Гормоны щитовидной железы – это гормоны, которые секретируются щитовидной железой. Щитовидная железа — это эндокринная железа в передней части шеи, расположенная непосредственно под гортанью (адамовым яблоком), весом около 20 г. Два основных гормона щитовидной железы, которые он секретирует, — это трийодтрионин (Т3) и тироксин (Т4). Последний действует в основном как прогормон, поскольку большая часть его эффектов зависит от преобразования в Т3. Это преобразование Т4 в Т3, также называемое дейодированием внешнего кольца, происходит главным образом за пределами щитовидной железы в периферических тканях. В совокупности это приводит к ежедневному производству около 88 мкг (113 нмоль) Т4 и 28 мкг (43 нмоль) Т3 [2]. Около одной пятой Т3 образуется в щитовидной железе, тогда как остальные четыре пятых продуцируются экстратиреоидной конверсией Т4 в Т3 [3].

Как и в случае с анаболическими стероидами, гормоны щитовидной железы транспортируются в кровотоке с помощью белков-переносчиков. Большая часть связана с тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ), а остальная часть связана с транстиретином, альбумином и некоторыми липопротеинами. В совокупности они связывают более 99 % гормонов щитовидной железы в кровотоке. Считается, что несвязанная фракция доступна для поглощения тканями и отвечает за ее эффекты [4]. Хотя есть некоторые оговорки в отношении доказательств этого, я не собираюсь здесь вдаваться в обсуждение гипотезы о свободных гормонах (кроме упоминания о том, что в строгой форме она неверна, но измерения свободных гормонов щитовидной железы, тем не менее, полезны).

Как только он достигает периферических тканей и пересекает плазматическую мембрану клетки, наступает время действовать. В случае с Т4 его сначала необходимо преобразовать в Т3, как упоминалось ранее, поскольку Т4 можно рассматривать как прогормон. Это превращение происходит внутри клетки либо вблизи плазматической мембраны (после чего она быстро уравновешивается с плазмой крови), либо вблизи ядра клетки — места действия [5]. Т3, напротив, может непосредственно продолжить свой путь, проникая в ядро ​​клетки. Ядро клетки — это органелла клетки, в которой происходит транскрипция генов. Так же, как и анаболические стероиды, гормоны щитовидной железы в первую очередь проявляют свое действие посредством модуляции транскрипции генов. Они делают это, связываясь с рецепторами гормонов щитовидной железы, которые в основном расположены внутри клеточного ядра и связаны с ДНК.

Гормоны щитовидной железы воздействуют на широкий спектр тканей и имеют множество эффектов, но в этой статье я сосредоточусь на их влиянии на энергетический обмен и обмен белков (в скелетных мышцах). Скорее всего, два самых интересных для людей, читающих это, в отношении его эффективности.

Влияние на энергетический обмен

Когда у кого-то не хватает гормонов щитовидной железы, говорят, что у этого человека гипотиреоз. Одной из характеристик гипотиреоза является увеличение веса. И наоборот, когда у кого-то слишком много гормонов щитовидной железы, говорят, что у этого человека гипертиреоз. Одной из характеристик этого является потеря веса. Эти изменения в весе, вероятно, являются результатом изменений в скорости основного обмена. Хорошо известно, что гормоны щитовидной железы увеличивают расход энергии.

