Структурно-функціональна характеристика щитоподібної залози на етапах онтогенезу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника

Інститут природничих наук

Кафедра біології та екології

Зав. кафедри д.б.н. проф. В.І. Парпан

Курсова робота

Структурно-функціональна характеристика щитоподібної залози на етапах онтогенезу

Івано-Франківськ - 2011

Вступ

Актуальність теми. Ендокринологія - одна з галузей клінічної медицини, що найбільш динамічно розвиваються. Останнім часом завдяки досягненням в області біохімії, молекулярної біології, патофізіології, імунології, генетики, імуногенетики уявлення про патогенез та принципи лікування ендокринних захворювань значно розширились.

В останні десятиріччя відзначається тенденція до зростання поширеності ендокринної патології у дітей. Особливо це стосується захворювань щитовидної залози. Останній феномен пов'язаний, з одного боку, з практично повним припиненням профілактики йоддефіцитних станів, а з іншого - наслідками трагедії на Чорнобильській АЕС. Однак патологія щитовидної залози у дітей та підлітків формувалась не тільки за рахунок дії радіації, але й під впливом численних екзогенних та ендогенних чинників нерадіаційного походження (М.В.Велданова, 2000; И.В. Иркин, 2001; В.Н. Буряк и соавт., 2006; T.S. Evans, 2003) [29]. У кожному віці щитовидна залоза має свої особливості, що є важливим перш за все для правильної постановки діагнозу.

Таким чином, актуальність даної роботи зумовлена необхідністю визначення структурних та функціональних змін щитовидної залози на різних етапах онтогенезу.

Мета дослідження - вивчити структурно-функціональну характеристику щитовидної залози на різних етапах онтогенезу.

Для досягнення мети поставлено наступні завдання:

опрацювати літературу з теми дослідження та оволодіти методикою виконання роботи; виявити особливості щитовидної залози у ембріогенезі, дитячому, зрілому та старечому віці; підсумувати та описати досліджене.

1. Огляд літератури

Вперше згадки про щитовидну залозу зустрічаються в літературі китайських цідителів в II тисячолітті до н.е. Зовнішній вигляд щитовидної залози описаний на початку XV століття К.Галеном. Анатомія щитовидної залози описана А.Везалієм в 1543 році , а назва tyros (щит) запропонована в 1656 році T.Varton - зберіглася дотепер. У XIX столітті вперше запропонована і доведена теорія про гормональну функцію щитовидної залози і про те, що її секрет, потрапляючи в кров, діє на весь організм. У 1840 році K.Basedov описав клінічні прояви тиреотоксикозу пов`язані з підвищеною функцією щитовидної залози. У 1880 р. Borneville описав відсутність щитовидної залози, а стан виникає при цьому - мікседемою [2].

Аварія на Чорнобильській АЕС за ступенем радіоактивного забруднення, структурою і спектром випромінення та динамікою його реалізації, кількістю потерпілого населення, соціальними, медичними, психологічними наслідками розглядається як найбільша катастрофа сучасності (А.Н. Коваленко и соавт., 2001; А. Булдаков, 2002; В.Г. Бебешко, 2003; Є.І Степанова та співавт., 2004; А.Е. Романенко и соавт., 2006) [26]. Її особливістю є викид зі зруйнованого енергоблоку понад 50 МКі різноманітних радіонуклідів, з яких біля 20% склали ізотопи радіойоду (Л.Н. Ковган, И.А. Лихтарев 2002; И.Б. Кеирим-Маркус, 2003; A. Corrente, 2000; R.J. Jackson et al., 2002; Z. Pietrzak-Flis Z, 2003) [3]. Маючи високу органотропність, радіонукліди йоду, у залежності від віку людини й функціонального стану тироцитів, накопичувалися у щитовидній залозі, включались у ті ж метаболічні процеси, що й стабільний йод, викликаючи не тільки функціональні, але і стійкі структурні зміни, які в подальшому сприяли розвитку тиреоїдної патології: дифузного зобу, аутоімунного тиреоїдиту, вузлового зобу, пухлин (Е.В. Епштейн и соавт., 2006; Т.І. Богданова і співавт., 2006; И.В. Комиссаренко и соавт., 2006; Р. Verger, 2001) [4]. Роботами багатьох дослідників доведено, що показники поширеності цих захворювань серед дитячого населення після аварії на ЧАЕС суттєво зросли і залишаються високими у віддалені строки післяаварійного періоду (Е.М. Лукьянова, 1995; В.А. Поберская, 1998; В.А. Олійник, 2001; В.Г. Майданик, 2002; Л.Е. Бобырева и соавт., 2005; Е.И. Степанова и соавт., 2006) [26].

