознакомиться с ниже резмещенным материалом.

Адекватная доступность и метаболизм трех важнейших микроэлементов - йода, селена и железа - обеспечивают основные требования к функционированию и действию тиреоидной гормональной системы у человека, позвоночных животных и их эволюционных предшественников. Селеноцистеинсодержащие белки обеспечивают как клеточную защиту, так и H₂O₂ -зависимый биосинтез и опосредованную дейодиназой (ин-)активацию тиреоидных гормонов, что является критическим для их рецепторно-опосредованного механизма клеточного действия. Дисбаланс между содержанием этих элементов в щитовидной железе нарушает регуляцию отрицательной обратной связи по оси гипоталамус-гипофиз-тиреоидная периферия, вызывая или облегчая такие распространенные заболевания, связанные с нарушением гормонального статуса щитовидной железы, как аутоиммунные заболевания щитовидной железы и метаболические нарушения. Йодид аккумулируется симпортером йодида натрия NIS , окисляется и включается в тиреоглобулин ( TG ) гемопротеином тиреопероксидазой ( TPO ), для чего в качестве кофактора требуется локальная Н₂О₂ . Последняя генерируется двойной оксидазной системой, организованной в виде «тироксисомы» на поверхности апикальной мембраны, обращенной к коллоидному просвету фолликулов щитовидной железы ( Прим. ред .: "Тироксисома" - это ферментный комплекс, . Различные селенопротеины, экспрессируемые в тироцитах, защищают структуру и функцию фолликулов от длительного воздействия H ₂ O ₂ и образующихся при этом реактивных форм кислорода. Гипофизарный тиреотропный гормон ( ) стимулирует все процессы, необходимые для синтеза и секреции тиреоидных гормонов, и регулирует рост, дифференцировку и функцию тиреоцитов. Дефицит йода, селена и железа в питании и связанные с этим эндемические заболевания во всем мире можно предотвратить с помощью образовательных, социальных и политических мер.

Связанные вопросы и ответы:

Как йод всасывается в организм человека

Организм человека не синтезирует йод самостоятельно, микроэлемент поступает только с продуктами питания и водой. Почти весь поступивший минерал всасывается в тонком кишечнике и распределяется по организму. Наибольшее количество йода содержится в тканях щитовидной железы. Так, массовая доля микроэлемента в молекуле тироксина составляет 60–65%. Остальной объем вещества содержится в мышцах, яичниках, крови¹.

Основная функция йода в организме человека состоит в регуляции работы щитовидной железы, которая является одной из самых крупных желез внутренней секреции и вырабатывает йодсодержащие тиреоидные гормоны. Клетки щитовидной железы обладают способностью избирательно накапливать йод. В ней сконцентрировано до 6000–8000 мкг микроэлемента, в крови же циркулирует до 500–600 мкг йода. Ежедневно для нужд организма щитовидная железа расходует около 75 мкг минерала. Он поступает в форме ионов, окисляется пероксидазами до молекулярного йода, после чего вступает в реакции аминокислотой тирозином, которые приводят к образованию двух главных гормонов щитовидной железы — трийодтиронина (Т3) и тироксина (Т4)².

Тиреоидные гормоны выполняют в организме ряд важных функций²:

стимулируют рост и развитие клеток;

регулируют белковый, жировой и водно-электролитный обмен;

обеспечивают работу центральной и периферической нервной системы;

поддерживают артериальное давление, температуру тела, энергетический обмен;

стимулируют клеточное и тканевой дыхание в митохондриях;

поддерживают сексуальную функцию и репродуктивное здоровье.

Недостаточное содержание йода в пище и воде, неправильное питание, нарушения работы желудочно-кишечного тракта могут привести к дефициту микроэлемента и развитию ряда патологических состояний.

Какие клетки щитовидной железы отвечают за поглощение йода

А. Лабораторные и инструментальные исследования :

1. Общий T4. Самый простой и распространенный способ оценки секреторной функции щитовидной железы - определение общего T4 в сыворотке с помощью РИА. Однако общее содержание T4 не всегда точно отражает функциональное состояние щитовидной железы и метаболический статус организма. На уровень общего T4 влияют изменения концентраций белков, связывающих тиреоидные гормоны. Эти изменения чаще всего наблюдаются при лечении эстрогенами или во время беременности. Общий T4 может повышаться или понижаться и при нетиреоидных заболеваниях.

