12.4. Щитовидная железа

Щитовидная железа —одна из самых крупных эндокринных желез, располагается в нижней части гортани и верхней части тра­хеи в виде двух лопастей, соединенных между собой перешейком, лежащим на вентральной поверхности трахеи. Снаружи покрыта соединительнотканной капсулой, в толще которой располагаются мелкие сосуды, капилляры, а также миелинизированные и немие-линизированные нервные волокна. От капсулы внутрь железы от­ходят соединительнотканные тяжи (септы), по которым проходят кровеносные и лимфатические сосуды, нервные волокна. Парен­хима органа включает в себя несколько типов клеток: тиреоидные

504

505

(формирующие стенку фолликула), парафолликулярные и интер­фолликулярные .

Фолликулярный эпителий состоит в основном из паренхимных клеток и образует основную структурно-функцио­нальную единицу щитовидной железы — фолликул (округлой или овальной формы пузырек). Между фолликулами находятся про­слойки соединительной ткани, пронизанные кровеносными ка­пиллярами. Просвет фолликула заполнен коллоидом, который не­посредственно прилежит к апикальной поверхности тиреоцита с многочисленными микроворсинками, образованными выступами плазматической мембраны. Противоположная сторона тиреоцита тесно контактирует с перикапиллярным пространством, причем в базальном отделе клетки плазматическая мембрана образует глу­бокие складки, что значительно увеличивает ее поверхность, кон­тактирующую с кровеносной системой. Боковые поверхности тиреоцитов соединяются за счет замыкательных комплексов, что надежно изолирует внутреннее пространство фолликула от окру­жающей соединительной ткани. В цитоплазме тиреоцитов осо­бенно сильно развит шероховатый эндоплазматический ретику-лум из многочисленных канальцев и более крупных полостей, за­полненных гомогенным мелкозернистым материалом. Комплекс Гольджи очень хорошо выражен и представлен тремя основными компонентами: крупными вакуолями, уплощенными цистернами (ламеллами) и микропузырьками. В зоне комплекса Гольджи об­наруживаются секреторные гранулы различной величины, элект­ронной плотности и формы, окруженные мембраной. Кроме ха­рактерных гранул в апикальной части цитоплазмы выявляются коллоидные капли, окруженные мембраной.

Исходными продуктами для биосинтеза йодированных гормо­нов служат аминокислота тиронин и йодид. Поставляемый с кро­вью йодид в тиреоцитах, подвергаясь окислению, превращается в молекулярный йод, который вступает в соединение с тиронином, и через ряд промежуточных соединений (монойодтиронин, дийод-тиронин) образуются тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиро-нин. Считается, что эти гормоны синтезируются в свободном со­стоянии в цитоплазме фолликулярных клеток и необходимое для организма количество гормона сразу после образования поступает в кровь, а его избыток включается в молекулы тиреоглобулина и накапливается в коллоиде. Тиреоглобулин — крупная гликопротеи-новая молекула, синтезированная по общей схеме синтеза белка. Освобождение тиреоглобулина из секреторных гранул в полость фолликула происходит либо путем диффузии через ограничиваю­щую мембрану, либо путем экзоцитоза. Иодирование тиреоглобу­лина происходит в основном в просвете фолликула и на границе между коллоидом и апикальной плазматической мембраной. При снижении потребности организма в тиреоидных гормонах внутри­клеточный гидролиз тиреоглобулина прекращается и белок выво-

506

дится в полость фолликула, где накапливается в виде гормональ­ного резерва. Накопленный в полости фолликула тиреоглобу­лин поступает в цитоплазму тиреоцита за счет микропиноцитоза коллоида: при повышенной потребности возможно захватывание крупных порций с помощью псевдоподий. Образовавшиеся в ре­зультате эндоцитоза коллоидные капли постепенно перемещают­ся к базальной части клетки; при встрече с лизосомами происхо­дят их тесный контакт и слияние, причем гидролитические фер­менты лизосом поступают внутрь коллоидных капель. Коллоид­ные капли уменьшаются, а поступившие в цитоплазму тиреоидные гормоны диффундируют в перикапиллярное пространство и затем проникают в кровеносное русло. При истощении запасов кол­лоида в полости фолликула синтез, йодирование и протеолити-ческое расщепление тиреоглобулина полностью осуществляются в цитоплазме тиреоцитов (рис. 12.9).

