Анатомия и физиология околощитовидных желез. Регуляция кальций-фосфорного обмена
Околощитовидные железы являются жизненно важными органами. Они секретируют паратиреоидный гормон (паратгормон, паратирин, ПТГ) — один из основных регуляторов обмена кальция и фосфора в организме.
Обычно у человека имеются 2 пары околощитовидных желез — верхние и нижние, располагающиеся на задней поверхности щитовидной железы вне ее капсулы около верхнего и нижнего полюса каждой доли. Однако число и локализация этих желез существенно варьируют. Дополнительные околощитовидные железы находятся в ткани щитовидной и вилочковой желез, переднем и заднем средостении, перикарде, позади пищевода, в области бифуркации сонной артерии. Размеры каждой железы — 4x3—6x3 мм, а их общая масса — около 0,5 г.
Кровоснабжение околощитовидных желез осуществляется в основном ветвями нижней щитовидной артерии. Венозная кровь оттекает через вены щитовидной железы, пищевода и трахеи. Железы иннервируются симпатическими волокнами возвратного и верхнего гортанного нервов, а также ветвями блуждающих нервов. Паренхима желез состоит преимущественно из крупных полигональных светлых клеток — блестящих паратиреоцитов, а также темных клеток. Первые из них гормонально активны. Эти “главные” клетки формируют гроздья, тяжи и скопления, а у пожилых людей и фолликулы с коллоидом в полости. У взрослых людей имеются и оксифильные клетки, которые располагаются по периферии железы и представляют собой дегенерирующие главные клетки.
Одноцепочечный пептид ПТГ состоит из 84 аминокислотных остатков, не содержит цистеина; его мол. м. около 9500. ПТГ образуется из предшественника, имеющего дополнительно 6 аминокислотных остатков на N-конце (пропаратгормон, проПТГ). ПроПТГ в крови обнаруживается в следовых количествах, но при аденомах околощитовидных желез его концентрация может возрастать. Предшественником проПТГ является пре-про- паратгормон, образованный 115 аминокислотными остатками. Биологическая и иммунологическая активность ПТГ человека связана с фрагментами
В крови циркулируют три основные формы: интактный ПТГ, биологически активный фрагмент с мол. м. 7000—7500 и биологически активный
фрагмент с мол. м. 4000. Образование этих фрагментов происходит в печени и почках.
ПТГ секретируется импульсами. Его секреция, наиболее интенсивная в ночные часы, зависит от концентрации ионов кальция в крови. При "снижении концентрации общего кальция до 7,5—8/100 мл скорость секреции возрастает в 5 раз. Она увеличивается также под влиянием агонистов p-адренергических и Н2-гистаминных рецепторов. Физиологические колебания концентрации магния не влияют на секрецию ПТГ.
ПТГ активирует аценилатциклазу клеток-мишеней, что приводит к повышению внутриклеточного уровня цАМФ. Последующая стимуляция протеинкиназ обеспечивает фосфорилирование белков, инициирующих гормональный эффект.
Основная функция ПТГ направлена на поддержание гомеостаза кальция, снижение уровня которого является физиологическим стимулятором, а повышение — ингибитором секреции ПТГ. Эта система обратной связи жестко регулирует уровень кальция во внеклеточной жидкости. ПТГ действует прямо на кости и почки и опосредованно — на кишечник. Под влиянием ПТГ кальций выходит из гидроксиапатита, составляющего кристаллическую решетку костного матрикса; резорбция костной ткани усиливается за счет увеличения активности и числа остеокластов. Это происходит в результате взаимодействия ПТГ с рецепторами остеобластов, в которых под влиянием ПТГ усиливается продукция местных факторов, активирующих остеокласты и их клетки-предшественники. При кратковременном действии ПТГ на костную ткань усиливается и костеобразование. В почках ПТГ подавляет реабсорбцию фосфата и усиливает фосфатурию. Одновременно возрастает канальцевая реабсорбция кальция. Очень важным эффектом ПТГ является активация в почках фермента 1а-гидроксилазы, необходимого для образования кальцитриола. На кишечник ПТГ оказывает косвенное влияние; всасывание кальция в тонком кишечнике увеличивается под действием образующегося в почках активного метаболита витамина D —
Содержание ПТГ в сыворотке определяют радиоиммунологически. Наибольшей информативностью обладают наборы, позволяющие определять С-концевые фрагменты ПТГ. Нормальный уровень ПТГ —0,15—0,6 нг/мл (Byk-Mallincrodt — Германия), 15—76 пг/мл (CIS — Франция).