2. Свободный T4 - самый точный показатель секреторной активности щитовидной железы и метаболического статуса организма. Прямой метод определения свободного T4 (равновесный диализ сыворотки с добавлением¹²⁵I-T4) сложен, трудоемок и дорог. Поэтому в большинстве лабораторий для оценки свободного T4 до недавнего времени использовали косвенный показатель - расчетный свободный T4: расчетный свободный T4 (не имеет размерности) = T4 * индекс связывания тиреоидных гормонов, где T4 - общее содержание T4, измеренное методом РИА (мкг%); индекс связывания тиреоидных гормонов = (поглощение¹²⁵I-T3 смолой или другим сорбентом в исследуемой сыворотке) / (поглощение¹²⁵I-T3 сорбентом в контрольной сыворотке, определяется в каждой лаборатории).
Эта формула учитывает зависимость содержания свободного T4 от концентрации тироксинсвязывающего глобулина. Доказано, что при различных нарушениях функции щитовидной железы изменения расчетного свободного T4 соответствуют изменениям истинной концентрации свободного T4 в сыворотке.

Какой механизм транспортировки йода в клетки щитовидной железы

Тиреотоксиозом называется не болезнь, а синдром, который наблюдается при многих заболеваниях. Заключается он в буквальном смысле отравлении тиреоидными гормонами, развившемся на фоне их повышенного уровня в организме.

Щитовидная железа вырабатывает тиреоидные гормоны — Т3 (трийодтиронин) и Т4 (тироксин). Для их производства орган нуждается в йоде. Клетки железы — тиреоциты — выхватывают анионы йода из кровяного потока и присоединяют их к молекуле тирозина, производя таким образом Т3 и Т4. Регуляцией работы щитовидной железы занимается участок головного мозга — гипоталамус. Он производит тиреотропин-рилизинг-фактор, который, в свою очередь, активирует процесс выработки тиреотропного гормона (ТТГ) другим отделом головного мозга — гипофизом. А уже ТТГ стимулирует производство Т3 и Т4.

Тиреотоксикоз и гипертиреоз

Часто на фразе «избыток тиреоидных гормонов» возникает путаница между терминами «гипертиреоз» и «тиреотоксикоз». Гипертиреоз — это когда именно щитовидная железа вырабатывает гормоны в аномально высоких концентрациях. Из-за гипертиреоза может развиться тиреотоксикоз. Но причин тиреотоксикоза может быть множество — и далеко не всегда проблема кроется в щитовидке. Бывают даже такие парадоксальные ситуации, когда тиреотоксикоз развивается на фоне гипотиреоза — нехватки тиреоидных гормонов.

Возможны несколько основных причин того, что тиреоидных гормонов в крови слишком много:

• Щитовидная железа чересчур активна и производит больше гормонов, чем надо телу. Это состояние наблюдается при аутоиммунном заболевании под названием «диффузный токсический зоб» или при патологическом состоянии под названием «многоузловой токсический зоб», которое развивается на фоне острого дефицита йода в рационе. Одно состояние может переходить в другое.
• Различные виды тиреоидита — воспаления щитовидной железы, при котором гормоны из ее фолликулов бесконтрольно поступают в кровоток.
• Транзиторный тиреотоксикоз, развивающийся у беременных женщин.
• Тератома яичников — опухоль, образующаяся из гоноцитов (первичных половых клеток), которая сама по себе активно вырабатывает Т3 и Т4.
• Метастазы злокачественной опухоли щитовидки.
• Передозировка L-тироксином (этот гормон прописывают больным гипотиреозом).
• Передозировка йодом (особенно актуально для людей, занимающихся самолечением) — так называемый йод-индуцированный тиреотоксикоз.
• Некоторые лекарства также могут вызвать подобный побочный эффект, например, интерферон, амиодарон, и др.

Какие белки участвуют в транспортировке йода в щитовидную железу

Рис. 2 Симптомы нехватки йода (йододефицита) в организме

Йододефицитные заболевания (ЙДЗ) — расстройства, связанные с дефицитом йода, которые рассматриваются Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) как наиболее распространённые во всем мире заболевания неинфекционного характера.

