Биохимия Р.Марри

может служить неЙромедиатором. Этот гормон при­ меняют при гипотиреозе для разграничения гипофи­ зарной или гипоталамической природы заболева­

ния: в последнем случае больные реагируют на экзо­ генный тиролиберин повышением секреции тирео­ тропина, тогда как при гипотиреозе гипофизарного происхождения такая реакция отсутствует. В связи

с быстрым исчезновением из плазмы (tl/2"" 4 мин) тиролиберин (ТРГ) не используется для длительной

терапии.

3. СЕМЕЙСТВО ПЕПТИДОВ

ПРООПИОМЕЛАНОКОРТИНА (ПОМК)

Это семейство состоит И3 пеп rидов, действую­

щих либо как гормоны (адренокортикотропин, ли­ потропин, меланоцит-стимулирующий гормон), ли­ бо как нейромедиаторы или неЙромодуляторы. Про­ опиомеланокортин (ПОМК) синтезируется в виде

молекулы предшественника, состоящей примерно из

285 аминокислотных остатков, и подвергается раз­

личному процессингу в разных отделах гипофиза.

Распределение, процессинг и функции

продуктов гена ПОМК

Ген ПОМК экспрессируется в передней и проме­ жуточной долях гипофиза. Наиболее консерватив­

ные последовательности, сохраняющиеся у разных

видов, локализуются в N-концевом фрагменте, ко­

дирующем АКТГ и Р-эндорфин. ПОМК или род­

ственные ему продукты присутствуют во многих

других тканях позвоночных, включая мозг, плацен­

ту, желудочно-кишечный тракт, половой тракт, лег­

кие и лимфоциты. Это обусловливается главным образом экспрессией гена ПОМК в указанных тка­

нях. а не поглощением продуктов гена из плазмы~

однако такой механизм можно считать доказанным

только для мозга, плаценты и семенников. Родствен­ ные пентиды найдены также у многих видов беспо­

звоночных.

Процессинг белка ПОМК в передней и промежу­ точной долях гипофиза протекает по-разному.

у взрослых людей промежуточная доля рудимен­

тарна, но она активна у плодов человека, женшин

в поздние сроки беременности. а также у многих ви­ дов животных. Процессинг белка ПОМК в перифе­

рических тканях (кишечник, плацента, мужской по­

ловой тракт) сходен с таковым в промежуточной до­

ле гипофиза. Существуют три основные группы пеп­ тидов семейства ПОМК: 1) АКТГ, из которого мо­

гут образовываться меланоцит-стимулирующий гормон (а-МСГ) и кортикотропиноподобный пептид

промежуточной доли; 2) Р-липотропин (Р-ЛПГ), слу­

жащий предшественником а-липотропина, Р-МСГ

иР-эндорфина и. следовательно, а- и у-')ндорфинов;

3)большой N-концсвой пептид, из которOl"О обра-

зуется у-МСГ. Разнообразие этих продуктов обу­

словлено наличием множественных кластеров двух­

основных аминокислот, которые представляют со­

бой потенциальные участки расщепления дЛЯ ТРИП­ синоподобных ферментов. Каждому из упомянутых

пептидов предшествуют остатки Lys-Arg, Arg-Lys, Arg-Arg или Lys-Lys. Сегмент прогормона отщепля­

ется и подвергается постгрансляциоmюй модифика­ ции путем гликозилирования, ацетилирования и фо­ сфорилирования. Следующее расщепление продук­ тов ПОМК в передней и промежуточной доле гипо­

физа происходит на участке между АКТГ и Р-ЛПГ,

что приводит К отделению N-концевого пептида,

включающего АКТГ, от Р-ЛПГ (рис. 45.7). AKTrl_ 39

затем отделяется от N-концевого пептида, дальней­

ших расщеплений в передней доле гипофиза практи­

чески непроисходит. В промежуточнойдолеAKTrl _ 39

расщепляется на а-МСГ (остатки 1-13) и кортико­ тропиноподобный пептид (18-39); Р-липотропин

(42-134) превращается в у-липотропин (42~101)

иР-эндорфин (104--134); Р-МСГ (84 -101) обра­

зуется из у-липотропина.

Перечисленные пептиды претерпевают множест­ во дополнительных модификаций. Большая часть N-

концевого пептида и АКТГ1-39 находится в передней

доле гипофиза в гликозилированном состоянии. а­ МСГ обнаруживается преимущественно в N-аце­ тилированной и амидированной с С-конца форме; деацетилированный а-МСГ намного менее активен.

