Новые подходы к количественной оценке метаболизма трийодтиронина в организме

Трийодтиронин (Тз) — один из гормонов щитовидной железы, являющийся, как известно, регулятором системного действия, контролирующим основной обмен, ядерный и цитоплазматический синтез белка, проницаемость клеточных и субклеточных мембран фосфолипидной природы, а также функциональное состояние и структурные особенности рибосом, митохондрий и плазматического ретикулума. Содержание Т₃ в крови определяется, с одной стороны, скоростью его секреции щитовидной железой (контролируется по закону обратной связи тиреотропным гормоном гипофиза — ТТГ), с другой — скоростью реакции монойодирования тироксина [6]. Нарушения функционального состояния щитовидной железы, регуляторных механизмов в звене гипоталамус — гипофиз — щитовидная железа приводят к развитию ряда самостоятельных нозологических форм заболеваний, а также наблюдаются при некоторых общесоматических и онкологических заболеваниях [3]. Основным методом исследования гипофизарно-тиреоидной системы организма является определение концентрации связанных с белками и свободных форм гормонов щитовидной железы, а также ТТГ в крови различными сатурационными методами (радиоиммунологическими, иммунохимическими, иммунофлюоресцентными и др.) [5]. Однако исследование гормонов щитовидной железы в периферической крови, определение уровня ТТГ, а также проба с тиреолиберином отражают в большей степени процессы синтеза гормонов в щитовидной железе, состояние регуляторных систем гипоталамус — гипофиз — щитовидная железа и в значительно меньшей степени — процессы тканевого обмена тиреоидных гормонов, в частности Т₃, как основного носителя эффектов тиреоидных гормонов. Определение уровня Т₃ в организме, основанное на пероральном приеме определенного количества Т₃ и расчете некого интегрального показателя, отражающего количество поступления гормона в ткани за определенное время, позволило выявить нарушения тиреоидного статуса организма у больных с некоторыми видами злокачественных новообразований [1, 2].

Целью настоящего исследования явилась разработка метода количественной оценки метаболизма Т₃ на тканевом уровне с определением (в абсолютных единицах) потребности организма в Т₃ в единицу времени.

Материалы и методы

В основу предлагаемого способа оценки метаболизма Тз положена математическая модель, построенная на основе существующих представлений о биологическом цикле гормона.

Известно, что Т₃ находится в кровяном русле в основном в обратимо связанном с белками состоянии. В связанном состоянии гормон не активен и в ткани не поступает. Метаболически активным является свободный Тз, который проникает через клеточную мембрану и метаболизируется в клетке. Таким образом, кинетическая схема содержания Т₃ в кровяном русле выглядит следующим образом:

Л( Z) °эндог ⁺ “экзог

1

F + С^> В

I

■/(О,

где F— свободная форма Т₃ в кровяном русле; В — связанная форма Т3 в кровяном русле; С — белки, обратимо связывающие Т₃; а(/) — общий поток поступления свободного Т3 в кровяное русло (эндогенный + экзогенный потоки); /(/) — поток поступления свободного Тз в ткани (поток утилизации).

Можно допустить, что эндогенный поток поступления Т3 за некий ограниченный период времени изменяется незначительно и может быть заменен неким средним эндогенным потоком. Если мы заменим общий поток поступления в кровяное русло о(/) Т₃ с постоянного на поток с линейным увеличением поступления гормона во времени, то, поскольку утилизация не может расти неограниченно, начиная с некоторого момента /*, поток утилизации J(t) перестает быть пропорциональным концентрации гормона в крови и устанавливается равным своему максимальному значению J_max. В дальнейшем предполагалось, что J_max намного превышает значение а' — эндогенного потока Т₃ (/,_пах а").

