Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

International journal of endocrinology 2(20) 2009

Back to issue

Моделирование экспериментального гипотиреоза, обусловленного естественным хроническим дефицитом йода в питании

Authors: Кулимбетов М.Т., Рашитов М.М., Саатов Т.С. Институт биохимии АН РУз, г. Ташкент, Узбекистан

Categories: Endocrinology

print version


Summary

В лабораторных условиях с использованием местных продуктов питания была создана низко­йодная диета, соответствующая региональным условиям йодной эндемии. В условиях йодного дефицита выращена популяция экспериментальных крыс для изучения тиреоидного статуса. Анализ полученных результатов показывает, что в тиреоидном статусе у крыс первой йододефицитной популяции существенных изменений не наблюдается, в то время как у крыс второго йододефицитного поколения имеются существенные сдвиги в гипофизарно-тиреоидной системе, и это свидетельствует о развитии гипотиреоза у этих групп животных. Созданная модель гипотиреоза может послужить толчком для дальнейших исследований более глубоких изменений в тиреоидном статусе, связанных с хроническим дефицитом йода, что на сегодня является актуальной проблемой для большинства стран мира.


Keywords

щитовидная железа, хронический йододефицит, тиреоидные гормоны, низкойодная диета.

Введение
Характерной особенностью щитовидной железы (ЩЖ), а также тканей пищеварительного тракта, слюнной и молочных желез является способность концентрировать активный йод [1]. Биологическое значение йода заключается в том, что он является субстратом для синтеза гормонов ЩЖ. Гормоны ЩЖ тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3) необходимы для роста и развития плода и новорожденного. Основным источником йода для новорожденных является материнское молоко [2–5].
Для нормального функционирования ЩЖ человеку в сутки достаточно получать 100–200 мкг йода, снижение этого количества до 40–80 мкг расценивается как дефицит йода, который, не приводя к клинически значимому нарушению функции ЩЖ, вызывает достоверное (15–20 %) снижение показателей умственного развития населения, что связано с неблагоприятным воздействием дефицита йода на развитие центральной нервной системы (ЦНС) [6–9]. Именно этот факт является основанием для международных усилий по ликвидации йододефицитных заболеваний (ЙДЗ).
Когда физиологическая потребность организма в йоде не удовлетворена, у людей возникают функциональные нарушения ЩЖ. Острота дефицита йода и гипотиреоза в материнском организме в период раннего созревания плода обусловливает значительную частоту нервных нарушений у плода. В условиях йодного дефицита нарушения ЦНС у новорожденных могут быть необратимыми. Коррекция йодной обеспеченности в раннем периоде беременности может предупредить развитие вышеописанных нарушений [4, 10].
Известно, что Узбекистан является очагом природного йодного дефицита и в настоящее время в республике реализуется ряд программ, направленных на ликвидацию ЙДЗ [11–13]. Для того чтобы эти программы претворились в жизнь в полной мере, потребуются годы. Нами была создана низкойодная диета, соответствующая региональным условиям йодной эндемии с использованием местных продуктов питания. Концентрация йода в данной диете составляла 10–30 % от его нормальной концентрации. Экспериментальные диеты, используемые зарубежными учеными, являются безйодными и основаны на искусственном рационе, который не является полноценным, так как экспериментальные животные не могут в течение всей жизни находиться на синтетическом пита-
нии [14, 15].
Цель исследования
Целью исследования было создание популяции крыс, содержащихся в течение ряда поколений (F0, F1, F2, F3, F4) на разработанной нами йододефицитной диете. Эта экспериментальная модель дает возможность более глубокого исследования, направленного на выяснение биохимических и молекулярных механизмов развития заболеваний в онтогенезе, вызванных хроническим дефицитом йода в питании. Такие исследования предполагают изучение особенностей обмена тиреоидных гормонов в различных органах развивающихся плодов крыс разных поколений йододефицитной популяции, включающие характеристику углеводного обмена и активности ферментов, зависимых от тиреоидных гормонов с параллельной характеристикой процессов созревания ЦНС. Адекватная постановка таких экспериментов требовала прежде всего создания контролируемой по содержанию йода диеты, обеспечивающей возможность поддержания стабильной разницы в его потреблении в контроле и в опыте. Другое важное условие — сохранение воспроизводства экспериментальных животных, поскольку лишь второе поколение йододефицитных животных может рассматриваться как соответствующее условиям эндемических зон.
Материалы и методы
Основной интерес в исследовании тиреоидного статуса для нас представляли крысы второго поколения (F2) в разные сроки после рождения (5, 10, 15, 30, 60, 120, 200 и 360-й дни), которые постоянно содержались в условиях сниженного на 70–90 % обеспечения йодом. Контролем служили крысы, получающие нормальную концентрацию йода в питании. При создании экспериментальной модели с дефицитом йода в питании крыс нами были использованы продукты местного происхождения с низким содержанием йода. Как основной продукт питания использовался комбикорм с добавкой премикса, не содержащего йод (опыт — 4,5 мкг
йода/сутки), и премикса, содержащего йод (контроль — 18,8–34,5 мкг йода/сутки). Нужные премиксы вводились в состав комбикормов непосредственно на комбинате хлебопродуктов, что обеспечивало идентичность технологии приготовления опытных и контрольных кормов. Разница в кормах по содержанию йода составляла 70–90 %. В ходе эксперимента эта разница поддерживалась путем стабильной коррекции колебаний концентрации йода в контроле с использованием раствора йодида калия.
В эксперименте было использовано 408 белых беспородных крыс. У этих групп животных мы исследовали концентрацию Т4 и Т3 в периферической крови и оттекающей от ЩЖ в венозной крови, определяли вес ЩЖ и гипофиза, изучали активность митохондриальной (МХ) a-глицерофосфатдегидрогеназы (a-гл), активность Na/К-АТФазы и Мg-АТФазы плазматических мембран (ПМ) печени, почек и головного мозга.
Для определения концентраций Т4 и Т3 в крови использовали радиоиммунологические наборы Института биоорганической химии АН Республики Беларусь, г. Минск.