Одним з найбільш вагомих факторів, що суттєво впливає на накопичення радіойоду та розвиток захворювань щитовидної залози, є некомпенсована йодна недостатність (J. Robbins, J. Dunn et al., 2001) [7]. В Україні біля 15 млн. осіб проживають на територіях з природним дефіцитом йодних сполук. У зв'язку з цим, значна частина населення, у тому числі, й дитячого, зазнала дії іонізуючого випромінення на тлі йодної нестачі, адже більшість радіоактивно забруднених територій виявились з дефіцитом йоду у довкіллі (Тронько и соавт., 2003; В.І. Кравченко та співавт., 2006) [5]. Інтратиреоїдна нестача стабільного йоду призводить до активізації проліферації тироцитів, збільшення маси щитовидної залози, тобто розвитку ендемічного зобу (П.М. Боднар, 2001; В.И. Кандор, 2002; И.Т. Матасар и соавт., 2002; В.І. Паньків, 2005) [6]. Збільшена внаслідок йоддефіциту щитовидна залоза інтенсивніше поглинала радіонукліди йоду, що суттєво вплинуло на величину дози її опромінення (В.А. Олійник, 2001). У дітей, у зв'язку з процесами активного росту та змінами функціонування органів і систем, високими потребами у біосинтезі гормонів, радіонукліди йоду поглинаються активніше, ніж у дорослих, тому у дитячого населення сформувалися більш високі дози опромінення щитовидної залози, що обумовило підвищення ризику стохастичних та детермінованих ефектів (В.И. Дедов и соавт., 2004; М.Д. Тронько, 2004; А.К. Чебан, 2006; W.F. Heidenreich, I.Kayro, M. Chepurny et al. 2001) [8].

У фундаментальних дослідженнях (Э.П. Касаткина и соавт., 1995; 1997; Л.А. Астахова и соавт., 1996, Лягинская А.М. и соавт., 1996; 2005; М.Д. Тронько та співавт., 1997; 2003; 2006) [13] представлені дані щодо стохастичних ефектів опромінення щитовидної залози. Значно менше висвітлені віддалені наслідки впливу радіойоду та хронічного опромінення в малих дозах на морфофункціональний стан збільшеної щитовидної залози у дітей та підлітків, які постійно проживають в умовах йодного дефіциту. У роботах деяких дослідників показано, що цей екологічний чинник підсилює негативний вплив іонізуючого випромінення на щитовидну залозу (Э.П. Касаткина, 1997; Н.Т. Старкова, 2002) [14]. Тому корекція дефіциту йоду в організмі є найбільш ефективним методом профілактики тиреоїдної патології (Е.Г. Мохорт, 2003; Н.Д. Тронько и соавт., 2003; Н.Б. Зелінська, 2003; А.М. Тимченко та співавт., 2005; А.Ф. Цыб и соавт., 2005; О.В. Большова, 2006; В.Д. Лукьянчук и соавт., 2006) [16]. Проте проблема ліквідації йодної недостатності, як одного із патогенетичних факторів розвитку тиреоїдної патології, залишається остаточно невирішеною (Т.П. Сиваченко и соавт., 1999; Д.Е. Шилин и соавт., 2002; В.Н. Корзун, А.А. Чумак, 2003; М.И. Балаболкин, 2005) [25]. Слід підкреслити, що розробка оптимальних методів корекції йодної нестачі після дії іонізуючого випромінення потребує спеціальних підходів, враховуючи те, що щитовидна залоза, яка сенсибілізована радіонуклідами йоду на тлі йодного дефіциту, можливо, змінює свою функціональну чутливість до препаратів стабільного йоду, що може призвести до їх передозування, а в результаті - до підвищення ризику розвитку тиреоїдної патології.

2. Матеріал та методика досліджень

Робота виконана на 15 препаратах щитовидної залози людей різного віку забраних у паталогічному відділенні обласної клінічної лікарні.

Основним етапом вивчення зразків було дослідження їх у класичному світловому мікроскопі. Матеріал фіксували з наступним виготовленням забарвлених зрізів.

Досліджений об'єкт з самого початку фіксують. Фіксатори денатурують білки, стабілізують структури. Нами використовувалися такі фіксатори як формалін, спирт, оцтова кислота.

Після фіксації і промивання у воді препарати щитовидної залози занурювали послідовно у спирти зростаючої концентрації (від 50 до 100 %) для обезводнення та ущільнення матеріалу, а далі у ксилол або бензол для просвітлювання.

На наступному етапі препарати щитовидної залози просочували пластичною речовиною (парафіном). Після такого просочування їх наклеювали на дерев'яні колодочки і за допомогою мікротому робили гістологічні зрізи. Товщина їх може коливатися від 2 до 10 мкм [7].

Готові зрізи наклеювали на предметне скло за допомогою яєчного білка з гліцерином. Далі з них видаляли парафін, проводячи через ксилол або толуол. Потім препарати пропускали послідовно через етилові спирти, концентрація яких зменшується, промивали у воді і фарбували. Пофарбовані зрізи знову промивали у воді, пропускали через етиловий спирт і заключали у канадський бальзам - смола хвойного дерева, яка добре розчиняється у ксилолі.

