Глава 3. Щитовидная железа
Краткие анатомо-физиологические данные
Щитовидная железа известна с древних времен. Существовали описания зоба и кретинизма, но авторы этих описаний не связывали заболевание с расстройством функции щитовидной железы. Древние китайцы с успехом лечили кретинизм золой морских водорослей, содержащей йод.
Краткое морфологическое описание железы дал Га-лен (II в. н. э.), который считал ее частью голосового аппарата. Более подробно щитовидная железа была изучена Везалием (1543). Щитовидной эту железу назвал Вар-тон (1656), исходя из ее формы. Долгое время значение щитовидной железы в жизнедеятельности организма было предметом различных толкований. Считали, что она вырабатывает «смазывающие» вещества для органов шеи, или рассматривали железу как сосудистый шунт, который препятствует поступлению избытка крови в головной мозг.
Современные представления о щитовидной железе начали складываться в XIX в. Концепция о внутренней секреции, осуществляемой железой, была сформулирована Кингом в 1836 г. Была осуществлена тиреоидэктомия (удаление железы) у собак (Шифф, 1856), описан кретинизм у лиц, лишенных щитовидной железы (Карлинг, 1850) и кретиноидное состояние у пожилых женщин (Галл, 1874). Позднее болезнь Галла была названа микседемой (Орд, 1880). Возникновение такого состояния после удаления железы по поводу зоба впервые было отмечено в 1883 г. (Кохер и братья Ревердины).
На связь между йодом и деятельностью щитовидной железы было впервые указано Бауманом в 1896 г. Он установил, что этот элемент концентрируется в щитовидной железе. В 1891–1892 гг. предложена заместительная терапия тканью щитовидной железы при микседеме (Меррей, Фокс, Маккензи).
Природа гормонов, вырабатываемых щитовидной железой, была установлена в 1915 г., когда Кендалл выделил из ткани железы и получил в кристаллическом виде тиреоидный гормон тироксин. Позднее Харингтон и Баргер (1927) расшифровали структуру тироксина и осуществили его синтез. Вопрос о природе гормонов щитовидной железы был поставлен вновь, когда Гросс и Пит-Риверс (1952) открыли в железе и плазме крови соединение с тремя атомами йода – трийодтиронин. Это вещество по физиологическому действию оказалось более сильным и быстродействующим, чем тетрайодтиронин (тироксин).
Структура щитовидной железы
Щитовидная железа – небольшой орган, расположенный на передней поверхности шеи в нижней ее части. Она состоит из двух долей, расположенных вдоль боковых частей дыхательного горла. Как правило, правая доля железы больше левой. Доли связаны перешейком, лежащим на передней поверхности трахеи (рис. 3).
Щитовидная железа обычно имеет форму бабочки с распростертыми крыльями или подковы. Длина боковых долей составляет 4–6 см, ширина 2–4 см, а толщина 1,5–2 см. В норме размер каждой доли железы не должен превышать размера концевой фаланги большого пальца обследуемого. Ширина перешейка около 1 см. Примерно в одной трети случаев от перешейка отходит кверху пирамидальный отросток, который может простираться до подъязычной кости. Иногда перешеек отсутствует, и боковые доли соединяются между собой соединительнотканной перемычкой.
Щитовидная железа у взрослого весит в среднем 16–30 г, но ее вес в ряде случаев может колебаться и в более значительных пределах – от 5 до 50 г. У новорожденного щитовидная железа весит 1 г. К году ее вес увеличивается вдвое, а к 25 годам – в 20 раз. Особенно бурный рост щитовидной железы отмечается в возрасте 12–15 лет. С возрастом размеры щитовидной железы уменьшаются. У женщин она, как правило, больше, чем у мужчин.
В настоящее время учитывается объем щитовидной железы. По данным ультразвукового исследования, он должен составлять 25 мл у мужчин и 18 мл у женщин.
Микроскопически дольки состоят из множества пузырьков – фолликулов. Фолликулы – это замкнутые полые образования разнообразной формы. Стенки их образованы клетками, которые вырабатывают густую слизистую жидкость желтоватого цвета – коллоид.
