I. Анатомия и физиология щитовидной железы
Щитовидная железа располагается на передней поверхности шеи, частично прилегает к щитовидному хрящу, благодаря которому она и получила свое название. «Щитовидной» железу назвал Томас Уортон в 1565 году. Ранее считалось, что щитовидная железа выполняет лишь косметическую функцию, придавая шее более изящную форму.
Щитовидная железа – самый крупный орган эндокринной системы – состоит из 2-х долей и перешейка. Объём железы у здоровых женщин достигает 8–18 см3, у мужчин 8–25 см3. Объём щитовидной железы рассчитывается по формуле: правая доля длина х ширина х высота х 0,479 + левая доля длина х шина х высота х 0,479. Нормальный вес щитовидной железы взрослого человека – 12–25 граммов. В пубертатный период, во время беременности отмечается физиологическое увеличение массы щитовидной железы, а в пожилом возрасте – уменьшение.
Спереди щитовидная железа покрыта кожей, подкожной клетчаткой, фасцией шеи, которая образует ее наружную капсулу. От соединительнотканной капсулы отходят перегородки вглубь железы, образующие тонкую строму, которые делят ее на дольки, состоящие из фолликулов. Функциональной единицей ткани щитовидной железы является фолликул, который содержит густую белковую массу – коллоид. Субстратом для синтеза тиреоидных гормонов являются аминокислота тирозин и йод. На задней поверхности ЩЖ располагаются 4 околощитовидные железы, по две с каждой стороны.
Кровоснабжение ЩЖ осуществляется 4-мя основными артериями:
– 2-мя верхними щитовидными, отходящими от наружных сонных артерий,
– 2-мя нижними щитовидными, отходящими от щитошейного отдела подключичных артерий.
Иногда (5–10% наблюдений) может обнаруживаться дополнительная непарная артерия, отходящая от плечеголовного ствола, подключичной артерии или дуги аорты. Венозный отток осуществляется по парным верхним, средним и нижним щитовидным венам, впадающим во внутренние яремные вены. Лимфоотток осуществляется в регионарные лимфатические узлы, расположенные в претрахеальной и паратрахеальной клетчатке, трахеопищеводной борозде, средостении, вдоль внутренней яремной вены, а также в заглоточные и параэзофагеальные лимфоузлы. Иннервация ЩЖ осуществляется из шейных узлов симпатического ствола и ветвями блуждающего нерва: верхним и возвратным гортанными нервами.
Паренхима ЩЖ представлена 3 типами клеток:
– А-клетки фолликулярного эпителия (тиреоциты), которые составляют основную массу железы, образуют фолликулы, участвуют в метаболизме йода и синтезе тиреоидных гормонов;
– В-клетки (клетки Гюртле-Ашкенази), которые накапливают серотонин и другие биогенные амины. Эти малодифференцированные камбиальные клетки рассматриваются в качестве предшественников при образовании А-клеток;
– С-клетки – парафолликулярные клетки, которые располагаются между фолликулами и участвуют в синтезе гормона кальцитонина. С-клетки относятся к нейроэндокринной системе; опухоли из парафолликулярных клеток могут продуцировать гормоны APUD-системы.
Кальцитонин – синтезируется С-клетками и участвует в метаболизме кальция, приводя к угнетению его резорбции из костной ткани и снижению концентрации в крови.
Иллюстрация из источника
Паренхима щитовидной железы отличается высокой способностью к пролиферации. Поэтому, с одной стороны, щитовидная железа легко регенерирует после удаления ее части, а с другой – большинство заболеваний сопровождается либо диффузным ростом всей железы с формированием зоба, либо ограничивается отдельным участком с образованием узла.
Регуляция синтеза и секреции гормонов щитовидной железы осуществляется центральной нервной системой (ЦНС) через гипоталамо-гипофизарную систему. Гипоталамус секретирует тиреотропин-рилизинг-гормон (ТРГ), который стимулирует выработку гипофизом тиреотропного гормона (ТТГ). ТТГ стимулирует продукцию Т4 клетками щитовидной железы.
Щитовидная железа вырабатывает гормоны Т0, Т1, Т2, Т3, Т4 и кальцитонин. Гормоны Т1-Т4 отличаются количеством атомов йода в их составе. Наиболее полно изучена биологическая роль трийодтиронина (Т3), тироксина (Т4) и кальцитонина.