Р-Эндорфин в промежуточной доле быстро ацетили­ руется; ацетилированный Р-эндорфин в противопо­ ложность а-МСГ обладает в 1000 раз меньшей ак­ тивностью, чем немодифицированная форма. Таким образом. Р-эндорфин может находиться в гипофизе

в неактивном состоянии. В гипоталамусе молекулы

этого пептида не ацетилированы и, по-видимому.

присутствуют В активной форме. Р-Эндорфин под­

вергается также укорочению с С-конца с образова­

нием л- и у-эндорфинов (рис. 45.7). Таковы три глав­ ных эндорфина в промежуточной доле гипофиза

грызунов. Большой N-концевой фрагмент. вероятно,

Рис. 45.7. Продукты расщепления проопиомеланокортина (ПОМК). МСГ-меланоцит-стимулигующий гормон:

КПI1ДГ- кортикотропиноподобный пептид промежуточ­ ной доли гипофиза: ЛПГ-липотропин.

главным образом при исследованиях гипофиза гры­

зунов, но общая схема превращений, по-видимому,

верна и для других видов.

Функции большинства пептидов семейства

ПОМК точно не установлены. Постулированные

для них эффекты перечислены в табл. 45.4.

Регуля.,ия синтеза ПОМК

ПОМК синтезируются приблизительно 5% кле­ ток передней доли гипофиза и всеми клетками про­ межуточной доли. Регуляция синтеза и секреции ПОМК в этих отделах гипофиза сильно различаю­

тся.

А. Передняя доля. Кортикотропин-рилизинг­

гормон (КРГ, кортиколиберин) является основным фактором, регулирующим высвобождение ПОМК из передней доли гипофиза. Он действует через cAMP-опосредованную систему, требующую при­

сутствия Са2 +. Стимулирующий эффект кортиколи­

берина на секрецию ПОМК непосредственно пре­

дотвращается глюкокортикоидными гормонами.

Глюкокортикоиды могут также оказывать влияние

на гипоталамус, ингибируя образование кортиколи­

берина, его секрецию или оба этих процесса. Адре­ налэктомия (которая уменьшает количество глюко­

кортикоидов и повышает уровень КРГ) сопрово­

ждается 20-кратным увеличением транскрипции гена ПОМК. Одновременное введение глюкокортикои­

дов может. однако, уменьшить этот прирост, причем

тормозящее действие глюкокортикоидов, по­

видимому. осуществляется через специфические ре­ цепторы. Ингибирование секреции АКТГ глюкокор­ тикоидами происходит быстрее, чем воздействие на транскрипцию гена ПОМК, поэтому можно предпо­ ложить, что эти эффекты опосредуются независимы­ ми механизмами. Минорные эффекты на секрецию ПОМК (АКТГ) передней долей включают прямую

стимуляцию процесса вазопрессином и а­

адренергическими агентами, непрямую стимуляцию

11 Установленные функции.

ламинергические нервные окончания. Агонисты до­ фамина (эргокрипmн) снижают, а антагонисты (га­

лоперидол) повышают количество мРНК ПОМК

и секрецию пептидов ЛОМК. Время и степень этих

изменений предполагают наличие сопряжения ме­

жду образованием и секрецией пептидов. Указанные

вещества не влияют на переднюю долю гипофиза. Высвобождение ПОМК в промежуточной доле сти­

мулируется серотонином и Р-адренергическими

агентами.

В. Другие ткани. О регуляции продукции ПОМК

в других тканях известно мало. На нее не влияют ги­

пофизэктомия, адреналэктомия. кортиколиберин

и глюкокортикоиды. Хронический стресс (иммоби­ лизация) повышает содержание АКТГ в плазме

и снижает его в гипофизе, но в мозге количество

ПОМК при этом не меняется. В то же время острый стресс приводит к уменьшению количества р­ эндорфина в гипоталамусе. Высвобождение р­ эндорфина из гипоталамуса может стимулироваться

эстрогенами.

и ацетилхолином и торможение у-аминомасляной

кислотой (ГАМК). Дофамин на секрецию ПОМК не

влияет.

