Ось гипоталамус–гипофиз–щитовидная железа

Часть нейроэндокринной системы

Гипоталамо -гипофизарно-тиреоидная ось ( сокращенно ГГТ-ось , также известная как тиреоидный гомеостаз или тиреотропный контроль обратной связи) является частью нейроэндокринной системы, отвечающей за регуляцию обмена веществ , а также реагирует на стресс.

Как следует из названия, он зависит от гипоталамуса , гипофиза и щитовидной железы .

Гипоталамус ощущает низкие уровни циркулирующего гормона щитовидной железы ( трийодтиронина (Т3) и тироксина (Т4)) и реагирует, высвобождая тиреотропин-рилизинг-гормон (ТРГ). ТРГ стимулирует переднюю долю гипофиза для выработки тиреотропного гормона (ТТГ). ТТГ, в свою очередь, стимулирует щитовидную железу для выработки тиреоидного гормона до тех пор, пока уровень в крови не вернется к норме. Тиреоидный гормон оказывает отрицательный обратный контроль на гипоталамус, а также на переднюю долю гипофиза, таким образом контролируя высвобождение как ТРГ из гипоталамуса, так и ТТГ из передней доли гипофиза. ^[2]

Оси HPA , HPG и HPT представляют собой три пути , в которых гипоталамус и гипофиз управляют нейроэндокринной функцией.

Физиология

Гомеостаз щитовидной железы является результатом многопетлевой системы обратной связи , которая встречается практически у всех высших позвоночных . Правильная функция тиреотропного контроля обратной связи необходима для роста , дифференциации , воспроизводства и интеллекта . Очень немногие животные (например, аксолотли и ленивцы ) имеют нарушенный гомеостаз щитовидной железы, который демонстрирует очень низкую заданную точку , которая, как предполагается, лежит в основе метаболических и онтогенетических аномалий этих животных.

Гипофиз секретирует тиреотропин (ТТГ; тиреотропный гормон), который стимулирует щитовидную железу к секреции тироксина (Т4) и, в меньшей степени, трийодтиронина (Т3). Однако основная часть Т3 вырабатывается в периферических органах, например, печени , жировой ткани , глии и скелетных мышцах путем дейодирования из циркулирующего Т4. Дейодирование контролируется многочисленными гормонами и нервными сигналами, включая ТТГ, вазопрессин и катехоламины .

Оба периферических тиреоидных гормона (йодтиронины) подавляют секрецию тиреотропина из гипофиза ( отрицательная обратная связь ). В результате достигаются равновесные концентрации всех гормонов.

Секреция ТТГ также контролируется тиролиберином (тиролиберином, ТРГ), секреция которого сама по себе снова подавляется плазменными Т4 и Т3 в цереброспинальной жидкости (длинная обратная связь, петля Фекете-Лехана). ^[4] Дополнительные петли обратной связи представляют собой ультракороткую обратную связь, контролирующую секрецию ТТГ (петля Броккена-Вирсинги-Пруммеля) ^[5] и линейные петли обратной связи, контролирующие связывание белков плазмы .

Недавние исследования показали существование дополнительного прямого мотива, связывающего высвобождение ТТГ с активностью дейодиназы у людей. ^[6]^[7]^[8] Существование этого шунта ТТГ-Т3 может объяснить, почему активность дейодиназы выше у пациентов с гипотиреозом и почему небольшая часть затронутых лиц может получить пользу от заместительной терапии Т3. ^[9]

Конвергенция множественных афферентных сигналов в контроле высвобождения ТТГ, включая, помимо прочего, Т3, ^[10] цитокины ^[11]^[12] и антитела к рецепторам ТТГ ^[13], может быть причиной наблюдения, что связь между концентрацией свободного Т4 и уровнями ТТГ отклоняется ^[14]^[15]^[16]^[17] от чисто логлинейной связи, которая была предложена ранее. ^[18] Недавние исследования показывают, что грелин также играет роль в стимуляции выработки Т4 и последующем подавлении ТТГ напрямую и посредством отрицательной обратной связи. ^[19]

