15.4: Щитовидна залоза

Last updated

Oct 27, 2022
Save as PDF
- 15.3: Гіпофіз і гіпоталамус
- 15.5: Паращитовидні залози

Whitney Menefee, Julie Jenks, Chiara Mazzasette, & Kim-Leiloni Nguyen
Reedley College, Butte College, Pasadena City College, & Mt. San Antonio College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

До кінця цього розділу ви зможете:

Опишіть розташування і анатомію щитовидної залози
Поясніть роль гормонів щитовидної залози в регуляції основного обміну
Визначте гормон, що виробляється парафолікулярними клітинами щитовидної залози

Щитовидна залоза, орган у формі метелика, розташовується спереду від трахеї, трохи поступається гортані (рис. $\PageIndex{1}$ ). Медіальна область, звана перешийком, фланкується крилоподібної лівою і правою частками. Кожна з часток щитовидної залози має пару паращитовидних залоз, вбудованих на її задній поверхні. Тканина щитовидної залози складається в основному з фолікулів щитовидної залози, вистелених простим кубовидним епітелієм. Фолікули складаються з центральної порожнини, заповненої липкою рідиною, званої колоїдної. Оточений стінкою епітеліальних фолікульних клітин, колоїд є центром вироблення гормонів щитовидної залози, і це виробництво залежить від необхідного та унікального компонента гормонів щитовидної залози: йоду.

Груба і гістологічна анатомія щитовидної залози — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Щитовидна залоза. Щитовидна залоза розташована в шиї, де вона обертається навколо передньої частини трахеї. (а) Передній вигляд щитовидної залози, що показує її розташування нижче під'язикової кістки та щитовидного хряща гортані та між загальними сонними артеріями. Двосторонні частки з'єднуються поперек середньої лінії більш тонким перешийком щитовидної залози, надаючи залозі форму метелика. Передня частина щитовидної залози забезпечується кров'ю верхньої щитовидної артерії. (б) Задній вид щитовидної залози, що показує двосторонню пару паращитовидних залоз на задній поверхні щитовидної залози просто бічно до трахеї при її верхньому з'єднанні з крикоїдним хрящем гортані. Задня частина щитовидної і паращитовидної залози забезпечуються кров'ю правої і лівої нижніх щитовидних артерій, які відгалужуються від правої і лівої підключичних артерій відповідно. (c) Гістологічний вигляд показує, що залозиста тканина складається переважно з фолікулів щитовидної залози, вистелених кубоїдними фолікулами, які оточують центральну порожнину, заповнену колоїдом. Більші парафолікулярні клітини часто з'являються всередині матриксу клітин фолікула. ЛМ × 1332. (Кредит зображення: «Щитовидна залоза» від OpenSTAX ліцензується відповідно до CC BY 3.0/Мікрофотографія, надана регентами Медичної школи Університету Мічигану © 2012)

Регуляція синтезу ТГ

Тиреоглобулін є попередником двох гормонів щитовидної залози: трийодтироніну (Т ₃) з трьома йодами і тироксину (Т ₄) з чотирма йодами. Тиреоглобулін виробляється клітинами фолікула і секретується в колоїд, де йоди прикріплюються до форми Т ₃ і Т ₄. Дев'яносто дев'ять відсотків циркулюючих T ₃ і T ₄ пов'язані зі спеціалізованими транспортними білками, званими тироксинзв'язуючими глобулінами (ТБГ), з альбуміном або іншими білками плазми. Така «упаковка» запобігає їх вільній дифузії в клітини організму. Коли рівень T ₃ і T ₄ в крові починає знижуватися, пов'язані T ₃ і T ₄ звільняються з цих білків плазми, які зараз називають «незв'язаними», і можуть легко перетнути мембрану клітин-мішеней. Т ₃ є більш потужним, ніж T ₄, і багато клітин перетворюють T ₄ в T ₃ шляхом видалення атома йоду.

