Вункция щитовидной железы в.3

 

 

Введение

Энергетическое обеспечение организма представляет собой единую систему накопления, транспортировки, распределения и использования энергетических ресурсов.

Особое место в этой системе занимают триглицериды. Это основные компоненты жиров растительного и животного происхождения — органические соединения, обеспечивающие хранения значительных запасов химической энергии. 

Щитовидная железа участвует в регуляции их энергетического обмена посредством выработки гормонов - тироксина и трийодтиронина.

В настоящей статье рассматривается механизм жирового обмена, согласно которому трийодтиронин, помимо известных регуляторных функций, организует транспортировку молекулы триглицеридов, обеспечивая терморегуляцию, нервную деятельность, мышечную активность и функционирование иммунной системы.

I. Механизмы энергетического обеспечения организма

1. Щитовидная железа в системе энергетического обеспечения

Жизнедеятельность организма требует непрерывного поступления энергии. Она необходима для поддержания клеточного обмена, работы нервной системы, мышечных сокращений, теплопродукции и иммунных реакций.

Основными энергетическими субстратами организма являются углеводы и жиры. Их использование регулируется в соответствии с потребностями отдельных органов и тканей.

Щитовидная железа регулирует интенсивность клеточного обмена и теплопродукции посредством тиреоидных гормонов. В рассматриваемой модели к этой функции добавляется обеспечение доступности энергетических ресурсов к клеткам посредством доставки триглицеридов из межклеточного пространства.

2. Тироксин и трийодтиронин

Щитовидная железа вырабатывает два основных йодсодержащих гормона: тироксин и трийодтиронин.

Молекула тироксина  (Т4) содержит четыре атома йода, а молекула трийодтиронина (Т3) — три.

Основная часть гормональной продукции щитовидной железы приходится на тироксин (Т4). Значительная часть химически активного трийодтиронина (Т3) образуется  из Т4 непосредственно в тканях организма в результате ферментативного преобразования тироксина.

Тироксин обладает сравнительно невысокой биологической активностью. В рассматриваемой модели он также считается относительно безопасным для мембран клеток при синтезе и транспортировке.

Трийодтиронин обладает значительно большей биологической активностью и способностью к реакциям соединения.

Приоритетная выработка тироксина и последующее его преобразование в трийодтиронин обеспечивает возможность образования активного гормона непосредственно в тканях, где возникает его физиологическая потребность.

Защитная функция тироксина

В рассматриваемой модели способность трийодтиронина временно нарушать непроницаемость  клеточных мембран при транспортировке триглицеридов позволяет предположить дополнительное функциональное значение преимущественной выработки щитовидной железой тироксина.

Тироксин, обладающий значительно меньшей биологической активностью, рассматривается как относительно безопасная транспортная форма гормона, обеспечивающая защиту клеток щитовидной железы и сосудистой системы от мембранного воздействия высоких локальных концентраций трийодтиронина.

Распределение тироксина кровотоком и его последующее преобразование в трийодтиронин непосредственно в тканях организма создают условия для локального образования активных молекул без их травматичного избыточного накопления в месте первоначального синтеза.

3. Триглицериды как энергетические субстраты

Триглицериды представляют собой соединения глицерина с тремя жирными кислотами.

Они обладают высокой энергетической плотностью и служат основной формой длительного накопления энергетических запасов организма. В регуляции их количества и состава участвует печень. Эти показатели могут меняться и зависят от энергопотребления всего организма, однако организму важно поддерживать липидный профиль — соотношение триглицеридов и холестерина во избежание отложений холестерина на стенках сосудов. Триглицериды и холестерины поступают в организм в процессе пищеварения, а в случае нарушения их пропорциональности и профиля синтезируются печенью в нужном количестве и составе.

В отличие от углеводов, запасы которых в организме относительно ограничены, триглицериды позволяют сохранять значительное количество энергии в сравнительно небольшом объёме в жировых отложениях.

При расщеплении триглицеридов образуются глицерин и жирные кислоты. Последующее окисление жирных кислот обеспечивает синтез аденозинтрифосфата, используемого клетками в качестве непосредственного источника энергии.

Триглицериды транспортируются кровью преимущественно в составе липопротеиновых частиц. В известных механизмах энергетического обеспечения тканей значительная часть триглицеридов предварительно расщепляется ферментами, после чего образовавшиеся жирные кислоты поступают в клетки.