Функциональные состояния тиреотропной обратной связи

Эутиреоз : нормальная функция щитовидной железы
Гипотиреоз : снижение функции щитовидной железы
- первичный гипотиреоз: обратная связь прерывается низкой секреторной способностью щитовидной железы, например, после операции на щитовидной железе или в случае аутоиммунного тиреоидита
- вторичный гипотиреоз: обратная связь прерывается на уровне гипофиза, например, при недостаточности передней доли гипофиза
- Третичный гипотиреоз: отсутствие стимуляции ТРГ, например, при гипоталамической недостаточности, синдроме Пикардта–Фальбуша или синдроме эутиреоидной недостаточности .
Гипертиреоз : неадекватно повышенная функция щитовидной железы
- первичный гипертиреоз: неадекватная секреция гормонов щитовидной железы, например, при болезни Грейвса .
- Вторичный гипертиреоз: редкое состояние, например, в случае аденомы гипофиза , продуцирующей ТТГ , или частичной резистентности к гормонам щитовидной железы.
Тиреотоксикоз : избыточное снабжение гормонами щитовидной железы, например, вследствие передозировки экзогенного левотироксина.
Синдром низкого уровня Т3 и синдром высокого уровня Т3: последствия повышенного гиподейодирования, например, при критических заболеваниях в качестве примера аллостаза 1-го типа ^[20] или гипердейодирования, как при аллостазе 2-го типа , включая посттравматическое стрессовое расстройство ^[12] .
Резистентность к гормонам щитовидной железы : прерывание обратной связи на уровне рецепторов тиреоидных гормонов гипофиза.

Диагностика

Стандартные процедуры охватывают определение уровня следующих гормонов в сыворотке крови :

ТТГ (тиреотропин, тиреотропный гормон)
Бесплатный Т4
Бесплатный Т3

В особых случаях могут потребоваться следующие анализы и процедуры:

Всего Т4
Всего Т3
ТБГ
ТРГ-тест
Секреторная способность щитовидной железы (СЩЖ) ^[21]
Суммарная активность периферических дейодиназ (ГД) ^[21]
Индекс ТТГ (TSHI) ^[22]

Смотрите также

Тесты на функцию щитовидной железы
Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось
Гипоталамо-гипофизарно-гонадная ось
Гипоталамо-нейрогипофизарная система
SimThyr — бесплатная компьютерная симуляция гомеостаза щитовидной железы у людей

