Анатомия и физиология щитовидной железы

Анатомия. Щитовидная железа (glandula thyroidea) является самой большой железой внутренней секреции. Впервые она описана Везалием в 1543 г. Щитовидная железа (ЩЖ) располагается на передней поверхности шеи и состоит из двух долей и перешейка. Правая и левая доли ЩЖ находятся на уровне щитовидного хряща гортани, нижние их полюса достигают V – VI колец трахеи. Доли также частично прилегают к глотке и пищеводу, прикрывают медиальную полуокружность общих сонных артерий в средних третях. Перешеек расположен спереди от трахеи на уровне I – III или II – IV ее колец. Примерно в 1/2 случаев имеется пирамидальный отросток (lobus pyramidalis), который может отходить от перешейка или одной из долей. В ряде случаев перешеек отсутствует. Спереди ЩЖ прикрыта mm. sternohyoidei, sternothyroidei, omohyoidei.

Снаружи орган окружен четвертой фасцией шеи (внутренностная фасция, fascia endocervicalis), состоящей из двух листков – наружного и внутреннего. Внутренний листок (висцеральный) более тонкий, охватывает органы шеи – глотку, пищевод, гортань и ЩЖ. Наружный (париетальный) листок расположен спереди и с боков от органов шеи, прилегает к задней стенке влагалища мышц (mm. sternohyoideus, sternothyroideus, thyreohyoideus, omohyoideus), он также образует влагалище сосудисто-нервного пучка (a. carotis communis, v. jugularis interna, n. vagus) в области внутреннего треугольника шеи. Фасциальное влагалище связано с поперечными отростками шейных позвонков и образует отдельные камеры для артерии, вены и нерва. Кроме того, ЩЖ имеет собственную капсулу (tunica fibrosa, capsula propria), от которой в толщу железы отходят соединительнотканные перегородки, разделяющие железу на дольки. Между внутренним листком 4-й фасции шеи и собственной капсулой ЩЖ имеется рыхлая клетчатка, где проходят артерии, вены и нервы, располагаются паращитовидные железы. Плотные волокна четвертой фасции шеи формируют связки ЩЖ. Срединная связка проходит в поперечном направлении от перешейка ЩЖ к перстневидному хрящу гортани. Боковые связки соединяют доли железы со щитовидным и перстневидным хрящами, первым кольцом трахеи.

Кровоснабжение ЩЖ осуществляется в основном парными нижними и верхними щитовидными артериями (aa. thyroidei superiores et inferiores). Верхние щитовидные артерии отходят от наружной сонной, нижние – от щито-шейного отдела подключичной артерии. В ряде случаев (около 12 %) имеется непарная пятая артерия (a. thyroidea ima), отходящая от безымянной артерии или дуги аорты (Островерхов Г.Е. и соавт., 1972). Нижние артерии проходят в непосредственной близости или перекрещиваются с возвратным гортанным нервом. Соответственно артериям имеются вены, образующие сплетения. На перешейке и ниже него располагается plexus thyroideus impar. Из этого сплетения выходят vv. thyroidei inferiores et imae, последние впадают в левую плечеголовную вену. Артерии ЩЖ образуют две системы коллатералей – внутриорганную и внеорганную (за счет анастомозов с сосудами глотки, пищевода, гортани, трахеи и прилежащих мышц). Иннервация ЩЖ осуществляется симпатическими и парасимпатическими нервами, выходящими из симпатического ствола и обоих гортанных нервов.

В хирургии ЩЖ большое значение имеет топография возвратного гортанного нерва (n. laryngeus recurrens). Последний проходит близко к средней линии и прилегает к задним отделам долей ЩЖ. В области нижних полюсов долей возвратный нерв пересекает нижние щитовидные артерии и проходит либо спереди, либо сзади от них. Возвратные гортанные нервы являются ветвями блуждающего нерва и иннервируют голосовые складки. Анатомическое расположение правого и левого возвратных нервов несколько различается. Правый нерв отходит от блуждающего напротив подключичной артерии, обходит ее и направляется косо вверх по боковой поверхности трахеи в области трахео-пищеводной борозды. Чаще он проходит сзади нижней щитовидной артерии. В большинстве случаев (3/4) перед входом в гортань правый возвратный нерв делится на две ветви. Одна из ветвей анастомозирует с верхне-гортанным нервом и дает сердечные, мышечные, трахеальные ветви, а также ветвь к нижнему констриктору гортани (Higgins C., 1927). Левый возвратный нерв отходит от блуждающего над дугой аорты, огибает ее и входит в трахеопищеводную борозду. Левый нерв обычно располагается глубже правого. Лимфа от ЩЖ оттекает в лимфатические узлы спереди и по бокам трахеи.