Функцию молекулярного транспортёра в этом механизме выполняет трийодтиронин.

4. Механизм транспортировки триглицеридов трийодтиронином

В предлагаемой модели трийодтиронин рассматривается как комбинированный молекулярный инструмент, обеспечивающий транспорт энергетического субстрата внутрь клетки.

Прослеживается следующая последовательность процесса.

Молекула трийодтиронина взаимодействует с молекулой триглицерида и образует транспортный комплекс.

При взаимодействии с клеточной мембраной трийодтиронин обеспечивает временное изменение её структуры, создавая проход для перемещения этого комплекса.

Триглицеридный комплекс поступает в цитоплазму клетки, где становится доступным для последующих биохимических преобразований.

После завершения переноса трийодтиронин может участвовать в транспортировке следующей молекулы триглицерида.

Таким образом, одна молекула трийодтиронина способна выполнять несколько последовательных транспортных циклов.

Ограничение функциональной активности транспортной молекулы

Транспортная деятельность трийодтиронина не рассматривается как неограниченная.

Известно, что тиреоидные гормоны подвергаются ферментативному дейодированию — последовательному удалению атомов йода из формы Т3 в Т2.

Тироксин при удалении определённого атома йода может преобразовываться в активный трийодтиронин. При дальнейшем дейодировании трийодтиронина образуются не активные соединения с двумя атомами йода.

В предлагаемой модели такое преобразование рассматривается как возможный механизм прекращения транспортной функции.

Следовательно, ограничение количества транспортных циклов связывается не обязательно с механическим повреждением молекулы при каждом переносе, а с конечным временем существования её активной химической формы.

5. Митохондриальный энергетический обмен

Митохондрии обеспечивают образование основной части аденозинтрифосфата (АТФ) при аэробном энергетическом обмене.

Для этого используются продукты преобразования углеводов, жирных кислот и других энергетических субстратов. Последовательные химические реакции организуются благодаря программе, заложенной в макромолекуле хранящейся в митохондрии - МтДНК. Всего у людей встречаются семь основных типов таких программ.

Жирные кислоты, образующиеся при внутриклеточном расщеплении триглицеридов, подвергаются последовательному окислению с образованием соединений, участвующих в митохондриальном энергетическом обмене.

Высвобождаемая энергия используется для синтеза аденозинтрифосфата, необходимого для выполнения клеточных функций.

Таким образом, гормоны щитовидной железы участвуют в регуляции энергетического обмена.

В рассматриваемой модели эффективность энергетического обеспечения определяется двумя взаимосвязанными процессами: количеством и качеством поступающих энергетических субстратов - триглицеридов в клетку и эффективностью их последующего преобразования, что зависит от типа МтДНК, находящейся в митохондрии.

Предполагаемая транспортная функция трийодтиронина относится к первому процессу, тогда как митохондрии обеспечивают последующее преобразование и использование поступивших энергетических ресурсов.

6. Центральная гормональная регуляция

Центральная регуляция деятельности щитовидной железы осуществляется гипоталамусом и гипофизом в зависимости от состояния организма в окружающей среде, его энергетическим потребностями для обеспечения гомеостаза и целеполагания генотипа.

Гипоталамус посредством тиреотропин-рилизинг-гормона регулирует выработку гипофизом тиреотропного гормона (ТТГ), который поступает в кровоток и управляет деятельностью щитовидной железы.

Под воздействием тиреотропного гормона щитовидная железа изменяет интенсивность образования тироидных гормонов и соотношение тироксина и трийодтиронина.

В обычных физиологических условиях преобладает выработка тироксина; его превращение в более активный трийодтиронин происходит преимущественно в периферических тканях, как описано в разделе 2.

При повышении функциональной активности организма, особенно в условиях физиологического стресса, когда под угрозой находится сама жизнедеятельность организма, возникает необходимость ускоренного обеспечения тканей активным трийодтиронином. В таких условиях щитовидная железа вынуждена увеличивать непосредственную выработку трийодтиронина, сокращая зависимость энергетического обеспечения организма от времени периферического преобразования тироксина.