Ссылки

^ Ссылки, использованные в обзорном рисунке, можно найти в статье об изображении в Commons: Ссылки .
^ Dietrich JW, Landgrafe G, Fotiadou EH (2012). «TSH и тиреотропные агонисты: ключевые участники гомеостаза щитовидной железы». Журнал исследований щитовидной железы . 2012 : 1–29 . doi : 10.1155/2012/351864 . PMC 3544290. PMID 23365787 .
^ Ссылки, использованные в подробном рисунке, можно найти в статье об изображении в Commons: Ссылки .
^ Lechan, Ronald M.; Fekete, C (2004). «Обратная регуляция тиреотропин-рилизинг-гормона (TRH): механизмы синдрома нетиреоидных заболеваний». Журнал эндокринологических исследований . 27 (6 Suppl): 105–19 . PMID 15481810.
^ Prummel MF, Brokken LJ, Wiersinga WM (2004). «Ультракороткопетлевой контроль секреции тиреотропина». Thyroid . 14 (10): 825– 9. doi :10.1089/thy.2004.14.825. PMID 15588378.
^ Hoermann R, Midgley JE, Giacobino A, Eckl WA, Wahl HG, Dietrich JW, Larisch R (2014). «Гомеостатическое равновесие между свободными гормонами щитовидной железы и гипофизарным тиреотропином модулируется различными факторами, включая возраст, индекс массы тела и лечение». Клиническая эндокринология . 81 (6): 907–15 . doi : 10.1111/cen.12527 . PMID 24953754. S2CID 19341039.
^ Дитрих, Дж. В.; Мидгли, Дж. Э.; Лариш, Р.; Хёрманн, Р. (декабрь 2015 г.). «О крысах и людях: гомеостаз щитовидной железы у грызунов и людей». The Lancet Diabetes & Endocrinology . 3 (12): 932– 933. doi : 10.1016/S2213-8587(15)00421-0 . PMID 26590684.
^ Hoermann, R; Midgley, JE; Larisch, R; Dietrich, JW (2015). «Гомеостатический контроль оси щитовидная железа-гипофиз: перспективы диагностики и лечения». Frontiers in Endocrinology . 6 : 177. doi : 10.3389/fendo.2015.00177 . PMC 4653296. PMID 26635726 .
^ Hoermann R, Midgley JE, Larisch R, Dietrich JW (2015). «Интеграция периферической и железистой регуляции продукции трийодтиронина тиротропином у нелеченых и леченных тироксином субъектов». Hormone and Metabolic Research . 47 (9): 674– 80. doi :10.1055/s-0034-1398616. PMID 25750078. S2CID 9824656.
^ Hoermann, R; Midgley, JEM; Dietrich, JW; Larisch, R (июнь 2017 г.). «Двойной контроль секреции тиреотропного гормона гипофиза тироксином и трийодтиронином у пациентов с атиреозом». Therapeutic Advances in Endocrinology and Metabolism . 8 (6): 83–95 . doi :10.1177/2042018817716401. PMC 5524252. PMID 28794850 .
^ Fliers, E; Kalsbeek, A; Boelen, A (ноябрь 2014 г.). «За пределами фиксированной уставки оси гипоталамус-гипофиз-щитовидная железа» (PDF) . European Journal of Endocrinology . 171 (5): R197–208. doi : 10.1530/EJE-14-0285 . PMID 25005935.
^ ab Chatzitomaris, Apostolos; Hoermann, Rudolf; Midgley, John E.; Hering, Steffen; Urban, Aline; Dietrich, Barbara; Abood, Assjana; Klein, Harald H.; Dietrich, Johannes W. (20 июля 2017 г.). «Аллостаз щитовидной железы — адаптивные реакции тиреотропной обратной связи в условиях напряжения, стресса и программирования развития». Frontiers in Endocrinology . 8 : 163. doi : 10.3389/fendo.2017.00163 . PMC 5517413. PMID 28775711 .
^ Brokken LJ, Wiersinga WM, Prummel MF (2003). «Аутоантитела к рецептору тиротропина связаны с продолжающимся подавлением тиротропина у леченных эутиреоидных пациентов с болезнью Грейвса». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 88 (9): 4135– 4138. doi : 10.1210/jc.2003-030430 . PMID 12970276.
^ Hoermann R, Eckl W, Hoermann C, Larisch R (2010). «Сложная связь между свободным тироксином и ТТГ в регуляции функции щитовидной железы». Европейский журнал эндокринологии . 162 (6): 1123– 9. doi : 10.1530/EJE-10-0106 . PMID 20299491.
^ Clark PM, Holder RL, Haque SM, Hobbs FD, Roberts LM, Franklyn JA (2012). «Взаимосвязь между сывороточным ТТГ и свободным Т4 у пожилых людей». Журнал клинической патологии . 65 (5): 463– 5. doi :10.1136/jclinpath-2011-200433. PMID 22287691. S2CID 43886378.
^ Hoermann R, Midgley JE, Larisch R, Dietrich JW (2012). «Является ли гипофизарный ТТГ адекватным показателем гомеостаза, контролируемого гормонами щитовидной железы, во время лечения тироксином?». European Journal of Endocrinology . 168 (2): 271– 80. doi : 10.1530/EJE-12-0819 . PMID 23184912.
^ Midgley JE, Hoermann R, Larisch R, Dietrich JW (2013). «Физиологические состояния и функциональная связь между тиреотропином и свободным тироксином в здоровье и заболевании щитовидной железы: данные in vivo и in silico предполагают иерархическую модель». Журнал клинической патологии . 66 (4): 335–42 . doi :10.1136/jclinpath-2012-201213. PMID 23423518. S2CID 46291947.
^ Reichlin S, Utiger RD (1967). «Регуляция оси гипофиз-щитовидная железа у человека: связь концентрации ТТГ с концентрацией свободного и общего тироксина в плазме». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 27 (2): 251– 5. doi :10.1210/jcem-27-2-251. PMID 4163614.
^ Kluge M, et al. (2010). «Грелин влияет на ось гипоталамус–гипофиз–щитовидная железа у людей, увеличивая свободный тироксин и уменьшая ТТГ в плазме». European Journal of Endocrinology . 162 (6): 1059– 1065. doi : 10.1530/EJE-10-0094 . PMID 20423986. S2CID 5237852.
^ Liu S, Ren J, Zhao Y, Han G, Hong Z, Yan D, Chen J, Gu G, Wang G, Wang X, Fan C, Li J (2013). «Синдром нетиреоидного заболевания: далеко ли он от болезни Крона?». Журнал клинической гастроэнтерологии . 47 (2): 153– 9. doi :10.1097/MCG.0b013e318254ea8a. PMID 22874844. S2CID 35344744.
^ Аб Дитрих, JW (2002). Der Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreis . Берлин, Германия: Logos-Verlag Berlin. ISBN 978-3-89722-850-4. OCLC 50451543. OL 24586469M. 3897228505.
^ Jostel A, Ryder WD, Shalet SM (2009). «Использование тестов функции щитовидной железы в диагностике гипопитуитаризма: определение и оценка индекса ТТГ». Клиническая эндокринология . 71 (4): 529–34 . doi :10.1111/j.1365-2265.2009.03534.x. PMID 19226261. S2CID 10827131.