гормон білок залоза щитовидний

3. Результати досліджень та їх обговорення

3.1 Загальні відомості про щитовидну залозу

Щитовидна залоза (glandula thyroidea) складається із двох бокових долей і перешийка. У 30 % людей зустрічається пірамідальний відросток у вигляді додаткової долі, який зв'язаний із перешийком або починається від лівої долі та йде в напрямку до під'язикової кістки. При його відсутності можна припустити певну автономність кровообігу й лімфатичної системи правої та лівої доль щитовидної залози. Щитовидна залоза, яка розташована на передній поверхні трахеї, між щитовидним хрящем та 5-6-м трахейними кільцями, є единим органом, що синтезує органічні речовини, які містять йод. Щитовидна залоза починає функціонувати з 10-12-го тижня внутрішньоутробного розвитку [1].

Щитовидна залоза має власну капсулу у вигляді тонкої фіброзної пластинки й фасціальну піхву, яка утворена вісцеральним листком четвертої фасції шиї. Між капсулою залози та її піхвою є пухка клітковина, в якій розміщуються артерії, вени, нерви і прищитовидні залози. Прищитовидних залоз здебільшого чотири, по дві із сторони кожної бокової долі. Вони розміщені на задній поверхні щитовидної залози, завжди поза її капсулою. Гілки зворотного нерва також проходять позаду капсули з обох боків трахеї в трахеостравохідній борозенці. За рахунок потовщення фасціальної піхви (зовнішньої капсули) утворюються зв'язки щитовидної залози, які з'єднують її з трахеєю, гортанню й глоткою. Цим зумовлюється рухомість щитовидної залози при ковтанні.

Перешийок своєю задньою поверхнею лежить на трахеї на рівні від другого до четвертого її хряща, але може сягати першого або опускатись до шостого кільця трахеї. Це треба мати на увазі при виконанні трахеостомії. Бокові долі своєю верхньою частиною заходять на зовнішню поверхню щитовидного хряща, а знизу опускаються до 5-7 кілець трахеї. Долі щитовидної залози прилягають до трахеї, гортані, глотки, стравоходу та прикривають медіальну частину загальних сонних артерій впродовж їх середньої третини [2].

Стравохід на рівні шостого шийного хребця, що відповідає нижньому краю перстнеподібного хряща, відхиляється вліво. Кровопостачання залози здійснюють дві верхні (гілки зовнішньої сонної артерії) та дві нижні щитовидні артерії (гілки шийно-щитовидного стовбура, який відходить від підключичної артерії) і в 12 % випадків -- а. imma, що відходить від дуги аорти.

Вени щитовидної залози утворюють на її поверхні й поза залозою ряд сплетінь. Верхні й середні щитовидні вени впадають у внутрішню яремну, нижні -- у плечоголовну вену. Непарна щитовидна вена добре розвинута, постійна, здебільшого впадає в ліву плечоголовну вену, іноді -- в правий венозний синус. Існує безліч анастомозів між венами, але особливе значення для хірурга при операціях на щитовидній залозі мають середні щитовидні вени (вени Кохера), які відходять від бокових поверхонь долей. Вони дуже короткі, мають прямий хід і впадають безпосередньо у внутрішню яремну вену. При зміщенні нижнього полюса залози вени Кохера легко розриваються, що може призвести до сильної кровотечі. Тому маніпуляція виважування бокових країв щитовидної залози пальцем є небезпечною [8].

Регіонарними лімфатичними вузлами щитовидної залози є латеральні глибокі лімфатичні вузли (верхні, середні, нижні), які розташовані вздовж внутрішньої яремної вени від кута нижньої щелепи, соскоподібного відростка й нижнього полюса навколовушної слинної залози до рівня впадіння вказаної вени в підключичну. Вони збирають лімфу від бокових долей, а передгортанні лімфатичні вузли -- від перешийка і близьких до нього частин бокових долей. Лімфатичними колекторами є також заглоткові лімфатичні вузли, які анастомозують із паратрахеальними і параезофагеальними лімфатичними вузлами, а також із лімфовузлами передньо-верхнього середостіння.

Нерви щитовидної залози є гілками симпатичного й обох гортанних нервів. Зворотний гортанний нерв переважно входить у гортань одним стовбуром. Зрідка він ділиться на рівні нижнього полюса щитовидної залози на дві чи більше гілок. Зворотний нерв є дуже ніжним, найчастіше пошкоджується на задньо-боковій поверхні щитовидної залози на межі нижньої і середньої її третини, а також при перев'язці нижніх щитовидних артерій при екстрафасціальному видаленні залози [12].

Основним структурним елементом щитовидної залози є фолікул, заповнений колоїдом. У паренхімі щитовидної залози є три види клітин, які відрізняються один від одного ультраструктурно, гістохімічно і функціонально. Основну масу клітин паренхіми щитовидної залози складають фолікулярні клітини або А-клітини, які виробляють гормони тироксин і трийодтиронін. Фолікулярний епітелій кубічний, проте, залежно від функціонального стану залози, може змінюватись від плоского до циліндричного.

