Co щитом или без щита? - Петрозаводский государственный

Co щитом
или без щита?
Доктор медицинских наук
И.А.Виноградова,
Здоровье
Речь пойдет не об историческом фехтовании, а о щите, который есть у каждого и о котором мы вспоминаем только тогда,
когда остаемся уже «без щита», – это щитовидная железа.
Впервые «щитовидной» ее назвал в 1656 году Томас Вартон,
английский анатом — исключительно из-за формы. И еще
долгое время оставалось загадкой, какова ее функция: Гален
считал ее частью голосового аппарата, позднее предполагали, что она вырабатывает смазывающие вещества, потом
— что это шунт, препятствующий попаданию крови в мозг.
Маленькая и пока все хорошо — незаметная, она действительно является щитом нашего здоровья. Крепость этого
щита зависит от количества иода в пище, воде, почве и т. д.
А это количество, как хорошо известно, не везде одинаково.
Еще в 1938 году А.П.Виноградов ввел в науку термин
«биогеохимическая провинция» — это территория, характеризующаяся повышенным или пониженным содержанием
одного или нескольких химических элементов в почве или в
воде, а также в организмах животных и растений. В России
есть биогеохимические провинции с дефицитом иода в почвах и кормах; дефицитом или избытком фтора в питьевой
воде; меди в почвах; дефицитом кобальта, бора, избытком
стронция и т. д. В пределах биогеохимической провинции у
человека могут наблюдаться определенные эндемические
болезни, непосредственно связанные с недостаточностью
или избыточностью этих элементов.
Карелия, знаменитая своей мягкой водой, — биогеохимическая провинция и по иоду, и по фтору, и по кальцию, и по
фосфору, и по калию, и по цинку, и по селену. Всего этого у
нас не хватает, причем нехватка иода самая большая, 80%ная! (Суточная потребность в иоде составляет 180—220 мкг,
в Карелии суточное поступление иода в организм — 20—80
мкг.) Мягкая вода не дает накипи на чайнике, ею хорошо мыть
волосы, и для стирки в такой воде не надо много мыла, но с
точки зрения профилактики заболеваний она далеко не идеальна. Отсутствие необходимых микроэлементов приводит
не только к развитию эндемического зоба, но и, например,
к повышенному образованию камней в желчевыводящих и
мочевыводящих путях, развитию кариеса зубов.
Но вернемся к щитовидной железе. Ее патологии — самые частые из эндокринных заболеваний. На земном шаре
эндемическим зобом болеют более 200 млн. человек. Почти
две трети территории нашей страны характеризуется недостатком иода, и население, проживающее на этих территориях, имеет проблемы с щитовидной железой. А в Карелии
заболеваемость, связанная с иоддефицитными состояниями,
составляет более одной трети (33,6%) от всех эндокринологических заболеваний — это 228,5 человек из 10 тысяч (по
данным государственного доклада о состоянии окружающей
среды Республики Карелия в 2009 году).
Почему в Карелии заболеваниями щитовидной железы
страдает больше людей, чем по России в целом? Только
28
1
Симпатичный участник наших исследований
ли дефицит иода в этом виноват? Кафедра фармакологии,
организации и экономики фармации Петрозаводского
государственного университета провела эксперимент,
анализируя работу щитовидной железы в зависимости от
длины светового дня. (О других наших исследованиях, посвященных воздействию сезонных колебаний освещенности
на состояние организма, см. «Химию и жизнь», 2011, № 12.) В
Карелии, впрочем, как и в других районах России, борются с
иоддефицитом, насыщая иодом воду и основные продукты
питания. Всем известны иодированная соль, иодированное
молоко и иодированный хлеб, сахар и рис с морской капустой
или яйца, обогащенные селеном. (Производство гормонов
щитовидной железы невозможно без иода, а без селена
невозможно производство специальных ферментов — деиодиназ, которые превращают тироксин в трииодтиронин. При
нехватке селена не формируются новые клетки щитовидной
железы, замещаясь клетками соединительной ткани. Однако
перечисление всех факторов, необходимых для хорошей
работы щитовидной железы, — тема для отдельной статьи.)