Рис. 12.9. Схема секреторного процесса в тиреоците

507

Трийодтиронин непрочно связан с белками крови и быстро проникает в клетки, а у тироксина эта связь прочнее, поэтому он способен длительно циркулировать в кровеносном русле. Физиоло­гическим действием в основном обладает трийодтиронин, так как он в 5...6 раз активнее тироксина и, проникая в клетки тканей-мишеней, воздействует на ферментные системы, локализованные в митохондриях (ферменты трикарбонового цикла, фосфорилиро-вания, железосодержащие дыхательные и др.). Гормоны щито­видной железы регулируют процессы роста и развития, величину энергетического обмена, белковый, углеводный, жировой, водный и минеральный обмен, тем самым влияя на деятельность сердца, нервную систему и половые железы.

Демонстративным примером участия тиреоидных гормонов в регуляции роста и развития служит влияние щитовидной желе­зы на метаморфоз амфибий. При удалении щитовидной железы головастики никогда не превратятся во взрослую форму, вырас­тая, остаются на стадии личинки, а скармливание щитовидной железы или введение на ее основе препаратов ускоряют метамор­фоз амблистомы (личиночной формы аксолотлей) и других зем­новодных. У птиц и млекопитающих гормоны щитовидной желе­зы играют важную роль во время эмбрионального развития. При выключении функции железы у птиц тормозится рост тела, за­держиваются процессы окостенения в конечностях, нарушается процесс эмбрионального оперения и т. д. С активностью щито­видной железы связаны и видовые особенности развития птиц. Так, у выводковых видов птенцы сразу после вылупления из яйца способны бегать и самостоятельно питаться, так как щитовидная железа активно функционирует уже на ранних стадиях зароды­шевого развития. У птенцовых видов, птенцы которых вылупля­ются слепыми и беспомощными, щитовидная железа в эмбрио­нальный период развита слабо и ее активность возрастает только после вылупления из яйца.

Аналогичная закономерность обнаруживается и у млекопитаю­щих — зрелорожденные детеныши (способные самостоятельно передвигаться) имеют щитовидную железу, активно функциони­рующую на ранних стадиях эмбрионального развития. У млекопи­тающих, детеныши которых появляются на свет слепыми и голы­ми, деятельность щитовидной железы проявляется незадолго до рождения. Следует, однако, учитывать, что некоторое количество тиреоидных гормонов потомство получает из организма матери через плаценту и с молоком. Гормоны щитовидной железы суще­ственно влияют на развитие костной ткани. При удалении щито­видной железы за счет действия соматотропного гормона усилива­ется рост трубчатых костей, стимулируется пролиферация эпифи-зарных хрящей, но задерживается дифференциация костной тка­ни. Введение тироксина гипофизэктомированным животным вы­зывает окостенение эпифизов при незначительном росте костей. Рост и прорезывание зубов у млекопитающих зависят от содержа­ния в крови тиреоидных гормонов. Тиреоидные гормоны стиму­лируют регенерацию тканей и способствуют заживлению ран: гра­нуляционная ткань быстрее заполняет дно раны, и эпителизация идет более интенсивно.

Влияние щитовидной железы ярко проявляется при оценке основного обмена: тиреоидэктомия снижает его на 45...59 %. По­вышение содержания гормонов за счет введения тироксина уве­личивает уровень основного обмена до 50 % по сравнению с нор­мой и выход энергии при выполнении механической работы. Гор­моны щитовидной железы резко усиливают окислительные про­цессы и теплопродукцию, причем этот эффект обнаруживается и

на изолированных органах. Инкубируемые фрагменты мышц, пе­чени и почек от животных, которым предварительно вводили тироксин, потребляют значительно больше кислорода, чем ана­логичные ткани, взятые у тиреоидэктомированных животных. In vivo при гипофункции щитовидной железы у животных нару­шается терморегуляция, понижается температура тела и они пло­хо переносят охлаждение.