Клітини Ашкиназі-Гюртля або Б-клітини різко відрізняються від фолікулярного епітелію значно більшими розмірами, еозинофільною цитоплазмою й округлим, центрально розміщеним, ядром. Функція Б-клітин полягає в синтезі та накопиченні біогенних амінів, а саме серотоніну. С-клітини (парафолікулярні) розташовані переважно групами між фолікулами і відмежовані від порожнини фолікула фолікулярними клітинами. С-клітини забезпечують синтез кальцитоніну -- гормону, який бере участь у регуляції вмісту кальцію в крові й клітинах [3].

Гормони щитовидної залози поділяють на дві групи: йодовані - тироксин і трийодтиронін тиреокальцитонін - кальцитонін.

Тироксин і трийодтиронін утворюються в недрах специфічного білка щитовидної залози - тиреоглобуліну, який містить найбільшу кількість органічно зв'язаного йоду. Біосинтез тиреоглобуліну, що входить до складу колоїду, здійснюється в епітеліальних клітинах фолікулів. У колоїді тиреоглобулін підлягає йодуванню. Йодування розпочинається з надходження йоду в організм з їжею у вигляді органічних сполук або у відновленому стані. під час травлення органічний і хімічно чистий йод перетворюється на йодид, який дуже легко всмоктується з кишок у кров. Основна маса йодиду концентрується у щитовидній залозі. Та його частина, що залишається, виділяється з сечею, шлунковим соком, слиною і жовчю. Поглинутий залозою йодид окислюється в елементарний йод. Потім відбуваються зв'язування його у вигляді йодтирозинів і окислювальна їх конденсація в молекули тироксину і трийодтироніну у недрах тиреоглобуліну. Співвідношення тироксину і трийодтироніну в молекулі тиреоглобуліну складає 4:1. Йодування тиреоглобуліну стимулюється особливим ферментом - тиреойодпероксидазою. Виведення гормонів із фолікула в кров відбувається після гідролізу тиреоглобуліну, який відбувається під впливом протеолітичних ферментів - катепсинів. При гідролізі тиреоглобуліну звільняються активні гормони - тироксин і трийодтиронін, які надходять у кров. Обидва гормони у крові перебувають у сполуці з білками глобулінової фракції, а також з альбумінами плазми крові. Тироксин краще зв'язується з білками крові, ніж трийодтиронін, унаслідок чого останній легше проникає в тканини, ніж тироксин. У печінці тироксин утворює парні сполуки з глюкуроновою кислотою, які не мають гормональної активності і виводяться з жовчю в органи травлення. Завдяки процесу дезинтоксикації не відбувається збиткове насичення крові гормонами щитовидної залози [13].

Тиреоїдні гормони стимулюють обмін білків, жирів, вуглеводів, водний і електролітний обмін, обмін вітамінів, теплопродукцію, основний обмін. Вони посилюють окислювальні процеси, процеси поглинання кисню, витрати поживних речовин, споживання тканинами глюкози. Під впливом цих гормонів зменшуються запаси глікогену в печінці, прискорюється окислення жирів. Посиленя енергетичних і окислювальних процесів є причиною схуднення, що спостерігається при гіперфункції щитовидної залози.

Гормони щитовидної залози конче необхідні для розвитку мозку.

Вплив гормонів на ЦНС проявляється зміною умовнорефлекторної діяльності, поведінки. Підвищена їх секреція супроводжується збудливістю, емоційністю, швидким виснаженням. При гіпотиреоїдних станах спостерігаються зворотні явища - кволість, апатія, ослаблення процесів збудження. Тиреоїдні гормони значною мірою впливають на стан нервової регуляції органів і тканин. Унаслідок підвищення активності вегетативної, переважно симпатичної, нервової системи під дією тиреоїдних гормонів прискорюються серцеві скорочення, збільшується частота дихання, посилюється потовиділення, порушуються секреція і моторика травного каналу. Крім того, тироксин знижує здатність крові до зсідання за рахунок зменшення синтезу в печінці та інших органах чинників, які беруть участь у процесі зсідання крові. Цей гормон пригнічує функціональні властивості тромбоцитів, їх здатність до адгезії (склеювання) і агрегації. Гормони щитовидної залози впливають на ендокринні та інші залози внутрішньої секреції. Про це свідчить той факт, що видалення щитовидної залози призводить до порушення функції всієї ендокринної системи [8].