Вивільнення Т ₃ і Т ₄ з щитовидної залози регулюється тиреотропним гормоном (ТТГ). Як показано на малюнку $\PageIndex{2}$ , низькі рівні T ₃ і T ₄ в крові стимулюють вивільнення тиреотропін-рилізинг-гормону (ТРГ) з гіпоталамуса, що запускає секрецію ТТГ з передньої частини гіпофіза. У свою чергу, ТТГ стимулює щитовидну залозу виділяти Т ₃ і Т ₄. Рівні ТРГ, ТТГ, Т ₃ і Т ₄ регулюються системою негативного зворотного зв'язку, в якій підвищуючі рівні Т ₃ і Т ₄ знижують вироблення і секрецію ТТГ.

Негативний зворотний зв'язок петлі регулювання рівня гормонів T3 і T4 — Малюнок $\PageIndex{2}$ : Регуляція вивільнення гормону щитовидної залози. Класична петля негативного зворотного зв'язку контролює регуляцію рівня гормонів щитовидної залози. Якщо швидкість метаболізму та/або T ₃ і T ₄ рівні низькі, гіпоталамус вивільняє TRH, що викликає вивільнення ТТГ передньою гіпофізом. Вивільнення ТТГ запускає щитовидну залозу, щоб звільнити T ₃ і T ₄ з фолікулів щитовидної залози. T ₃ і T ₄ вивільнення викликають підвищення балального метаболізму клітин організму і підвищення температури тіла (калоригенний ефект). Якщо швидкість метаболізму та/або рівні T ₃ і T ₄ високі, гіпоталамус припиняє вивільнення TRH, що зупиняє вивільнення ТТГ з передньої частини гіпофіза. Це гальмування називають негативним зворотним зв'язком. (Кредит на зображення: «Класичний цикл негативного зворотного зв'язку» від OpenStax ліцензується відповідно до CC BY 3.0)

Функції гормонів щитовидної залози

Гормони щитовидної залози, T ₃ і T ₄, часто називають метаболічними гормонами, оскільки їх рівні впливають на основний метаболізм організму, кількість енергії, що використовується організмом у спокої. Коли Т ₃ і Т ₄ зв'язуються з внутрішньоклітинними рецепторами, розташованими на мітохондріях, вони викликають збільшення розщеплення поживних речовин і використання кисню для вироблення АТФ. Крім того, Т ₃ і Т ₄ ініціюють транскрипцію генів, що беруть участь в окисленні глюкози. Хоча ці механізми спонукають клітини виробляти більше АТФ, процес неефективний, і аномально підвищений рівень тепла виділяється як побічний продукт цих реакцій. Це так званий калоригенний ефект (калорій- = «тепло») підвищує температуру тіла.

Адекватний рівень гормонів щитовидної залози також необхідний для синтезу білка, а також для розвитку та росту тканин плода та дитинства. Вони особливо критичні для нормального розвитку нервової системи як внутрішньоутробно, так і в ранньому дитячому віці, і продовжують підтримувати неврологічну функцію у дорослих. Як зазначалося раніше, ці гормони щитовидної залози мають складний взаємозв'язок з репродуктивними гормонами, а недоліки можуть впливати на лібідо, фертильність та інші аспекти репродуктивної функції. Нарешті, гормони щитовидної залози підвищують чутливість організму до катехоламінів (адреналіну та норадреналіну) з мозку надниркових залоз шляхом регуляції рецепторів в кровоносних судибах. При надмірному рівні гормонів Т ₃ і Т ₄ цей ефект прискорює серцебиття, підсилює серцебиття, підвищує артеріальний тиск. Оскільки гормони щитовидної залози регулюють обмін речовин, вироблення тепла, синтез білка та багато інших функцій організму, порушення щитовидної залози можуть мати важкі та поширені наслідки.

РОЗЛАДИ...

Ендокринна система: дефіцит йоду, гіпотиреоз та гіпертиреоз

Як обговорювалося вище, дієтичний йод необхідний для синтезу Т ₃ і Т ₄. Але для більшої частини населення світу продукти харчування не забезпечують належного рівня цього мінералу, оскільки кількість змінюється залежно від рівня ґрунту, в якому вирощувалася їжа, а також зрошення та використовувані добрива. Морська риба та креветки, як правило, мають високий рівень, оскільки вони концентрують йод з морської води, але багатьом людям у регіонах, що не мають виходу до моря, не вистачає доступу до морепродуктів. Таким чином, основним джерелом дієтичного йоду в багатьох країнах є йодована сіль. Зміцнення солі йодом почалося в США в 1924 році, і міжнародні зусилля з йодування солі в найбідніших країнах світу тривають і сьогодні.

