Pobierz Wpływ hormonów tarczycy na regulację przemiany białkowo-aminokwasowej i więcej Publikacje w PDF z Endocrinologia tylko na Docsity!
Vol. 4/2005 Nr 4(13)
Endokrynologia Pediatryczna
Pediatric Endocrinology
Vol. 4/2005, Nr 4(13) (^49)
Wpływ hormonów tarczycy na regulację przemiany białkowo-aminokwasowej
Thyroid hormones influence on regulation of proteins and amino acids
metabolism
Beata Gołębiowska-Gągała, Leszek Szewczyk
Klinika Endokrynologii i Neurologii Dziecięcej Akademii Medycznej w Lublinie Adres do korespondencji: Beata Gołębiowska-Gągała, Klinika Endokrynologii i Neurologii Dziecięcej AM w Lublinie, ul. Chodźki 2, 20-093 Lublin Słowa kluczowe: hormony tarczycy, przemiana białkowo-aminokasowa Key words: thyroid hormones, proteins and amino acids metabolism STRESZCZENIE/STRESZCZENIE/STRESZCZENIE/ ABSTRACTABSTRACT Hormony tarczycy wywierają głęboki, głównie pobudzający wpływ na metabolizm pośredni w organizmie człowieka i zwierząt, obejmujący zużycie tlenu, glikolizę, glukoneogenezę, oksydację kwasów tłuszczowych, obrót białkowy etc. Różne narządy i układy zaangażowane są w te procesy w różnym stopniu. Hormony tarczycy w stężeniach fi zjologicznych są więc niezbędne do prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmu, wzmagają bowiem całkowitą przemianę materii, syntezę białek, jak również i degradację białek. Natomiast w dawkach ponadfi zjologicznych hormony tarczycy nasilają katabolizm i zmniejszenie rezerw białka w organizmie. Endokrynol. Pediatr., 4/2005;4(13):49- Thyroid hormones have a great, mostly sfi mulating in fl uence on indirect metabolism in a human and animal body, includiny the use of oxygen, glycolysis, gluconeogenesis, oxidation of fatty acids, the circuration of proteins etc. Various organs and systems are involved in the processes to certain extent. Thyroid hormones in physidogical concentrations are indispensable for normal growth and development essentid of an organism. They cause complete metabolism, synthesis of proteins as well as the degradation of proteins. However, in supraphysicological doses, thyroid hormones stimulate the increace of them catabolism and the reduction of protein reserves in an organism. Pediatr. Endocrinol., 4/2005;4(13):49- Hormony tarczycy wywierają głęboki, głównie pobudzający wpływ na metabolizm pośredni w or- ganizmie człowieka i zwierząt, obejmujący zużycie tlenu, glikolizę, glukoneogenezę, oksydację kwa- sów tłuszczowych, obrót białkowy etc. [1, 2]. Różne organy zaangażowane są w te procesy w róż- nym stopniu [3, 4]. Wpływy hormonów tarczycy na metabolizm po- średni obserwuje się w wątrobie, w sercu, w mię- śniach szkieletowych i wielu innych narządach. Istotnie, prawdopodobnie nie ma u człowieka na- rządu niepodlegającego wpływowi działania hor- monów tarczycy. W konsekwencji wydaje się oczy- wiste, że także nieobecność lub obecność w nad-
Praca przeglądowa miarze hormonów tarczycy wpływa na metabolizm aminokwasów, syntezę i rozpad białek. Hormony tarczycy mogą działać w dowolnym miejscu syntezy białka. Obecnie nie ma jednak wąt- pliwości, że główny wpływ hormonów tarczycy występuje na szczeblu transkrypcji [5]. Hipertyreozie towarzyszy ujemny bilans azoto- wy organizmu. Wynika to z wyniszczenia mięśnio- wego. Niekiedy w ciężkiej hipertyreozie są wyraź- nie obniżone osoczowe stężenia albuminy i innych białek, w tym TBG oraz TBPA. Podanie T3 głodu- jącym ludziom lub zwierzętom doświadczalnym zwiększa wywołany głodówką stres kataboliczny i zwiększa znacząco wydalanie azotu [6]. Aminokwasy są transaminowane przez spe- cyfi czne dla siebie transaminazy, głównie w mię- śniach i w wątrobie, ich szkielety węglowe są utle- niane poprzez pirogronian i acetylo CoA do CO 2 lub przekształcane w wątrobie do glukozy, w kon- sekwencji wątrobowa produkcja glukozy