Тиреокальцитонін утворюється парафолікулярними клітинами щитовидної залози, які розташовані за її залозистими фолікулами. Він бере участь у регуляції кальцієвого обміну. Під впливом гормона рівень кальцію в крові знижується. Це пов'язано з тим, що він активізує функцію остеобластів, які беруть участь в утворенні нової кісткової тканини, і пригнічує функцію остеокластів, які її руйнують. Разом із тим гормон гальмує виведення кальцію з кісткової тканини, сприяючи відкладенню його у ній. Крім того, він гальмує всмоктування кальцію і фосфатів з ниркових канальців в кров, таким чином сприяючи їх виведенню із сечею з організму. Під впливом тиреокальцитоніну знижується концентрація кальцію у цитоплазмі клітин. Це відбувається внаслідок того, що гормон активізує діяльність кальцієвого насосу на плазматичній мембрані і стимулює поглинання кальцію мітохондріями клітини. Вміст цього гормону в крові збільшується під час вагітності і годування дитини груддю, а також у період відновлення цілості кістки після перелому. Регуляція синтезу і вмісту кальцитоніну залежить від рівня кальцію в крові. Прий ого високій концентрації кількість кальцитоніну зменшується, при низькій, навпаки, зростає. Крім того, утворення кальцитоніну стимулює гормон травного каналу гастрин. Викид його у кров сповіщає про надходження кальцію в організм з їжею.

Встановлено, що їх дія на клітинному та субклітинному рівнях пов'язана із різноплановим впливом на мембранні процеси, на мітохондрії, на ядро, на білковий обмін, на процес обміну ліпідів і на нервову систему

Контроль за діяльністю щитовидної залози має каскадний характер. Передусім пептидергічні нейрони в преоптичній ділянці гіпоталамуса синтезують і виділяють у ворітну вену гіпофіза тиреотропін-рилізінґгормон (ТРГ). Під його впливом у аденогіпофізі секретується тиреотропний гормон (ТТГ), який заноситься кров'ю в щитовидну залозу і стимулює в ній синтез та викид тироксину і трийодтироніну. Вплив ТРГ моделюється рядом чинників і гормонів, насамперед рівнем гормонів щитовидної залози в крові, які за принципом зворотного зв'язку гальмують чи стимулюють утворення ТТГ в гіпофізі. Інгібіторами ТТГ також є глюкокортикоїди, гормон росту, соматостатин, дофамін. Естрогени, навпаки, підвищують чутливість гіпофіза до ТРГ. На синтез ТРГ у гіпоталамусі впливає адренергічна система, її медіатор норадреналін, який, діючи на альфа-адренорецептори, сприяє виробленню і виділенню ТТГ у гіпофізі. Його концентрація також збільшується при зниження температури [1].

Синтез тироїдних гормонів - тироксину (Т4) та трийодтиронiну (Т3) - здійснюється у фолікулах, які являють собою функціональну та морфологічну одиницю щитовидної залози. Форма та розміри фолікулів залежать від функціонального стану залози, їх діаметр коливається від 15 до 500 мкм. Стінки фолікулів складаються з одного шару епітеліальних клітин (тироцитів), верхівки яких спрямовані в просвіт фолікулу, а основи лежать на базальній мембрані. Апікальна частина тироциту має мікроворсинки, що утворюють псевдоподії. Мембрана цієї частини тироциту містить ферменти (пероксидазу, амінопептидазу) та спроможня генерувати перекис водню, який необхідний для біосинтезу тироїдних гормонів. Базальна частина мембрани тироциту містить Na+,K+-АТФази та рецептори до ТТГ. Кожний фолікул оточений сіткою лімфатичних судин та капілярів, які є продовженням в основному верхньої та нижньої артерій щитовидної залози.

Крім фолікулярних клітин, в щитовидній залозі є так звані С-клітини, або парафолікулярні клітини, які секретують кальцитонин - один з гормонів, регулюючих гомеостаз кальцію. Ці клітини виявляються в стінці фолікулів або в інтерфолікулярних проміжках [4].

Порожнина кожного фолікулу заповнена колоїдом, який складається в основному з тироглобуліну - глікопротеїду з молекулярною масою 660 кДа. Молекула тироглобуліну містить 5496 амінокислотних залишків, з яких - 140 тирозинові залишки, та біля 10% вуглеводів (галактоза, маноза, фукоза, сіалові кислоти, N-ацетілглюкозамін, хондроїтин сульфат). Синтез тироглобуліну відбувається у тироцитах (в ендоплазматичному ретикулумі та апараті Гольджі) під впливом тиротропного гормону (ТТГ). Синтезований тироглобулін пересувається в напрямку апікальної частини клітини, утворюючи пухирці. Шляхом екзоцитозу вміст пухирців визволяється в просвіт фолікулу. Тут, на апікально-колоїдному бар'єрі під впливом ферментів мембрани апікальної частини тироциту відбувається йодування тироглобуліну, з подальшим його “складуванням про запас” у формі колоїду. Зі всіх тирозинових залишків, що входять до молекули тироглобуліну, лише 1/5 підлягає йодуванню та лише 1/6-1/8 останніх перетворюється в подальшому в йодтироніни. В нормальних умовах транспорт тироглобуліну здійснюється не тільки в просвіт фолікулу, але й зворотному напрямку.

Синтез тироїдних гормонів (ТГ) умовно можна розподілити на 4 етапи.

