GRUZOŁY WEWNĄTRZWYDZIELNIZE 473 TRZY Tarczyca (glandula thyroidea) jest gruczołem o masie około 40 g, składającym się z dwóch płatów, połączonych węziną. Leży na przedniej powierzchni tchawicy, na wysokości szyi. Komórki endokrynowe pęcherzyków tarczycy wywodzą się z endodermy dogłowowej części kanału pokarmowego, a komórki z grzebienia nerwowego. Tarczyca jest otoczona torebką łącznotkankową, od której odchodzą odnogi w głąb narządu, wytwarzając zrąb (stroma). Miąższ (parenchyma) tarczycy składa się z pęcherzyków oraz leżących na ich obwodzie lub między nimi komórek, czyli komórek jasnych. Komórki nabłonka pęcherzyków wytwarzają trijodotyroninę (T 3 ) i tyroksynę (T 4 ), a komórki kalcytoninę. Między pęcherzykami znajduje się tkanka łączna luźna, zawierająca liczne naczynia krwionośne włosowate typu zatokowego, naczynia limfatyczne oraz włókna nerwowe. Pęcherzyki tarczycy mają średnicę od 20 do 900 µm i stanowią główną masę narządu (rycina 19.9). Ich kształt i wielkość zależą od okolicy narządu oraz jego stanu czynnościowego. Pęcherzyki najczęściej są owalne, ale mogą być koliste lub wielokątne. Ściana pęcherzyków jest zbudowana z jednowarstwowego nabłonka, którego komórki są często nazywane tyreocytami. Najczęściej jest to nabłonek sześcienny, ale może być także płaski. Nabłonek sześcienny bierze czynny udział w wydzielaniu hormonów pod wpływem TSH. Na swojej podstawnej powierzchni ma receptory dla TSH. Nabłonek płaski jest natomiast tkanką spoczynkową. Oba rodzaje nabłonków leżą na blaszce podstawnej. Światło pęcherzyków wypełnione jest homogennym żelem, który nazywany jest koloidem lub tyreoglobuliną. Koloid najczęściej jest kwasochłonny. W postaci jodowanej są magazynowane i przechowywane hormony tarczycy. Tarczyca jest jedynym gruczołem wewnątrzwydzielniczym człowieka, który magazynuje przed wydzieleniem tak duże ilości hormonów. Komórki nabłonkowe pęcherzyków tarczycy biorą udział w wytwarzaniu i wydzielaniu hormonów tarczycy. Mają dobrze rozwiniętą siateczkę śródplazmatyczną szorstką, aparat Golgiego i liczne pęcherzyki wydzielnicze. Na wolnej powierzchni komórek znajdują się mikrokosmki. Między pęcherzykami tarczycy leżą włókna nerwowe adrenergiczne, które się kończą kolbkowato w pobliżu podstawy komórek nabłonkowych pęcherzyków, wytwarzając rodzaj synapsy chemicznej. W ten sposób autonomiczny układ nerwowy może oddziaływać bezpośrednio na czynność komórek nabłonka pęcherzyków. Komórki, czyli komórki jasne (ang. clear jasny), są duże i mają owalne, pęcherzykowate jądra. Pochodzą z grzebienia nerwowego i stanowią około 10% komórek nabłonka tarczycy. Najczęściej leżą w grupach na obwodzie pęcherzyków, chociaż niekiedy znajdują się także między pęcherzykami. Komórki mają dobrze rozwiniętą siateczkę śródplazmatyczną szorstką, aparat Golgiego oraz liczne pęcherzyki wydzielnicze (rycina 19.9). Syntetyzują i wydzielają peptyd kalcytoninę (patrz także s. 214). Gen dla kalcytoniny jest również aktywny w komórkach podwzgórza i przysadki mózgowej, gdzie wytwarza peptyd podobny do kalcytoniny (GRP), który rozszerza naczynia krwionośne i jest neurotransmiterem.