Результаты и их обсуждение
Исследования у крыс поколения F0 концентрации ТГ в крови, веса ЩЖ и гипофиза показали, что йодный дефицит в течение 10 месяцев не приводит к заметным отклонениям тиреоидного статуса. Результаты исследований концентраций Т4 и Т3 в периферической крови у 60-, 90- и 120-дневных животных йододефицитной популяции поколения F1 также не показали каких-либо заметных сдвигов относительно контроля, в то время как концентрация Т4 была достоверно снижена у животных опытной серии в возрасте 6 месяцев и 1 год. Полученные данные являются определенным вкладом в изучении патогенеза гипотиреоза и послужили стимулирующим толчком для дальнейших исследований в этом направлении.
Исследование концентрации гормонов ЩЖ в периферической крови у 5-, 10- и 15-дневных крыс поколения F2 не демонстрируют заметных отличий между контролем и опытом. Концентрация как Т4, так и Т3 была достоверно снижена во всех остальных группах экспериментальных животных (30-, 60-, 120-, 200- и 360-дневные) опытной серии. Динамика же изменения уровней Т4 и Т3, связанная с возрастом, синхронна: высокие уровни Т3 в ранние сроки, обусловливающие высокое значение соотношения Т34 ´ 103, с возрастом снижаются, и в 3-месячном возрасте показатели тиреоидных гормонов становятся близкими к значению аналогичных показателей у взрослых животных.
Следует отметить, что только у 10-, 15- и 200-дневных экспериментальных животных отмечено увеличение соотношения Т34 ´ 103.
Представленные данные свидетельствуют о хроническом снижении обеспеченности тиреоидными гормонами у крыс опытной группы поколения F2, сочетающемся с усилением тиреотропной функции гипофиза и гиперпластических процессов в ткани ЩЖ.
Из результатов следует, что секреция Т4 из ЩЖ крыс йододефицитной серии значительно подавлена, в то время как секреция Т3 сохранялась в пределах контроля, обеспечивая значительное увеличения отношения Т34 ´ 103 в тиреоидной венозной крови, снижение до 50 % концентрации Т4 в циркуляции при сохранении уровня Т3 свидетельствует о компенсаторном его образовании в организме в данных условиях.
Исследование массы ЩЖ у крысят F2 месячного возраста ЙД-популяции не выявило каких-либо изменений с контролем. Было обнаружено наличие гипотиреоза у крыс опытной серии поколения F2 в возрасте 60, 120 и 200 дней, у отдельных животных превышение в массе железы достигало 100–150 % от контроля.
Наряду с исследованиями уровней тиреоидных гормонов в крови и массы ЩЖ крыс поколений F2 в условиях хронического дефицита йода в питании был также изучен вес гипофиза животных разного возраста с целью изучения глубины гипотиреоза.
Было установлено, что у крысят 30-дневного возраста йододефицитной популяции поколения F2 имеется достоверное снижение в весе гипофиза по сравнению с контролем, эти сдвиги с возрастом исчезают в силу адаптационных процессов (60, 120 и 200-й дни).
Известно, что благодаря адаптационным сдвигам в гипофизарно-тиреоидной системе при частичном дефиците йода в питании уровни гормонов ЩЖ в крови могут в течение длительного времени заметно не снижаться. В связи с этим экспериментальное исследование йододефицитных состояний требует использования объективных критериев для суждения об обеспеченности организма тиреоидными гормонами. Считая, что показателем, отвечающим таким требованиям, может послужить активность ферментов Na/К-АТФазы и a-гл, провели ряд исследований, поскольку в литературе отмечено выраженная зависимость активности этих ферментов от тиреоидного статуса.
Для суждения о том, отражаются ли (и насколько) сдвиги в гипофизарно-тиреоидной системе на скорости внутриклеточных процессов, мы исследовали активность МХ a-гл и Na/К-АТФазы ПМ периферических органов (головной мозг, печень, почки).


