Кальцитриол

Как и другие стероидные гормоны, кальцитриол синтезируется из холестерола.

Рис. 1. Биологическое действие паратгормона. 1 - стимулирует мобилизацию кальция из кости; 2 - стимулирует реабсорбцию ионов кальция в дистальных канальцах почек; 3 - активирует образование кальцитриола, 1,25(OH)₂D₃ в почках, что приводит к стимуляции всасывания Са²⁺ в кишечнике; 4 - повышает концентрацию кальция в межклеточной жидкости, тормозит секрецию ПТГ. МКЖ - межклеточная жидкость.

Действие гормона направлено на повышение концентрации кальция в плазме крови.

1. Строение и синтез кальцитриола

В коже 7-дегидрохолестерол (провитамин D₃) превращается в непосредственного предшественника кальцитриола - холекальциферол (витамин D₃). В ходе этой неферментативной реакции под влиянием УФ-излучения связь между девятым и десятым атомами углерода в молекуле холестерола разрывается, раскрывается кольцо В, и образуется холекальциферол (рис. 2). Так образуется в организме человека большая часть витамина D₃, однако небольшое его количество поступает с пищей и всасывается в тонком кишечнике вместе с другими жирорастворимыми витаминами.

Рис. 2. Схема синтеза кальцитриола. 1 - холестерол является предшественником кальцитриола; 2 - в коже 7-дегидрохолестерол неферментативно превращается в холекальциферол; 3 - в печени 25-гидроксилаза превращает холекальциферол в кальцидиол; 4 - в почках образование кальцитриола катализируется 1α-гидроксилазой.

В эпидермисе холекальциферол связывается со специфическим витамин D-связывающим белком (транскальциферином), поступает в кровь и переносится в печень, где происходит гидроксилирование по 25-му атому углерода с образованием кальцидиола [25-гидроксихолекальциферол, 25(OH)D₃]. В комплексе с витамин D-связывающим белком кальцидиол транспортируется в почки и гидроксилируется по первому углеродному атому с образованием кальцитриола [1,25(OH)₂D₃]. Именно 1,25(OH)₂D₃ представляет собой активную форму витамина D₃.

Гидроксилирование, протекающее в почках, является скорость-лимитирующей стадией. Эта реакция катализируется митохондриальным ферментом lα-гидроксилазой. Паратгормон индуцирует la-гидроксилазу, тем самым стимулируя синтез 1,25(OH)₂D₃. Низкая концентрация фосфатов и ионов Са2+ в крови также ускоряет синтез кальцитриола, причём ионы кальция действуют опосредованно через парат-гормон.

При гиперкальциемии активность 1α-гидроксилазы снижается, но повышается активность 24α-гидроксилазы. В этом случае увеличивается продукция метаболита 24,25(OH)₂D₃, который, возможно, и обладает биологической активностью, но роль его окончательно не выяснена.

2. Механизм действия кальцитриола

Кальцитриол оказывает воздействие на тонкий кишечник, почки и кости. Подобно другим стероидным гормонам, кальцитриол связывается с внутриклеточным рецептором клетки-мишени. Образуется комплекс гормон-рецептор, который взаимодействует с хроматином и индуцирует транскрипцию структурных генов, в результате чего синтезируются белки, опосредующие действие кальцитриола. Так, например, в клетках кишечника кальцитриол индуцирует синтез Са²⁺-переносящих белков, которые обеспечивают всасывание ионов кальция и фосфатов из полости кишечника в эпителиальную клетку кишечника и далее транспорт из клетки в кровь, благодаря чему концентрация ионов кальция во внеклеточной жидкости поддерживается на уровне, необходимом для минерализации органического матрикса костной ткани. В почках кальцитриол стимулирует реабсорбцию ионов кальция и фосфатов. При недостатке кальцитриола нарушается образование аморфного фосфата кальция и кристаллов гидроксиапатитов в органическом матриксе костной ткани, что приводит к развитию рахита и остеомаляции. Обнаружено также, что при низкой концентрации ионов кальция кальцитриол способствует мобилизации кальция из костной ткани.