Масса ЩЖ взрослого человека составляет в среднем около 15 – 30 г. и зависит от многих факторов, в основном – от содержания йода в пище и воде (Старкова Н.Т., 1991). У мужчин ЩЖ обычно крупнее. Соединительнотканные прослойки, отходящие от собственной капсулы железы, делят ее на дольки, состоящие из сферических фолликулов. В свою очередь, фолликулы ЩЖ представлены однорядным кубическим эпителием, ограничивающим полость с вязкой гомогенной массой ― коллоидом. Основным компонентом коллоида фолликулов является тиреоглобулин, кроме того, в нем содержатся протеиды, йод, ферменты. Диаметр фолликула составляет 20 – 40 мк. При повышенной функциональной активности ЩЖ фолликулярные клетки приобретают цилиндрическую форму, при гипофункции – уплощаются. Между фолликулами располагаются кровеносные капилляры и нервные окончания, непосредственно контактирующие с наружной поверхностью фолликулов. Поверхность фолликулярных клеток, обращенная к полости с коллоидом, называется апикальной. Она содержит микроворсинки, проникающие в коллоид. Микроскопическое строение ЩЖ типично для желез внутренней секреции – в ней отсутствуют выводные протоки. В ЩЖ обнаруживаются три вида клеток. Основную массу железы составляют А-клетки фолликулярного эпителия (тиреоциты), синтезирующие тиреоидные гормоны. В-клетки (Ашкинази-Гюртля) накапливают серотонин и другие биогенные амины (Яковлев В.А. и соавт., 1995). Многие исследователи считают, что В-клетки представляют собой измененные тиреоциты и появляются в ЩЖ лишь при различных патологических состояниях. В межфолликулярной соединительной ткани расположены С-клетки (парафолликулярные), вырабатывающие кальцитонин. В С-клетках содержится много митохондрий и электронно-плотных гранул. С-клетки (возможно, и В-клетки) относятся к APUD-системе, то есть, имеют нейроэктодермальное происхождение.

Физиология. ЩЖ секретирует йодсодержащие гормоны – трийодтиронин (Т₃) и тироксин (Т₄) и нейодированный кальцитонин. Основными компонентами тиреоидных гормонов являются йод и аминокислота тирозин. Йод поступает в организм с пищей и водой в виде неорганических и органических соединений. Избыток йода выводится организмом с мочой и желчью. Физиологическое потребление йода составляет 110 – 140 мкг. Соединения йода образуют в организме йодиды калия и натрия. При участии окислительных ферментов (пероксидазы и цитохромоксидазы) йодиды превращаются в элементарный йод. Фолликулярные клетки захватывают йод из крови. В клетках ЩЖ происходит синтез тиреоглобулина. Последний далее секретируется путем экзоцитоза в просвет фолликула. В коллоидном пространстве происходит органификация йода – присоединение его к белку и конденсация йодтирозинов. Субстратом для синтеза тиреоидных гормонов являются гормонально неактивные моно- и дийодтирозин. В дальнейшем коллоид поглощается тиреоцитами и подвергается в них протеолизу. Тиреоидные гормоны выделяются фолликулярными клетками в кровь. На сегодняшний день установлено, что основным и физиологически активным гормоном является трийодтиронин (Т₃), который во много раз активнее тетрайодтиронина (тироксина, Т₄). Т₃ в основном образуется в тканях на периферии за счет дейодирования Т₄ , из крови в клетку поступает лишь около 20 % трийодтиронина (Верещагина Г.В. и соавт., 1985; Ohara H. et al., 1974). Активность внутриклеточной конверсии Т₄ в Т₃ не зависит от функциональной активности ЩЖ.

Поступающий из ЩЖ в кровь тироксин большей частью связывается с белками плазмы – в основном с тироксинсвязывающим глобулином и преальбумином. В настоящее время тироксин рассматривается как прогормон или транспортная форма (депо) для Т₃. Нарушения функции печени и почек влияют на содержание в крови тиреоидных гормонов. Кроме того, на связывающую способность плазмы могут влиять некоторые гормоны (глюкокортикоиды) и лекарственные препараты (контрацептивы, препараты раувольфии и др.) (Oppenheimer J. et al., 1966).