2
Схема регуляции работы щитовидной железы
Гормоны, поступающие в кровь, связываются с транспортными белками
и переносятся к тканям-мишеням. Именно поэтому в крови при биохимических анализах могут определять свободный и связанный тироксин или
трииодтиронин
В 2009 году в Карелии 98% от всей соли в учебных, лечебных, воспитательных и профилактических учреждениях
составляла иодированная; 21,5% от выпуска всей молочной
продукции и 2,6% от хлебной — продукты, обогащенные витаминными и иодированными биологическими добавками.
Почему же количество заболеваний не уменьшается? Возможный ответ на этот вопрос предлагает наш эксперимент.
Все наши исследования проводились на таких милых созданиях, как лабораторные крысы (рис. 1). Конечно, нельзя
безоговорочно переносить результаты, полученные в экспериментах с животными, на людей, но это не повод, чтобы эти
результаты не привести. Тем более что они весьма интересны.
Крысы получали стандартный корм, который содержал
суточное количество иода, и обычную мягкую «карельскую»
воду. И жили они в разных условиях освещения: постоянный
свет, чередующийся режим (12 часов света, 12 часов темноты) или естественное освещение Карелии с белыми ночами
летом и темными днями зимой. У юных, зрелых и старых
крыс мы измеряли гормоны щитовидной железы – тироксин
и трииодтиронин, а также гормон гипофиза ТТГ (тиреотропный гормон), который руководит работой самой щитовидной
железы. В последнее время большинство исследователей
склоняются к тому, что «на самом верху» находится эпифиз,
или шишковидная железа, которая «дирижирует» всей эндокринной системой (рис. 2). В частности, именно она управляет
активностью гипофиза и гипоталамуса. Активность же самого
эпифиза, как хорошо известно, зависит от фотопериода и
уменьшается с возрастом.
И что в итоге оказалось? Посмотрим на рисунок 3. У контрольных крыс, которые жили в стандартном чередующимся
режиме освещения, работа щитовидной железы, как и должно
быть, угасала с возрастом. У крыс, которые жили в естественном освещении Карелии, выработка гормонов с возрастом
тоже уменьшалась, но концентрация гормонов в крови при
этом еще и колебалась, соответствуя сезонам года (то есть
Гормоны щитовидной железы:
история изучения
4
Возрастная динамика тиреотропного гормона (линии тренда).
Стандартное освещение — черная линия; естественное освещение Карелии —
красная линия; постоянное освещение — зеленая линия
1914 год — Эдуард Келвин Кендалл впервые
выделил гормон тироксин в чистом виде.
1927 год — впервые удалось синтезировать
тироксин.
1949 год — установлена физиологическая формула L-тироксина.
1951 год — открыт второй гормон щитовидной
железы — трииодтиронин.
1970 год — открыто превращение тироксина в
трииодтиронин
изменению фотопериода): весной уменьшалось, осенью
увеличивалось. Что касается крыс, живущих при постоянном
свете, уровень гормонов у них снизился гораздо раньше,
чем в контроле, — другими словами, их щитовидная железа
гораздо быстрее постарела.
Таким образом, у крыс одного и того же возраста содержание гормонов было различным в зависимости от того, в каком
режиме освещения они жили. И вдобавок оно не зависело от
Возрастная динамика тироксина (а) и трииодтиронина (б)
Стандартное освещение — черная линия; естественное освещение Карелии —
красная линия; постоянное освещение — зеленая линия
29
«Химия и жизнь», 2012, №6, www.hij.ru
Петрозаводский государственный университет, кафедра
фармакологии, организации и экономики фармации с
курсами микробиологии и гигиены
Проблемы и методы науки
5
Крыса в тесте «открытое поле»
Какие же отсюда можно сделать выводы?