Пациентов с умеренным йододефицитом преследует чувство постоянного недосыпания. Вследствие метаболических нарушений увеличивается вес, причем, ограничивающие диеты в данном случае практически неэффективны. В крови возрастает уровень холестерина, поэтому повышается риск гипертонической болезни, ИБС и атеросклеротических поражений магистральных кровеносных сосудов. У многих больных страдает моторика желчевыводящих путей (появляется дискинезия) и формируются конкременты (камни) в желчном пузыре. У пациенток с дефицитом йода чаще диагностируются дисменорея, мастопатия и миомы матки. Нередки случаи женского бесплодия.

Как уровень йода в крови влияет на его поглощение щитовидной железой

Недостаток содержания йода в организме вызывает развитие череды последовательных приспособительных процессов для поддержания нормального синтеза и секреции гормонов щитовидной железы. При длительном дефиците этих гормонов происходит срыв механизмов адаптации с последующим развитием йододефицитных заболеваний, и этот термин, введённый ВОЗ, выделяет факт, что недостаток йода в организме— не единственное и не самое тяжкое его последствие. К йододефицитным заболеваниям относятся:

Йододефицитный гипотиреоз, который выступает как наиболее тяжкое последствие острой нехватки йода. Он выражается дефицитом тиреоидных гормонов в организме. Истинный йододефицитный гипотиреоз с повышением уровня ТТГ у взрослого населения развивается при крайне тяжелом (менее 20-25 мкг в сутки), длительном отсутствии нормального уровня йода в рационе. Однако отсутствующие врождённые тиреоидные энзимопатии при легком/средне-тяжелом дефиците йода не всегда приводят к йододефицитному гипотериозу, который может развиться вследствие аутоиммунного тиреодита и последствий хирургических действий на щитовидной железе.

Тиреотоксикоз в старшей возрастной группе, возникающий за счет развертывания функциональной автономии щитовидной железы, является серьёзной проблемой регионов с лёгкой и умеренной недостаточностью йода.

У новорожденных детей значительно более высокий, чем у взрослых, уровень обмена тиреоидных гормонов, поэтому умеренный и легкий дефицит йода приводит к уменьшению его содержания в щитовидной железе, что, в свою очередь, ведёт к развитию так называемой транзиторной неонатальной гипертиреотропинемии (временному повышению уровня ТТГ). Этот редкостный факт обнаруживается при неонатальном обследовании на врожденный гипотиреоз, а степень его распространенности определяет показатели выраженности йододефицита у населения.

Диффузный эутиреоидный зоб — наиболее часто возникающая равномерная гиперплазия щитовидной железы в виде компенсаторного механизма синтеза тиреоидных гормонов на фоне дефицита йода. Диффузный эндемический зоб развивается у людей, живущих в йододефицитных местностях (более 10% населения с этим диагнозом), а диффузным спорадическим зобом страдают пациенты из регионов с нормальным содержанием йода. Механизм развития спорадического зоба мало изучен, эндокринологи склоняются к врожденным нарушениям ферментативного синтеза тиреоидных гормонов.

Узловой зоб (неравномерное увеличение щитовидки с образованием узлов) является вторым по частоте развития йододефицитным заболеванием, не нарушающим, однако, функций железы, хотя после применения йодосодержащих препаратов может вызвать тиреотоксикоз.

Гипотериоз является крайней стадией недостатка йода, определяющей резкое снижение уровня тиреоидных гормонов в организме. Различают первичный гипотиреоз — заболевание самой щитовидной железы и вторичный — поражение гипоталамо-гипофизарной системы, вызванное недостаточной концентрацией тиреотропного гормона и, соответственно, снижением функции щитовидной железы. Гипотиреозу чаще всего подвержены женщины старше 40 лет.

Синдромом относительной гестационной гипотироксинемии назвали временный йододефицит без снижения выработки тиреоидных гормонов, который легко аннулируется с помощью препаратов йода. Однако гипотироксинемия во время беременности приводит к нарушениям умственного развития плода, не развивающимся до тяжкой стадии олигофрении.

Какие факторы могут нарушить усвоение йода щитовидной железой

Тироциты образуют фолликулы , заполненные коллоидной массой тирео-глобулина. Базальная мембрана тироцитов тесно прилежит к кровеносным капиллярам, и из крови эти клетки получают не только необходимые для энергетики и синтеза белка субстраты, но и активно захватывают соединения йода — йодиды. В тироцитах происходит синтез тиреоглобулина, окисление иодидов до образования атомарного йода. Тиреоглобулин содержит на поверхности молекулы значительное количество остатков аминокислоты тирозина (тиронины), которые и подвергаются йодированию. Через апикальную мембрану тироцита тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула.