Перший етап біосинтезу - захоплення йоду тироцитами. В якій би хімічній формі йод ні потрапив до організму, він, зрештою, досягає щитовидної залози у вигляді йодиду. Тканина ЩЗ має унікальну здатність захоплювати й концентрувати йодид зі швидкістю біля 2 мкг/год. Клітинні мембрани тироцитів, що здійснюють захоплення йодидів (I-), не можуть відрізнити моновалентні аніони один від іншого і тому спроможні захоплювати крім йодиду й інші аніони: SCN-, ClO4-, TcO4-. Якщо в організм надмірно надходять ці аніони, відбувається їх накопичення в ЩЗ та конкурентним шляхом пригнічується поглинання йоду. В таких випадках недостатнє захоплення йодидів щитовидною залозою призводить до зниження синтезу тироїдних гормонів. З плазми крові йодид екстрагується тироцитами проти градієнту концентрації (концентрація йодиду в тироцитах в 30-40 разів більше, ніж у плазмі) за участю Na+-,K+-АТФази та, можливо, специфічного, ще не ідентифікованого, транспортного білка.

Другий етап біосинтезу - органифiкацiя йодиду. Після захоплення йодид відразу під впливом тиропероксидази та перекису водню окислюється до молекулярного йоду. Активований таким чином йодид спроможній приєднуватись до молекули тирозину з утворенням монойодтирозину (МЙТ) та дійодтирозину (ДЙТ). За допомогою цієї тиропероксидазної системи ЩЗ використовує кожний атом йоду, що надходить до неї, та перешкоджає можливому поверненню йодиду в кровотік. Однак тиропероксидаза може каталізувати йодування й тирозину, що входить до складу інших білків (альбумін та ін.). Такий гормонально неактивний білок може виділятися у кров, що призводить до суттєвої втрати йоду з щитовидної залози.

Третій етап біосинтезу - конденсація йодованих тирозинів з утворенням тироїдних гормонів. При з'єднанні двох молекул ДЙТ утворюється тироксин (Т4), а при з'єднанні МЙТ та ДЙТ - трийодтиронiн (Т3). Конденсація МЙТ та ДЙТ здійснюється також при участі тиропероксидази та протікає в 3 етапи. Гормони, що утворилися, зберігаються в складі тироглобулiну в просвіті фолiкулу. Щитовидна залоза - єдина з всіх ендокринних залоз, що має велику кількість гормонів “про запас”. У нормі цей запас може покривати потреби організму приблизно протягом 1-2 місяців. Це можна розглядати як пристосування до неоднакової кількості йоду в їжі.

Четвертий етап - секреція гормонів: із тироглобулiну під впливом активованих аденілатциклазною системою пептидаз та протеаз визволяються Т4 і Т3. В процесі гідролізу тироглобуліну поряд з Т3 та Т4 відбувається визволення МЙТ та ДЙТ, які підлягають дейодуванню під впливом йодтирозиндейодази, яка виявляється в мітохондріях та мікросомах. Відщеплений таким чином йодид знов використовується щитовидною залозою в біосинтезі ТГ. Протеоліз тироглобуліну інгібується надлишком йоду та літієм [4].

Потрапляючи у кров, бiльша частина тироїдних гормонів зв'язується з транспортними бiлками, основним з яких є тироксинзв'язуючий глобулін (ТЗГ). ТЗГ зв'язує та транспортує 75% тироксину та 85% трийодтироніну, при цьому зв'язок з тироксином в 4-5 разів більш міцний, ніж зв'язок з трийодтироніном. Тироксинзв'язуючий преальбумин (транстиретин) зв'язує біля 10-15% Т4 та менш 5% Т3. Міцність зв'язку транстиретину з тироксином значно поступається зв'язку ТЗГ з Т4. Зв'язок же транстиретину з Т3 дуже слабкий та в 10 раз нижчий у порівнянні з Т4. Тироксинзв'язуючий альбумін зв'язує біля 10% Т4 та декілька менше Т3. Його зв'язок з ТГ найменш міцний з всіх трьох білків-транспортерів тироїдних гормонів. Тому він є основним джерелом вільних ТГ на периферії.

Таким чином, більша частина тироїдних гормонів, а саме 99,96% Т4 та 99,6% Т3 знаходиться у пов'язаній з білками крові формі. Вільна фракція складає лише 0,04% для Т4 та 0,4% для Т3 й саме вона зумовлює біологічну дію ТГ. Роль білків, що зв'язують тироїдні гормони, в організмі велика. Вони зв'язують надлишкову кількість цих гормонів, обмежуючи в жорстких границях фракцію вільних гормонів, й тим самим, з одного боку, попереджують втрату їх через видільну систему (печінка та нирки), а з іншого - регулюють швидкість доставки ТГ на периферію, де здійснюється їх основна метаболічна дія. Концентрація тироксинзв'язуючих білків може змінюватись під впливом різноманітних чинників. Так, підвищенню вмісту цих білків сприяє прийом естрогенів, вагітність, гіпотироз, гострий інфекційний гепатит. Зниження ТЗГ спостерігається при лікуванні глюкокортикоїдами, андрогенами, а також при цирозі печінки, нефротичному синдромі, тиротоксикозі й недостатності білкового харчування [2].