Б. Промежуточная до..'1я. Эта доля гипофиза бедна

кровеносными сосудами; гипоталамо-гипофизарная

портальная система ее не достигает, и поэтому на

нее не влияет кортиколиберин. В промежуточной до­

ле нет рецепторов глюкокортикоидов, что исклю­

чает участие этих гормонов в регуляции продукции

ПОМК. Промежуточная доля гипофиза обильно ин­

нервирована дофаминергическими волокнами и,

кроме того. содержит серотонинергические и катехо-

Действие и регуляция специфических

пептидов

А. Адренокортикотроnный гормон (АКТГ):

1. Структура и механизм действия

АКТГ представляет собой одноцепочечный по­ липептид, состоящий из 39 аминокислот (рис. 45.8)

и регулирующий рост и функцию коры надпочечни­

ков. Для полного проявления биологической актив­

ности гормона необходимы 24 N-концевые амино­

кислоты, которые тождественны у разных видов; 16

С-концевых аминокислот значительно варьируют.

в физиологических условиях вклад АКТГ в образо­

вание стероидов двух последних классов минимален.

АКТГ стимулирует рост коры надпочечников (тро­ фический эффект), повышая синтез белка и РНК.

Подобно другим пептидным гормонам. АКТГ

связывается с рецепторами плазматических мем­

бран. В течение нескольких секунд гормон­

рецепторного взаимодействия происходит значи­

тельное увеличение уровня внутриклеточного сАМР. Аналоги сАМР имитируют действие АКТГ, причем этот эффект осушествляется с участием кальция.

АКТГ активирует аденилатциклазу в жировых клетках, в результате происходит сАМР­

опосредованная активация липазы и усиление липо­

лиза. Кроме того, АКТГ стимулирует секрецию ин­

сулина поджелудочной железой, однако эти вненад­

почечниковые эффекты невелики и требуют свегхфи­

зиологических концентраций гормона.

2. Регуляция

Образование АКТГ из белка-предшественника

ПОМК и регуляuия синтеза и секреuии последнего

дукцию глюкокортикоидов, необходимых для адап­ тации к таким воздействиям, как гипогликемия, хи­ рургическая операция. физическая или эмоциональ­ ная травма, эффекты холода и пирогенов.

3. ПаmофиЗllология

В результате избыточного образования АКТГ

гипофизом или его эктопического образования опу­ холью развивается синдром Кушинга. Слабое МСГ­ подобное действие АКТГ, а также секреция ~- или а­ МСГ приводят К повышенной пигментации кожи. Возникающие метаболические нарушения обуслов­

лены гиперпродукцией стероидов надпочечников, к ним относятся 1) отрицательный азотный, калие­

вый и фосфорный баланс; 2) задержка натрия, кото­

рая может привести к повышению артериального

давления и отекам; 3) нарушение толерантности к глюкозе или сахарный диабет; 4) повышение содер­ жания жирных кислот в плазме; 5) уменьшение коли­ чества эозинофилов и лимфоцитов В крови при уве­

личении количества полиморфноядерных лейкоци­

тов. У больных с синдромом Кушинга может на­ блюдаться атрофия мышц и специфическое пере­

-Tyr- Lys-Met-G lu-His-Phe-Arg-Тrp-Gly-Ser-Pro-

(3- лnг 45-55

Рис. 45.9. Сравнение аминокислотных последовательностей фрагментов молекул АКТГ и Р-липотропина (p-лпГ). Подчеркнутые остатки указывают на различия между мо­ лекулами. Молекула АКТГ состоит из 39 аминокислот, р-

липотропин включает 91 аминокислоту.

конца Р-эндорфина соответственно 15 или 14 амино­

кислот. Эти псптиды обнаруживаются в гипофизе, где они находятся в ацетилированной форме и, по­ видимому, неактивны. В других местах (например.

в нейронах центральной нервной системы) они при­ сутствуют В немодифицированном виде и поэтому,

вероятно, могут служить нейромедиаторами или

неЙромодуляторами. Эндорфины связываются с те­

ми же реuепторами центральной нервной системы, что и морфиновые опиаты, и могут играть роль

в эндогенной регуляции чувствительности к боли.

Они обладают более высокой активностью (при рас­

чете на молекулу-в 18-30 раз), чем морфин. По­ следовательность энкефалина содержится в ПОМК,

но ей не предшествуют двухосновные аминокисло­

ты, и она, по-видимому, не отщепляется и не

экспрессируется.