Синтез и секреция тиреоидных гормонов регулируется гипоталамусом. В клетках срединного возвышения и аркуатного ядра гипоталамуса вырабатывается трипептид тиролиберин (ТРГ – пироглютамилгистидилпролинамид) (Панков Ю.А., 1984). Последний стимулирует синтез и выделение тиреотропного гормона (ТТГ) базофильными клетками передней доли гипофиза. На секрецию ТРГ и ТТГ влияет уровень тиреоидных гормонов в крови. Между центральной нервной системой, гипофизом и ЩЖ существует отрицательная обратная связь. Установлено, что ТРГ является рилизинг-фактором также для пролактина (Алешин Б.В. и соавт., 1983).

ТТГ представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 28000, состоящий из α- и β-субъединиц. α-субъединица (неспецифическая) одинакова у тиреотропного, фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормонов гипофиза. Физиологическое действие ТТГ заключается в стимуляции синтеза и секреции тиреоидных гормонов, а также в стимуляции пролиферации тиреоцитов. С возрастом происходит постепенное снижение уровня тиреоидных гормонов в крови и повышение содержания ТТГ (Борисова Л.Я. и соавт., 1979). Кроме того, на секрецию ТТГ влияют ряд других факторов – стероидные гомоны, соматостатин и соматотропный гормон, гонадотропины, различные факторы роста (Duh Q.-Y. et al., 1995). Его уровень обычно ниже у мужчин, а у женщин он зависит от фазы менструального цикла.

Физиологические эффекты тиреоидных гормонов весьма разнообразны, в основном они сводятся к стимуляции окислительно-восстановительных процессов, увеличению потребления кислорода тканями. Тиреоидные гормоны участвуют во всех видах обмена ― водно-солевом, белковом (катаболическое действие), жировом, углеводном и энергетическом. Они стимулируют синтез белка, усиливают процессы всасывания глюкозы и галактозы в кишечнике и утилизации их в тканях, активизируют распад гликогена и снижают его содержание в печени (Старкова Н.Т., 1991). Рецепторы ТТГ расположены на цитоплазматической мембране тиреоцитов, действие ТТГ заключается в активации аденилатциклазной системы. Рецепторы тиреоидных гомонов расположены в основном в ядре клеток, где находятся в связанном с ДНК и хроматином неактивном состоянии. Соединение трийодтиронина с рецепторами активизирует в клетке синтез мРНК. Т₃ имеет гораздо большее сродство к рецепторам по сравнению с Т₄. Исследования последних лет показывают, что рецепторы тиреоидных гормонов имеются не только в хроматине ядра, но и на цитоплазматической мембране (Туракулов Я.Х. и соавт., 1991). Органы и ткани человеческого организма по-разному чувствительны к воздействию тиреоидных гормонов. Тиреокальцитонин наряду с паратгормоном регулирует обмен кальция и фосфора в организме.

ЭМБРИОГЕНЕЗ ЩЖ.

ЩЖ наряду с паращитовидными железами является онтогенетически одним из ранних органов. Зачаток щитовидной железы возникает у человека на 3 - 4-й неделе внутриутробного развития, а по некоторым данным даже на 2-й неделе. На дне вентральной стенки глотки между 1-й и 2-й парами глоточных (жаберных) карманов появляется скопление клеток в виде выпячивания. Этот бугорок является производным эндотелиального (эндодермального) слоя первичной фарингеальной трубки и представлен скоплением эпителиальных клеток длиной 2 - 2,5 мм. В дальнейшем бугорок становится дивертикулом и мигрирует в каудальном направлении, формируя эпителиальный тяж. От момента образования языка указанный тяж называется щитовидно-язычным или щито-язычным протоком (ductus thyreoglossus). Дистальный конец тиреоидного зачатка раздваивается, принимая двудольное строение. Раздвоение зачатка происходит на уровне 3-й - 4-й пар жаберных карманов. Путь развития зачатка ЩЖ на данном этапе трактуется в литературных источниках неоднозначно. По одним данным зачаток, формирующийся из стенки первичной глотки между 1-м и 2-м жаберными карманами, является единственным источником тиреоидной ткани. Наряду с этим весьма распространено мнение, что указанный зачаток (так называемый срединный) формирует лишь перешеек железы с пирамидальным отростком и части долей. А в остальном (или даже полностью) боковые доли ЩЖ развиваются из выпячиваний 4-х глоточных карманов (боковые зачатки). Согласно этой концепции на 7-й неделе внутриутробной жизни происходит слияние трех зачатков — медиального и латеральных, хотя период слияния до сих пор мало изучен.

