Функциональное состояние щитовидной железы у крыс, получавших повышенные количества йода с питьевой водой

Дефицит йода в биосфере является причиной развития различных форм дисфункций щитовидной железы, одна из которых — эндемический зоб. Профилактические мероприятия, проводимые путем применения йодированной соли, резко снижают частоту проявления эндемического зоба, но имеют ряд сложностей [2]. В последние годы широкое распространение приобретает применение йодированного масла, после введения которого в первые недели экскреция йода с мочой резко повышается [3]. Эти данные, а также результаты длительного применения йодсодержащих фармакологических препаратов (амиодарона и др.) [8] ставят вопрос о функционировании щитовидной железы в условиях избыточного поступления этого микроэлемента в организм.

Особую актуальность в этом случае приобретают экспериментальные исследования по изучению чувствительности организма животных к различным концентрациям йода, однако подобного рода работы проводятся преимущественно за рубежом [14,15]. В настоящей работе изучали функциональное состояние щитовидной железы и коры надпочечников у крыс, получавших повышенные количества йода с питьевой водой.

Материалы и методы

Использовали крыс-самцов линии Вистар. Животных содержали в индивидуальных клетках на стандартном рационе вивария (30 г сухой массы корма в день, вода без ограничения).

Крыс разделили на 3 группы: 1-я, контрольная, группа — животные получали для питья водопроводную воду, остальным крысам в питьевую воду добавляли йодид калия из расчета 8 мг йода на 1 л воды (2-я группа) и 80 мг/л (3-я группа).

В 1 серии экспериментов животных декапитировали через 50 дней после начала эксперимента. Щитовидную железу гомогенизировали в 0,01 М фосфатном буфере pH 7,4; центрифугировали 20 мин при 2000g, в супернатантах определяли содержание тироксина (Т₄), трийодтиронина (Т₃) и тиреоглобулина (ТГ). Надпочечники гомогенизировали в 0,1 М фосфатном буфере pH 7,4, центрифугировали 15 мин при 2000g , в супернатантах определяли содержание кортикостерона (В). В крови измеряли содержание Т₄,Т₃ и В. При определении содержания гормонов использовали отечественные коммерческие наборы для радиоим- мунологического анализа.

Во II серии экспериментов была введена дополнительная группа (4-я) животных, получавших питьевую воду с добавками йодида калия из расчета 800 мг на 1 л воды. В первые дни и через 12 нед после начала эксперимента у животных собирали суточную мочу, в которой определяли содержание йода и неме- таболизированного В. Животных забивали через 90 дней, измеряли те же параметры, что и в I серии экспериментов. Содержание йода в корме, в питьевой воде и моче крыс определяли кинетическим методом, в основу которого положена реакция восстановления четырехвалентного церия трехвалентным мышьяком, катализируемая неорганическим йодом (реакция Sandell — Kolthoff). На основе этого метода разработано несколько аналитических подходов, различающихся в основном способом подготовки проб к анализу на содержание йода [1]. Мы использовали подход, описанный в работе [5], в котором подобраны условия для озоления проб воды, кормов и т.д.

Результаты и их обсуждение

Определение содержания йода в корме, который получали животные всех групп, показало, что его поступление в сутки составило 2,4 мкг на животное. Содержание йода в водопроводной воде равнялось 5,12 нг/мл. Среднее потребление воды (около 10 мл в сутки) у животных всех групп нс менялось в ходе эксперимента, отсюда потребление йода в сутки контрольными крысами составило около 2,45 мкг на животное. У животных экспериментальных групп поступление йода в организм определялось в основном добавками этого микроэлемента в питьевую воду и составило у крыс 2-й группы около 80 мкг, 3-й группы — 800 мкг и 4-й группы — 8000 мкг на животное в сутки. Экскреция неорганического йода с мочой у контрольных животных была 1,74±0,45 мкг/сут, у животных 2-й группы — 46,09+ 7,22 мкг/сут, 3-й группы — 424,94±95,03 мкг/сут,

Таблица

Содержание Т,, Т, и ТГ в крови и ткани щитовидной железы крыс, получавших повышенные количества йода с питьевой водой в течение 50 сут

4-й группы — 3470±190 мкг/сут. Если рассчитать процент экскреции йода с мочой от его поступления, то он составит у контрольных крыс 71, у животных 2-й группы — 58, в 3-й группе — 53 и в 4-й — 43. Видно, что с увеличением потребления йода снижается доля его экскреции с мочой.