Наиболее мелкие фолликулы щитовидной железы имеют диаметр от 0,03 до 0,1 мм; их средний размер 0,15 мм, но иногда они могут достигать 1 мм в диаметре.
На поперечном размере железы наиболее крупные фолликулы можно видеть невооруженным глазом.
Различают следующие виды клеток щитовидной железы:
• А-клетки – тиреоциты (синоним: клетки фолликулярного эпителия щитовидной железы), синтезирующие тиреоидные гормоны.
• В-клетки – измененные А-клетки (синонимы: клетки Гюртле-Ашкенази, клетки Ашкенази, онкоциты, оксифильные клетки). Отсутствуют в нормальной ткани щитовидной железы и появляются при некоторых заболеваниях.
• С-клетки – клетки, синтезирующие кальцитонин (синонимы: парафолликулярные клетки, К-клетки).
Гормоны щитовидной железы
Щитовидная железа как эндокринный орган продуцирует три гормона:
• тироксин;
• трийодтиронин;
• тиреокальцитонин.
Тироксин и трийодтиронин – йодсодержащие гормоны, синтез их тесно связан с обменом йода в организме.
Одним из условий, обеспечивающих нормальную функцию щитовидной железы, следует считать регулярное поступление йода в организм. Суточная потребность человека в йоде составляет 150–200 мкг. Организм получает йод в основном с пищей – растительной (около 58 %) и животной (около 33 %), и в меньшей мере с водой (около 4,2 %) и вдыхаемым воздухом (до 4,8 %).
В кишечнике йод отщепляется от пищевых продуктов и в виде йодидов (NaI, KI) поступает в кровь. Щитовидная железа обладает способностью захватывать йо-дид, несмотря на то что концентрация йода в щитовидной железе во много раз больше, чем в крови.
В синтезе тиреоидных гормонов может участвовать только чистый элементарный йод. Йодид в щитовидной железе прежде подвергается окислению и превращается в элементарный йод. Это окисление происходит при участии окислительных ферментов пероксидазы и цитохромоксидазы. Широко применяемые для лечения диффузного токсического зоба тиреостатические препараты (метилтиоурацил, мерказолил) оказывают терапевтическое действие, угнетая активность окислительных ферментов и блокируя образование тиреоидных гормонов. Процесс поступления йодидов в щитовидную железу и их окисление в элементарный йод стимулируют тиреотропный гормон гипофиза.
Собственно образование гормонов щитовидной железы начинается с йодизации – включения йода в аминокислоту тирозин. При включении одного атома йода образуется монойодтирозин, а при включении двух атомов йода – дийодтирозин. Моно– и дийодтирозин еще не обладают свойствами гормонов. Следующим этапом является слияние, конденсация двух молекул дийодтирозина, или моно– и дийодтирозина, и образование тиронинов. Тиронины являются гормонами щитовидной железы. При слиянии двух молекул дийодтирозина образуется тетрайодтиронин (тироксин, Т4); при конденсации ди– и монойодтирозина – гормон трийодтиронин (Т3).
Под влиянием специфических ферментов одновременно происходит процесс дейодирования, заключающийся в отщеплении от моно– и дийодтирозина молекулярного йода. Последний вновь поступает во внутренний кругооборот и в конечном счете используется в биосинтезе тироксина и трийодтиронина.
Коллоид фолликулов содержит специфический белок – тиреоглобулин. Тиреоглобулин выполняет функцию акцепторной молекулы, на которой синтезируются и запасаются тиреоидные гормоны. Биосинтез йодсодержащих гормонов совершается внутри молекулы тиреоглобулина. Треоглобулин представляет собой гликопротеид с молекулярной массой около 600 000 дальтон, размеры которого настолько велики, что это препятствует попаданию его в кровь из интактной щитовидной железы. Лишь при ее патологии, сопровождающейся утратой целостности клеток, тиреоглобулин может попасть в общий кровоток.
