Конденсация йодаминокислот с образованием йодтиронинов

В течение нескольких часов после образования в тироглобулине йодтирозинов две молекулы дийодтирозина конденсируются, об­разуя молекулу тироксина, а одна молекула монойодтирозина, конденсируясь с одной молекулой дийодтирозина, образует моле­кулу трийодтиронина. Относительное содержание этих двух йод­тиронинов в щитовидной железе зависит от количества йода в диете. У крыс при дефиците йода увеличено образование МИТ. по сравнению с ДИТ и образование Т3 по сравнению с Т4. С по­зиций целесообразности этот сдвиг синтеза с образования, обла­дающего меньшей биологической активностью Т4 на синтез более активного Т3, можно рассматривать как компенсаторный меха­низм, используемый железой для обеспечения синтеза гормона, обладающего большей биологической активностью в условиях огра­ниченного снабжения йодом.

Молекулярный механизм реакций конденсации точно не из­вестен. Предложены как внутри-, так и межмолекулярные схемы процесса конденсации [20]. Внутримолекулярный механизм пред­полагает генерацию пероксидазой свободных дийодтирозильных радикалов в коллоиде. После того как два из подобных радика­лов конденсируются, образуя хиноловый эфир, один из них рас­щепляется и возникающее вследствие этого дийодированное фёнольное кольцо переносится на 2-й хиноловый эфир, образуя в свою очередь молекулу тироксина, связанную с цепью тироглобулина. Межмолекулярная схема основана на роли пероксидазы в катализе окисления дийодоксифенилпировиноградной кислоты (ДЙОФПК) в гидроперекись ДЙОФПК. Последняя предположи­тельно является активной формой, неферментативно конденсирующейся со свободным ДИТ, в результате чего образуется Т4. В обоих случаях роль тиреоидной пероксидазы в образовании Т4 и Т3 не ограничивается простым катализом йодирования тирози­новых остатков в молекуле тироглобулина.

СЕКРЕЦИЯ

Морфологический путь

Секреторные процессы в щитовидной железе возникают при действии ТТГ на рецепторы, расположенные на базальной мемб­ране тиреоидных клеток. Схематическое изображение предполагае­мых клеточных процессов, принимающих участие в секреции тироидных гормонов, приведено на рис. 3—12. Начальным моментом этих процессов должно служить высвобождение тиреоидных гор­монов (Т4 и Т3) из коллоида, в котором они ковалентно связаны пептидными связями.

Рис. 3 — 12. Схематическое изображение секреторного пути в тиреоидной фолликулярной клетке. Йодированный тироглобулин резорбируется в ци­топлазму в виде капель коллоида путем эндоцитоза последнего. Капли за­хватываются фаголизосомами, и тиреоидные гормоны высвобождаются в результате протеолиза тироглобулина. Из клетки во внеклеточную жид­кость выделяются Т4 и Т3. Монойодтирозин (МИТ) и дийодтирозин (ДИТ) остаются в клетке и подвергаются дейодированию. Высвобождаемый при этом йодид поступает в общее йодидное пространство. Секреция начинает­ся в ответ на стимуляцию рецепторов плазматической мембраны ТТГ. Счи­тают, что ТТГ-рецепторная реакция опосредуется образованием цАМФ, играющего роль второго медиатора в процессе сопряжения стимула с кле­точным ответом.

Исследования, проведенные с помощью высокоразрешающей авторадиографии на электронно-микроскопическом уровне, вы­явили морфологию путей гормональной секреции в клетке [17]. Исходные процессы включают поглощение, или эндоцитоз, глыбок коллоида, содержащего тироглобулин, микроворсинками апи­кальной мембраны. Коллоид в виде окруженных мембраной ка­пелек переносится в цитозоль тиреоидной клетки. Считается, что коллоидные капельки затем фагоцитируются лизосомами, содер­жащими протеолитические ферменты. В результате гидролиза тироглобулина образуются свободные йодтирозины — МИТ и ДИТ, а также йодтиронины — Т3 и Т4. На этой стадии в клетке про­исходит любопытный избирательный процесс: йодтиронины изби­рательно секретируются из клетки в кровь, тогда как йодамино­кислоты дейодируются ферментами, а высвобождаемый при этом йодид поступает в общее йодидное пространство железы и эф­фективно реутилизируется в синтезе нового тироглобулина. Толь­ко около 10% высвобождаемого йодида поступает в кровь. Йодтиронины также подвергаются дейодированию, но в нормальных. условиях функционирования щитовидной железы это происходит лишь в небольшой степени. Часть Т4 дейодируется в Т3, при­чем этот процесс ускоряется в условиях дефицита йодида (см. далее).