Дієтичний дефіцит йоду може призвести до порушення здатності синтезувати Т ₃ і Т ₄, що призводить до безлічі важких порушень. Коли Т ₃ і Т ₄ не можуть бути вироблені, ТТГ виділяється у зростаючій кількості. В результаті такої гіперстимуляції тиреоглобулін накопичується в фолікулах щитовидної залози, збільшуючи їх відкладення колоїду. Накопичення колоїду збільшує загальний розмір щитовидної залози, стан називається зоб (рис. $\PageIndex{3}$ ). A goiter is only a visible indication of the deficiency. Other iodine deficiency disorders include impaired growth and development, decreased fertility, and prenatal and infant death. Moreover, iodine deficiency is the primary cause of preventable intellectual disability worldwide. Neonatal hypothyroidism (cretinism) is characterized by cognitive deficits, short stature, and sometimes deafness and muteness in children and adults born to mothers who were iodine-deficient during pregnancy.

Зоб від вкрай збільшеної щитовидної залози видно на фотографії шиї людини. — Малюнок $\PageIndex{3}$ : Зоб. Зоб - це аномальне збільшення щитовидної залози. (Кредит зображення: «Зоб» від Almazi ліцензується відповідно до CC BY 4.0)

При відсутності йододефіциту запалення щитовидної залози є більш частою причиною низького рівня гормонів щитовидної залози в крові. Називається гіпотиреозом, стан характеризується низькою швидкістю обміну речовин, збільшенням ваги, холодними кінцівками, запорами, зниженням лібідо, порушеннями менструального циклу та інтелектуальною інвалідністю.

На відміну від цього, гіпертиреоз - аномально підвищений рівень гормонів щитовидної залози в крові - часто викликається пухлиною гіпофіза або щитовидної залози. При хворобі Грейвса гіперщитовидний стан виникає внаслідок аутоімунної реакції, при якій антитіла надмірно стимулюють клітини фолікула щитовидної залози. Гіпертиреоз може призвести до збільшення швидкості обміну речовин, надмірного тепла та потовиділення тіла, діареї, втрати ваги, тремору та збільшення частоти серцевих скорочень. Очі людини можуть випирати (звані екзофтальмом), оскільки антитіла виробляють запалення в м'яких тканині орбіт.

Кальцитонін

Щитовидна залоза також виділяє гормон, званий кальцитоніном, який виробляється парафолікулярними клітинами (також званими прозорими клітинами або тироцитами С), які закріплюють тканину між різними фолікулами. Кальцитонін виділяється у відповідь на підвищення рівня кальцію в крові. Здається, він має функцію зменшення концентрації кальцію в крові шляхом:

Пригнічення активності остеокластів, кісткових клітин, які виділяють кальцій в кровообіг шляхом деградації кісткового матриксу
Підвищення остеобластної активності
Зниження всмоктування кальцію в кишечнику
Зниження реабсорбції кальцію в нирках, що збільшує втрату кальцію в сечі

Однак ці функції зазвичай не є значними для підтримки гомеостазу кальцію, тому важливість кальцитоніну не зовсім зрозуміла. Фармацевтичні препарати кальцитоніну іноді призначають для зниження активності остеокластів у людей з остеопорозом і для зменшення деградації хряща у людей з остеоартрозом. Гормони, що виділяються щитовидкою, зведені в табл $\PageIndex{1}$ .

Таблиця $\PageIndex{1}$ : гормони щитовидної
супутні гормони	Ефект
Тироксин (Т ₄), трийодтиронін (Т ₃)	Стимулювати основний метаболізм
Кальцитонін	Знижує рівень Ca ²⁺ в крові

Звичайно, кальцій критичний для багатьох інших біологічних процесів. Це другий посланник у багатьох сигнальних шляхах і має важливе значення для скорочення м'язів, передачі нервових імпульсів та згортання крові. З огляду на ці ролі, не дивно, що рівень кальцію в крові жорстко регулюється ендокринною системою. Паращитовидні залози, про які буде більш детально розглянуто в наступному розділі, також беруть участь в регуляції кальцію.