i poziom glukozy we krwi są zwiększone. Glukoza jest na- stępnie utleniana w mózgu, sercu, erytrocytach do mleczanu lub alaniny i odtwarzana poprzez cykl Coriego lub Feliga lub też alternatywnie utleniana poprzez pirogronian, acetylo CoA do C0 2. Zgodnie z tym aktywność cyklu Coriego i alaninowego zna- cząco wzrasta w hipertyreozie. Grupy aminowe aminokwasów są przekształco- ne w cyklu mocznikowym w wątrobie do moczni- ka i wydalane przez nerki. Częściowo zaś są prze- noszone z wątroby do nerki poprzez szlak gluta- minian–glutamina. Dane te wydają się sugerować, że hormony tar- czycy same przez się zwiększają reakcje katabolicz- ne, hipotyreoza odzwierciedlałaby wówczas stan anaboliczny, co jednak w rzeczywistości nie zacho- dzi (ryc. 1, 2). Kluczowym punktem dla stwierdzenia, czy hor- mony tarczycy mają działanie kataboliczne, czy anaboliczne, jest wewnątrzkomórkowe stężenie trijodotyroniny. Mianowicie fi zjologiczne poziomy trijodotyro- niny mają podstawowe znaczenie dla pobudzenia wzrostu i wyrównanego metabolizmu pośredniego niemal we wszystkich narządach człowieka. Tak więc to nie brak lub obecność hormonów tarczycy reguluje przepływ w metabolizmie pośrednim, ale fi zjologiczny poziom we krwi i w komórkach doce- lowych. Ponadto należy pamiętać, że hormony tarczy- cy wywierają swoją aktywność głównie we współ- działaniu z innymi hormonami, takimi jak: insulina, glukagon, glikokortykosterydy, insulinopodobne czynniki wzrostowe i aminy katecholowe [7–31]. Ryc. 1. Odmiana metabolizmu w nadczynności tarczycy (wg Müllera i Seitza) ( + przyspieszenie metabolizmu) Fig. 1. Metabolism in hyperthyroidism (by Müller and Seitz) (acceleration of metabolism) Endokrynol. Pediatr., 4/2005;4(13):49-
Praca przeglądowa Istota degradacji białka nie jest w pełni jasna. Pomimo przyspieszonego obrotu białkowego w ca- łym organizmie i w narządach, jak wątroba czy mię- śnie, kinetyka degradacji pewnych ważnych enzy- mów metabolizmu pośredniego, takich jak enzym jabłkowy, karboksylaza pirogronianu, dehydroge- naza pirogronianu, karboksykinaza PEP i glukoki- naza, są nieoczekiwanie niezaburzone w rożnych stanach funkcjonowania tarczycy. Różnorodne stany tarczycy charakteryzują się nie tylko wysokimi lub niskimi poziomami krążą- cych T4 i T3. W rzeczywistości stężenie we krwi in- nych licznych hormonów wpływa także na syntezę białka i/lub prawdopodobnie rozpad białka w roz- maitych narządach [7–31]. Nie można wobec tego wyciągnąć przekonują- cych wniosków jedynie z badań in vivo na temat roli hormonów tarczycy w syntezie i rozpadzie biał- ka. Wiele opisywanych efektów może bowiem być konsekwencją pośrednich wpływów T3 na stężenie i funkcje innych hormonów. Sytuację metaboliczną w hipertyreozie komplikuje dodatkowo fakt, iż w różnych narządach wrażliwość receptorów hormo- nalnych, np. receptorów adrenergicznych, może być zwiększona lub zmniejszona [37–42]. W hipertyreozie osoczowe stężenie amino- kwasów podstawowych i rozgałęzionych pozosta- je zwiększone. Przepływ leucyny (jako wskaźnika rozpadu białka) jest zwiększony poprzez podanie T3 in vivo u ludzi. Stwierdzono także zwiększony wypływ mięśniowej alaniny i glutaminy u pacjen- tów w hipertyreozie i zdrowych badanych po po- daniu T3 [43] oraz u szczurów w różnych stanach czynnościowych tarczycy [44]. Jak wywnioskowano z badań na hodowlach neuronów, także w mózgu wychwyt leucyny jest zwiększony przez T3 [45]. W kościach i tymocy- tach T3 stymuluje bezpośrednio wychwyt amino- kwasów. W wątrobie konsekwentny wychwyt ala- niny i metabolizm do CO^2 i produkcji glukozy jest pobudzany przez hipertyreozę, a hamowany przez hipotyreozę. W komórkach ssaków białka są degradowane przez dwa rożne mechanizmy komórkowe: szlak li- zosomalny i cytozolowy szlak zależny od ATP, któ- ry wymaga białka