Образовавшийся зачаток ЩЖ в конце первого месяца эмбрионального развития тесно связан с зачатком сердца и первичным аортальным сосудом. Полагают, что каудальная миграция первичного тиреоида обусловлена опусканием сердца и формированием шеи эмбриона. В этот период кровоснабжение зачатка ЩЖ осуществляют парные фарингеальные артерии, отходящие от аортального мешка — они формируют truncus arteriosus в окружающей зачаток мезенхимальной ткани. Миграция зачатка сопровождается ростом ductus thyreoglossus. В начале 2-го месяца верхняя его половина истончается, фрагментируется и постепенно атрофируется. От проксимальной части протока остается слепое отверстие (foramen caecum) в корне языка. Поначалу дивертикул (зачаток ЩЖ) состоит из компактной массы эпителиальных клеток. В дальнейшем делящиеся клетки образуют сеть тяжей (трабекул), из которых формируются фолликулы. В промежутки между фолликулами врастает мезенхима с кровеносными сосудами и нервами. Уже на этом этапе в клетках обнаруживается йодпероксидаза — фермент, специфический для процесса йодирования. Хорошо развитые мелкие фолликулы выявляются в зачатке ЩЖ на 2-м месяце или в начале 3-го, а по некоторым данным даже в конце 1-го месяца внутриутробной жизни. Образовавшиеся фолликулы содержат коллоид и способны накапливать йод. Активность йодпероксидазы нарастает в течение последующих 4 - 5 месяцев. Уже на 11-й неделе в клетках ЩЖ определяются моно- и дийодтирозины и даже тироксин. В течение 3 - 4 месяцев в коллоиде фолликулов отмечается появление резорбционных пузырьков, начинается процесс включения йода в органические соединения — то есть, железа приобретает черты функцональной зрелости. Считается, что дифференцировка эпителиальных фолликулов ЩЖ, как и большинства других развивающихся желез, специфически индуцируется взаимодействием с окружающей мезенхимой. Характерные гистогенетические преобразования происходят в зачатке ЩЖ лишь после его перемещения в дефинитивное положение (Карлсон Б., 1983).

Ко 2-й половине беременности ЩЖ способна функционировать (выделять тироксин). Далее происходят количественные изменения: образуются новые и увеличиваются в размерах имеющиеся фолликулы, нарастает их метаболическая активность. При электронно-микроскопическом исследовании тиреоциты 4-месячного эмбриона имеют такое же строение, как у взрослых. У новорожденного ЩЖ функционально зрелая, вес ее составляет 1 г. Следует заметить, что относительный вес ЩЖ новорожденных, детей и взрослых одинаков. Подъязычная кость идентифицируется на 5-й неделе внутриутробного развития. В большинстве случаев она не нарушает непрерывность щитовидно-язычного протока. Последний тогда формирует пирамидальный отросток ЩЖ, который соединен с подъязычной костью непосредственно или с помощью связки (ligamentum suspensorium). Пирамидальный отросток обнаруживается у 50 - 75 % эмбрионов. В процессе формирования шеи и полости рта эмбриона щито-язычный тракт может оказаться кзади или кпереди от подъязычной кости. Считается, что дорсальное его положение является аномалией.

Помимо тиреоцитов в ЩЖ человека и других млекопитающих имеются нейроэндокринные клетки. Они называются парафолликулярными или С-клетками. Эти клетки являются производными нейробластов. Парафолликулярные клетки вследствие нейроэктодермального происхождения независимы от сигналов гипофиза. С-клетки в раннем эмбриогенезе мигрируют из неврального гребешка в ультимобранхиальные тельца (Сережин Б.С., 1984). Этот вопрос пока мало изучен, имеются лишь косвенные экспериментальные доказательства указанного пути появления парафолликулярных клеток в ЩЖ. Важно отметить, что С-клеточные опухоли пока ни разу не обнаруживались в остатках щитовидно-язычного протока (O’Connel M. et al, 1998).