Г. Меланоцит-стимулирующий гормон (МСГ). МСГ стимулирует у некоторых видов меланогенез,

вызывая дисперсию внутриклеточных меланиновых

гранул, что приводит к потемнению кожи. Три раз­

личные молекулы МСГ (а, Р и у) содержатся в соста­ ве молекулы ПОМК, а две из них (а и Р) секрети­ руются у некоторых видов животных. У людей ак­ тивностью МСГ обладают компоненты больших по

размеру молекул у- или Р-липотропинов. а-МСГ со­

держит аминокислотную последовательность, иден­

тичную участку АКТГ1-13' но N-концевой фрагмент молекулы находится в ацетилированной форме. а­ МСГ, а также кортикотропиноподобный пептид промежуточной доли гипофиза обычно обнаружи­

ваются у животных с хорошо развитой промежуточ­

ной долей. У людей в постнатальном периоде эти

пептиды не найдены.

Лица с низким уровнем глюкокортикоидов (бо­

лезнь Аддисона) характеризуются усиленной пигмен­ тацией кожи. связанной с повышенной активностью

МСГ в плазме. Это может быть обусловлено секре­

гормона- вазопрессин и окситоцин. Вазоорессин, получивший свое название благодаря способности

повышать артериальное давление при введении

в фармакологических дозах, правильнее называть

антидиуретическим гормоном (АДГ), поскольку его

самое важное физиологическое действие заключает­

ся в стимуляции реабсорбции воды в дистальных по­

чечных канальцах. Название другого гормона «окси­ тоцин» также связано с его эффектом. который за­

ключается в ускорении родов из-за усиления сокра­

шения гладких мышц матки. Вероятная физиологи­ ческая роль этого гормона-стимуляция выброса

молока из молочной железы.

Оба гормона образуются в гипоталамусе, затем

с аксоплазматическим током переносятся в нервные

окончания задней доли гипофиза, из которых секре­ тируются в кровоток при соответствующей стимуля­

ции. Смысл такого механизма состоит, вероятно,

втом, что он позволяет миновать гемато­

энцефалический барьер. АДГ синтезируется преиму­

шественно в супраоптическом ядре, окситоцин - В

паравентрикулярном ядре. Каждый из них переме­ щается по аксону в связанной со специфическим бел­ компереносчиком (нейрофизином) форме. Нейрофи­

зины 1 и II синтезируются вместе с окситоцином

и АДГ соответственно как части одного белка (его иногда называют пропрессофизином), кодируемого единственным геном. Нейрофизины 1 и 11 представ­

ляют собой своеобразные белки с мол. массами со­

ответственно 19000 и 21 000. АДГ и окситоцин секре­

тируются в кровоток по отдельности, каждый вме­

сте со своим неЙрофизином. В крови они не связаны с белком и имеют короткий период полужизни в плазме (2-4 мин). Структура АДГ и ОКСИТОЦина

представлена ниже.

I

Суа-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2

Аргинин-вазопрессин

I

Суа-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Lys-Gly-NH2

Лизин - вазопрессин

I

Суа-Tyr-lle-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2

Окситоцин

1. ОКСИТОЦИН

Регуoil:ЯЦИЯ секреции

Главными стимулами высвобождения окситоци­

на являются нервные импульсы, возникающие при

раздражении грудных сосков. Растяжение влагалища и матки играет второстепенную роль. При многих

воздействиях, вызывающих секрецию окситоцина,

происходит высвобождение пролактина; предпола­

гают, что фрагмент ОКСИТОllина может играть роль пролактин-рилизинг-фактора. Эстрогены стимули­

руют, а прогестерон ингибирует продукцию оксито­ цина и нейрофизина 1.

~еханизм действия

Механизм действия окситоцина неизвестен. Он

вызывает сокрашение гладких мышц матки и поэто­

му используется в фармакологических дозах для сти­

муляции родовой деятельности у женщин. Интерес­

но, что у беременных животных с поврежденной ги­

поталамо-гипофизарной системой вовсе не обяза­

тельно возникают нарушения родовой деятельно­

сти. Наиболее вероятная физиологическая функция

окситоцина заключается в стимуляции сокращений

миоэпителиальных клеток, окружащих альвеолы

молочной железы. Это вызывает перемещение моло­

ка в систему альвеолярных протоков и приводит

К его выбросу. Мембранные рецеПТОры для оксито­

цина найдены в тканях матки и молочной железы.

Их количество возрастает под действием эстрогенов и снижается под влиянием прогестерона. Наступле­

ние лактации до родов можно, очевидно, объяснить

одновременным повышением количества эстрогенов

ипадением уровня прогестерона непосредственно

перед родами. Производные прогестерона часто

используются для подавления послеродовой лакта­

ции у женшин. Окситоцин и нейрофизин 1. по­ видимому, образуются и в яичниках, где окситоцин

может ингибировать стероидогенез.