При секреции гормонов в кровь ворсинки апикальной мембраны окружают и поглощают путем эндоцитоза капельки коллоида, которые в цитоплазме подвергаются гидролизу лизосомальными ферментами, и два продукта гидролиза — трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (тироксин, Т4) секретируются через базальную мембрану в кровь и лимфу. Все описанные процессы регулируются тиреотропином аденогипофиза. Наличие столь многочисленных процессов, регулируемых одним тиреотропином, обеспечивается за счет включения многих внутриклеточных вторичных посредников. Существует и прямая нервная регуляция щитовидной железы вегетативными нервами, хотя для активации секреции гормонов она играет меньшую роль, чем эффекты тиреотропина. Механизм отрицательной обратной связи в регуляции функции щитовидной железы реализуется уровнем тиреоидных гормонов в крови, что подавляет секрецию тиреолиберина гипоталамусом и тиреотропина гипофизом. Интенсивность секреции тиреоидных гормонов влияет на объем их синтеза в железе (механизм местной положительная обратная связь).

Как дефицит йода влияет на функцию щитовидной железы

Йододефицитными заболеваниями (ЙДЗ) называются все патологические состояния, развивающиеся в популяции в результате дефицита йода в питании, которые могут быть предотвращены при нормальном потреблении йода (ВОЗ).

Диффузный эндемический зоб - диффузное увеличение щитовидной железы, развивающееся вследствие йодной недостаточности у лиц, проживающих в определенных географических районах с недостаточностью йода в окружающей среде (то есть в эндемичной по зобу местности).

Нормальный рост и развитие человека зависят от правильного функционирования эндокринной системы, в частности от деятельности щитовидной железы. Хронический дефицит йода приводит к разрастанию тканей железы и изменению ее функциональных возможностей.Ежедневная физиологическая потребность в йоде зависит от возраста и физиологического состояния человека и составляет в среднем 100-250 мкг, а за всю жизнь человек потребляет около 3-5 г йода, что эквивалентно содержимому примерно одной чайной ложки.Особое биологическое значение йода заключается в том, что он является составной частью молекул гормонов щитовидной железы: тироксина (Т4) и трийодтиронина (ТЗ). При недостаточном поступлении йода в организм развиваются ЙДЗ. Вопреки бытующим представлениям, увеличение щитовидной железы (зоб) является далеко не единственным и, более того, достаточно безобидным и относительно легко излечимым последствием йодного дефицита.

ЙДЗ развиваются в популяции при снижении потребления йода ниже рекомендуемых норм и являются естественным экологическим феноменом, который встречается во многих регионах мира.

Местность считается эндемичной по зобу в случае, если зобно измененная железа наблюдается более чем у 10 % населения. Выделяются легкая, средняя и тяжелая зобная эндемия.По данным ВОЗ, более чем для 1,5 млрд жителей существует повышенный риск недостаточного потребления йода. У 650 млн человек отмечается увеличение щитовидной железы – эндемический зоб, а у 45 млн жителей выраженная умственная отсталость связана с йодной недостаточностью.Только 44 % детей в регионах с дефицитом йода интеллектуально соответствуют норме. Средний показатель умственного развития (IQ) в регионах с выраженным йодным дефицитом снижен на 15 %.Вся территория Российской Федерации и Республики Казахстан относятся к регионам той или иной выраженности йодного дефицита. Зоб имеют не менее 20 % населения (как минимум каждый пятый). Преимущественный спектр ЙДЗ при различном йодном обеспечении (P. Laurberg, 2001)

Спектр йододефицитной патологии (ВОЗ, 2001 г.)

Внутриутробный период: - аборты;- мертворождение;- врожденные аномалии;- повышение перинатальной и детской смертности;- неврологический кретинизм (умственная отсталость, глухонемота, косоглазие);- микседематозный кретинизм (умственная отсталость,гипотиреоз, карликовость);- психомоторные нарушения.

Новорожденные: неонатальныйгипотиреоз. Дети и подростки : нарушения умственного и физического развития.

Все возрасты :- зоб;- гипотиреоз;- нарушения когнитивной функции;- повышение поглощения радиоактивного йода при ядерных катастрофах.