474 HISTOLOGI D D a b Rycina 19.9 a c. Tarczyca. a. Mikrofotografia, powiększenie 400. pęcherzyk wypełniony koloidem (). nabłonek. D grupy komórek. b. Mikrofotografia. Styk trzech pęcherzyków. czynny nabłonek jednowarstwowy sześcienny. spoczynkowy nabłonek jednowarstwowy płaski. koloid. c. Schemat podstawowych funkcji komórek pęcherzyka tarczycy w wytwarzaniu hormonów T3 i T4 w dwóch fazach: egzokrynowej i endokrynowej. Hormony tarczycy i ich wytwarzanie Hormony nabłonka pęcherzyków Głównymi hormonami nabłonka pęcherzyków tarczycy są trijodotyronina (T3) i tyroksyna, czyli tetrajodotyronina (T4). Hormony te są wytwarzane przez komórki nabłonkowe pęcherzyków i magazynowane w ich wnętrzu w postaci. Trijodotyronina jest wytwarzana z tyroksyny także w wątrobie i nerkach. Synteza i uwalnianie hormonów przebiega w dwóch etapach: egzokrynowym i endokrynowym i odbywa się w cytoplazmie komórek pęcherzykowych oraz w świetle pęcherzyków (rycina 19.9). Etap egzokrynowy syntezy hormonów: Synteza. Proces ten odbywa się w sposób typowy dla syntezy białka. Najpierw jest syntetyzowany polipeptyd w siateczce śródplazmatycznej szorstkiej, w której jest także doda-
GRUZOŁY WEWNĄTRZWYDZIELNIZE 475 Faza egzokrynowa Faza endokrynowa Jodowanie Peroksydaza Egzocytoza Synteza i transport i peroksydazy Endocytoza jodowanej Mikrokosmki J T 3 Trawienie (lizosomy) TP T 4 Pompa J MP Receptor TSH TSH TSH c yklaza adenylanowa Naczynie krwionośne wana mannoza. W aparacie Golgiego jest jeszcze dodawana galaktoza oraz następuje segregacja cząsteczek glikoproteiny () i opakowanie ich błoną z wytworzeniem pęcherzyków transportujących. Każda cząsteczka ma 140 reszt tyrozynowych wiążących jod. Do pęcherzyków dostaje się również enzym peroksydaza. Tyreoglobulina + peroksydaza są transportowane w pęcherzykach wydzielniczych ku błonie komórkowej, gdzie następuje ich egzocytoza do światła pęcherzyka. Jodowanie. Jony jodu są aktywnie pompowane do komórek nabłonka pęcherzyków za pomocą błonowej pompy jodowej TP-azy, znajdującej się w błonie komórkowej podstawnej powierzchni komórek. To pompowanie jest często nazywane wychwytem J, a w jego wyniku stężenie jodu w komórkach nabłonkowych przewyższa 100-krotnie jego stężenie w krwi. niony, a głównie nadchlorany, używane są w praktyce lekarskiej jako leki hamujące pompę jodową i wychwyt J. J dyfundują przez wierzchołkową błonę komórkową nabłonka do światła pęcherzyka. Tutaj peroksydaza utlenia je do jodu pierwiastkowego w reakcji:
476 HISTOLOGI 2J J 2 + 2e. ktywność peroksydazy i jodowanie można zahamować merkaptoimidazolem i propylotiouracylem, które używane są w praktyce lekarskiej jako leki przeciw chorobom tarczycy. Jod pierwiastkowy w pobliżu błony komórkowej wiąże się z grupami tyrozynowymi. Reakcja jest katalizowana przez peroksydazę związaną z błoną komórkową mikrokosmków. Najpierw jeden atom jodu wiąże się z jedną cząsteczką tyrozyny, wytwarzając monojodotyrozynę (MIT), a później wiąże się jeszcze jeden, wytwarzając dijodotyrozynę (DIT). Peroksydaza katalizuje także wewnątrzcząsteczkową konwersję struktury, w której wyniku łączą się dwie cząsteczki dijodotyrozyny, wytwarzając tetrajodotyroninę (T 4 ), czyli tyroksynę, z uwolnieniem alaniny. Trijodotyronina (T 3 ) powstaje przez kondensację monojodotyrozyny i dijodotyrozyny lub też przez dejodynację (usunięcie atomu jodu) tyroksyny. Hormony tarczycy przechowywane w koloidzie są nieczynne, ale stanowią rezerwuar wystarczający człowiekowi na około 10 miesięcy. Etap endokrynowy syntezy hormonów: Powstawanie i uwalnianie czynnych hormonów. Po pobudzeniu komórek pęcherzykowych przez TSH następuje endocytoza jodowanej przez komórki nabłonka pęcherzyków tarczycy. Zendocytowana tyreoglobulina pojawia się w pęcherzykach wydzielniczych cytoplazmy komórek nabłonka. Pęcherzyki te zlewają się z lizosomami, których proteazy hydrolizują jodowaną tyreoglobulinę, wytwarzając tetrajodotyroninę (T 4 ), czyli tyroksynę, trijodotyroninę (T 3 ), dijodotyrozynę