Тироксин (Т4) – это неактивный прогормон с 4-мя атомами йода (гормон-предшественник, из которого производится настоящий гормон, с активным биологическим действием). Т4 сам по себе неспособен самостоятельно согреть и обеспечить обмен веществ, он поступает в периферические ткани и превращается в активный гормон Т3. Превращение Т4 в Т3 называют конверсией, которая осуществляется путем отщепления одного атома йода от Т4, в результате на выходе получается Т3 (Трийодтиронин).
Ежедневно щитовидная железы производит около 80–100 мкг тироксина (Т4) и 10 мкг трийодтиронина (Т3). Их количество определяется активностью ферментов – дейодиназ, регуляция которых осуществляется гормонами, факторами питания и физиологическими условиями. В настоящее время описаны три группы ферментов, известные как дейодиназы йодтиронинов – D1, D2, D3, осуществляющие метаболизм тиреоидных гормонов. Они избирательно удаляют атомы йода для создания различных гормонов ЩЖ. Т3 высвобождается в системный кровоток, достигает периферических тканей и активирует свои рецепторы. Т4 и Т3 по принципу обратной связи подавляют продукцию ТТГ. Основная доля активного гормона Т3 (до 80%) образуется в периферических тканях (мышцы, печень, почки, миокард) из неактивного Т4 под действием 1,5-дейодиназы 1 типа (D1). D1 подавляет и снижает конверсию Т4 в Т3 в ответ на физиологический и эмоциональный стресс, депрессию, питание, увеличение массы тела, резистентность к лептину, инсулинорезистентность, ожирение, диабет и др. Активность D1 снижается при дефиците селена, а также при некоторых видах рака. Фермент D1 ингибируется лекарственными препаратами, в частности амиодароном, пропранололом, пропилтиоурацилом, дексаметазоном и иподатом. Активность D1 меньше у женщин, что делает их более склонными к клеточному гипотиреозу, результатом чего являются депрессия, фибромиалгия, синдром хронической усталости и ожирение.
В головном мозге и гипофизе находится 2,5-дейодиназа (D2), которая в 1000 раз активнее D1. D2 поддерживает необходимое количество внутриклеточного Т3. D2 имеет свойства, прямо противоположные D1, при стрессе, болезнях, истощении и т.д. она наращивает свою активность по конверсии Т4 в Т3, потому что регулирующие центры мозга – это первое, что организм пытается сохранить в любых ситуациях. Как только человек испытывает стресс, подвергается другим поражающим конверсию факторам – в клетках тела превращение в Т3 ухудшается, возникает клеточный гипотиреоз. Но гипофиз при этом наоборот более активно питается Т3 (там работает D2), и ТТГ снижается. Уменьшение в крови Т4 приводит к активности D2 в мозге, а увеличение – к снижению. Т3 в 4–5 раз активнее тироксина, поэтому он рассматривается как истинный гормон, а Т4 – как прогормон.
Фермент D3 («тормозящая» дейодиназа) защищает организм от избыточной активности гормонов щитовидной железы. D3 реактивируется в условиях, связанных со сниженной скоростью метаболизма, особенно при голодании, ограничении потребления углеводов, повреждением ткани, снижением доставки кислорода в ткани, а также при хроническом воспалении и некоторых видах рака. D3 конвертирует Т4 в обратный (реверсивный) гормон rТ3 везде в периферических тканях. rТ3 замедляет обменные процессы в организме. В норме реверсивный rТ3 всегда присутствует в организме. Если rТ3 образуется слишком много, то мы имеем очень активные симптомы гипотиреоза.
Иллюстрация из источника
Продукция ТТГ подавляется действием нейромедиаторов соматостатина и дофамина. Реакция щитовидной железы на действие адреналина зависит от его уровня и продолжительности его действия. На щитовидную железу адреналин действует возбуждающе, но одновременно тиреотропную функцию ослабляет. Поэтому при длительном стрессе функциональная активность щитовидной железы ослабевает. Глюкокортикостероиды угнетают функцию щитовидной железы. Гормон роста угнетает функцию щитовидной железы, Эстрогены увеличивают связывание Т4 и Т3 белками крови, что также способствует снижению функции щитовидной железы. Андрогены угнетают ответ ТТГ на тиролиберин.
Секреция ТТГ, Т4 и Т3 подчиняется циркадному ритму и достигает максимума в ночные часы. Определение уровня ТТГ в сыворотке крови в настоящее время является основным методом диагностики функции щитовидной железы (скрининговый тест). Уровень ТТГ интегрально отражает функцию щитовидной железы за последние 2–4 месяца. Более 99% циркулирующих в крови тиреоидных гормонов связаны с транспортными белками плазмы (преимущественно с тиреоглобулином), они не обладают биологической активностью. Метаболическую и биологическую активность обеспечивает свободная фракция гормонов, способная к диффузии через клеточную мембрану. Период полужизни Т4 в крови составляет 6–7 дней, Т3 1–2 дня.