В регуляции гомеостаза кальция принимают участие также кальцитонин (см. раздел 4.1) и активный метаболит витамина D — кальцитриол. Главный стимулятор секреции кальцитонина — повышение концентрации ионизированного кальция в крови, а ингибитор — снижение уровня кальция. Гипо- кальциемическое действие кальцитонина обусловлено подавлением резорбции костной ткани и выхода кальция из кости. Близость структуры активных метаболитов витамина D к стероидным гормонам, их тесная функциональная связь с ПТГ и кальцитонином, а также дистантность действия позволяют считать их гормонами. Физиологическое действие кальцитриола заключается в стимуляции кишечной абсорбции кальция, стимуляции костной резорбции и костеобразования, активации превращения макрофагов в остеокласты.
Гиперпаратиреоз обусловливается гиперсекрецией ПТГ.
Различают первичный, вторичный и третичный гиперпаратиреоз, а также так называемый псевдогиперпаратиреоз, при котором избыток ПТГ продуцируется не околощитовидными железами, а опухолями других тканей.
Первичный гиперпаратиреоз (болезнь Реклингхаузена, фиброзно-кистоз- ная остеодистрофия) может быть обусловлен либо аденомой (аденомами, бластомой) околощитовидных желез, либо их гиперплазией. Соответствующие изменения развиваются либо изолированно, либо как проявление синдромов множественной эндокринной неоплазии (МЭН) типа I (синдром Вермера) и типа II (синдром Сиппла).
Вторичный гиперпаратиреоз представляет собой компенсаторную гиперфункцию и гиперплазию околощитовидных желез, развивающуюся при длительной гиперфосфатемии и гипокальциемии в условиях почечной патологии (хроническая почечная недостаточность, синдром Фанкони, канальцевый ацидоз), патологии ЖКТ (синдром мальабсорбции, резецированный желудок, билиарный цирроз), костных заболеваний (сенильная, пуэрперальная и идиопатическая остеомаляция), а также при недостаточности витамина D (наследуемые и приобретенные формы витамин D-зависимой остеомаляции).
Третичный гиперпаратиреоз возникает на фоне вторичного, когда при длительной гиперплазии околощитовидных желез образуется аденома с автономным функционированием и нарушением механизма обратной связи между уровнем кальция в сыворотке крови и продукцией ПТГ.
Обычно у человека имеются 2 пары околощитовидных желез — верхние и нижние, располагающиеся на задней поверхности щитовидной железы вне ее капсулы около верхнего и нижнего полюса каждой доли. Однако число и локализация этих желез существенно варьируют. Дополнительные околощитовидные железы находятся в ткани щитовидной и вилочковой желез, переднем и заднем средостении, перикарде, позади пищевода, в области бифуркации сонной артерии. Размеры каждой железы — 4x3—6x3 мм, а их общая масса — около 0,5 г.
Кровоснабжение околощитовидных желез осуществляется в основном ветвями нижней щитовидной артерии. Венозная кровь оттекает через вены щитовидной железы, пищевода и трахеи. Железы иннервируются симпатическими волокнами возвратного и верхнего гортанного нервов, а также ветвями блуждающих нервов. Паренхима желез состоит преимущественно из крупных полигональных светлых клеток — блестящих паратиреоцитов, а также темных клеток. Первые из них гормонально активны. Эти “главные” клетки формируют гроздья, тяжи и скопления, а у пожилых людей и фолликулы с коллоидом в полости. У взрослых людей имеются и оксифильные клетки, которые располагаются по периферии железы и представляют собой дегенерирующие главные клетки.
Одноцепочечный пептид ПТГ состоит из 84 аминокислотных остатков, не содержит цистеина; его мол. м. около 9500. ПТГ образуется из предшественника, имеющего дополнительно 6 аминокислотных остатков на N-конце (пропаратгормон, проПТГ). ПроПТГ в крови обнаруживается в следовых количествах, но при аденомах околощитовидных желез его концентрация может возрастать. Предшественником проПТГ является пре-про- паратгормон, образованный 115 аминокислотными остатками. Биологическая и иммунологическая активность ПТГ человека связана с фрагментами
- 29, 1-34 и 53-84.
В крови циркулируют три основные формы: интактный ПТГ, биологически активный фрагмент с мол. м. 7000—7500 и биологически активный
фрагмент с мол. м. 4000. Образование этих фрагментов происходит в печени и почках.