Концепція Огляд

Щитовидна залоза являє собою орган у формі метелика, розташований в шиї спереду від трахеї. Його гормони регулюють основний обмін, використання кисню, обмін поживних речовин, вироблення АТФ, гомеостаз кальцію. Вони також сприяють синтезу білка і нормальному росту і розвитку тканин організму, включаючи дозрівання нервової системи, підвищують чутливість організму до катехоламінів. Гормони щитовидної залози трийодтиронін (Т ₃) і тироксин (Т ₄) виробляються і секретуються щитовидною залозою у відповідь на тиреотропний гормон (ТТГ) з передньої частини гіпофіза. Синтез амінокислот, отриманих гормонами T ₃ і T ₄, вимагає йоду. Недостатня кількість йоду в раціоні може привести до зоба і багатьох інших порушень.

Переглянути питання

Питання: Яке з наведених нижче тверджень про щитовидну залозу вірно?

А. розташовується спереду від трахеї і нижче гортані.

В неї закладені паращитовидні залози.

C. виробляє три гормони.

D. все вищесказане

Відповідь: Відповідь: D

Q. Секреція гормонів щитовидної залози контролюється ________.

А. ТТГ з гіпоталамуса

Б. ТТГ з передньої частини гіпофіза

С. тироксин з передньої частини гіпофіза

D. тиреоглобулін з парафолікулярних клітин щитовидної залози

Відповідь: Відповідь: B

Питання: Розвиток зоба свідчить про те, що ________.

А. передній гіпофіз аномально збільшений

Б. є гіпертрофія клітин фолікула щитовидної залози

С. відбувається надмірне скупчення колоїду в фолікулах щитовидної залози

D. передній гіпофіз виділяє надмірний гормон росту

Відповідь: Відповідь: C

Питання критичного мислення

Питання Поясніть, чому дефіцит йоду матері може призвести до неврологічних порушень у плода.

Відповідь: А. дефіцит йоду у вагітної жінки також позбавить плід. Йод необхідний для синтезу гормонів щитовидної залози, які сприяють росту і розвитку плода, в тому числі дозрівання нервової системи. Недостатня кількість погіршить ці функції.

Питання: Визначте гіпертиреоз і поясніть, чому одним з його симптомів є втрата ваги.

Відповідь: А. гіпертиреоз - аномально підвищений рівень гормонів щитовидної залози в крові внаслідок перевиробництва Т ₃ і Т ₄. Людина з гіпертиреозом, ймовірно, втратить вагу, оскільки однією з основних ролей гормонів щитовидної залози є збільшення основного метаболізму організму, збільшення розщеплення поживних речовин та вироблення АТФ.

Глосарій

кальцитонін: пептидний гормон, що виробляється і секретується парафолікулярними клітинами (С-клітинами) щитовидної залози, яка функціонує для зниження рівня кальцію в крові

колоїд: в'язка рідина в центральній порожнині фолікулів щитовидної залози, що містить глікопротеїн тиреоглобулін

зоб: збільшення щитовидної залози або в результаті дефіциту йоду, або гіпертиреозу

гіпертиреоз: клінічно ненормальний, підвищений рівень гормону щитовидної залози в крові; характеризується підвищеною швидкістю обміну речовин, надлишковим теплом тіла, пітливістю, діареєю, втратою ваги та збільшенням частоти серцевих скорочень

гіпотиреоз: клінічно ненормальний, низький рівень гормону щитовидної залози в крові; характеризується низькою швидкістю обміну речовин, збільшенням ваги, похолоданням кінцівок, запорами та зниженою розумовою діяльністю

неонатальний гіпотиреоз: стан, що характеризується когнітивним дефіцитом, низьким ростом та іншими ознаками та симптомами у людей, народжених жінками, які мали дефіцит йоду під час вагітності

щитовидної залози: велика ендокринна залоза відповідає за синтез гормонів щитовидної залози

тироксину: (також, тетрайодтиронін, T ₄) амінокислотний гормон щитовидної залози, який є більш рясним, але менш потужним, ніж T ₃ і часто перетворюється на T ₃ клітинами-мішенями

трийодтиронін: (Крім того, T ₃) гормон щитовидної залози, похідний від амінокислот, який є менш рясним, але більш потужним, ніж T ₄

Автори та атрибуція

Template:ContribOpenStaxAP