Глава 2
Кто управляет полетом бабочки?
У каждого свой царь в голове.
Феномен обратной связи
Мы с вами уже знаем, как устроена щитовидная железа. Теперь нам предстоит узнать главное – как она работает.
Для этого надо будет изучить удивительный феномен – эндокринологическую обратную связь, чудесный механизм внутренней саморегуляции нашего организма.
В голове каждого человека расположена главная эндокринная железа – гипофиз. Несмотря на миниатюрный размер – чуть больше горошины, – гипофиз руководит всеми эндокринными железами одновременно. У гипофиза есть свой «супервизор» – подкорковый отдел головного мозга – гипоталамус. Гипоталамус вырабатывает стимуляторы для гипофиза – рилизинг-гормоны.
Гипоталамо-гипофизарная система – это «центр управления» эндокринной системой.
Для каждой эндокринной железы гипофиз выделяет специальный, только этой железе подходящий стимулятор – тропный гормон. Стимуляция осуществляется на расстоянии, через специфические рецепторы (чувствительные зоны) на клетках железы, умеющие распознавать предназначенный для них стимулятор.
В ответ на стимуляцию железа вырабатывает свой гормон. Гормон, в свою очередь, тоже работает на расстоянии – он достигает каждой клетки организма и там оказывает своё действие.
А теперь – внимание! Самое интересное!
Гормоны всех эндокринных желёз действуют на гипоталамус и гипофиз. Там, в «центре управления», производится оценка каждого гормона по принципу «достаточно – недостаточно – избыточно». Если концентрация гормона железы-мишени недостаточна, количество тропного гормона гипофиза увеличивается, чтобы активнее стимулировать железу. Если же концентрация гормона железы-мишени избыточна, то количество тропного гормона гипофиза снижается, чтобы ослабить стимуляцию.
Эндокринологическая обратная связь – это способность гипофиза регулировать (усиливать или тормозить) работу эндокринной железы в зависимости от количества (недостатка или избытка) её гормонов в крови.
Этому принципу подчиняются все эндокринные железы.
Когда рассказываю студентам про феномен обратной связи, кто-нибудь непременно спрашивает, есть ли исключение из этого правила. Да, есть. Один гормон не подчиняется закону обратной связи – инсулин.
Бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин, не управляются гипофизом. Они подчиняются другому стимулятору – глюкозе. Об этом можно почитать в книге «Сахарный диабет».
«Безотходное» производство
Щитовидная железа строго подчиняется закону обратной связи.
Для неё гипофиз производит тиреотропный гормон, сокращённо ТТГ. ТТГ связывается со своими рецепторами на щитовидной железе и стимулирует её работу – производство гормонов, рост новых клеток.
Основным гормоном щитовидной железы, как вы уже знаете, является тироксин, он образуется в тиреоцитах из йода и аминокислоты тирозина при помощи фермента тиреоидной пероксидазы (тиропероксидазы, ТПО). Каждая молекула тироксина содержит 4 атома йода. Отсюда его название «тетрайодтиронин» или Т4.
Тироксин – основной гормон щитовидной железы. В его молекуле 4 атома йода, поэтому тироксин называют Т4 (тетрайодтиронин).
Левотироксин
Тироксин правильнее называть левотироксином. Почему «лево»? Дело в том, что молекула гормона тироксина – левовращающий изомер.
Гормона «правотироксина» не существует. Пространственная структура молекулы левотироксина не случайна. Скоро мы узнаем, какие резервы скрывает эта структура.
Попадая в кровоток, Т4 связывается со специальным транспортным белком – тироксин-связывающим глобулином. Связанного тироксина в крови гораздо больше, чем свободного.
Гормоны, связанные с белками, неактивны – это депо, из которого, по мере необходимости высвобождаются активные (свободные) гормоны.
Т4 свободный проникает внутрь клеток, где подвергается воздействию фермента дейодиназы. Этот фермент работает как ножницы. Он отрезает от Т4 один йодид, и Т4 превращается в Т3 (трийодтиронин). Именно Т3 является по-настоящему активным гормоном. Т4, по сути, его предшественник, прогормон. Т3 руководит энергообменом, биосинтезом белка и многими другими процессами, без которых невозможна нормальная работа клеток.
Сейчас самое время отрыть вам секрет гормона Т3. Дело в том, что не каждый трийодтиронин является активным гормоном. Помните, мы с вами отметили, что тироксин имеет особую пространственную структуру? Так вот, именно благодаря ей Т4 может превращаться в две разные формы Т3. Всё зависит от того, с какой стороны фермент дейодиназа «отрежет» от Т4 один йодид. Отрежет с одной стороны – образуется активный гормон Т3; отрежет с другой – образуется неактивная «пустышка», Т3 реверсивный.
Клетки сами регулируют свою потребность в активном и неактивном гормоне Т3 в зависимости от нашего образа жизни, температуры тела, физической активности и температуры окружающей среды.
Небольшое количество Т3 образуется и в щитовидной железе, но в основном образование Т3 происходит в клетках печени, почек, мышц и других внутренних органов. Некоторое количество Т3 поступает в кровоток и там тоже частично связывается с транспортными белками.
Кстати, а куда девается тот «лишний» йодид, который освобождается в процессе превращения Т4 в Т3? Он поступает в кровоток и захватывается щитовидной железой для производства новых гормонов. Вот такое «безотходное производство».
По законам самоуправления
Теперь пора вспомнить о феномене эндокринологической обратной связи.
Итак, работу щитовидной железы контролирует ТТГ гипофиза. Обратную связь с гипофизом осуществляют свободный гормон Т4 и свободный гормон Т3. Если их количество достаточное, ТТГ вырабатывается в нормальном режиме.
Если уровень свободных Т4 и Т3 снижен, даже недолго и совсем немного, ТТГ повышается для активной стимуляции щитовидной железы.
Если же уровень Т4 и Т3 избыточен, то ТТГ снижается до ничтожно малых значений, иногда почти до нуля.
Именно определение уровня ТТГ является наиболее достоверной информацией о функции щитовидной железы.
ТТГ чрезвычайно чувствителен: его концентрации находятся в обратной логарифмической зависимости с концентрациями свободных Т4 и Т3.