3. Рахит

Рахит - заболевание детского возраста, связанное с недостаточной минерализацией костной ткани. Нарушение минерализации кости - следствие дефицита кальция. Рахит может быть обусловлен следующими причинами: недостатком витамина D₃ в пищевом рационе, нарушением всасывания витамина D₃ в тонком кишечнике, снижением синтеза предшественников кальцитриГола из-за недостаточного времени пребывания на солнце, дефектом 1α-гидроксилазы, дефектом рецепторов кальцитриола в клетках-мишенях. Всё это вызывает снижение всасывания кальция в кишечнике и снижение его концентрации в крови, стимуляцию секреции паратгормона и вследствие этого мобилизацию ионов кальция из кости. При рахите поражаются кости черепа; грудная клетка вместе с грудиной выступает вперёд; деформируются трубчатые кости и суставы рук и ног; увеличивается и выпячивается живот; задерживается моторное развитие. Основные способы предупреждения рахита - правильное питание и достаточная инсоляция.

Роль кальцитонина в регуляции обмена кальция

Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Гормон секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидных желёз в виде высокомолекулярного белка-предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации Са²⁺ и уменьшается при понижении концентрации Са²⁺ в крови. Кальцитонин - антагонист паратгормона. Он ингибирует высвобождение Са²⁺ из кости, снижая активность остеокластов. Кроме того, кальцитонин подавляет канальцевую реабсорбцию ионов кальция в почках, тем самым стимулируя их экскрецию почками с мочой. Скорость секреции кальцитонина у женщин сильно зависит от уровня эстрогенов. При недостатке эстрогенов секреция кальцитонина снижается. Это вызывает ускорение мобилизации кальция из костной ткани, что приводит к развитию остеопороза.

Значение йода в организме. Иодирование тирозина Эндемический зоб.

В настоящее время считается, что влияния на синтез различных веществ имеет смешанный характер. Этот тезис доказывается в статье Р.В. Кубасова, Е.Д. Кубасовой «Современные представления о роли факторов внешней среды и дисбаланса биоэлементов в формировании эндемического зоба». Далее исследованы факторы, влияющие на синтез тиреоидных гормонов.

Йод

Йод, открытый почти 200 лет назад, относится к категории незаменимых для организма человека элементов, являясь облигатным компонентом для синтеза тиреоидных гормонов – тироксина и трийодтиронина. Иодиды и другие неорганические соединения йода депонируются в соединительной ткани, однако только в щитовидной железе иодиды окисляются до состояния более высокой валентности.

Йод входит в структуру тироксина. Организм человека не может синтезировать йод, поэтому получать его он может исключительно с продуктами питания, а так же с водой и воздухом. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует следующие нормы суточного потребления йода: для детей - 90-120 мкг, для взрослых - 150-200 мкг. Больше йода требуется беременным и кормящим женщинам.

Дефицит йода проявляется снижением функциональной активности щитовидной железы, выражающейся недостаточным производством тиреоидных гормонов. В этих условиях включается один из механизмов адаптации щитовидной железы — усиление процесса захвата йода и увеличение синтеза тиреоидных гормонов за счет повышения уровня тиреотропного гормона (ТТГ). Усиленный метаболизм и синтез тироксина в ответ на повышение уровня ТТГ способствуют ускорению оборота йода в организме, что позволяет обходиться значительно меньшим его количеством.

Более того, если в процессе нормального функционирования щитовидной железы преимущественно синтезируется тироксин, то в условиях йодного дефицита изменяется соотношение в синтезе Т4 и Т3 и щитовидная железа переходит к более активному синтезу Т3, обладающего большей гормональной активностью, тем самым уменьшая расход йода. Параллельно происходят процессы внетиреоидного дейодирования Т4 в Т3, все это позволяет успешно адаптироваться к условиям легкого дефицита.

Следует помнить еще об одном компенсаторном механизме — эффекте Вольфа — Чайкова: для сохранения эутиреоидного состояния при избыточном поступлении йода в организм щитовидная железа блокирует синтез тиреоидных гормонов на этапе дейодирования Т4 в Т3.