Химические группы, существенные для действия окситоцина, включают первичную аминогруппу N- концевого llистеина, фенольную группу тирозина,

3 карбоксамидные группы аспарагина, глутамина

иглицинамида, дисульфидную (S-S) связь. Путем

удаления или замещения этих групп получены мно-

(АДГ; ВАЗОПРЕССИН)

Регуляция секреции

Нервные импульсы, вызывающие секрецию АДГ,

являются результатом действия ряда различных сти­

мулирующих факторов. Главный физиологический

стимул - это повышение осмоляльности плазмы.

Его эффект опосредуется осморецепторами. локали­ зованными в гипоталамусе, и барорецепторами, нахо­

дящимися в сердце и других отделах сосудистой си­ стемы. Гемодилюция (снижение осмоляльности) оказывает противоположное действие. К другим

стимулам относятся эмоциональный и физический стресс и воздействие фармакологических агентов,

в том числе ацетилхолина, никотина и морфина.

Вбольшинстве случаев усиление секреции сочетается

сповышением синтеза АДГ и нейрофизина 11. пос­

кольку при этом не происходит истошения резервов

гормона. Адреналин и агенты, вызывающие увели­

чение объема плазмы. подавляют секрецию АДГ;

аналогичным эффектом обладает этанол.

~еханизм действия

Наиболее важные в физиологическом плане клет­ ки-мшпени дЛЯ АДГ у млекопитаюIIЩX- клетки дис­

тальных извитых канальцев и собирательных трубо­

чек почки. Эти протоки пересекают мозговое веще­

ство почек, где градиент осмоляльности внеклеточ­

ных растворенных веществ в 4 раза выше, чем в плаз­

ме. Клетки этих протоков относительно непроницае­

мы для воды, так что в отсутствие АДГ моча не кон­

центрируется и может выделяться в количествах,

превышающих 20 л в сутки. АДГ увеличивает прони­

цаемость клеток для воды и способствует подпержа­

нию осмотического равновесия между мочой собира­

тельных трубочек и гипертоническим содержимым

интерстициального пространства, благодаря чему объем мочи сохраняется в пределах 0,5-1 л в сут­

ки. На слизистых (мочевых) мембранах эпителиаль­

ных клеток этих структур присутствуют рецепторы

АДГ, которые связаны с аденилатциклазой; счи­

тают, что действие АДГ на почечные каналыlы оп0-

средуется сАМР. Описанное физиологическое дейст­

вие послужило основанием для того, чтобы назвать

гормон «антидиуретическим». сАМР и ингибиторы фосфодиэстеразы имитируют эффекты АДГ. В ус-

мозит действие АДГ на перемещение воды (оче­

видно, путем ингибирования аденилатциклазы. по­

скольку эффект самого сАМР при этом не уменьшает­ ся). Описанный механизм может отчасти обусловли­ вать повышенный диурез, характерный для боль­

ных с гиперкальциемиеЙ.

Патофизиология

Нарушения секреции или действия АДГ приво­ дят К несахарному диабету, который характеризуется

выделением больших объемов разбавленной мочи.

Первичный несахарный диабет, связанный с дефици­

том АДГ, обычно развивается при повреждении ги­ поталамо-гипофизарного тракта вследствие перело­ ма основания черепа. опухоли или инфекции: однако

он может иметь и наследственную природу. При на­ следственном нефрогенном несахарном диабете секре­

цИЯ АДГ остается нормальной, но клетки-мишени

утрачивают способность реагировать на гормон, ве­

роятно, из-за нарушения его рецепции (см. табл.

Гормоны передней доли гипофиза

Doug/ass J .. Cive//i О., Herhert Е. Polyprotein gene expression: Generation of diversity of neuroendocrine peptides, Аппи. Rev. Biochem., 1984. 53, 665.

Prantz Prolactin, N. Engl. J. Mcd., 1978. 298, 201. Krieger D. Т. ТЬе multiple faces of pro-opiomelanocortin.

а prototype precursor mоlесиlе, Clin. Res.. 1983, 3, 342. Kru/ich L. Central ncurotransmitters and thc selection of prolactin. GH. LH, and TSH, Аппи. Rev. Physiol., 1979.41,

603.

Niko/ics К. et а/. А prolactin-inhibiting factor with the precursor for Ьиmап gonadotropin-releasing hormone, Nature,

1986. 316, 511.