Теоретически ожидаемые концентрации общего Т₃ в крови при поступлении экзогенного Т₃ с линейным увеличением вводимого количества во времени выражаются формулами

^0= Г_о + ^?-^-³; esrsr*;

■ T(t) =                                    ₊/>/*;

где T(t) — концентрация общего Т3 в крови; 7q — концентрация общего Т3 в момент начала введения экзогенного Т₃; а' — эндогенный поток поступления Т₃; t — время; « — ускорение экзогенного потока Т3; г* — время наступления максимальной утилизации Т₃; J_max — а' — превышение максимального потока утилизации над эндогенным потоком поступления Т3 (J_max > а'); И — компартмент распределения Т3 (объем свободного распределения Тз — кровяное русло и некая часть экзоцеллюлярного пространства организма); эе — коэффициент, учитывающий утилизацию при одновременном накоплении экзогенно вводимого Т3 в динамическом депо в виде связанной формы. Кроме того, рассчитывали /\atilit — количество Т3, потребленного тканями за время исследования (в нг); J_stand ^— максимальное количество потребления Т3 в единицу времени на 1 кг массы (,/_stand = Лпах/^масса животных). Расчет указанных параметров осуществляли по специальной программе, разработанной для обработки экспериментальных данных, по предложенной модели изменения концентрации гормона в крови, на основе современных методов статистики, реализованной на персональном компьютере. Для проверки работоспособности предложенного метода математической модели обработки результатов исследование было выполнено на 10 здоровых кроликах, а для оценки информативности получаемых показателей было обследовано 10 кроликов с имитированным состоянием резкого гипотиреоза. Последнее достигалось путем выполнения у кроликов полной или субтотальной тиреоидэктомии. Исследование проводили на 14—21-й день после операции, когда наступало состояние резкого истощения всех тканей организма в Т3. Исследование выполняли на беспородных кроликах. Во время проведения исследований кролика фиксировали в специальном станке в положении сидя. Для снятия страха или возбуждения во время исследования животному проводили премедикацию препаратами ГОМК, калипсолом и виадрилом на выбор. После премедикации проводили катетеризацию краевой вены уха с обеих сторон. Через один из установленных катетеров вводили Т3 (концентрация инъекционного гормона составляла 30 мкг на 100 мл), а через другой катетер отбирали образцы крови для анализа. После взятия исходной пробы крови начинали внутривенное введение Т₃ с линейным увеличением вводимого количества в единицу времени. Равноускоренное введение препарата в вену осуществляли с помощью перистальтического насоса (LKB, Швеция), снабженного устройством для автоматического изменения объема жидкости, прокачиваемого в единицу времени. Определение концентрации Т₃ в крови проводили с помощью стандартных радиоиммунологических наборов. Ускорение введения препарата (а) составляло

• 71—5,49 нг/мин², продолжительность введения гормона — 80 мин.

Результаты и их обсуждение

Методика выполнения предлагаемого метода исследования иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 — обследование здорового кролика массой 2100 г.

Пробы крови брали в следующие интервалы времени — 0, 8, 16, 23, 31, 39, 47, 55, 62, 70, 78 мин от начала введения Т₃. Со взятием последней пробы крови исследование завершали. Далее во взятых образцах крови радиоиммунологическим методом определяли общее содержание Т₃. Были получены следующие результаты: 6,89, 6,92, 8,73, 9,13, 10,40,

94, 16,79, 15,97, 19,56, 27,65, 27,57 нг/мл соответственно. Используя полученные эксперимен-Таблица 1

тальные данные — ускорение внутривенно вводимого количества Т₃ (а); время взятия образца крови (/■) и найденные значения концентрации Т₃ в крови (7}), путем идентификации соотношений в формулах (1) методом наименьших квадратов рассчитывали следующие параметры метаболизма Т₃:

V — компартмент распределения Т₃ в организме (в мл); J_max — максимальное количество потребления Т₃ в организме в единицу времени (в нг/мин); /_тах — время наступления максимального потребления Т₃ в организме при его избыточном потреблении (в мин); C_const — концентрацию Т₃ в крови, при которой наступает его максимальное потребление (в нг/мл); РщИй ^— количество потребленного Т₃ тканями за время исследования (в нг); /_stand — максимальное количество потребления Т₃ в единицу времени на I кг массы животного.

Получены следующие значения: V — 452 мл; J_max — 6,6 нг/мин; /_тах — 31 мин; C_const — 10,4 нг/мл; Aitilit — ³⁷⁸ нг; J_stand — 3,14 нг/мин/кг.