Было предложено несколько механизмов того, как гормоны щитовидной железы достигают этого. В этой статье я расскажу о трех наиболее интересных из них (или, возможно, просто о тех, с которыми вы чаще всего сталкиваетесь в научной литературе). Первые два механизма связаны с энергией, необходимой для поддержания ионного градиента внутри клетки. Например, клетки поддерживают низкую внутриклеточную концентрацию натрия и высокую внутриклеточную концентрацию калия по сравнению с внешней средой клетки. Поддержание этого осуществляется насосами, встроенными в плазматическую мембрану, и для работы этих насосов требуется энергия. Они выкачивают ионы натрия из клетки и закачивают в клетку ионы калия. Эти помпы известны как Na+/K+-АТФазы, или просто натрий-калиевые помпы. Энергия, необходимая для работы этих насосов, поступает от молекулы-носителя энергии аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ используется многими клеточными процессами для удовлетворения своих энергетических потребностей, а энергия, содержащаяся в этих молекулах, получается из богатых энергией макроэлементов, которые мы потребляем: углеводов, жирных кислот и белков (аминокислот). В статья о 2,4-динитрофеноле (ДНФ) Я описываю основной способ, которым клетки производят эти молекулы АТФ посредством процесса, называемого окислительным фосфорилированием. Заинтересованному читателю отсылаем к этой . Эта статья станет более актуальной и в дальнейшем, так как один из способов того, как гормоны щитовидной железы могут увеличить расход энергии, аналогичен тому, как этого достигает DNP — посредством «саботажа» окислительного фосфорилирования.

Во всяком случае, я немного отвлекся. Вернемся к натриево-калиевым насосам. Некоторые данные свидетельствуют о том, что гормоны щитовидной железы увеличивают проницаемость плазматической мембраны для ионов натрия и калия [7]. Это означает, что чем больше этих ионов будет просачиваться по градиенту их концентрации. Таким образом, ионы калия будут вытекать из клетки, а ионы натрия – в клетку. В результате натриево-калиевые насосы должны качать немного сильнее, чтобы поддерживать желаемую внутриклеточную концентрацию этих ионов, а это требует энергии. Действительно, в некоторой литературе даже предполагается, что все ткани млекопитающих демонстрируют увеличение активности натрий-калиевой помпы в ответ на T3 [8].

Нечто подобное было предложено и в отношении ионов кальция в мышечных клетках [9]. Мышечные клетки во многих отношениях являются совершенно особыми клетками. Один из них заключается в том, что они содержат органеллу, называемую саркоплазматической сетью. Это специализированная форма эндоплазматического ретикулума, встречающаяся в обычных клетках. Одна из вещей, которая делает его особенным, заключается в том, что он функционирует как место хранения ионов кальция. Эти ионы кальция играют ключевую роль в мышечном сокращении, поскольку выгрузка этих ионов кальция из саркоплазматического ретикулума в остальную часть клетки приводит к мышечному сокращению. Как только сокращение необходимо остановить, эти ионы снова закачиваются обратно в саркоплазматический ретикулум. Этот процесс, конечно, тоже требует энергии. И вот что интересно: на животных моделях было обнаружено, что гормоны щитовидной железы регулируют экспрессию этих кальциевых насосов. Кроме того, они повышают активность определенного типа рецепторов в мышечной ткани, что стимулирует выгрузку этих ионов в цитозоль [10]. Так что это еще одна вещь, которая указывает на потенциальное увеличение расхода энергии в результате сохранения этого хранилища ионов кальция в эндоплазматическом ретикулуме.

Наконец, есть убедительные доказательства того, что он «саботирует» окислительное фосфорилирование. Я кратко расскажу об окислительном фосфорилировании для тех из вас, кто не читал статью о DNP .что я имел в виду выше. Вкратце, окислительное фосфорилирование происходит в клеточных органеллах, называемых митохондриями. Макроэлементы, которые мы едим, далее расщепляются на более мелкие составляющие, и в этом процессе высвобождается энергия в виде электронных пар. Сложная молекулярная игра в митохондриях между различными молекулами и белковыми комплексами извлекает энергию из этих электронных пар, по существу, используя эту энергию для перекачки протонов (H+). Эти протоны перекачиваются за пределы ядра митохондрий, называемого митохондриальным матриксом, в межмембранное пространство — пространство между внутренней и внешней митохондриальной мембраной (поскольку митохондрии имеют две мембраны, одна оборачивается вокруг другой). Это создает протонный градиент с высокой концентрацией протонов в межмембранном пространстве, и относительно низкая концентрация в митохондриальном матриксе. Точно так же, как вода течет сверху вниз, из которой мы можем извлекать энергию с помощью водяной турбины, ваши клетки могут извлекать энергию из этих протонов, стекающих по градиенту их концентрации, направляя этот поток через удивительный белковый механизм, называемый АТФ-синтазой. Это то, что подпитывает синтез АТФ.