Pierce J. G.. Parsons Т. F. Glycoprotein hormones: Structure and function, Аппи. Rcv. Biochem., 1981. 50. 465.

Seeburg Р. ТЬс Ьиmап growth hormonc genc family: Structure and evolution of the chromosomal locus. Nuc1eic Acids Res., 1983, 11, 3939.

Гормоны заДllей доли гипофиза

43.2). Этот наследственный дефект отличается от приобретенного нефрогенного несахарного диабета,

который чаще всего возникает при терапевтическом

введении лития больным с маниакально-депрес­

сивным психозом. Синдром неадекватной секреции

АДГ связан обычно с эктопическим образованием гормона различными опухолями (обычно опухо­

лями легких), но может также наблюдаться и при

болезнях мозга, легочных инфекциях или гипотирео­ зе. Неадекватной такая секреция считается потому,

что продукция АДГ происходит с нормальной или повышенной скоростью в условиях гипоосмоляль­

ности, И это вызывает устойчивую и прогрессив­

ную гипонатриемию с выделением гипертонической

мочи.

Chorll 1. Т. ТЬе posterior pituitary gland, C1in. Endocrinol.,

1975, 4, 89.

RobCl'tson G. L. Regulation of vasopressin function in hea1th and disease, Resent Prog. Horm. Res.. 1977, 33, 333.

Гормоны гипоталамуса

Imllra Н. et а/. EfТec! of CNS peptides оп hypothalamic regulation of pituitary secretion, Adv. Biochem. Psychopharma-

соl, 1981. 28. 557.

Lahrie Р. et и/. Месh,шism of action of hypothalamic hormones in the adenohypophysis, Аппu. Rev. Physiol., 1979, 41, 555.

Reichlin S. Systems for the study of regulation of neuropeptide secretion. In: Neurosecretion and Brain Peptidcs: Implications for Brain Function and Neurological Disease. Martin J. В., Reicblin S., Bick К. L. (eds.), Raven Press, 1981.

тег

теПА

ПГ

-

-

-

ВВЕДЕНИЕ

Щитовидная железа вырабатывает два иодами­ нокислотных гормона-3,5,3'-трииоДТИJЮНИН (ТЗ) и 3,5,3;5'-тетраиодтиронин (т4' тироксин), которые дав­

но известны благодаря их важной роли в регуляции общего метаболизма, развития и дифференцировки

тканей. Эти гормоны (их структура представлена на рис. 46.1) регулируют экспрессию генов по механиз­

му, сходному с таковым для стероидных гормонов.

БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Заболевания щитовидной железы принадлежат

но-О_ -"сн21сн-соон

1 NH~

3.5- Дииодтирозин (ДИТ)

но-О-о-{ }ch,tH-СООН

3,5,3',5'-Тетраиодтиронин (тироксин, Т4)

НО-{ }о-{ }ch,tH-СООН

БИОСИНТЕЗ тирЕоидных ГОРМОНОВ

Отличительная особенность тиреоидных гормо­

нов состоит в том, что для их биологической актив­

ности требуется микроэлемент иод. Почти во всех

частях света иод является следовым компонентом

почвы и поэтому в малых количествах присутствует

в пище. Его превращение в форму, способную вклю­

чаться в органические соединения, осуществляется

с помощью сложного механизма. Известно, что щи­

товидная железа синтезирует тиронин, причем обра­

зование этого вещества происходит в составе тирео­

глобулина. Указанные процессы будут обсуждаться

по отдельности, хотя в организме они протекают од­

новременно.

1. МЕТАБОЛИЗМ ТИРЕОГЛОБУЛИНА

Биосинтез

Тнреоглобулии служит предшественником тирок­

сина (Т4) и трииодтиронина (Тз). Это большой иоди­ рованный гликозилированный белок с мол. массой 660000. Углеводы составляют 8-10% массы тирео­

глобулина, иодид- в зависимости от содержания

иода в пище--О,2-10/0. Тиреоглобулин состоит из

двух субъединиц. Он содержит 115 остатков тирози­

на, каждый из которых представляет собой потен­ циальный сайт иодирования. Около 70% иодида в тиреоглобулине присутствует в составе неактив­ ных предшественников- моноиодтирозина (МИТ) и динодтирозина (ДИТ), 300/0 - в иодтиронильных

остатках, Т4 и тз. Если иод поступает в достаточном

количестве, отношение Т4/Тз составляет примерно

7: 1. При недостаточности иода оно снижается, так

же как отношение ДИТ/МИТ. Смысл синтеза моле­

кулы из 5000 аминокислот для образования несколь­

ких молекул модифицированной диаминокислоты

заключается, по-видимому, в том, что для конденса­

ции тирозильных остатков или органификации иоди­ да необходима конформация именно этой большой структуры. Тиреоглобулин синтезируется в базаль­

ной части клетки, перемещается к просвету и хра­

нится во внеклеточном коллоиде; затем он вновь по­

ступает в клетку и движется в направлении от апика­

льной к базальной ее части, гидролизуясь при этом с образованием активных гормонов Тз и Т4.