В нормі щитовидна залоза виробляє в середньому 80% Т4 та 20% Т3. Трийодтиронiн метаболічно у 4-5 разів бiльш активний, ніж тироксин. На протязі тривалого часу вважалось, що Т4 та Т3 в рівній мірі приймають участь в обміні речовин. Однак було показано, що на периферії Т4 конвертується в Т3 й біологічна дія тироїдних гормонів більш ніж на 90-92% здійснюється за рахунок Т3. Лише 20% циркулюючого в крові Т3 синтезується ЩЗ, інша кількість утворюється в результаті дейодування Т4 під дією дейодиназ печінки, нирок, м'язів, мозку. Таким чином, основна роль тироксину в організмі полягає в тому, що він є прогормоном Т3. Дейодувания Т4 може відбуватися з утворенням або активного Т3, або реверсивного (біологічно неактивного) Т3. Крім того, дейодування може бути загальмоване в різноманітних ситуаціях, таких як важкі захворювання або травми, голодування або безвуглеводна дієта, недостатність селену в їжі, введення глюкокортикоїдiв, пропілтіоурацилу, препаратів, якi містять йод, ?-адреноблокаторiв, при важких ураженнях печінки та нирок. Напроти, при ожирінні має місце тенденція до прискорення дейодування.

Регуляція функції щитовидної залози здійснюється на 3 рівнях: гiпоталамічному, гiпофізарному та гормональному.

Головним фактором регуляції є тиротропний гормон (ТТГ). ТТГ стимулює всі етапи гормоногенезу в щитовидній залозі, секрецію її гормонів, а також ріст та розмноження тироцитiв. Секрецію ТТГ контролюють такі чинники: ефект тироїдних гормонів по механізму зворотного зв'язку, стимули, опосередковані ЦНС; секреція тироліберину та соматостатину. Тироїднi гормони гальмують синтез та звільнення ТТГ, тироліберин активує біосинтез ТТГ, а також пролактину. Соматостатин гальмує секрецію ТТГ. Передача сигналів з ЦНС до ЩЗ здійснюється головним чином через ретикулярну формацію стовбура мозку. Нейропередатниками є норадреналін, дофамін, серотонін. Вважають, що норадренергічна система стимулює стимулює продукцію тироліберину, а серотонінергічна гальмує[12].

Крім того, функція щитовидної залози залежить від стану інших органів ендокринної системи. Так, кортизол знижує синтез та секрецію тироїдних гормонів, зменшує захоплення йоду щитовидною залозою, що пояснюють як безпосередньою дією на паренхіму залози, так і зниженням тиротропної функції гіпофізу.

3.2 Щитовидна залоза в ембріогенезі

Під час внутрішньоутробного розвитку відбувається повне формування гістологічної і цитологічної структури щитовидної залози. Функціонально активна щитовидна залоза першою з ендокринних залоз з'являється в процесі ембріогенезу.

У вищих хребетних і людини ендокринні клітини щитовидної залози мають дуалістичне походження в ембріогенезі з різних областей первинної ентодермальної глотки. Присередній зачаток залози, з якого згодом утворюються тироцити фолікулів, формується з серединного випинання вентральної стінки глотки між першою і другою парами горбиків кишень і тісно прилягає до міобластів серця. Два латеральні зачатки мають складніше походження і згідно з сучасними поглядами є похідними четвертої пари горбків кишень і нервового гребеня [17].

Закладка щитовидної залози формується у плода людини на 16-17 день внутрішньоутробного розвитку у вигляді скупчення ентодермальных клітин. Група клітин, яка дає початок щитовидній залозі, вростає в мезенхіму уздовж глоткової кишки до рівня третьої- четвертої пар зябрових кишень і потім мігрує в область шиї вентральніше хрящів гортані. Контакт з мезенхимою забезпечує постійну індукційну взаємодію тканин, а при його відсутності відбувається анаплазія щитовидної залози.

До кінця 4-й тижня зачаток щитовидної залози приймає форму порожнини, з'єднаної з глоткою тільки за рахунок вузького отвора на корені язика, відомого під назвою щитовидно-язикової протоки. Зачаток - епітеліальний тяж - незабаром опускається до місця остаточної локалізації залози і тягне за собою щитовидно-язикову протоку. Потім дистальний кінець роздвоюється, і з нього згодом розвиваються права і ліва частки щитовидної залози, сполучені перешийком. В нормі проксимальний кінець епітеліальної щитовидно-язикової протоки атрофується і повністю зникає до 8-й тижня внутрішньоутробного життя, а на його місці залишається рудиментарний залишок - сліпий отвір язика (foramen її linguae). Задня частина епітеліального горбка часто (приблизно в 50% випадків) зберігається у вигляді пірамідальної частки щитовидної залози.