Итак, вернемся к тому, как на это влияют гормоны щитовидной железы: они увеличивают экспрессию разобщающих белков [11, 12]. Это белки, встроенные во внутреннюю мембрану митохондрий, и они пропускают протоны по градиенту их концентрации. Так протоны пойдут из межмембранного пространства в митохондриальный матрикс, минуя АТФ-синтазу. Таким образом, энергия высвобождается в виде тепла, а не превращается в производство АТФ.

Довольно круто, да?

Гормоны щитовидной железы влияют на белковый обмен

На написание этой статьи меня вдохновил пост на форуме. Кто-то принимал Т3 для увеличения оборота белка во время набора массы. Это хорошая идея? Нет. В то время как обмен белка увеличивается, так как одновременно увеличивается как синтез белка, так и расщепление белка, последний превышает скорость синтеза. Таким образом, происходит расщепление чистого белка.

В одном испытании, в котором испытуемые получали 150 мкг T3 ежедневно в течение 7 дней, расщепление белка значительно увеличилось [13]. Экскреция азота (показатель распада белка) увеличилась на 45 %, а окисление лейцина увеличилось на 74 %. Также было обнаружено небольшое увеличение синтеза белка в организме, но его величина была меньше, чем увеличение распада белка. В другом исследовании с применением 100 мкг T3 ежедневно в течение 2 недель были получены аналогичные результаты [14]. Синтез белка всего тела натощак увеличился на 9%, хотя и не является статистически значимым, в то время как распад белка всего тела и окисление лейцина продемонстрировали статистически значимое увеличение на 12 и 24% соответственно.

Возможно, более интересным было то, что исследователи также взяли биопсию икроножной мышцы. Они измерили кучу вещей, в том числе площадь поперечного сечения (CSA) мышечных волокон. Результаты были следующими:

Это очень резко всего за 2 недели. (Также обратите внимание на изменение типа волокон, вызванное состоянием гипертиреоза.)

В другом исследовании шесть участников получали 2 мкг/кг массы тела T4 ежедневно в течение 6 недель, а также 1 мкг/кг массы тела ежедневно T3 в течение последних 2 недель [15]. Это (первые 4 недели) немного выше полной заместительной дозы гормона щитовидной железы. И действительно, ТТГ был снижен с 1,8 до 0,3 мМЕ/л, а Т4 и Т3 значительно увеличились. Последующее добавление Т3 сделало уровни ТТГ неопределяемыми и еще больше увеличило уровни Т3. Кинетика мышечного белка в этом исследовании не измерялась. Они измеряли синтез белка всего тела и расщепление в постабсорбтивном состоянии. Добавка гормонов щитовидной железы привела к увеличению обоих, но со значительно более высоким увеличением распада. Было бы разумным предположить, что это также отражает то, что происходит в мышечной ткани.

Наконец, также стоит выделить другое длительное исследование с относительно низкой дозировкой по сравнению с другими испытаниями. Лавджой и др. назначали T3 в течение 2 месяцев небольшой группе мужчин [16]. Дозировка начиналась с 75 мкг T3 в день, но была снижена до 50 или 62,5 мкг в день, когда уровни T3 в сыворотке превышали 4,6 нмоль/л. Что, действительно, имело место для 5 из 7 участников. Баланс азота был значительно снижен по сравнению с исходным уровнем на второй и третьей неделе, но впоследствии имел тенденцию возвращаться к нулю. Это наводит на мысль о том, что после первых нескольких недель срабатывает какой-то белок-сберегающий механизм. Кроме того, они обнаружили значительное снижение безжировой массы тела (-1,5 кг) и массы жира (-2,7 кг) через 6 недель. На 9-й неделе безжировая масса тела больше не снижалась (-0,1 кг по сравнению с 6-й неделей). 