Гормоны щитовидной железы способны значительно повысить потребность организма в метаболитах: усиливается расходование белка и жира, азотистый баланс становится резко отрицательным, азот в составе мочевины выводится с мочой. При гиперфункции щитовидной железы возрастает интенсивность основного обмена: обнаруживается резкое похудание, расходуется до 70 % запасов жировых депо, содержание холестерина в крови снижается. Угле­водный обмен также интенсифицируется: уровень глюкозы в кро­ви несколько повышается, а печень быстро теряет запасы гликоге­на. В основе физиологического действия тиреоидных гормонов лежит регуляция интенсивности дыхания клеток, их непосредст­венное влияние на поглощение кислорода митохондриями и дру­гими структурными компонентами клеток, усиление окислитель­ных реакций и последующее изменение активности ряда фермен­тов и влияние на ядерный аппарат клеток. Тироксин способствует переносу аминокислот к рибосомам, причем максимальное ис­пользование резорбированных аминокислот происходит в том слу­чае, когда все они присутствуют в клетке в соответствии с требова­ниями определенного количественного соотношения и последо­вательности информационной РНК.

Развитие и функциональное состояние нервной системы на­ходятся под постоянным влиянием щитовидной железы. Ее уда­ление приводит к нарушению развития мозга: нейроны имеют меньшие размеры, задерживается миелинизация нервных воло­кон. Полноценная дифференцировка развивающегося мозга про­исходит при достаточном уровне тиреоидных гормонов в орга­низме. В ходе дифференцировки и созревания нервной клетки существует критический период, во время которого гормоны оказывают свое влияние на морфогенез, поэтому нарушение функций щитовидной железы в раннем возрасте приводит к кре­тинизму. В дальнейшем они необходимы для поддержания мета­болизма и функциональной активности нейрона. Тиреоидэкто­мия резко снижает возбудимость животных и ослабляет у них ак­тивные и пассивные оборонительные реакции, подавляет дея­тельность высших нервных центров. При гипотериозе условные рефлексы вырабатываются с большим трудом и требуют постоян­ного подкрепления: введение тиреоидина восстанавливает реф­лекторную деятельность мозга.

Гормоны щитовидной железы существенно влияют на деятель­ность сердца, изменяя ритм его сокращений. При удалении щито-

508

509

7

видной железы сокращения сердца урежаются, а при введении ти­роксина интактным животным частота сердечных сокращений повышается в 1,5 раза. Передозировка гормона может привести к трепетанию предсердий. При функциональных гипотиреоидных состояниях, характерных для зимнеспящих животных (медведей, ежей, сурков, летучих мышей), наблюдается снижение температу­ры тела, уменьшение уровня основного обмена и существенное замедление ритма сердечных сокращений. Периоду пробуждения у этих животных предшествует активизация деятельности щито­видной железы; введением тироксина можно прекратить зимнюю спячку и обеспечить пробуждение у ежей. Физиологический ги-пертиреоз отмечается при функциональных состояниях животных, которые требуют интенсификации обмена веществ: беременность, лактация (особенно у высокопродуктивных животных).

Тиреоидные гормоны ускоряют всасывание глюкозы в желу­дочно-кишечном тракте, участвуют в регуляции уровня гликогена в печени, усиливают секрецию молока и увеличивают содержание в нем жира. Под действием тиреоидных гормонов резко ускоряют­ся процессы окисления жирных кислот в митохондриях.

Регуляция секреции тиреоидных гормонов осуществляется прежде всего за счет выделения специфического стимулирую­щего вещества — тиреотропного гормона передней доли гипо­физа. У гипофизэктомированных животных уменьшаются раз­мер и масса щитовидной железы, развивается атрофия ткани и в первую очередь редуцируются новообразованные фолликулы на фоне симптомов тиреоидной недостаточности. Повышение се­креции тиреотропного гормона увеличивает продукцию и по­ступление в кровь гормонов щитовидной железы. Но увеличе­ние концентрации тиреоидных гормонов сказывается на про­дукции тиролиберина в гипоталамусе: избыток гормона тормо­зит тиреотропную функцию гипофиза, что ведет к снижению секреции тироксина в щитовидной железе и реализации обрат­ной отрицательной связи, обеспечивающей в норме постоян­ство гормонального уровня.