Повышенная концентрация активного трийодтиронина вызывает закономерное  химическое повреждение холестеринсодержащих мембран собственных клеток щитовидной железы и капиллярной артериальной системы. Последствия повторяющихся повреждений приводят к дефициту гормонов и уменьшению функциональной массы железы, что подробно рассматриваются в части III.

Снижение производительности щитовидной железы вызывает компенсаторное повышение выработки тиреотропного гормона гипофизом. При уменьшении функциональной массы щитовидной железы постоянно повышенная концентрация тиреотропного гормона (ТТГ) может обеспечивать компенсацию гормонального дефицита до тех пор, пока сохраняются достаточные функциональные резервы железы.

Изменение концентрации свободных тироксина и трийодтиронина влияет на выработку тиреотропного гормона гипофизом по механизму отрицательной обратной связи.

Таким образом, гипоталамус, интегрируя информацию о состоянии организма и сигналы центральной нервной системы, совместно с гипофизом и щитовидной железой образует взаимосвязанную систему нейроэндокринной регуляции энергетического обмена организма.

II. Энергетическое обеспечение функциональных систем организма

1. Терморегуляция организма

Теплопродукция и триглицериды

Температура тела является важным физиологическим показателем текучести кровотока и поддерживается благодаря соотношению теплопродукции и теплоотдачи.

Тепло образуется в процессе энергетического обмена клеток, а его удаление зависит от состояния кровообращения, потоотделения и условий окружающей среды.

Триглицериды представляют собой концентрированный энергетический ресурс организма. При их расщеплении образуются жирные кислоты, окисление которых обеспечивает образование аденозинтрифосфата и выделение тепла.

Гормоны щитовидной железы регулируют интенсивность энергетического обмена и теплопродукции.

В рассматриваемой модели транспортная функция трийодтиронина дополнительно определяет доступность триглицеридов для клеток, участвующих в образовании тепла.

Температурный комфорт

Температурный комфорт определяется не только фактической температурой тела, но и соотношением теплопродукции, теплоотдачи и температурных условий окружающей среды.

Когда организм теряет больше тепла, чем производит, возникает угроза охлаждения. Включаются механизмы стресса и сохранения тепла при увеличении теплопродукции.

Когда теплопродукция превышает возможности теплоотдачи, организм активирует механизмы удаления избыточного тепла.

Поэтому человек может ощущать холод или жару даже при относительно стабильной внутренней температуре тела.

Сознательное восприятие температурного состояния

В рамках Эмоционально-супрагенетической теории развития Вселенной температурное состояние организма отражается в физиологических эмоциях, формируемых гипоталамусом.

Эти эмоции поступают в аппарат мышления, где становятся предметом размышления.

Результат их переработки выводится в сознание в форме субъективного ощущения: холодно, комфортно или жарко.

Таким образом, температурный комфорт рассматривается как результат эмоциональной переработки физиологического состояния организма, а не как непосредственное отображение температуры тела.

Энергетическое обеспечение терморегуляции

При охлаждении организма увеличивается потребность в теплопродукции. Дополнительное тепло может образовываться благодаря мышечной дрожи и механизмам теплопродукции без мышечных сокращений.

При перегревании организм усиливает теплоотдачу, прежде всего посредством изменения кожного кровотока и потоотделения.

В рассматриваемой модели деятельность щитовидной железы связывает доступность энергетических субстратов с возможностями организма поддерживать необходимое температурное состояние и реологические свойства крови.

2. Энергетическое обеспечение нервной системы

Энергетические потребности нервной системы

Нервная система нуждается в непрерывном энергетическом обеспечении. При этом она способна потреблять до 40% от общего количества энергии, присутствующей в кровотоке.

Энергия расходуется на поддержание мембранных потенциалов, передачу нервных импульсов, функционирование нейронных ансамблей и обеспечение обменных процессов в нервной ткани.

Нервная система образована нейронами и глиальными клетками, которые выполняют различные функции и взаимодействуют в процессе нервной деятельности.

Основным энергетическим субстратом нейронов является глюкоза. Её преобразование обеспечивает образование аденозинтрифосфата, необходимого для поддержания электрической активности нейронов и функционирования нейронных сетей.

Глиальные клетки поддерживают функциональную межклеточную среду, обеспечивают нейроны энергетическими субстратами, а также регулируют их функциональное состояние.