Пример 2 — обследование кролика массой 2500 г на 12-й день после субтотальной тиреоидэктомии.

Пробы крови брали в следующие интервалы времени: 0, 9, 16, 25, 33, 40, 48, 55, 71,78 мин от начала введения Т₃. Раствор Т₃ вводили с линейным ускорением (а) 2,34 нг/мин². Во взятых образцах крови радиоиммунологическим методом были получены следующие концентрации Т₃: 3,11, 3,06, 3,45, 4,00, 4,68, 4,44, 4,37, 4,71, 4,93, 4,43 нг/мл соответственно.

Используя полученные экспериментальные данные — ускорение внутривенно вводимого количества Т₃, время взятия образцов крови и найденную концентрацию Т₃ в образцах крови, получили следующие значения: V— 567 мл; J_max — 153 нг/мин; ^?тах ³³ мин, ^const ^»⁷ I нг/мл, / mint 6322 нг, /stand 61,2 нг/мин/кг.

Таким образом, если реализовать условие равноускоренного экзогенного введения в физиологическом количестве Т₃, то на основании определения концентрации гормона в периферической крови можно вычислить значения компартмента распределения Т₃ в организме (объем в мл), максимальное количество утилизации гормона тканями в единицу времени (в нг/мин), а также ряда других параметров, производных от перечисленных.

Обращает на себя внимание соответствие всех полученных показателей теоретически ожидаемым. Как известно, Т₃ в неизмененном виде присутствует в экстрацеллюлярном пространстве, т. е. в крови и в интерстициальной жидкости, что составляет для кролика 15—22%. Примерно такие объемы компартмента были получены в результате исследований. Как известно, ежедневный метаболизм Т₃ составляет 30—50 мкг/сут (из расчета для условного среднего человека 0,4—0,7 мкг/сут/кг) (4]. Рассчитанные для здорового кролика величины стандартизованной максимальной утилизации (/_stand) находятся близко к данным величинам.

Другим доказательством физиологической значимости рассчитанных показателей является анализ их различий, полученных между здоровыми и тиреоидэктомированными кроликами (табл. 1, 2). Так, у тиреоидэктомированного кролика в дополнение к снижению исходного уровня Т₃ в крови от-

Таблица 2

Показатели трийодтирсоидиого статуса организма экспериментальных кроликов после тиреоидэктомии (тотальной, субтоталыюй)

носительно здорового животного наблюдались увеличение объема свободного распределения гормона (И), выраженное увеличение как обшей, так и стандартизованной скорости утилизации Т₃ тканями (Лпах ^и /stand)» увеличение общего количества гормона, утилизированного тканями за время исследования (Линд), а также изменение констант, характеризующих условия перехода гормона из крови в ткани (Т_тах и C_consl). Данные, представленные в табл. 1, 2, свидетельствовали о наличии значительных индивидуальных различий исследуемых показателей у обеих групп животных.

Вместе с тем наблюдалась четко выраженная направленность изменений тиреоидного статуса здоровых и тиреоидэктомированных кроликов. Эти изменения проявлялись в увеличении объемов свободного распределения гормона и увеличении всех показателей, характеризующих потребление Т₃ тканями, т. е. у тиреоидэктомированных кроликов на фоне острого дефицита Т₃ наблюдалось истощение всех тканевых пулов Т₃, что характеризовалось увеличением пула гормона при сохранении способности тканей активно поглощать, утилизировать Т₃, т. е. увеличивались все показатели утилизации (•чпах» /stand» ^ntilit)-

Выводы

1. Получены данные о возможности использования способа количественной оценки метаболизма Т₃ на тканевом уровне, позволяющего определить ряд количественных параметров метаболизма Т₃, которые ранее не могли быть получены, и выявить потребность организма в Т₃ в абсолютных единицах в единицу времени.
2. Применение данного способа в эндокринологии позволит получить принципиально новые данные об изменении трийодтиреоидного статуса при различных патологиях и в условиях целостности организма.