Могут ли анаболические стероиды свести на нет эти катаболические эффекты гормонов щитовидной железы? Возможно, в какой-то степени, но клинических данных об этом нет. Так что все, что я буду делать здесь, это гадать. Следует задаться вопросом, стоит ли небольшое увеличение расхода энергии (несколько сотен ккал, примерно +10-15% увеличение скорости метаболизма в покое) катаболических эффектов и потенциальных побочных эффектов от использования этого класса препаратов.

использованная литература

1. Карле, Аллан, Энн Крейбьерг и Питер Лаурберг. «Эпидемиология узлового зоба. Влияние потребления йода». Передовая практика и исследования Клиническая эндокринология и метаболизм 28.4 (2014): 465-479.
2. Николофф, Джон Т. и др. «Одновременное измерение кинетики периферического оборота тироксина и трийодтиронина у человека». Журнал клинических исследований 51.3 (1972): 473-483.
3. Бьянко, Антонио С. и др. «Биохимия, клеточная и молекулярная биология и физиологические роли йодтиронинселенодейодиназ». Эндокринные обзоры 23.1 (2002): 38-89.
4. Мендель, Карл М. «Гипотеза свободных гормонов: физиологически обоснованная математическая модель». Эндокринные обзоры 10.3 (1989): 232-274.
5. Геребен, Балаш и др. «Клеточные и молекулярные основы регулируемой дейодиназой передачи сигналов гормона щитовидной железы». Эндокринные обзоры 29.7 (2008): 898-938.
6. Ченг, Шеу-Янн, Джек Л. Леонард и Пол Дж. Дэвис. «Молекулярные аспекты действия гормонов щитовидной железы». Эндокринные обзоры 31.2 (2010): 139-170.
7. Сильва, Дж. Энрике. «Термогенные механизмы и их гормональная регуляция». Физиологические обзоры 86.2 (2006): 435-464.
8. Исмаил-Бейги, Фарамарз. «Гормон щитовидной железы, регуляция экспрессии Na, K-АТФазы». Тенденции в эндокринологии и метаболизме 4.5 (1993): 152-155.
9. Эвертс, М.Е. «Влияние гормонов щитовидной железы на сократимость и транспорт катионов в скелетных мышцах». Acta Physiologica Scandinavica 156.3 (1996): 325-333.
10. Муллур, Рашми, Ян-Юн Лю и Грегори А. Брент. «Гормоны щитовидной железы, регуляция метаболизма». Физиологические обзоры 94.2 (2014): 355-382.
11. Барбе, Пьер и др. «Опосредованная трийодтиронином активация экспрессии мРНК UCP2 и UCP3 в скелетных мышцах человека без скоординированной индукции генов митохондриальной дыхательной цепи». Журнал FASEB 15.1 (2001): 13-15.
12. де Ланге, Питер и др. «Разобщающий белок-3 является молекулярной детерминантой регуляции скорости метаболизма в состоянии покоя с помощью гормона щитовидной железы». Эндокринология 142.8 (2001): 3414-3420.
13. Гельфанд, Роберт А. и др. «Катаболические эффекты избытка гормонов щитовидной железы: вклад адренергической активности в гиперметаболизм и расщепление белков». Метаболизм 36.6 (1987): 562-569.
14. Мартин, WH 3rd, и др. «Механизмы нарушения переносимости физических нагрузок при кратковременном экспериментальном гипертиреозе». Журнал клинических исследований 88.6 (1991): 2047-2053.
15. Тауверон, ИГОРЬ и др. «Ответ метаболизма лейцина на гиперинсулинемию при замещении аминокислот при экспериментальном гипертиреозе». Американский журнал физиологии-эндокринологии и метаболизма 269.3 (1995): E499-E507.
16. Лавджой, Дженнифер С. и др. «Парадигма экспериментально индуцированного легкого гипертиреоза: влияние на баланс азота, состав тела и расход энергии у здоровых молодых мужчин». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма 82.3 (1997): 765-770.