Чтобы организовать профилактику заболеваний щитовидной железы, необходимо учитывать следующие факторы:
1. Недостаток иода в пище, воде и почве в биогеохимической провинции, такой, как Карелия. Всем, кто проживает
в таких условиях, необходимо регулярное потребление
иодсодержащих продуктов. К ним относятся, например, морепродукты — не обязательно дорогостоящие, но и обычная
морская капуста, морская рыба, включая самую дешевую.
На самом деле это касается не только жителей Карелии: не
так давно были разработаны критерии оценки напряженности иодного дефицита, согласно которым легкий либо
умеренный дефицит этого элемента наблюдается по всей
30
6
Крыса в тесте «челночный лабиринт»
территории России.
2. Зависимость поглощения иода, секреции гормонов
щитовидной железы и тиреотропного гормона гипофиза от
функциональной активности эпифиза. Чтобы эпифиз, а вслед
за ним и щитовидная железа функционировали нормально,
необходимо соблюдать простое, всем известное правило:
ложиться до полуночи и спать в темноте.
3. Эпифиз регулирует работу эндокринных желез при помощи гормона мелатонина, значит, организму нужна аминокислота триптофан, из которой синтезируется мелатонин, а
это бананы, индейка, курица, сыр, орехи и семечки.
Все, что вы прочитали в этой статье, можно назвать лишь
предварительными выводами, однако ученые продолжают
работать над этим вопросом. Мы верим, что «эффектом
бабочки» можно управлять и маленькие правила, перечисленные выше, приведут через некоторое время к большим
последствиям — укреплению здоровья людей.
«Химия и жизнь», 2012, №6, www.hij.ru
количества иода, поступившего в организм, ведь все крысы
питались одинаково! Значит, недостаточно, чтобы иод был в
пище, — важно, чтобы он усваивался и попадал в щитовидную
железу в нужных количествах.
Получается, что и иод в организм поступает, и щитовидной
железе он нужен для выработки гормонов тироксина и трииодтиронина, но она его не воспринимает. Виноват в этом
«эндокринный маятник», регулирующий работу щитовидной
железы, — тиреотропный гормон (рис. 4). При постоянном и
естественном освещении на протяжении всей жизни крыс
его выработка была заметно снижена. Выходит, что дирижером всего этого оркестра выступают эпифиз и его гормон
мелатонин, который то секретируется (в темное время) — и
усиливает, то ингибируется (в светлое время) — и блокирует
выработку тиреотропного гормона. Щитовидная железа при
нарушенной освещенности не получает нужного стимула в
виде ТТГ, перестает работать, и иод, который получали крысы
с пищей, становиться бесполезным.
Щитовидная железа человека имеет форму бабочки с распростертыми крыльями. Сразу вспоминается «эффект бабочки» — незначительные воздействия в нелинейных системах,
приводящие к серьезным последствиям. В нашем случае
последствия — серьезнее некуда. Щитовидная железа начинает увеличиваться в размерах, образуется зоб, происходит
ухудшение умственных способностей, деятельности сердца,
теряются слух, зрение, слабеют мышцы, изменяется обмен
веществ, замедляется рост, нарушается психика.
Наши крысы не стали исключением — те, кто жили в условиях постоянного или естественного освещения, хуже проявили себя в тесте открытого поля или челночного лабиринта
(рис. 5 и 6), у них снижалась физическая работоспособность
(они хуже плавали и держались на сетке), чаще встречались
хронические заболевания сердечно-сосудистой системы.
Короче, все как у людей!
Автор статьи благодарит доктора медицинских наук, профессора Анисимова Владимира Николаевича, руководителя отдела канцерогенеза и онкогеронтологии НИИ
онкологии им. Н.Н.Петрова (Санкт-Петербург)— автора и
вдохновителя эксперимента, о котором рассказано здесь.
31