ubikwityny. Nieliczne dane z lite- ratury wskazują, że w mięśniach aktywność szlaku lizosomalnego jest zwiększona w stanie hipertyre- ozy: aktywność katepsyny B, D oraz L, aminopep- tydazy leucynowej [46]. Te dane mogą wyjaśnić nasilenie rozpadu biał- kowego w mięśniach w stanie hipertyreozy. Dla in- nych narządów nie ma porównywalnych informa- cji. To, czy szlak ATP – zależny ubikwitynowy w mięśniach lub w innych narządach – jest poddany wpływom różnych stanów czynnościowych tarczy- cy, nie zostało jeszcze zbadane. Hormony tarczycy w stężeniach fi zjologicz- nych są więc niezbędne do prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmu, wzmagają bowiem całkowitą przemianę materii, syntezę, jak również degradację białek. W dawkach ponadfi zjologicznych hormony tarczycy nasilają katabolizm i zmniejszenie rezerw białka w organizmie. PIŚMIENNICTWO/ REFERENCES [1] Müller M.J., Seitz H.J.: Thyroid hormone action on intermediary metabolism. Part I-III. Klin. Wochenschr., 1984:62, 11–18, 49–55, 97–102. [2] Soboll S.: Thyroid hormone action on mitochondrial energy transfer. Biochim. Biophys. Acta., 1993:1144, 1–16. [3] Müller M.J., Achenson K.J., Jequier E. et al.: Effect of thyroid hormones on oxidative and nonoxidative glucose metabolismin humans. Am. J. Physiol., 1988:255, E146–E153. [4] Sugden M.C., Liu Y.-L., Holness M.J.: Glucose utilization by skeletal muscles in vivo in experimental hyperthyroidism in the rat. Bochem J., 1990:271, 421–425. [5] Müller M.J., Paschen U., Seitz H.: Thyroid hormone regulation of glucose homeostasis in the miniature pig. Endocrinology, 1983:112, 2025–2031. [6] Müller M.J., Seitz H.J.: Starvation induced changes of hepatic glucose metabolism in hypo- and hyperthyroid rats in vivo. J. Nutr.,1981:111, 1370–1379. [7] Anderson O., Friis T., Ollesen B.: Glucose intolerance and insulin secretion in hyperthyroidism. Acta Endicrinol., 1977:84, 576–587. [8] Arner P., Bolinder J., Wennlund A. et al.: Infl uence of thyroid hormone level on insulin action in human adipose tissue. Diabetes, 1984:33, 369–375. [9] Cohen P., Barzilai N., Barzilai D. et al.: Correlation between insulin clearance and insulin responsiveness: studies in normal, obese, hyperthyroid and Cushing’s Syndrome patients. Metabolism, 1986:35(8), 744–749. Endokrynol. Pediatr., 4/2005;4(13):49-
[10] Dimitriadis G., Baker B., Marsh H. et al.: Effect of thyroid hormone excess on action, secretion and metabolism of insulin in humans. Am. J. Physiol., 1985:248, E593–E601. [11] Doar J., Stamp T., Wynn V. et al.: Effects of oral and intravenous glucose loading in thyrotoxicosis: studies of plasma glucose, free fatty acid, plasma insulin and blood puryvate levels. Diabetes, 1969:18, 633–639. [12] Elgee N., Williams R.: Effects of thyroid function on insulin degradation. Am. J. Physiol., 1955:180, 13–15. [13] Hales C. Hyams D.: Plasma concentrations of glucose, nonesterified fatty acid and insulin during oral glucose tolerance tests in thyrotoxicosis. Lancet, 1964:1, 69–71. [14] Heise E., Joost H., Hasselblatt A.: Insulin binding and response to insulin of adipocytes from thyroxine – treated rats. Endocrinology, 1982:110, 955–960. [15] Huang M., Lardy H.: Effects of thyroid states on the Cori cycle, glucose – alanine cycle and futile cycling of glucose metabolism in rats. Arch.Biochem. Biophys., 1981:209, 41–51. [16] Jap T.S., Ho L.T., Won J.G.S.: Insulin secretion and sensitivity in hyperthyroidism. Horm. Metab. Res., 1989:21, 261–266. [17] Kabadi U., Eisenstein A.: Glucose intolerance in hyperthyroidism: role of glucagon. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1980:50, 392–396. [18] Kabadi U., Eisenstein A.: Impaired pancreatic alfa-cell response in hyperthyroidism. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1980:51, 478–482. [19] Laville M., Riou J., Bougneres P. et al.: Glucose metabolism in experimental hyperthyroidism: intact in vivo sensitivity to insulin with abnormal binding and increased glucose turnover. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1984:58, 960–965. [20] Madsen S., Sonne O.: Increase of glucagon receptors in hyperthyroidism. Nature London, 1976:262, 793–795. [21] Mc Culloch A., Nosadini R., Pernet A. et al.: Glucose turnover and indices of recycling in thyrotoxicosis and primary thyroid failure. Clin. Sci., 1983:64, 41–47. [22] Merecek R., Feldman J.: Effect of hyperthyroidism on insulin and glucose dynamics in rabbits. Endocrinology, 1973:92, 1604–1611. [23] Okajima F., Ui M.: Metabolism of glucose in hyper- and hypothyroid rats in vivo: glucose – turnover values and futile-cycle activities with 14C- and 3H-labelled glucose. Biochem. J., 1979:182, 565–592. [24] Perez G., Ungaro B., Covelli A.: Altered glucoregulatory response to physiological infusions of epinephrine and glucagon in hyperthyroidism. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1980:51, 972–977. [25] Sandler S.P., Robinson R.P., Rabin D. et al.: Effect of thyroid hormones on gluconeogenesis and forearm metabolism in man. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1983:56, 479–485. [26] Saunders J., Hall S.E.H., Sφnksen P.H.: Glucose and free fatty acid turnover in thyrotoxicosis and hypothyroidism before and after treatment. Clin. Endocrinol., 1980:13, 33–44. [27] Szewczyk L., Beń-Skowronek I., Jaklińska T., Łozowski C.: Studies on goiter occurence and iodine defi ciency in Lublin Upland (Lublin coordinating center). Endokrynol. Pol., 1993:44(3), 311–315. [28] Szewczyk L.: Rola układu adrenergicznego w warunkach fizjologicznych i w stresie. Ped. Pol., 1985:60(4), 343–349. [29] Szewczyk L., Jaklińska T., Witkowski D.: Zmiany aktywności katecholaminergicznej u dziewcząt z nadczynnością i niedoczynnością tarczycy podczas leczenia. Nowiny Lekarskie, 1997:66, 110–113. [30] Szewczyk L., Niewiedzioł B., Zajączkowska M.: Aktywność układu współczulno-nadnerczowego u dzieci z wolem obojętnym i nadczynnym. Ped. Pol., 1981:56(11–12), 1277–1281. [31] Szewczyk L., Zajączkowska M., Kornas-Dubejko A.: Rola układu adrenergicznego w cukrzycy młodzieńczej. Ped. Pol., 1979: 54, 681–684. [32] Dilmann W.H.: Cardiac function in thyroid disease: Clinical features and managment considerations. Ann. Thorac. Surg., 1993:56, S9–S15. [33] Klein I.: Thyroid hormone and the cardiovascular system. Am. J. Med., 1990:80, 631–637. [34] Bottger I., Kriegel H., Wieland O.: Fluctuation of hepatic enzymes important in glucose metabolism in relation to thyroid function. Eur. J. Biochem., 1970:13, 253–256. [35] Colton D.G., Mehlman M.A., Ruegamer W.R.: Effect of thyroxine and 5,5-diphenyl-2-thiohydantoin on enzyme activities of rat liver and kidney. Endocrinology, 1972:90, 1521–1528. [36] Freedland R.A.: Effects of thyroid hormones on metabolism. Effect of thyroxine and iodinated casein on liver enzyme activity. Endocrinology, 1965:77, 19–21. [37] Arner P., Wenhud A., Ostman I.: Thyroid hormone regulation of catecholamines effect in human adipose tissue. Acta Endocrinol., 1981:96, 65–69. [38] Berry M.N., Werner H.V., Kun E.: Regulatory function of intercompartmental metabolite and reducing – equivalent translocation in hepatic gluconeogenesis. Role of thyroid hormone. [w:] Lundquist F. Tygstrup N.: Regulation of hepatic metabolism. Academic Press, New York 1974, 501–519. [39] Ginsberg A.M., Clutter W.E., Shah S.D., et al.: Trijodthyronine – induced thyrotoxicosis increases mononuclear leucocyte beta-adrenergic receptor density in man. J. Clin. Invest., 1981:67, 1785–1791. Gołębiowska-Gągała B. i inni – Wpływ hormonów tarczycy na regulację przemiany białkowo-aminokwasowej