Триглицериды как основной энергетический ресурс глии

Основным энергетическим ресурсом глиальных клеток в отличии от нейронов являются триглицериды.

Трийодтиронин обеспечивает непосредственный транспорт молекул триглицеридов через мембраны глиальных клеток.

После поступления в клетку триглицериды подвергаются необходимым биохимическим преобразованиям. Образующиеся жирные кислоты используются в энергетическом обмене, обеспечивая образование аденозинтрифосфата.

Таким образом, энергетическое обеспечение нервной системы функционально разделяется: глюкоза рассматривается как основной передаваемый нейронам энергетический субстрат, а триглицериды — как основной используемый энергетический ресурс глии.

Энергетическое обеспечение транспорта глюкозы к нейронам

Глиальные клетки обеспечивают транспорт глюкозы к нейронам, используя для этого энергию, получаемую при преобразовании триглицеридов.

Поскольку поступление триглицеридов в глиальные клетки зависит от транспортной функции трийодтиронина, энергетическое обеспечение транспорта глюкозы к нейронам также оказывается функционально зависимым от деятельности щитовидной железы.

Энергетическое обеспечение глиального волнового канала

В рамках Эмоционально-супрагенетической теории развития Вселенной глия рассматривается как волновой канал аппарата мышления.

Внутри клеток глии формируются стоячие электромагнитные волны и интекции. Пространственное распределение напряжённости электромагнитного поля воздействует на метаболическое состояние отдельных клеток глиального канала.

Различия метаболической активности клеток формируют адрес обращения к соответствующим областям нейронного пространства.

По этому адресу активируются нейронные ансамбли, участвующие в процессах эмоционального синтеза и мышления.

Поддержание такого механизма предполагает непрерывное энергетическое обеспечение глиальных клеток.

Для обоих процессов в модели предполагается использование энергии триглицеридов.

Роль щитовидной железы

Щитовидная железа участвует в регуляции энергетического обмена нервной ткани посредством тиреоидных гормонов.

Тироксин, поступающий с кровотоком, может преобразовываться в трийодтиронин непосредственно в тканях нервной системы.

Локальное образование активного гормона обеспечивает доступность триглицеридов для глиальных клеток. Тем самым деятельность щитовидной железы связывается с энергетическим обеспечением двух взаимосвязанных процессов: функционирования глиального волнового канала и снабжения нейронов глюкозой.

3. Энергетическое обеспечение мышечной системы

Энергетические потребности мышц

Мышечная деятельность требует непрерывного преобразования химической энергии в механическую работу.

Непосредственным источником энергии для мышечного сокращения является аденозинтрифосфат.

Его запасы в мышечных клетках ограничены, поэтому при продолжительной работе необходимо непрерывное восстановление этого соединения.

Для энергетического обеспечения мышцы используют различные субстраты, прежде всего глюкозу, мышечный гликоген и жирные кислоты.

Соотношение используемых энергетических ресурсов зависит от интенсивности и продолжительности мышечной нагрузки.

Энергетическое обеспечение при различной нагрузке

При кратковременной интенсивной мышечной деятельности важную роль играют внутриклеточные энергетические резервы и быстрое использование углеводов.

При продолжительной аэробной нагрузке возрастает значение окисления жирных кислот, образующихся при расщеплении триглицеридов. Использование этих энергетических ресурсов позволяет поддерживать мышечную деятельность и уменьшать зависимость от ограниченных запасов гликогена.

Таким образом, изменение соотношения используемых энергетических субстратов обеспечивает приспособление мышечной системы к различной интенсивности и продолжительности нагрузки.

Триглицериды и мышечная активность

Триглицериды накапливаются в жировой ткани и в определённых количествах непосредственно в мышечных клетках, обеспечивая резерв жирных кислот для продолжительной работы мышц.

Роль трийодтиронина

Трийодтиронин участвует в регуляции обмена веществ и энергетической активности мышечной ткани.

В рассматриваемой модели он дополнительно обеспечивает непосредственное поступление триглицеридов через мембраны мышечных клеток.

Поступающие триглицериды после внутриклеточных преобразований становятся источником жирных кислот, используемых в энергетическом обмене.

Доступность трийодтиронина, таким образом, связывается с возможностью дополнительного энергетического обеспечения мышечной деятельности.