На рівні 4-й пари зябрових кишень зачаток щитовидної залози зустрічається і зливається в єдину масу з формуються тут парними зябровими тільцями (латеральними щитовидними або ультимобранхіальними залозами). Останні, утворюються як каудальні випинання 4-х зябрових кишень, поступово відділяються від них і представлені пролиферируючими клітинами. Значення зябрових телець у формуванні щитовидної залози незначне. Вони становлять лише 1/6-1/8 маси її паренхіми [20].

Маса залози збільшується паралельно наростання маси тіла плода, а її права частка достовірно більше лівої.

На ранніх етапах розвитку (6-8 тижнів) зачаток являє собою шар епітеліальних клітин, оточений мезенхимною капсулою з примітивними капілярами. Епітеліальні клітини мають кубічну форму і інтенсивно proliferating. У 8 тижнів в епітеліальний пласт проростає мезенхіма і розділяє його на окремі фрагменти. Швидке зростання органу відбувається за рахунок розростання як епітелію, так і мезенхіми з численними кровоносними судинами. Негативні реакції на тиреоглобулін і тиреопероксидазу в цей період вказують на відсутність в залозі секреторного процесу. Диференціювання епітелію краще виражене на периферії частки. До 10-ї - 11-й тижнів (у плодів розміром близько 7 см) з'являються перші ознаки секреції, що проявляється здатністю поглинати йод, утворювати колоїд, синтезувати тироксин. Під капсулою з'являються одиничні фолікули.

У фолікулах і епітеліальних тяжах домінуючими є клітини типу А чи фолікулярні клітини. Значно менше в складі фолікулів закладається В-клітин. Існує думка, що ці типи клітин мають загальні стовбурові елементи або можуть трансформуватися один в одного [2].

У зачаток щитовидної залози з 5-й пари зябрових кишень вростають парафолликулярні або З-клітини. До 12-й-14-й тижнів розвитку плоду вся права частка щитовидної залози набуває фолікулярної будови, а ліва - на 2 тижні пізніше. У цей час фолікули дрібні, округлої форми, містять колоїд, що зафарбовується еозином. Між фолікулами розташовані скупчення інтерфолікулярного епітелію. До 16-17 тижнів щитовидна залоза плоду вже повністю диференційована. На стадії 18-20 тижнів в залозі переважають фолікули середніх розмірів; з'являються окремі великі фолікули, що містять щільний гомогенний колоїд, що фарбується більш інтенсивно, ніж в ранні терміни розвитку плоду. Щитовидна залоза плодів 21-32-тижневого віку характеризується високою функціональної активністю: з'являються ознаки відшаровування епітелію, резорбції колоїду; фолікулярний епітелій в правій долі досягає найвищих розмірів. Активність залози наростає до 33-35 тижнів. У 36-40 тижнів спостерігаються ознаки гіпофункції залози. Паренхіма її представлена великими фолікулами, перерозтягнутим щільним гомогенним колоїдом. Знижується висота фолікулярного епітелію; ядра тироцитов темні, компактні. Інтерфоллікулярний епітелій розташований невеликими скупченнями; сполучнотканинна строма розвинена помірно [7].

Порушення процесу опускання щитовидної залози є причиною численних аномалій. Зачаток залози або частина його може зупинитися в будь-якій точці на шляху від мови до рівня 2-6 кілець трахеї. Якщо процес опускання своєчасно не припиняється, то щитовидна залоза може переміститися нижче рівня її звичайного розташування, наприклад, у верхнє середостіння.

Іноді утворюються додаткові щитовидної залози як наслідок відділення від основного зачатка будь-якої частини залози. При цьому положення додаткових залоз може бути вельми незвичайним, наприклад в стінці серця. Ці та інші положення додаткових щитовидних залоз (у перикарді, зобної залозі) пояснюються наявністю тісного контакту зачатка цього органу з іншими органами на ранніх стадіях розвитку ембріона людини.

3.3 Структурно-функціональні зміни щитовидної залози в дитячому віці

Тироїдні гормони необхідні для нормального росту та розвитку організму. Вони контролюють утворення тепла, швидкість поглинання кисню тканинами, стимулюють синтез багатьох структурних білків в організмі, прискорюють всмоктування глюкози з кишечника, підвищують метаболізм вуглеводів за рахунок активації як анаеробних, так і аеробних його шляхів; посилюють глікогенолiз, посилюють ліполiз, синтез, а ще більше метаболізм та виведення холестерину. Тиреоїдні гормони беруть участь у підтриманні нормальної функції дихального центру, мають інотропний та хронотропний вплив на серце, збільшують кількість -адренергічних рецепторів в серцевому та скелетних м'язах, жировій тканині та лімфоцитах, збільшують утворення еритропоетину та підвищують еритропоез, стимулюють моторику шлунково-кишкового тракту. Зниження біосинтезу та секреції цих гормонів призводить до затримки фізичного та психічного розвитку, а також до порушення диференціювання скелету та ЦНС.