Некоторые авторы полагают, что уровень тиреоидных гормонов в состоянии эутиреоза всегда стабилен и не зависит от времени суток и сезона года. Опираясь на собственную практику, могу утверждать, что на уровень тиреоидных гормонов влияет множество факторов, которые нельзя игнорировать при интерпретации результатов обследования, такие как время сбора крови, длительный стресс, перелет, прием лекарственных препаратов, БАДов и тд.
Во время беременности на щитовидную железу оказывают влияние три фактора:
– возрастание степени связывания тиреоидных гормонов с белками крови;
– повышение в крови уровня ХГЧ;
– развития относительного дефицита йода.
Увеличение содержания в крови общих фракций тиреоидных гормонов при физиологической беременности обусловлено усиленной продукцией ТСГ печенью под воздействием плацентарных эстрогенов (эстриола, эстрона и эстрадиола). Они повышают чувствительность тиреотрофов гипофиза к ТРГ за счет стимуляции синтеза его рецепторов. Содержание ТСГ увеличивается со второй недели беременности, прогрессивно нарастает, достигая максимума к 18–20 неделе. Содержание Т4 в крови увеличивается уже в первом триместре, достигая плато к 20 неделе и остается на этом уровне до родов. В физиологических условиях продукция Т4 во время беременности возрастает на 30–50%. Во второй половине беременности происходит постепенное снижение содержания свободных фракций Т4 и Т3, увеличение содержание реверсивного Т3. К родам уровень свободных фракций Т4 и Т3 становится примерно на 25–30%, чем у небеременных женщин. Снижение свободных фракций связано с повышением ТСГ и с образованием в плаценте большого количества 3,5-дейодиназы (D3), которая осуществляет трансформацию Т4, Т3 в неактивные метаболиты.
При планировании беременности и в первом триместре целевой уровень ТТГ не более 2,5 мМе/л, также важно обращать внимание на уровень периферических гормонов Т4 и Т3, значения которых должны быть на уровне верхнего референтного интервала лаборатории. Суточная потребность йода беременной женщины составляет 200 мкг в виде йодида калия, в некоторых случаях может достигать 450 мкг в день.
Закладка щитовидной железы происходит на 4–5 неделе эмбриогенеза. С 11 недели беременности щитовидная железа плода способна аккумулировать йод, а с 12 недели секретировать собственные гормоны. В первые недели внутриутробного развития плод находится под контролем тиреоидных гормонов матери. Содержание ТТГ и свободных фракций Т4, Т3 в крови новорожденного достигает пика в первые сутки жизни, с последующим снижением в течение 3–4 суток. Высокий уровень ТТГ и Т4, Т3 в течение 3–4 суток после рождения является физиологической адаптационной реакцией в ответ на родовой акт и снижение температуры окружающей среды.
Большинство исследователей считают, что с возрастом функция щитовидной железы не претерпевает особых изменений, возможно, это обусловлено одновременным снижением секреции тироксина и замедлением его клиренса, что поддерживает его баланс в крови. В то же время у пожилых людей отмечается снижение содержания Т3, что связано с сопутствующей патологией, приемом лекарственных препаратов. Исследование показало, что около 70% госпитализированных пациентов с нетиреоидной патологией имели низкий уровень Т3 при нормальных показателях ТТГ и Т4. Возможно, это обусловлено снижением активности фермента йодтиронин-5-монодейодиназы. Отсюда следует, что в пожилом возрасте большинство людей находятся в тканевом гипотиреозе, что ухудшает течение соматической патологии и качество жизни в целом.
Нарушение баланса ТТГ и уровня тиреоидных гормонов в тканях на фоне провоцирующих факторов приводит снижению уровня Т3 в крови на 30%, а в клетках дефицит Т3 может достигать 80%.
Физиологическая роль гормонов ЩЖ многогранна. Они стимулируют окислительно-восстановительные процессы, контролируют скорость потребления кислорода и образования тепла в организме. Тиреоидные гормоны влияют на все виды обмена – водно-электролитный, белковый, жировой, углеводный и энергетический. Наличие адекватного количества гормонов ЩЖ – необходимое условие для нормального развития ЦНС. Они воздействуют на процессы, происходящие в митохондриях, клеточной мембране, но больше всего их влияние сказывается на клеточном ядре, так как приводит к стимулированию образования РНК, кодирующей синтез различных белков.