Сравнение кинетики содержания йодтиронинов в плазме и распределения их в тканях у человека и крысы показывает схожесть путей метаболизма тиреоидных гормонов и их экскреции у этих видов. Однако соотношение активности путей метаболизма у них существенно разное [13]. Так, у крыс фекальный клиренс тиреоидных гормонов существенно выше, чем у человека. С калом у крыс выделяется 24-28% эндогенного Т,, около 30% эндогенного Т₃, 7-10% неорганического йода [9]. При введении крысам |2⁵1-Т, па фоне потребления больших количеств йода с питьевой водой до 44,4% метки обнаруживается в кале [9]. Как у человека, так и у крыс, помимо щитовидной железы, некоторые другие органы накапливают йод, в частности слюнные и потовые железы, причем при йодных нагрузках выведение йода со слюной и потом увеличивается [6, 7]. Хорошо известно, что при поступлении в организм избыточного количества неорганического йода увеличивается его выведение за счет таких физиологических механизмов, как кашель, чихание, рвота, секреция мочи, понос, потоотделение и т.д. [4]. Все эти данные литературы позволяют предположить, что полученное в наших экспериментах относительное снижение выведения неорганического йода с мочой у крыс при нагрузке йодом может компенсироваться увеличением удаления йода из организма путем других выделительных актов, преимущественно дефекации. Экстраполировать эти результаты на человека нельзя, так как выше уже упоминалось, что интенсивность путей метаболизма тиреоидных гормонов у человека и крысы различна.

В табл. 1 представлены результаты, полученные в 1 серии экспериментов. Видно, что содержание гормонов щитовидной железы в крови животных 2-й группы достоверно увеличивается, а у крыс 3-й группы не отличается от исходного уровня. В щитовидных железах резко (в 3 и 3,5 раза) повышается содержание Т4 и в еще большей степени (в 4 и 5 раз) - Т₃у животных 2-й и 3-й групп соответственно. При этом содержание ТГ достоверно не изменяется. Таким образом, повышение потребления йода существенно увеличивает синтез и содержание гормонов в железе, но в крови их концентрация изменяется в значительно меньшей степени. Как долго может сохраняться подобная гомеостатическая реакция? Ответ на этот вопрос мы попробовали получить во II серии экспериментов.

У животных 2-й и 3-й экспериментальных групп через 90 дней после начала потребления увеличенных количеств йода, как и через 50 дней, существенных сдвигов в содержании Т4 и Т₃ в крови не обнаружено. В щитовидных железах подъем концентрации Т3, отмеченный на 50-й день эксперимента, ' на 90-й день сменился снижением до уровня, достоверно не отличающегося от исходного. Уровень Т4 еще оставался повышенным, хотя и в значительно меньшей степени, чем через 50 дней эксперимента (у животных 2-й группы он составил 184%, в 3-й группе — 141% от исходного). Содержание ТГ у животных 3-й группы уменьшилось до 70% от исходного.

В табл. 2 представлены данные по расчету отношения концентрации Т3 к концентрации Т4 в крови и щитовидной железе у животных всех изученных групп. Видно, что в крови, несмотря на отсутствие достоверных изменений в концентрации этих гормонов, отношение Т₃/Т, снижается при продолжительном потреблении увеличенных концентраций

Таблица 2

Отношение Тут, в крови и ткани щитовидной железы у крыс при увеличенном потреблении йода

йода с водой. Отношение Т/Т₄ в ткани щитовидной железы через 50 дней после начала эксперимента достоверно повышается, а через 90 дней снижается. Можно предположить, что при увеличении потребления йода первоначально усиливается синтез всех йодтиронинов в щитовидной железе, причем на предшествующих стадиях количество продукта выше. Однако при более продолжительном потреблении йода активность процессов биосинтеза гормонов в щитовидной железе снижается, и на этой стадии в крови животных отношение Т₃/Т₄ уменьшается.