Дальнейшее чтение

Dietrich JW, Tesche A, Pickardt CR, Mitzdorf U (2004). «Управление тиреотропной обратной связью: доказательства дополнительной сверхкороткой петли обратной связи из фрактального анализа». Кибернетика и системы . 35 (4): 315– 331. doi :10.1080/01969720490443354. S2CID 13421388.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Gauna C, van den Berghe GH, van der Lely AJ (2005). «Функция гипофиза при тяжелых и опасных для жизни заболеваниях». Pituitary . 8 ( 3– 4): 213– 217. doi :10.1007/s11102-006-6043-3. PMID 16508715. S2CID 22305001.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Дитрих, Йоханнес В.; Мидгли, Джон Э.М.; Хорманн, Рудольф (2018). Гомеостаз и аллостаз функции щитовидной железы . Лозанна: Frontiers Media SA. ISBN 9782889455706.

[1] Ссылки, использованные в обзорном рисунке, можно найти в статье об изображении в Commons: Ссылки .

[2] Dietrich JW, Landgrafe G, Fotiadou EH (2012). «TSH и тиреотропные агонисты: ключевые участники гомеостаза щитовидной железы». Журнал исследований щитовидной железы . 2012 : 1–29 . doi : 10.1155/2012/351864 . PMC 3544290. PMID 23365787 .

[3] Ссылки, использованные в подробном рисунке, можно найти в статье об изображении в Commons: Ссылки .

[LechanFekete2004-4] Lechan, Ronald M.; Fekete, C (2004). «Обратная регуляция тиреотропин-рилизинг-гормона (TRH): механизмы синдрома нетиреоидных заболеваний». Журнал эндокринологических исследований . 27 (6 Suppl): 105–19 . PMID 15481810.

[5] Prummel MF, Brokken LJ, Wiersinga WM (2004). «Ультракороткопетлевой контроль секреции тиреотропина». Thyroid . 14 (10): 825– 9. doi :10.1089/thy.2004.14.825. PMID 15588378.

[6] Hoermann R, Midgley JE, Giacobino A, Eckl WA, Wahl HG, Dietrich JW, Larisch R (2014). «Гомеостатическое равновесие между свободными гормонами щитовидной железы и гипофизарным тиреотропином модулируется различными факторами, включая возраст, индекс массы тела и лечение». Клиническая эндокринология . 81 (6): 907–15 . doi : 10.1111/cen.12527 . PMID 24953754. S2CID 19341039.

[7] Дитрих, Дж. В.; Мидгли, Дж. Э.; Лариш, Р.; Хёрманн, Р. (декабрь 2015 г.). «О крысах и людях: гомеостаз щитовидной железы у грызунов и людей». The Lancet Diabetes & Endocrinology . 3 (12): 932– 933. doi : 10.1016/S2213-8587(15)00421-0 . PMID 26590684.

[8] Hoermann, R; Midgley, JE; Larisch, R; Dietrich, JW (2015). «Гомеостатический контроль оси щитовидная железа-гипофиз: перспективы диагностики и лечения». Frontiers in Endocrinology . 6 : 177. doi : 10.3389/fendo.2015.00177 . PMC 4653296. PMID 26635726 .

[9] Hoermann R, Midgley JE, Larisch R, Dietrich JW (2015). «Интеграция периферической и железистой регуляции продукции трийодтиронина тиротропином у нелеченых и леченных тироксином субъектов». Hormone and Metabolic Research . 47 (9): 674– 80. doi :10.1055/s-0034-1398616. PMID 25750078. S2CID 9824656.

[10] Hoermann, R; Midgley, JEM; Dietrich, JW; Larisch, R (июнь 2017 г.). «Двойной контроль секреции тиреотропного гормона гипофиза тироксином и трийодтиронином у пациентов с атиреозом». Therapeutic Advances in Endocrinology and Metabolism . 8 (6): 83–95 . doi :10.1177/2042018817716401. PMC 5524252. PMID 28794850 .