ПТГ секретируется импульсами. Его секреция, наиболее интенсивная в ночные часы, зависит от концентрации ионов кальция в крови. При "снижении концентрации общего кальция до 7,5—8/100 мл скорость секреции возрастает в 5 раз. Она увеличивается также под влиянием агонистов p-адренергических и Н2-гистаминных рецепторов. Физиологические колебания концентрации магния не влияют на секрецию ПТГ.
ПТГ активирует аценилатциклазу клеток-мишеней, что приводит к повышению внутриклеточного уровня цАМФ. Последующая стимуляция протеинкиназ обеспечивает фосфорилирование белков, инициирующих гормональный эффект.
Основная функция ПТГ направлена на поддержание гомеостаза кальция, снижение уровня которого является физиологическим стимулятором, а повышение — ингибитором секреции ПТГ. Эта система обратной связи жестко регулирует уровень кальция во внеклеточной жидкости. ПТГ действует прямо на кости и почки и опосредованно — на кишечник. Под влиянием ПТГ кальций выходит из гидроксиапатита, составляющего кристаллическую решетку костного матрикса; резорбция костной ткани усиливается за счет увеличения активности и числа остеокластов. Это происходит в результате взаимодействия ПТГ с рецепторами остеобластов, в которых под влиянием ПТГ усиливается продукция местных факторов, активирующих остеокласты и их клетки-предшественники. При кратковременном действии ПТГ на костную ткань усиливается и костеобразование. В почках ПТГ подавляет реабсорбцию фосфата и усиливает фосфатурию. Одновременно возрастает канальцевая реабсорбция кальция. Очень важным эффектом ПТГ является активация в почках фермента 1а-гидроксилазы, необходимого для образования кальцитриола. На кишечник ПТГ оказывает косвенное влияние; всасывание кальция в тонком кишечнике увеличивается под действием образующегося в почках активного метаболита витамина D —
- диоксихолекальциферола (кальцитриол). Это соединение стимулирует образование в стенке тонкой кишки специфического кальцийсвязывающего белка.
Содержание ПТГ в сыворотке определяют радиоиммунологически. Наибольшей информативностью обладают наборы, позволяющие определять С-концевые фрагменты ПТГ. Нормальный уровень ПТГ —0,15—0,6 нг/мл (Byk-Mallincrodt — Германия), 15—76 пг/мл (CIS — Франция).
В регуляции гомеостаза кальция принимают участие также кальцитонин (см. раздел 4.1) и активный метаболит витамина D — кальцитриол. Главный стимулятор секреции кальцитонина — повышение концентрации ионизированного кальция в крови, а ингибитор — снижение уровня кальция. Гипо- кальциемическое действие кальцитонина обусловлено подавлением резорбции костной ткани и выхода кальция из кости. Близость структуры активных метаболитов витамина D к стероидным гормонам, их тесная функциональная связь с ПТГ и кальцитонином, а также дистантность действия позволяют считать их гормонами. Физиологическое действие кальцитриола заключается в стимуляции кишечной абсорбции кальция, стимуляции костной резорбции и костеобразования, активации превращения макрофагов в остеокласты.
Гиперпаратиреоз обусловливается гиперсекрецией ПТГ.
Различают первичный, вторичный и третичный гиперпаратиреоз, а также так называемый псевдогиперпаратиреоз, при котором избыток ПТГ продуцируется не околощитовидными железами, а опухолями других тканей.
Первичный гиперпаратиреоз (болезнь Реклингхаузена, фиброзно-кистоз- ная остеодистрофия) может быть обусловлен либо аденомой (аденомами, бластомой) околощитовидных желез, либо их гиперплазией. Соответствующие изменения развиваются либо изолированно, либо как проявление синдромов множественной эндокринной неоплазии (МЭН) типа I (синдром Вермера) и типа II (синдром Сиппла).
Вторичный гиперпаратиреоз представляет собой компенсаторную гиперфункцию и гиперплазию околощитовидных желез, развивающуюся при длительной гиперфосфатемии и гипокальциемии в условиях почечной патологии (хроническая почечная недостаточность, синдром Фанкони, канальцевый ацидоз), патологии ЖКТ (синдром мальабсорбции, резецированный желудок, билиарный цирроз), костных заболеваний (сенильная, пуэрперальная и идиопатическая остеомаляция), а также при недостаточности витамина D (наследуемые и приобретенные формы витамин D-зависимой остеомаляции).
Третичный гиперпаратиреоз возникает на фоне вторичного, когда при длительной гиперплазии околощитовидных желез образуется аденома с автономным функционированием и нарушением механизма обратной связи между уровнем кальция в сыворотке крови и продукцией ПТГ.