Наряду с системой гуморальной регуляции, в которой тирео-тропная функция гипофиза коррелируется с выделением АКТГ и соматотропного гормона, активность щитовидной железы су­щественно зависит от функционального состояния и энергети­ческих потребностей организма. При охлаждении, вызывающем раздражение Холодовых рецепторов, рефлекторно усиливается секреция тиреотропных гормонов, обусловленная воздействием гипоталамического тиролиберина. Вместе с влиянием гипотала­муса регулирующее воздействие на состояние щитовидной желе­зы оказывает вегетативная нервная система: симпатический от­дел усиливает активность органа, а парасимпатический угнетает. Влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы объясняется ускоренное выделение тиреоидных гормонов в усло-

виях стрессовых ситуаций, что обеспечивает приспособление организма к неблагоприятным факторам среды: охлаждению, от­рицательным эмоциям и т. д.

Наиболее часто нарушение деятельности щитовидной же­лезы вызвано недостаточным поступлением йода в организм. Снижение уровня тиреоидных гормонов сказывается на дея­тельности гипоталамуса и гипофиза, который отвечает усилен­ной секрецией тиреотропина, вызывающего разрастание ткани щитовидной железы (зоб). Увеличение железы может быть за счет разрастания соединительной ткани (простой зоб) или уве­личения объема фолликулярной ткани (коллоидный зоб). В мест­ностях, где почва и вода бедны йодом (горные районы, зоны под­золистых, серых лесных и солонцовых почв), возможно развитие зобных эндемий.

Недостаточное поступление йода в организм приводит к снижению образования тиреоглобулина, обладающего свойст­вами каротиназы (фермента, ответственного за превращение каротина в витамин А). Таким образом, избыток тиреоидных гормонов в тканях организма нейтрализуется витамином А и в случаях гипертиреоза возможен А-авитаминоз. Поступление витамина А или каротина с кормом нормализует основной об­мен и поднимает уровень гликогена в печени. На активность щитовидной железы оказывают влияние полноценность белков, жиров, углеводов и наличие антитиреоидных веществ гойтро-генов (содержатся в соевых бобах, горохе, белом клевере, ка­пусте и турнепсе), которые избирательно нарушают процессы связывания йода в щитовидной железе. Недостаток тирозина и фенилаланина, избыток растительных жиров и длительное, од­нообразное углеводное питание приводят к развитию дистро­фических изменений в железе и нарушению продукции тирео­идных гормонов.

Парафолликулярные клетки (К-клетки) распо­лагаются в интерфолликулярных островках и стенке фоллику­лов щитовидной железы. Они существенно отличаются по своей структуре от тиреоцитов: имеют низкую электронную плотность (светлые клетки) и содержат в цитоплазме большое количество секреторных гранул и везикул. К-клетки не контактируют с кол­лоидом и максимально приближены к капиллярам в интерфол­ликулярных островках; располагаются на периферии и на наруж­ной поверхности фолликулов. Гранулы, локализованные в ци­топлазме К-клеток, имеют диаметр 200...280 нм, содержат тонко-гранулированный материал и окружены одиночной мембраной. Вблизи плазматической мембраны обнаруживаются признаки экзоцитоза — слияния мембраны секреторной гранулы с плазма-леммой и освобождения ее содержимого в перикапиллярное про­странство. Установлено, что К-клетки продуцируют тиреокаль-цитонин — полипептид, состоящий из 32 аминокислот, вызыва-

510

511

ющий падение уровня кальция и фосфора в крови. Это сниже­ние концентрации кальция в циркулирующей крови обусловле­но торможением его мобилизации из костей, причем существен­но меняется деятельность клеток костной ткани: угнетаются ос­теокласты и активируются остеобласты, что приводит к фиксации кальция и фосфора. Наряду с этим существенно увеличивается удаление фосфора с мочой. Тиреокальцитонин усиленно секрети-руется и поступает в кровь при повышении концентрации каль­ция, что является важным звеном в поддержании постоянства его уровня во внутренней среде организма.