Тиоцианты

Низкие концентрации тиоцианата угнетают транспорт йодида, увеличивая при этом скорость его выхода из щитовидной железы. Высокие же концентрации резко ускоряют выход йодида и угнетают его поступление в железу; тиоцианат ингибирует включение йодида в тиреоглобулин, поскольку конкурирует с йодидом на уровне тиреоидной пероксидазы.

Хлорорганические соединения

4-хлоррезорцинол и 3-хлор-4-гидроксибензойная кислота - ингибируют тиреоидную пероксидазу и органификацию йодида в щитовидной железе. В организм человека эти вещества попадают в следствии хлорирования воды. Наиболее токсичным из хлорорганических соединений является 2,3,7,8 – тетрахлордибензо-р-диоксин, который обладает способностью увеличивать массу щитовидной железы и снижать уровень Т4 крови.

Селен

Селен в организм человека поступает в виде селеноцистеина, селенометионина и селеноглутатиона. Селен в виде селеноцистеина входит в состав фермента дейодиназы, участвующего в превращении в периферических тканях прогормона тироксина в активный гормон трийодтиронин. При его недостаточности происходит дисбаланс тиреоидных гормонов, проявляющийся в накоплении тироксина с одновременным снижением количества Т3 в щитовидной железе. С другой стороны, избыток селена приводит к блокировке конверсии Т4. По данным Института питания РАМН, более чем у 80% населения России обеспеченность селеном ниже оптимальной [10].

Кобальт

Кобальт входит в состав молекулы цианокобаламина; он активно участвует в образовании гормонов щитовидной железы. Кобальт усиливает синтезирующую способность, в результате чего синтез тиреоидных гормонов может нормализоваться, даже при недостаточном поступлении йода в организм. Доказано, что он тормозит энзиматические реакции синтеза тироксина, угнетает активность тирозиниодиназы, регулирующей йодирование тирозина, а также цитохромоксидазы, участвующей в окислении йодида в йодат.

Медь

Медь участвует в гидроксилировании и окислении тирозина. Медь, в качестве металлоферментов, принимает участие процессе перевода неорганического йода в органические соединения. Играет большую роль в обеспечении тиреоидного синтеза. При дефиците меди изменяется плотность коллоида щитовидной железы, а также снижается активность йодиназы, участвующей в присоединении йода к тирозину.

Установлено, что высокие концентрации одного микроэлемента могут привести к ингибированию абсорбции другого. Особенно данное явление выражено при взаимодействии меди с двухвалентными катионами, например с цинком.

Цинк

Цинк относится к эссенциальным микроэлементам, он обладает антиоксидантными свойствами. Он входит в состав ДНК- тиреоидсвязывающего белка ядерного рецептора Т3. При дефиците цинка наблюдается снижение концентрации тиреоидных гормонов на 30%.

Железо

Тиреопероксидаза, содержащая в своей структуре гемовое железо, прочно связана с мембранами эндоплазматической сети тироцитов щитовидной железы. Дефицит железа может приводить к снижению активности тиреопероксидазы, участвующей в биосинтезе йодтиронинов. Даже при достаточно употреблении йода, но при дефиците железа, наблюдается образование эндемического зоба.

Марганец

Марганец является физиологическим антогонистом меди, кобальта, магния. Его избыток приводит к гиперплазии через увеличение объема функциональной ткани. Предполагают, что марганец способствует вымыванию йода из почвы, свидетельством чего является пониженное содержание йода в продуктах.

Токсические микроэлементы

Имеются сведения о влиянии ртути на йодную недостаточность. Ртуть может вступать в соединение с йодом, тем самым быть причиной образования зоба.

Свинец оказывает прямое действие на щитовидную железу – вызывает блокирование синтеза тиреоидных гормонов, влияя на ее ферментативную систему.

Щитовидная железа. Фолликул щитовидной железы. Коллоид. Роль тиреоидных гормонов в регуляции роста и развития позвоночных животных. Метаморфоз. Химическая природа тиреоидных гормонов.

Дата добавления: 2015-08-02