Лизосомное переваривание коллоидных капель протекает быст­ро, и свободный гормон, меченный радиоактивным йодом, посту­пает в кровь уже через несколько минут после появления первых капель коллоида в верхней части клетки. Существуют данные, что в разных фолликулах движение гормона происходит с разной скоростью. Хотя основной процесс эндоцитоза и расщепления тироглобулина в фаголизосомах, по-видимому, одинаков во всех отделах щитовидной железы, но между фолликулами существует функциональная гетерогенность. Тироглобулин, синтезированный в ближайшие к секреции сроки, движется быстрее, чем более «старый» тироглобулин. Это составляет сущность так называемой гипотезы «новый—в первую очередь» [21]. Одной из причин этого служит, по-видимому, тот факт, что по мере созревания ти­роглобулина он становится более резистентным к протеолизу, ве­роятно, в результате «уплотнения» четвертичной структуры молекулы и труднее поддается секреторным процессам, чем позднее синтезированный тироглобулин.

Регуляция секреции

Наиболее мощным стимулятором секреции и синтеза тиреоидных гормонов, по своему эффекту намного превосходящим другие сти­муляторы, является ТТГ (см. рис. 3—7). В некоторых случаях гиперфункции щитовидной железы (болезнь Грейвса) в роли сильных ее стимуляторов выступают и тиреоидстимулирующие им­муноглобулины, например длительно действующий тиреоидный стимулятор (ДДТС), причем считается, что их действие опосре­довано клеточными механизмами, весьма близкими, если не иден­тичными, тем, которые опосредуют эффекты ТТГ. Показано, что на секрецию тиреоидных гормонов влияют и различные агенты, в норме присутствующие в организме или в щитовидной железе, такие, как простагландины и катехоламины, но эти факторы име­ют меньшее значение, чем ТТГ.

Как уже упоминалось, уровень ТТГ в крови зависит от уровня в циркуляции тиреоидных гормонов, особенно Т3, действующего с составе петли отрицательной обратной связи на гипоталамо-ги­пофизарную ось и регулирующего секрецию ТТГ (см. рис. 3—7). На мембране тиреоидных клеток ТТГ связывается с рецепторами я запускает сложную серию реакций, в том числе активацию аде­нилатциклазы, что в конце концов приводит к выделению тиреоидных гормонов из клетки. После введения ТТГ секреция гормонов начинается очень быстро, причем она и быстро прекращается после отмены ТТГ.

Реакции щитовидной железы на введение ТТГ. Самыми ран­ними реакциями, наблюдаемыми в пределах 5 мин после введе­ния животным ТТГ, являются повышение активности аденилат­циклазы, усиление йодирования тироглобулина и образования внутриклеточных Т3 и Т4, а также ускорение образования колло­идных капель [22]. Секреция тиреоидных гормонов начинается на 5—10 мин позднее. Интактная или стимулированная в минимальной степени щитовидная железа содержит очень мало коллоидных капель, и основная масса секретируемых под влия­нием ТТГ гормонов образуется, очевидно, из фолликулярных за­пасов тироглобулина. Таким образом, перенос тироглобулина из коллоидного пространства в клеточный матрикс и его протеолиз с высвобождением Т4 и Т3 являются относительно быстрыми про­цессами. В более поздние сроки (через несколько часов) после введения ТТГ наблюдают увеличение различных параметров кле­точного метаболизма, например повышение обмена глюкозы и синтеза фосфолипидов, РНК и белка. Через 48 ч повышается так­же синтез ДНК и начинается митоз клеток. Ближайшие эффекты ТТГ на метаболизм йодида несколько неожиданны, поскольку вна­чале между 0 и 4 ч, наблюдается торможение захвата йодида клетками, вслед за чем наступает медленное усиление его [22].

По всей вероятности, большинство, если не все, влияния ТТГ на тиреоидную клетку опосредуются через цАМФ, выступающий в роли 2-го медиатора. Как in vivo, так и in vitro активация аде­нилатциклазы и образование цАМФ являются одними из наибо­лее ранних реакций на введение ТТГ. Больше того, все известные метаболические и клеточные реакции, вызываемые ТТГ, можно воспроизвести в экспериментальных системах с помощью цАМФ или его аналога дибутил-цАМФ. Химические и структурные осо­бенности рецептора ТТГ, равно как и клеточные механизмы, с по­мощью которых ТТГ-рецепторное взаимодействие сопряжено с активацией аденилатциклазы, а также способ, которым эта ак­тивация и образующийся в ее результате цАМФ приводят к из­менению показателей клеточной активности и биосинтезу и сек­реции тиреоидных гормонов, все еще выяснены не до конца.