Поскольку мы не изучали функциональное состояние щитовидной железы в первые дни после начала потребления увеличенных доз йода, острый ингибирующий эффект, так называемый эффект Wolff — Chaikoff, мы не регистрировали [11]. Но следующую, отставленную по времени стадию ускользания или адаптации щитовидной железы мы отмечали при приеме животных всех изученных доз йода [8, 11]. Однако повторное снижение синтеза гормонов обнаруживалось только через 90 дней после начала эксперимента. При этом у крыс 4-й группы, потреблявших около 8000 мкг йода в сутки, в щитовидной железе достоверно по сравнению с контрольными животными снижается содержание ТГ (соответственно 24,6±2,4 и 35,9+3,8 нг па 1 мг белка; р<0,05). Полученные результаты также согласуются с литературными данными, свидетельствующими о том, что при длительном потреблении больших количеств йода нарушаются процессы его органификации в щитовидной железе [11].

Сопоставление наших данных по экскреции неорганического йода с мочой, содержанию гормонов в крови и щитовидной железе позволяет заключить, что при изучаемых концентрациях йода в питьевой воде и указанной продолжительности эксперимента в организме сохраняются механизмы физиологической гомеостатической детоксикации [2]. Об этом свидетельствует также тот факт, что существенного повышения массы щитовидной железы у экспериментальных животных отмечено не было.

Уровень В в крови экспериментальных животных снижается недостоверно, содержание этого гормона в надпочечниках уменьшается в большей степени (табл. 3). Реакция выражена сильнее у крыс, получавших с питьевой водой большую дозу йода. Экскреция неметаболизированного В с мочой у экспериментальных животных также снижена (3,09±0,30 нмоль/сут — у контрольных животных; 2,00±0,08

Таблица 3

Содержание В в крови и надпочечниках крыс, получавших повышенные количества йода с питьевой водой в течение 50 сут

(р<0,05), 2,34±0,42, 2,34±0,26 нмоль/сут — у крыс 2, 3 и 4-й групп соответственно). Можно предположить, что такое снижение глюкокортикоидной функции надпочечников обусловлено изменением не только периферических, но и центральных звеньев гипофизарно-надпочечниковой системы. Из данных литературы известно, что у крыс с измененным тиреоидным статусом меняется реактивность центральных звеньев регуляции гипоталамо- гипофизарно-надпочечниковой системы [10].

Из литературы хорошо известно, что поступление в организм большого количества йода может инициировать аутоиммунные процессы в щитовидной железе [8]. Типичным случаем является так называемый береговой эндемичный зоб в Японии, который вызывается иными факторами, но развивается на фоне избыточных количеств йода [12]. Показанное в наших экспериментах снижение синтеза глюкокортикоидов при повышенном поступлении йода в организм может являться одним из факторов, способствующих усилению активности аутоиммунных реакций в организме.

Таким образом, несмотря на то что в крови мы не регистрируем существенных сдвигов в уровне гормонов щитовидной железы и надпочечников, в самих железах процессы биосинтеза гормонов уже изменены. Можно предполагать, что при более длительных экспозициях эти процессы приведут к срыву гомеостатической регуляции и развитию патологических процессов.

Выводы

1. Увеличенное потребление йода крысами изменяет функциональное состояние нс только щитовидной железы, но и других звеньев эндокринной регуляции.
2. Через 50 сут после начала потребления высоких доз йода в щитовидной железе экспериментальных животных существенно увеличивается содержание тиреоидных гормонов, причем в большей степени Т₃; через 90 дней уровень Т₃ возвращается к исходному, а содержание Т₄ остается повышенным.

Повышенное потребление йода приводит к снижению глюкокортикоидной функции надпочечников экспериментальных животных, что находит отражение в уменьшении содержания В в надпочечниках, плазме крови и снижении экскреции неме- таболизироваиного гормона с мочой.