Я обещал написать о существующих мнениях относительно причин того, что йод, весьма редкий элемент, так важен человеку. Мне в своё время по разным причинам пришлось немножко изучать физиологию, лежащую в основе тиреоидной регуляции. Пришло время вспомнить старое и познакомиться с новым.
Думаю, что имеет смысл разбить это повествование на 2 части. Первое в общих чертах обрисует молекулярные аспекты, а существующие относительно включения йода в метаболизм гипотезы будут даны главным образом во второй.
Регуляцией функций организма управляют две главные системы – нервная и эндокринная. Вторая представлена органами, которые называются «железы».
Эндокринная система представлена теми железами внутренней и смешанной секреции, которые вырабатывают гормоны, разносимые током крови по всему организму. Я перечислю
основные железы. Если я что-то забуду или не знаю, то вы дополните, так как организменный уровень – всё-таки не моя специализация:
- гипофиз;
- гипоталамус;
- эпифиз;
- щитовидная железа;
- паращитовидные железы;
- поджелудочная железа;
- надпочечники;
- яички и яичники.
На этом этапе важно отметить, что все гормоны, которые вырабатываются этими железами, можно разбить на 3 группы (опять же, не претендую на полноту):
- белки и пептиды (пример – инсулин);
- стероиды (половые гормоны, кортикостероиды);
- низкомолекулярные регуляторы аминокислотной природы (гормоны щитовидной железы) и катехоламины, а также родственные им соединения, в частности - триптамины (адреналин, мелатонин).
Мне неизвестны другие гормоны, кроме тиреоидных, которые бы содержали редкие элементы. Если бы целью природы было сыграть на уникальности и обезопасить такую важную
систему как эндокринную от влияния из вне, то можно было бы ожидать наличие ещё нескольких (хотя бы одного) гормона, имеющего в своём составе редкие элементы. Однако такого не наблюдается. Более того, вещества, действующие в другой регуляторной системе, т.е. нервной - нейротрансмиттеры, тоже не содержат редких элементов.
Скажу ещё больше, регуляция гомеостаза проходит не только на организменном уровне, но и на клеточном уровне, когда важно поддерживать нужное организму динамическое
стационарное состояние локально. Примером таких межклеточных регуляторов могут служить простагландины, всевозможные факторы роста и т.д. Насколько мне известно, ни один из них также не содержит редких элементов.
Ещё один важный нюанс. Гипотиреодное состояние (т.е. недостаток тиреоидных гормонов) не приводит к смерти немедленно. Более с того, с ним можно долго жить. В отличие,
например, от состояния, при котором нарушена функция паращитовидных желез или надпочечников.
Все гормоны действуют на клетки-мишени 2 принципиально различными способами (есть, конечно, и исключения, например, мелатонин, гормон эпифиза, который действует обоими способами). В первом случае гормон непосредственно не проникает в клетку, и действует на расположенный на её мембране рецептор, передавая сигнал внутриклеточно. Так работают многие белковые гормоны и катехоламины. Во втором случае гормон проникает в клетку и далее – в ядро, непосредственно взаимодействуя с ДНК. Так осуществляют регуляцию стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы.
Когда я вспомнил, что тиреоидные гормоны и стероиды действуют внутриклеточно, у меня родилась мысль, что, возможно, белковое сходство имеют и их внутриядерные рецепторы. Научные данные это подтверждают, возможно, эти рецепторы произошли от одного предшественника.
Прошу также обратить внимание вот на какой факт. Трииодтиронин и тироксин имеют на первый взгляд незаметное структурное сходство со стероидными гормонами. Особенно
заметно это сходство станет, если сравнить структуру стероидных гормонов с производными стильбена, которые ранее активно использовали в качестве их антагонистов.
Система тиреоидной регуляции, связанная с потреблением йода, сложна. Опять обратимся к картинке из википедии, которая, наверное, уже набила вам оскомину.
Ещё один момент. У меня спрашивали, почему, к примеру, многие более распространённые в земной коре элементы не являются биогенными. Я ответил, что биогенный элемент может быть таковым только в том случае, если он обеспечивает нужную организму степень пластичности, а теперь добавлю – и безопасности. Так, к примеру, кремний образует очень прочные химические связи с кислородом и мог бы, к примеру, стать основой для опорной системы (песок и горные породы). Но соединения кремния с кислородом весьма устойчивы (разрушаются в сильнощелочной среде или под действием специфического катализатора – фторид-иона) и потому перестройка кремниевого скелета была бы очень затруднена, в то время как кость, основанная на фосфатно-кальциевом остове, куда более пластична как в биохимическом плане, так и механически.
Замечу, что с точки зрения химии йод – очень «пластичный» и безопасный элемент. Так иодид-ион, основная геохимическая форма йода, очень легко окисляется, а сам йод – очень мягкий окислитель, но легко восстанавливается. Связи углерод-йод не очень прочные, но и не очень слабые. Иодид-ион имеет большой радиус, и потому не мешает работе многих ионных каналов, которые нацелены на куда более мелкие ионы хлора. Это я к тому, что при прочих равных условиях йод более удобен, чем, к примеру, бром. Так что если рассматривать гипотезу уникальности, то я бы скорее предположил, что уникальность обеспечивает не защиту от влияния из вне, а большую безопасность организма для самого себя в силу большей специфичности. К примеру, ионы брома более похожи на ионы хлора, которые очень активно эксплуатируются организмом в системах ионного транспорта и в нервной системе, так что система регуляции с участием ионов брома менее желательна, чем система регуляции с участием ионов йода.
Продолжение следует.
Комментарии (0)