Рецепторы тиреоидных гормонов

Рецепторы тиреоидных гормонов взаимодействуют с определенными участками ДНК, регулируя экспрессию генов, что делает их важными участниками множества физиологических процессов. Нарушения в их работе могут приводить к различным заболеваниям, таким как гипотиреоз, гипертиреоз или синдром резистентности к тиреоидным гормонам.

В данной статье рассмотрим основные аспекты биологии рецепторов тиреоидных гормонов (РТГ) и их роль в организме.

Классификация

Выделяют два основных тиреоидных гормона  – тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3). Они синтезируются щитовидной железой и являются ключевыми игроками регуляции метаболизма. Рассмотрим их подробнее:

• Тироксин (Т4)

Это основная форма гормона, вырабатываемая щитовидной железой (ЩЖ) (в пропорции примерно 80–90%). Считается прогормоном, поскольку является относительно малоактивным тиреоидным гормоном, его активная форма, Т3, образуется из Т4 путем дейодирования. В кровотоке тироксин связывается с транспортными белками, что позволяет доставлять его к тканям.

• Трийодтиронин (Т3)

Т3 — это биологически активная форма тиреоидных гормонов, которая оказывает влияние на клетки организма. Большая часть Т3 (до 80%) образуется за пределами щитовидной железы, в таких тканях, как печень и почки, путем преобразования из Т4. Трийодтиронин регулирует клеточный метаболизм, усиливает синтез белка и стимулирует энергетические процессы.

Существует также реверсивный ТЗ (rT3) – это неактивный метаболит тиреоидных гормонов, который также образуется из Т4. Он не оказывает значительного физиологического влияния и участвует в регуляции баланса между активными и неактивными формами гормонов.

Секреция Т3 и Т4 регулируется гипоталамо-гипофизарной системой через синтез тиреотропного гормона (ТТГ). Эта система работает по принципу обратной связи: если уровень Т3 и Т4 в крови повышается, секреция ТТГ уменьшается, и наоборот.

Функции тиреоидных гормонов

Они крайне важны для функционирования организма. Рассмотрим их главные задачи:

• Регуляция метаболизма

Трийодтиронин и тироксин контролируют скорость метаболизма, повышая энергообмен в клетках. Это влияет на расход калорий, поддержание температуры тела и общий уровень энергии.

• Сердечно-сосудистая система

Эти гормоны ускоряют частоту сердечных сокращений и повышают кровяное давление, обеспечивая эффективную транспортировку кислорода и питательных веществ по всему телу.

• Функционирование нервной системы

ТГ поддерживают когнитивные функции, состояние бодрствования и реакции на внешние раздражители. При их дефиците может развиться депрессия и ухудшение памяти, особенно в солидном возрасте.

• Костная система

Трийодтиронин и тироксин регулируют процесс ремоделирования костей, поддерживая их плотность. Их дисбаланс  часто приводит к повышенному риску развития остеопороза или замедленному росту у детей.

• Репродуктивная функция

У женщин они влияют на овуляцию и менструальный цикл, а у мужчин поддерживают выработку сперматозоидов. Нарушения в работе ЩЖ могут стать причиной бесплодия.

• Поддержка других эндокринных желез

Тиреоидные гормоны оказывают влияние на функцию гипофиза, регулируя секрецию других гормонов, таких как адренокортикотропный или гонадотропные.

• Развитие в раннем возрасте

Внутриутробно и в первые годы жизни они необходимы для формирования центральной нервной системы и скелета. Нехватка гормонов ЩЖ в этот период без своевременного лечения может привести к необратимым нарушениям развития.

• Функция почек и выведение веществ

Эти гормоны участвуют в регуляции работы почек, обеспечивая выведение продуктов метаболизма, включая лекарственные средства.

Эти функции демонстрируют широкий спектр влияния тиреоидных гормонов на здоровье. Их дисбаланс (гипотиреоз или гипертиреоз) требует медикаментозной терапии для своевременной коррекции нарушений.

Механизм действия тиреоидных гормонов

Он подразумевает несколько ключевых процессов, среди которых:

1. Связывание с белками плазмы. Т3 и Т4 циркулируют в крови, связываясь с транспортными белками, такими как тироксинсвязывающий глобулин (ТСГ). Это обеспечивает их транспорт к тканям и клеткам.

2. Проникновение в клетки. Тиреоидные гормоны поступают внутрь клеток через специфические мембранные транспортные белки. Затем Т4 преобразуется в более активную форму — Т3.

3. Влияние на ядерные рецепторы. Т3 связывается с рецепторами в ядре клетки, что приводит к активации генов. Это запускает синтез белков, которые участвуют в регуляции обмена веществ, роста и энергообмена.

4. Стимуляция энергетического обмена. Гормоны увеличивают потребление кислорода клетками и стимулируют синтез энергии в виде АТФ. Это влияет на процессы терморегуляции и общий метаболизм.

5. Влияние на рост и развитие. В период роста тиреоидные гормоны обеспечивают правильное развитие костной и нервной тканей. Их дефицит у детей может привести к задержке умственного и физического развития.

Эти процессы происходят под строгим контролем гипоталамо-гипофизарной системы, которая регулирует гормональный синтез через систему обратной связи.

Типы рецепторов тиреоидных гормонов

Тиреоидные гормоны –  Т4 и Т3 регулируют работу практически всех клеток организма, при этом их влияние может быть реализовано по двум механизмам: геномному и негеномному.

• При геномном («классическом») действии ТГ взаимодействуют с ядерными рецепторами.