i monojodotyrozynę. Tetrajodotyronina i trijodotyronina przenikają przez błonę podstawną komórki nabłonka i dostają się do krwi. Natomiast dijodotyrozyna i monojodotyrozyna nie przechodzą do krwi. Za pomocą enzymu dehalogenazy jodotyrozynowej tracą jod, który jest ponownie wykorzystywany do jodowania. Trijodotyronina, która jest najsilniej działającym hormonem komórek nabłonkowych tarczycy, powstaje również w tkankach poza tarczycą przez usuwanie jednego atomu jodu z cząsteczki tyroksyny. Reakcja taka jest katalizowana przez enzym dejodynazę tyroksyny. Hormon komórek, kalcytonina Komórki (rycina 19.9) wytwarzają hormon peptydowy składający się z 32 aminokwasów kalcytoninę. Receptory dla kalcytoniny mają na swojej powierzchni komórki kościogubne osteoklasty, które pod jej wpływem tracą wypustki i się unieczynniają. Hamuje to niszczenie kości i powoduje zmniejszenie stężenia a 2+ we krwi (hipokalcemia). zynność hormonów tarczycy Hormony nabłonka pęcherzyków. Tyroksyna jest głównym hormonem tarczycy, ale działa 3 4 razy słabiej niż trijodotyronina. Receptory dla hormonów tarczycy znajdują się w jądrach wielu rodzajów komórek (patrz s. 456). Tyroksyna i trijodotyronina działają na większość komórek organizmu, wpływając na ich mitochondria. Doprowadza to do zwiększenia liczby mitochondriów, liczby grzebieni mitochondrialnych, syntezy białek mitochondrialnych. W wyniku takiego działania i wpływu innych czynników zwiększa się podstawowa przemiana materii, tj. tkankowe oddychanie tlenowe oraz tlenowa fosforylacja, a także synteza białek (przez pobudzenie transkrypcji). W skali całego organizmu hormony te zwiększają absorpcję węglo-
GRUZOŁY WEWNĄTRZWYDZIELNIZE 477 wodanów w jelicie, regulują metabolizm tłuszczów, pobudzają wzrost organizmu i niektórych jego części, szczególnie ośrodkowego układu nerwowego. Hormon komórek kalcytonina wiąże się z receptorami na powierzchni osteoklastów. Pod wpływem kalcytoniny osteoklasty unieczynniają się i przestają niszczyć kość. Prowadzi to do zmniejszenia stężenia a 2+ we krwi i płynach tkankowych, czyli do hipokalcemii. Kalcytonina zmniejsza także wchłanianie wapnia i fosforanów w jelicie, a zwiększa ich wydalanie z moczem, co pogłębia hipokalcemię. Hormon ten jest używany w leczeniu częstego schorzenia osteoporozy (patrz także s. 274). Najsilniejszym czynnikiem regulującym wydzielanie kalcytoniny jest pozakomórkowe stężenie a 2+. Jego zwiększenie pobudza, a zmniejszenie poniżej normy hamuje wydzielanie hormonu. Regulacja czynności tarczycy zynność tarczycy synteza i uwalnianienie jodotyronin, jest regulowana przez układ podwzgórzowo-przysadkowy. Tyreoliberyna pobudza wydzielanie tyreotropiny (TSH) przez komórki tyreotropowe. TSH wpływa pobudzająco na syntezę, pompowanie jonów jodu oraz wydzielanie jodotyronin. Istnieje także oddziaływanie na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego: jodotyroniny hamują wydzielanie TSH (rycina 19.10). Rycina 19.10. Diagram przedstawiający regulację czynności tarczycy: komórek nabłonkowych pęcherzyków i komórek. spekt lekarski Szczególną chorobą tarczycy jest jej nadczynność, czyli choroba Gravesa asedowa, występująca u mniej niż 1% ludzi, głównie u kobiet. Dochodzi w niej do nadprodukcji T 3 i T 4 wskutek aktywacji receptorów dla TSH na powierzchni komórek nabłonkowych pęcherzyków tarczycy. ktywacja receptorów następuje po ich związaniu z przeciwciałami immunoglobulinami, które są produktami komórek plazmatycznych i limfocytów. horoba ma zatem podłoże autoimmunologiczne. harakteryzuje się wytrzeszczem (exophtalmus) i objawami sercowymi. Wytrzeszcz jest powodowany wzrostem liczby limfocytów T, neutrofilów, makrofagów oraz adipocytów w oczodołach. Objawy sercowe powoduje nadmiar T 3, co pobudza białko fosfolamban błony siateczki śródplazmatycznej gładkiej kardiomiocytów (patrz s. 286), które reguluje napływ a 2+ do tej siateczki. Wywołuje to zaburzenia rozkurczu serca prowadzące do przyspieszenia jego pracy (tachykardia).