[11] Fliers, E; Kalsbeek, A; Boelen, A (ноябрь 2014 г.). «За пределами фиксированной уставки оси гипоталамус-гипофиз-щитовидная железа» (PDF) . European Journal of Endocrinology . 171 (5): R197–208. doi : 10.1530/EJE-14-0285 . PMID 25005935.

[Chatzitomaris_2017-12] Chatzitomaris, Apostolos; Hoermann, Rudolf; Midgley, John E.; Hering, Steffen; Urban, Aline; Dietrich, Barbara; Abood, Assjana; Klein, Harald H.; Dietrich, Johannes W. (20 июля 2017 г.). «Аллостаз щитовидной железы — адаптивные реакции тиреотропной обратной связи в условиях напряжения, стресса и программирования развития». Frontiers in Endocrinology . 8 : 163. doi : 10.3389/fendo.2017.00163 . PMC 5517413. PMID 28775711 .

[13] Brokken LJ, Wiersinga WM, Prummel MF (2003). «Аутоантитела к рецептору тиротропина связаны с продолжающимся подавлением тиротропина у леченных эутиреоидных пациентов с болезнью Грейвса». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 88 (9): 4135– 4138. doi : 10.1210/jc.2003-030430 . PMID 12970276.

[14] Hoermann R, Eckl W, Hoermann C, Larisch R (2010). «Сложная связь между свободным тироксином и ТТГ в регуляции функции щитовидной железы». Европейский журнал эндокринологии . 162 (6): 1123– 9. doi : 10.1530/EJE-10-0106 . PMID 20299491.

[15] Clark PM, Holder RL, Haque SM, Hobbs FD, Roberts LM, Franklyn JA (2012). «Взаимосвязь между сывороточным ТТГ и свободным Т4 у пожилых людей». Журнал клинической патологии . 65 (5): 463– 5. doi :10.1136/jclinpath-2011-200433. PMID 22287691. S2CID 43886378.

[16] Hoermann R, Midgley JE, Larisch R, Dietrich JW (2012). «Является ли гипофизарный ТТГ адекватным показателем гомеостаза, контролируемого гормонами щитовидной железы, во время лечения тироксином?». European Journal of Endocrinology . 168 (2): 271– 80. doi : 10.1530/EJE-12-0819 . PMID 23184912.

[17] Midgley JE, Hoermann R, Larisch R, Dietrich JW (2013). «Физиологические состояния и функциональная связь между тиреотропином и свободным тироксином в здоровье и заболевании щитовидной железы: данные in vivo и in silico предполагают иерархическую модель». Журнал клинической патологии . 66 (4): 335–42 . doi :10.1136/jclinpath-2012-201213. PMID 23423518. S2CID 46291947.

[18] Reichlin S, Utiger RD (1967). «Регуляция оси гипофиз-щитовидная железа у человека: связь концентрации ТТГ с концентрацией свободного и общего тироксина в плазме». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 27 (2): 251– 5. doi :10.1210/jcem-27-2-251. PMID 4163614.

[19] Kluge M, et al. (2010). «Грелин влияет на ось гипоталамус–гипофиз–щитовидная железа у людей, увеличивая свободный тироксин и уменьшая ТТГ в плазме». European Journal of Endocrinology . 162 (6): 1059– 1065. doi : 10.1530/EJE-10-0094 . PMID 20423986. S2CID 5237852.

[20] Liu S, Ren J, Zhao Y, Han G, Hong Z, Yan D, Chen J, Gu G, Wang G, Wang X, Fan C, Li J (2013). «Синдром нетиреоидного заболевания: далеко ли он от болезни Крона?». Журнал клинической гастроэнтерологии . 47 (2): 153– 9. doi :10.1097/MCG.0b013e318254ea8a. PMID 22874844. S2CID 35344744.

[dietrich2002-21] Аб Дитрих, JW (2002). Der Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreis . Берлин, Германия: Logos-Verlag Berlin. ISBN 978-3-89722-850-4. OCLC 50451543. OL 24586469M. 3897228505.

[jostel2009-22] Jostel A, Ryder WD, Shalet SM (2009). «Использование тестов функции щитовидной железы в диагностике гипопитуитаризма: определение и оценка индекса ТТГ». Клиническая эндокринология . 71 (4): 529–34 . doi :10.1111/j.1365-2265.2009.03534.x. PMID 19226261. S2CID 10827131.