Мышечная деятельность и теплопродукция

При мышечных сокращениях часть преобразуемой энергии используется для выполнения механической работы, а значительная часть выделяется в форме тепла.

При охлаждении организма мышечная дрожь позволяет увеличить теплопродукцию.

При интенсивной физической нагрузке повышенная теплопродукция требует усиления теплоотдачи.

Следовательно, энергетическое обеспечение мышечной системы непосредственно связано с терморегуляцией организма.

4. Энергетическое обеспечение иммуногенеза и иммунной деятельности

Иммуногенез и энергетические потребности организма

Иммуногенез включает процессы образования, созревания и функционального становления клеток иммунной системы.

Образование иммунных клеток сопровождается клеточным делением, дифференцировкой и формированием специализированных механизмов иммунной защиты.

Эти процессы требуют непрерывного энергетического обеспечения и поступления веществ, необходимых для построения клеточных структур.

Интенсивность энергетического обмена зависит от интенсивности атаки на организм и функционального состояния иммунных клеток.

Энергетическое обеспечение иммунной деятельности

Иммунная система обеспечивает распознавание и устранение чужеродных агентов, повреждённых и изменённых клеток организма.

При возникновении иммунного ответа энергетические потребности возрастают.

Активированные иммунные клетки изменяют интенсивность обмена веществ, размножаются, перемещаются к участкам повреждения и осуществляют защитные функции.

Иммунные клетки используют различные энергетические субстраты, включая глюкозу и жирные кислоты.

Соотношение используемых субстратов зависит от вида иммунных клеток и их функционального состояния.

При активации некоторых иммунных клеток усиливается использование глюкозы, обеспечивающее быстрое получение энергии и образование веществ, необходимых для клеточного деления.

В других функциональных состояниях существенное значение приобретает окисление жирных кислот.

Триглицериды и роль трийодтиронина

Триглицериды представляют собой энергетический резерв организма, из которого могут образовываться жирные кислоты, используемые иммунными клетками.

В рассматриваемой модели транспортная функция трийодтиронина обеспечивает дополнительный путь непосредственного поступления триглицеридов в иммунные клетки.

После внутриклеточных преобразований жирнокислотные компоненты триглицеридов используются для образования энергии, необходимой иммунным клеткам.

Доступность трийодтиронина выступает одним из факторов энергетического обеспечения иммуногенеза и иммунной деятельности. При возникновении иммунного ответа в модели предполагается изменение состава производимых печенью триглицеридов; связь этого процесса с температурой рассматривается ниже.

Щитовидная железа и иммунный ответ

Гормоны щитовидной железы участвуют в регуляции обмена веществ, клеточного развития и физиологических процессов, влияющих на функционирование иммунной системы.

Взаимодействие щитовидной и иммунной систем имеет двусторонний характер.

Тиреоидные гормоны способны влиять на состояние иммунных клеток, а воспалительные процессы и иммунные нарушения могут изменять деятельность щитовидной железы.

Повышение температуры и текучесть крови

При активизации иммунной системы возрастают энергетические потребности организма. Для их обеспечения печень увеличивает производство более энергонасыщенных типов триглицеридов, обладающих повышенной вязкостью.

Увеличение содержания таких триглицеридов в кровотоке повышает требования к текучести крови и эффективности транспортировки энергетических ресурсов.

В рассматриваемой модели повышение температуры тела обеспечивает увеличение текучести крови, создавая необходимые условия для транспортировки более энергонасыщенных триглицеридов к клеткам иммунной системы.

III. Причины уменьшения массы щитовидной железы и развития гормонального дефицита

В рассматриваемой механистической модели производительность щитовидной железы генетически предопределена и зависит от доступности йода, температурных условий среды обитания, массы организма и коэффициента одновременного использования различных функциональных систем организма.

При увеличении энергетических потребностей организма щитовидная железа повышает производство трийодтиронина, обеспечивающего энергетический обмен клеток.

Наиболее значительное повышение нагрузки на железу происходит при стрессах, инфекционных заболеваниях и продолжительной интенсивной деятельности нервной системы. Дополнительными факторами являются избыточная масса организма, дефицит йода и воздействие веществ, изменяющих гормональную регуляцию, включая кофеин, никотин и алкоголь.