Околощитовидные (паращитовидные) железы. У млекопитающих представляют собой парные образования и расположены около щитовидной или вилочковой железы либо погружены в их ткань. Эти небольшие округлые железы окружены собственной соедини­тельнотканной капсулой. От капсулы в толщу органа отходят тон­кие септы, между которыми находятся тяжи и группы желе­зистых клеток — паратиреоцитов. Паратиреоциты располагаются радиально вокруг многочисленных капилляров, пронизывающих тело органа. Структурная организация клеток паренхимы около­щитовидной железы носит характерные признаки интенсивного секреторного процесса: развитой эндоплазматический ретикулум представлен многочисленными уплощенными канальцами и сво-боднолежащими рибосомами, обусловливающими мелкозернис­тую структуру цитоплазмы; комплекс Гольджи хорошо развит и представлен большим количеством микропузырьков, имеющих мелкозернистое содержимое.

Кроме микропузырьков в цитоплазме паратиреоцитов обнару­живаются более крупные (диаметр 150...200нм) гранулы, форми­рующиеся в комплексе Гольджи и выделяющиеся из клеток в об­ласти латеральных клеточных контактов. Наряду с секреторными структурами паратиреоциты могут содержать липидные капли, липопигментные тельца и лизосомальные образования. Кроме этих клеток, описываемых при световой микроскопии как «глав­ные», паренхима околощитовидных желез содержит электроно-плотные, или «оксифильные», клетки, функциональное значе­ние которых еще не установлено. Не исключена возможность того, что околощитовидные железы образованы клетками одного типа (главными клетками), цитоплазма которых может меняться в широких пределах в зависимости от функционального состоя­ния. Паратиреоциты контактируют с одним или несколькими ка­пиллярами, причем периэндотелиальное пространство расширено и содержит кроме двух базальных мембран и специальные клетки сосудистого окружения — перициты. Эндотелий капилляров упло­щен и имеет многочисленные фенестры.

Если у животного удалить околощитовидные железы (парати-реоидэктомия), то на 2...3-е сутки нарушается возбудимость нерв­ной системы: походка становится более напряженной, появляется

фибриллярное подергивание отдельных мышц головы и туловища. Единичные сокращения усиливаются и переходят в бурные присту­пы общих судорог (титания), которые повторяются все чаще. Жи­вотное вскоре погибает за счет понижения содержания кальция в крови, поскольку определенный уровень кальция необходим для течения важнейших жизненных процессов. Внутривенное введение хлористого кальция оперированным животным способно временно прекратить судороги и снизить возбудимость ЦНС.

Околощитовидные железы секретируют гормон — паратгор-мон, полипептид с молекулярной массой около 8500, состоящий из 83 аминокислотных остатков. Паратгормон регулирует концен­трацию кальция и фосфора. В результате его действия повышается уровень кальция в крови и тканях организма, а содержание фос­фатов снижается. Исходя из того, что кальций попадает в орга­низм с пищей и поступает в кровь в тонком кишечнике, действие гормона проявляется уже на уровне кальцийтранспортирующих систем — энтероцитов. Основным депо кальция в организме слу­жит костная ткань, содержащая до 99 % всего кальция в составе гидрооксиапатита.

Действие паратгормона проявляется в мобилизации запасен­ного в кости кальция. Усиливается деятельность разрушающих кость остеокластов и подавляется функция фиксирующих каль­ций остеобластов, происходит деполимеризация мукополисаха-ридов основного вещества кости, ее декальцинация и поступле­ние ионов кальция и фосфорной кислоты в кровь. Одновре­менно с этим уменьшается реабсорбция фосфатов из мочи: они быстро выводятся, и их уровень в крови быстро снижается. Про­дукция паратгормона регулируется в основном уровнем каль­ция в крови по принципу обратной отрицательной связи. В слу­чаях высокой потребности организма в кальции, наступающей при беременности и лактации, когда для развивающегося пло­да или образования казеина необходимо поступление допол­нительных значительных количеств кальция, обнаруживается физиологическая гиперфункция околощитовидной железы. Если не увеличить содержание кальция в корме, то возможна декаль­цинация (остеомаляция и остеопороз) костной ткани материн­ского организма.