Аминокислоты для синтеза тиреоглобулина, в том числе и тирозин, попадают в клетку через ба­ зальную мембрану и включаются в образующиеся субъединицы тиреоглобулина при участии полири­ босом, прикрепленных к эндоплазматическому рети­

кулуму. Включение углеводного компонента начи­

нается в цистернах шероховатого эндоплазматиче­

ского ретикулума и продолжается в комплексе Го­ льджи. Каждая молекула содержит более 20 угле­

водных цепей, которые могут быть короткими или

длинными, простыми или разветвленными. «Упа­

ковка», включая полимеризацию, далее идет в пузы­

рьках Гольджи, мигрирующих к апикальной мем­

бране клетки. Секреция тиреоглобулина в просвет фолликула происходит путем экзоцитоза. Все опи-

санные процессы усиливаются тиреотропином: этот

гормон (или сАМР) стимулирует и транскрипцию

тиреоглоБУЛИНО80ГО гена.

Гидролиз

Тиреоглобулин представляет собой форму хране­

ния Т3 И Т4 В коллоиде и при нормальной функции

щитовидной железы обеспечивает поступление этих

гормонов в кровь на протяжении нескольких недель.

После стимуляции щитовидной железы тиреотропи­ ном (или сАМР) уже за несколько минут заметно

увеличивается число микроворсинок на апикальной мембране. В ходе зависимого от микротрубочек процесса происходит захват тиреоглобулипа, а по­

следуюший пиноцитоз обеспечивает его перенос

обратно в фолликулярную клетку. Фагосомы сли­ ваются с лизосомами с образованием фаголизосом,

в которых различные кислые протеазы и пептидазы

гидролизуют тиреоглобулин на аминокислоты, включая иодтиронины. Т4 и Тз высвобождаются

в кровь из базальной части клетки, вероятно, путем

облегченной диффузии. Отношение Т4/ТЗ в крови ни­

же, чем в тиреоглобулине, откуда следует, что в щи­

товидной железе должно иметь место избирательное

деИОдИрование Т4. Ежедневная секреция гормональ­

ного иода щитовидной железой составляет 50 мкг С учетом среднего захвата иодида (25-30% потре­ бленного иодида) дневная потребность в нем ко­ леблется от 150 до 200 мкг.

Как упоминалось выше, большая часть иодида в тиреоглобулине не входит в состав иодтиронинов: около 70% его приходится на неактивные соедине­ ния МИТ и ДИТ. ЭТИ аминокислоты высвобож­ даются при гидролизе тиреоглобулина, а иодид от­

щепляется от них присутствующей в системе NAD

РН-зависимой деиоднназой, которая обнаруживается

также в почках и печени. Иодид, выделяющийся из МИТ и ДИТ, образует внутри щитовидной железы существенный пул, отличный от ] -, поступающего из крови. В равновесных условиях количество иоди­

да, которое входит в щитовидную железу, соответ­

ствует количеству, покидающему железу. Если 1/3 иодида тиреоглобулина выходит из железы (в виде Т4 и тз), то, С.1:едовательно, 2/3 доступного для ПРОllессов биосинтеза иодида обра~уются в ней бла­

годаря деиодированию МИТ и ДИТ.

2. МЕТАБОЛИЗМ ИОДИДА

Метаболизм иодида включает ряд отдельных

этапов, представленных на рис. 46.2.

Концентрирование иодида (1-)

Щитовидная железа наряду с некоторыми други­

ми эпителиальными тканями, такими. как молочная

железа, плацента, слюнные железы и желудок, обла­ дает способностью концентрировать 1- против вы­ сокого электрохимического градиента. Это требую­

щий энергии процесс, связанный с зависимым от

АТРазы Na+/K+-насосом. Активность I-Hacoca щи-

NADPHv

DP

H

Тирозин

Фагоцитоз и пиноцитоз

• •

Лизосомы

О:. ···. . .. Вторичная лизосома

.. Тг "

..- : .- ...