Следовательно, тиреоидные гормоны образуются не как свободные единицы, а как часть молекулы тиреоглобулина. В дальнейшем происходит протеолитическое расщепление тиреоглобулина, освобождение тироксина и трийодтиронина и поступление их в кровяное русло. При этом выделяется свободный йод, который может вновь использоваться для образования гормонов щитовидной железы.
В нормальных условиях щитовидная железа содержит 200 мкг/г тироксина (Т4) и 15 мкг/г трийодтиронина (Т3).
Ежедневная секреция щитовидной железой Т4 составляет 80–90 мкг, что во много раз больше, чем секреция Т3 (9 мкг).
Концентрация Т4 в сыворотке крови (при использовании метода радиоиммунного анализа) составляет в норме 100 (65-160) нмоль/л, Тз – 1,8 (1,17-2,5) нмоль/л.
Содержание свободного Т4 составляет 9-28 пмоль/л (0,7–2,2 нг/дл), свободного Т3 – 3,8–7,7 пмоль/л (2,5–5,0 пг/мл).
Избыток тиреоидных гормонов накапливается в тиреоглобулине коллоида щитовидной железы и используется в зависимости от потребностей организма. В норме щитовидная железа обладает запасом гормонов на 2-10 недель, что резко отличается от количества гормонов, имеющихся в других эндокринных органах.
Биосинтез тиреоидных гормонов осуществляется под контролем центральной нервной системы, гипоталамуса и гипофиза. Уровень продукции тироксина и трийодтиронина регулируется тиреотропным гормоном передней доли гипофиза (ТТГ). Он оказывает влияние на основной процесс биосинтеза гормонов – конденсацию, то есть слияние ди– и монойодтирозинов в тиронины (тироксин и трийодтиронин). Под воздействием ТТГ фермент протеаза расщепляет тиреоглобулин, и тиреоидные гормоны выделяются из щитовидной железы в кровь. Тиреотропный гормон гипофиза усиливает кровоснабжение и рост щитовидной железы.
Высвобождение ТТГ регулируется уровнем свободных тиреоидных гормонов по принципу обратной связи: при повышении концентрации Т3 иТ4 в крови выброс ТТГ уменьшается, а при снижении – увеличивается. При этом нормальный уровень ТТГ в крови составляет 0,3–4,0 мЕ/л.
Деятельность щитовидной железы и аденогипофиза находится под контролем высшего регулятора нейроэндокринной системы – гипоталамуса. В последнем содержится тиролиберин (тиретропин-рилизинг-гормон, ТРГ), стимулирующий тиреотропную функцию передней доли гипофиза.
Гипоталамус реагирует на изменение концентрации тиреоидных гормонов в крови понижением или повышением уровня выделяемого нейросекрета – тиролиберина. При заболеваниях щитовидной железы динамическое равновесие в системе «гипоталамус – гипофиз – щитовидная железа» (так называемой тиреоидной оси) нарушается.
Тиреоидная система, как и другие эндокринные системы человека, имеет циркадный ритм. Секреция тиролиберина гипоталамусом максимальна утром и минимальна в полночь. Содержание тиреотропного гормона гипофиза повышено в вечерние и ночные часы и снижено утром и в первой половине дня. Концентрация тиреоидных гормонов также подвержена суточным колебаниям с максимумом в утренние часы и минимумом в ночные часы.
Отмечаются сезонные колебания уровня ТТГ и тиреоидных гормонов. Зимой повышается концентрация трийодтиронина, а также тиреотропного гормона и его реакция на тиролиберин, а уровень тироксина при этом не меняется.
Биологическое действие тиреоидных гормонов
Нормально функционирующая щитовидная железа необходима человеку, так как с ее помощью обеспечиваются жизненно важные функции организма. Ее гормоны необходимы для нормальной деятельности большинства, если не всех его органов и тканей.
Тироксин и трийодтиронин увеличивают теплопродукцию, ускоряют метаболизм углеводов, белков, липидов (жиров).
При недостатке гормонов щитовидной железы уменьшается кровоснабжение и потребление кислорода мозгом, замедляется рост и формирование нервной ткани, а также окостенение скелета.