• Негеномное действие могут осуществлять рецепторы, локализованные в разных компартментах клетки – наружной мембране, цитоплазме или митохондриях.

Выделяются два основных типа РТГ:

1. Ядерные (TR, thyroid hormone receptors).

Они принадлежат к суперсемейству ядерных рецепторов и функционируют как транскрипционные факторы, регулирующие экспрессию генов. Подтипы TR-рецепторов:

TR (TR1 и TR2) в основном экспрессируются в сердце, скелетных мышцах, костях и центральной нервной системе.

TR (TR1 и TR2) преимущественно обнаруживаются в ядре клеток печени, почек и гипофиза.

Связывание ТГ с этими рецепторами приводит к активации или подавлению экспрессии генов, регулирующих метаболизм, рост и развитие.

2. Мембранные рецепторы обеспечивают быструю негеномную передачу сигналов тиреоидных гормонов, влияя на различные клеточные процессы.

• Интегрин v3.  Расположен на плазматической мембране и способен связываться с Т4 и Т3, инициируя негеномные сигнальные пути. Связывание Т4 с интегрином v3 активирует митоген-активируемую протеинкиназу (MAPK), что способствует пролиферации клеток и ангиогенезу. Т3, взаимодействуя с этим рецептором, может влиять на фосфатидилинозитол-3-киназу (PI3K), регулируя клеточный рост и выживание.

• Мембранные транспортеры тиреоидных гормонов (например, MCT8, MCT10). Они обеспечивают транспорт ТГ через клеточную мембрану, способствуя их доступу к внутриклеточным рецепторам и влияя на метаболизм клеток. Нарушения в работе MCT8 способны приводить к изменению транспорта ТГ в клетку, что отражается на локальной продукции Т3 и, следовательно, на экспрессии генов-мишеней тиреоидных гормонов.

РТГ играют ключевую роль в поддержании физиологических функций организма, включая обмен веществ, развитие нервной системы и адаптацию к изменениям окружающей среды.

Регуляция секреции и влияние йодсодержащих тиреоидных гормонов

Процесс выработки тиреоидных гормонов и их воздействие на организм — сложный механизм, обеспечивающий поддержание метаболического равновесия. Главным регулятором работы щитовидной железы является гипофиз, который выделяет ТТГ. Этот гормон стимулирует щитовидную железу к синтезу тироксина и трийодтиронина, содержащих йод, без которого их образование невозможно.

На выработку тиреоидных гормонов влияет множество факторов, среди которых особенно важен уровень йода. Недостаток этого микроэлемента может привести к увеличению размеров щитовидной железы, известному как зоб. Кроме йода, на работу железы оказывают влияние такие вещества, как эстрогены, глюкокортикоиды, катехоламины и цитокины.

Тиреоидные гормоны играют важную роль в обменных процессах, включая регуляцию углеводного и белкового обмена. В тканях тироксин (T4) преобразуется в активную форму — трийодтиронин (T3), который способствует повышению энергозатрат и выработке тепла.

Краткие выводы

• Рецепторы тиреоидных гормонов – это белки, расположенные в клетках, которые связываются с гормонами щитовидной железы (Т3 и Т4), которые регулируют обмен веществ, рост, развитие и гомеостаз.

• Тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3) – основные ТГ. Т4 является прогормоном, предшественником, из которого в тканях образуется активный Т3, регулирующий метаболизм и энергетические процессы.

• Механизм действия гормонов включает связывание с белками плазмы, проникновение в клетки, активацию ядерных рецепторов и запуск синтеза белков, влияющих на обмен веществ, рост и развитие.

• Выделяют следующие типы РТГ: ядерные (TR и TR), которые участвуют в регуляции экспрессии генов, и  мембранные (интегрин v3 и мембранные транспортеры MCT8, MCT10) –  они обеспечивают быструю негеномную передачу сигналов, влияя на различные клеточные процессы.

• Среди физиологических эффектов тиреоидных гормонов – регулирование обмена веществ, работы сердечно-сосудистой и нервной систем, развитие костей и репродуктивную функцию.

• Регуляция секреции осуществляется гипофизом через ТТГ, а синтез тиреоидных гормонов зависит от уровня йода, эстрогенов, глюкокортикоидов и других факторов.

• Нарушение работы рецепторов или секреции гормонов может привести к метаболическим, когнитивным и сердечно-сосудистым нарушениям, требующим коррекции.

Список использованной литературы

1. Brent, G. A., Mechanisms of thyroid hormone action. The Journal of Clinical Investigation, 127(9), 2017.

2. Cheng, S. Y., Leonard, J. L., & Davis, P. J., Molecular mechanisms of thyroid hormone actions. Endocrine Reviews, 41(4), 2019. 

3. Flamant, F., Baxter, J. D., Forrest, D., Refetoff, S., Samuels, H., Scanlan, Thyroid hormone signaling pathways: Time for a more precise nomenclature. Endocrinology, 161(12), 2020. 

4. Lania, A., Mantovani, G., Spada, A., & Corbetta, S. Thyroid hormone receptors in health and disease: A comprehensive review. Nature Reviews Endocrinology, 14(10), 2018.

5. Mullur, R., Liu, Y. Y., & Brent, G. A. Thyroid hormone regulation of metabolism. Physiological Reviews, 97(2), 2017.

6. Pascual, A., & Aranda, A. Thyroid hormone receptors, cell growth, and differentiation. Journal of Molecular Endocrinology, 67(4), 2021.