Гидролиз

Деиодирование МИТ

бляющих с пишей нормальные количества иода, эта

величина составляет примерно 25.

Очень малые количества иодида поступают в щи­

товидную железу также путем диффузии. Внутрикле­

точный 1-, не включившийся в МИТ или ДИТ (обычно менее 10%), с помощью этого механизма

может и покидать железу.

Транспортный механизм ингибируется двумя

классами молекул. Первая группа состоит из анио­

нов с таким же специфическим парциальным объ­ емом. как у 1-, и включает перхлорат (CI0"4), перре­ нат (Re0 4) и пертехнетат (ТСО"4). Эти анионы кон­

курируют с ИОДИДОМ за переносчик концентрируют­

ся шитовидной железой. Радиоизотоп ТСО"4 часто

применяют для изучения транспорта иодида у чело­

века. В качестве примера молекул второй группы

можно привести линейный анион тиоцианата (SC- N -). который конкурентно тормозит транспорт 1-,

но не концентрируется железой. Ингибиторы транс­ порта 1- позволяют оценить быструю диффузию об­

менивающегося 1- из щитовидной железы и приме­

няются для диагностики нарушений его органифика­ ции. После разового введения блокирующей дозы

ингибитора транспорта количество аккумулирован­

ного 1 (обычно измеряемого с использованием

1311), покидающего железу, обнаруживает прямую ЗdВИСИМОСТЬ от величины несвязанной или неоргани­

мозит окисление 1- и, следовательно, его дальней­

шее включение в МИТ и ДИТ. Среди них наиболь­

шее значение для клиники имеют соединения группы

тиомочевины; некоторые из них представлены на

рис. 46.3. Эти соединения применяют в качестве аll­ титиреоидных препаратов в си.'у их способности по­

давлять на данном этапе биосинтез гормонов щито­

видной железы.

Иодирование тирозина

Окисленный иодид реагирует с тирозильными остатками тиреоглобулина. причем и в этой реак­

ции. вероятно, принимает участие тиреопероксидаза.

В первую очередь иодированию подвергается третье

положение ароматического кольиа. а затем - пятое

с образованием соответственно МИТ и дит. Ука­

занная реакция. иногда называемая органнфикаQlIСЙ,

протекает в люминальном тиреоглобулине в течение

секунд. После иодирования иод уже не может бы­ стро покинуть железу. Иодированию может подвер­

гаться свободный тирозин, но он не включается в белки из-за отсутствия тРНК, распознаюшей иоди­

рованный тирозин.

"онденсация иодтирозинов

фииированной (неорганической) фракиии. У лиц снеполной органификаиией в ответ на введение Сl0"4 «высвобождается» больше 1311, чем у здоровых

людей.

Окисление 1-

Щитовидная железа-единственная ткань, спо­ собная окислять 1 до состояния с более высокой ва­ лентностью, что необходимо для органификации 1- и биосинтеза тиреоидных гормонов. В этом процес­

се, протекающем на люминальной поверхности фол­

ликулярной клетки, участвует содержащая гем пе­

роксидаза.

Тиреопероксидаза представляет собой тетрамер­ ный белок с мол. массой 60000, требующий перекись

водорода в качестве окисляющего агента. Н 20 2

образуется NАDРН-зависимым ферментом, сход­

ным с цитохром-с-редуктазоЙ. Ряд соединений тор-

Конденсация двух молекул ДИТ с оБР:110ванием Т4 или МИТ и ДИТ с образованием Тз происходит в составе молекулы тиреоглобулина. хотя нельзя

полностью исключить и возможность конденсации

свободных МИТ и ДИТ со связанным ДИТ. Специ­ альный конденсирующий фермент, осуществляю­

ший это взаимодействие, не найден, и, поскольку процесс имеет окислительный характер. считают, что и он катализируется тиреопероксидазоЙ. кото­

рая стимулирует образование свободных радикалов иодтирозина. Эту гипотезу подтверждает тот факт,

что реакция конденсации подавляется теми же аген­

тами, которые ингибируют окисление 1-. Образо­ вавшиеся гормоны остаются в составе тиреоглобу­ лина до начала его деградаиии, о ко rорой говори­ лось выше. Гидролиз тиреоглобулина стимулируе­

тся тиреотропином, но тормозится I ; последний эффект иногда используют, применяя KI дЛЯ лече­

ния гипертиреоза.