Синтез тиреоидных гормонов и метаболизм йода

Синтез тиреоидных гормонов — это многоступенчатый процесс, в ходе которого фолликулярные клетки щитовидной железы захватывают йодид из пищи, окисляют его и связывают с тирозиновыми остатками белка тиреоглобулина для образования тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Поскольку йод является структурным компонентом гормонов, метаболизм йода во всем организме неразрывно связан с выработкой тиреоидных гормонов.

Definition

Синтез тиреоидных гормонов — это ферментативная сборка Т4 и Т3 из йодида и тирозильных остатков тиреоглобулина внутри фолликула щитовидной железы, зависящая от адекватного поступления йода с пищей.

Scope

Эта тема охватывает клеточные этапы биосинтеза гормонов: поглощение йодида натрий-йодидным симпортером, транспорт в просвет фолликула, окисление и органификацию тиреоидной пероксидазой, связывание йодтирозинов на тиреоглобулине, хранение гормонов в коллоиде, а также резорбцию и протеолиз, высвобождающие Т4 и Т3. Она также охватывает цикл пищевого йода, который обеспечивает субстрат. Это физиологический справочник, который не затрагивает лечение йодных расстройств.

Core questions

• Как фолликулярная клетка концентрирует йодид против градиента?
• Как йодид окисляется и присоединяется к тиреоглобулину (органификация)?
• Как йодтирозины связываются с образованием Т4 и Т3?
• Как запасенные гормоны высвобождаются из коллоида в кровь?
• Как доступность йода с пищей ограничивает выработку гормонов?

Key concepts

• Натрий-йодидный симпортер (NIS) и захват йодида
• Тиреоидная пероксидаза (ТПО)
• Органификация йодида
• Тиреоглобулин как каркас и хранилище
• Реакция связывания с образованием Т4 и Т3
• Генерация перекиси водорода DUOX
• Резорбция коллоида и протеолиз
• Цикл пищевого йода

Mechanisms

Натрий-йодидный симпортер на базолатеральной мембране активно концентрирует йодид внутри фолликулярной клетки, который затем перемещается к апикальной поверхности и в коллоид. Там тиреоидная пероксидаза, используя перекись водорода, генерируемую ферментами дуальной оксидазы (DUOX), окисляет йодид и присоединяет его к тирозиновым остаткам тиреоглобулина с образованием монойодтирозина и дийодтирозина (органификация). Затем тиреоидная пероксидаза связывает эти йодтирозины с образованием Т4 и, в меньшем количестве, Т3, которые остаются запасенными в тиреоглобулине в коллоиде. При стимуляции коллоид поглощается обратно в клетку и подвергается протеолизу, высвобождая Т4 и Т3 для секреции, в то время как йодид из несвязанных йодтирозинов рециркулируется.

Clinical relevance

Путь синтеза объясняет, почему адекватное поступление йода с пищей необходимо для нормальной выработки гормонов и почему тиреоидная пероксидаза является ключевым функциональным ферментом. Эта статья описывает физиологию для справки и не содержит рекомендаций по дозировке или лечению дефицита или избытка йода.

Epidemiology

Йод неравномерно распределен в окружающей среде, и потребление йода с пищей сильно варьируется в разных регионах, что является физиологической основой для программ йодирования на уровне населения; конкретные данные о распространенности выходят за рамки этой физиологической статьи.

History

Идентификация йода как необходимого для щитовидной железы и последующее выделение тироксина установили центральную роль метаболизма йода в функции железы. Последующие работы охарактеризовали тиреоглобулин как каркас для йодирования, тиреоидную пероксидазу как каталитический фермент, а натрий-йодидный симпортер и дуальные оксидазы как транспортный и окислительный механизм, завершив молекулярную картину биосинтеза.

Key figures

• Denise P. Carvalho
• Corinne Dupuy
• P. Reed Larsen

Seminal works

• carvalho-2017
• yen-2001

Frequently asked questions

Какую роль играет тиреоглобулин в синтезе гормонов?

Тиреоглобулин — это большой белок, который служит как молекулярным каркасом, на котором йодид присоединяется к тирозиновым остаткам и связывается в гормон, так и формой хранения тиреоидного гормона в фолликулярном коллоиде.

Почему натрий-йодидный симпортер важен?

Он активно транспортирует йодид из крови в фолликулярную клетку против градиента концентрации, обеспечивая йодид, который тиреоидная пероксидаза затем включает в гормон.