Механизм уменьшения функциональной массы железы

В условиях стресса щитовидная железа увеличивает производство трийодтиронина (Т3) для обеспечения возросших энергетических потребностей организма. Гипер концентрация этого гормона оказывает непосредственное химическое воздействие на холестеринсодержащие мембраны собственных клеток железы, вызывая их повреждение и разрушение.

Щитовидная железа способна компенсировать клеточные потери за счёт деления клеток и восстановления повреждённой ткани. При кратковременных нагрузках разрушение клеток уравновешивается их восстановлением, благодаря чему функциональная масса железы сохраняется.

При продолжительных и повторяющихся стрессах скорость разрушения клеток начинает превышать скорость их восстановления. Возникающее несоответствие постепенно накапливается, приводя к уменьшению эффективной функциональной массы щитовидной железы.

С возрастом компенсаторные возможности организма снижаются, вследствие чего накопление клеточных потерь может ускоряться. Однако приём незначительных профилактических доз Т4 может тормозить и компенсировать этот процесс.

Компенсация гормонального дефицита

Уменьшение эффективной функциональной массы щитовидной железы снижает её способность обеспечивать организм необходимым количеством тиреоидных гормонов. При этом страдает весь организм.

В ответ гипофиз увеличивает производство тиреотропного гормона, стимулирующего деятельность оставшихся функционально активных клеток железы.

Таким образом, повышение уровня тиреотропного гормона отражает увеличение компенсаторной нагрузки на щитовидную железу. Пока эта компенсация достаточна, организм сохраняет необходимый уровень гормонального обеспечения.

При дальнейшем уменьшении эффективной массы железы компенсаторная стимуляция становится недостаточной для удовлетворения энергетических потребностей организма, и развивается гормональный дефицит.

Уровень тиреотропного гормона как показатель функционального состояния железы

В предлагаемой модели устойчивое повышение уровня тиреотропного гормона рассматривается как косвенный показатель снижения эффективной функциональной массы щитовидной железы.

Предлагаются следующие ориентиры её функционального состояния:

1. 0,55 мМЕ/л — высокая функциональная эффективность щитовидной железы в детском возрасте.
2. 1,0–1,5 мМЕ/л — нормальная гормональная производительность железы у взрослого человека.
3. Выше 2,0 мМЕ/л — начало предполагаемого функционального дефицита, сопровождающегося снижением энергетического обеспечения организма. Одним из первых проявлений может становиться зябкость и снижение иммунитета.
4. Выше 3,5 мМЕ/л — предполагаемое выраженное несоответствие между гормональной производительностью железы и энергетическими потребностями организма, сопровождающееся нарушением всех жизненно важных функций.

Эти показатели характеризуют последовательные стадии изменения нагрузки и компенсаторной возможности в рамках предлагаемой модели.

Последствия снижения гормональной производительности

Недостаточное производство тиреоидных гормонов ограничивает энергетическое обеспечение клеток организма, прежде всего при высокой активности нервной, иммунной и мышечной систем.

Особое значение имеет энергетическое обеспечение глиальных клеток, через которые осуществляется питание нейронов. В рассматриваемой модели триглицериды являются основным энергетическим ресурсом глиальных клеток, обеспечивающих функционирование глиального волнового канала.

При снижении гормональной производительности щитовидной железы ограничивается переработка энергетических ресурсов, уменьшается активность функциональных систем организма и изменяется липидный обмен, способствуя накоплению жировых запасов.

В рамках модели продолжительные стрессовые нагрузки связываются с уменьшением функциональной массы железы и последующим истощением компенсаторных возможностей. Предполагаемое возникновение узлов неконтролируемого выброса гормонов.

Заключение

В представленной модели щитовидная железа рассматривается как элемент единой системы энергетического обеспечения организма, объединяющей гормональную регуляцию обмена веществ и предполагаемый непосредственный транспорт триглицеридов в клетки.

Транспортная функция трийодтиронина связывает доступность энергетических субстратов с деятельностью митохондрий, теплопродукцией, мышечной работой и иммунными процессами.

Особое значение приобретает энергетическое обеспечение нервной системы, в которой триглицериды рассматриваются как основной энергетический ресурс глии. Энергия их преобразования используется для деятельности глиального волнового канала и транспорта глюкозы к нейронам.

Таким образом, деятельность щитовидной железы связывается с энергетическим обеспечением функциональных систем организма и работой аппарата мышления.