Результаты исследования активности a-гл в периферических органах у крыс F2 различных возрастных групп (30, 60, 120 и 200-й дни) представлены ниже.
Из полученных результатов видно, что активность a-гл была снижена у йододефицитных крыс всех возрастных групп в мозге в среднем на 41 % и в печени на 29 %, кроме того, активность данного фермента увеличивается с возрастом животных как в печени, так и в мозге.
Представленные данные свидетельствуют о развитии у крыс с частичным дефицитом йода в рационе хронического снижения обеспеченности тиреоидными гормонами, которое демонстративно проявляется в подавлении активности тироксинзависимых процессов в периферических органах и может рассматриваться как гипоитреоз.
Результаты исследования активности Na/К-АТФазы ПМ печени, почек и головного мозга крыс представлены в табл. 6.
Из полученных данных следует, что у крыс всех возрастов опытной серии нами найдено подавление активности Na/К-АТФазы в мозге в среднем на 22 %, а в печени и в почках — на 38 и 37 % соответственно в сравнении с активностью этого фермента у контрольных животных.
По полученным данным наблюдается тенденция к увеличению активности этого фермента с возрастом как в контроле, так и в опыте достоверные изменения все еще сохраняются между исследованными группами животных. Следует отметить и то, что у крыс группы контроля имеет место увеличение активности данного фермента во всех исследованных органах от рождения до 2-месячного возраста, после которого его активность остается стабильной, в то время как стабильность Na/К-АТФазы у опытных животных наступает с 4-месячного возраста.
Следует отметить, что при определении активности Na/К-АТФазы мы одновременно измеряли и активность Мg-АТФазы, фермента, для которого не выявлено зависимость от тиреоидного статуса. Мы также не обнаружили изменений его активности у йододефицитных крыс, концентрация его не менялась и в зависимости от возраста животных.
Выводы
1. Хронический дефицит йода в диете приводит к развитию стойкого гипотиреоза у крыс поколении F2 йододефицитной популяции, характеризующегося снижением секреции тироксина щитовидной железой, а также к структурной перестройке с образованием мелкофолликулярных аденом и увеличением веса железы.
2. У йододефицитных животных активируется тиреотропная функция гипофиза с подавлением активности a-глицерофосфатдегидрогеназы и
Na/K-АТФазы в печени, почках и головном мозге.
3. Разработанный нами методологический подход можно использовать для экспериментального моделирования гипотиреоза при изучении механизмов зобообразования, кретинизма и других последствий хронического дефицита йода.

 


Bibliography

1. Pohlenz J., Refetoff S. Mutations in the sodium/iodide symporter (NIS) gene as a cause for iodide transport defects and congenital hypothyroidism // Biochimie. — 1999. —
Vol. 81(5). — P. 469-476.
2. Ares S., Quero J., Morreale de Escobar G. Neonatal iodine deficiency: clinical aspects // J. Pediatr. Endocrinol. Metab. — 2005. — Vol. 18. — P. 1257-1264.
3. Fu L.X., Chen Z.X., Deng L.Q. Effects of iodine nutritional status of fetuses, infants and young children on their intelligence development in the areas with iodine-deficiency disorders // Zhoghua Fang Yi. — 1994. — Vol. 28. —
P. 330-332.
4. Moscicka A., Gadzinowski J. The influence of iodine deficiency during pregnancy of fetal and neonatal development // Ginekol. Pol. — 2001. — Vol. 72(11). —
P. 908-916.
5. De La Vieja A., Dohan O., Levy O., Carrasco N. Molecular analysis of the sodium/iodide symporter impact on thyroid and extrathyroid pathophysiology // Physiol. Rev. — 2000. — Vol. 80(3). — P. 1083-1105.
6. Delange F., Lecomte P. Iodine supplementation: benefits outweigh risks // Drug. Sat. 2000. — Vol. 22(2). — P. 89-95.
7. Фадеев В.В., Мельниченко Г.А. Йоддефицитные заболевания и беременность // Русский мед. журнал — 2000. — Т. 7, № 18. — С. 866-869.
8. Дедов И.И., Арбузова М.И., Ильин А.В. Йодная лаборатория. Принципы организации работы: Пособие для врачей-лаборантов. — М., 2005.
9. Рекомендованные уровни содержания йода в соли и указания по проверке их на соответствие и эффективность. Рекомендации ВОЗ, ЮНИСЕФ, МКСЙДЗ. — Женева, 8–9 июля 1996 г.
10. Delange F. The disorders induced by iodine deficiency // Thyroid — 1994. — Vol. 4. — P. 107-128.
11. Исмаилов С.И., Нугманова Л.Б., Рашитов М.М. О ликвидации йоддефицитных заболеваний в Узбекистане // Проблемы биологии и медицины — 2007. — № 4 —
C. 3-7.
12. Исмаилов С.И., Нугманова Л.Б., Рашитов М.М. Динамика йододефицитных состояний в Узбекистане // Междунар. эндокринол. журн. — 2008. — № 4(16). —
С. 36–39.
13. Исмаилов С.И., Нугманова Л.Б., Рашитов М.М., Исламов Р.И. Биологический мониторинг с целью оценки йоддефицитного состояния в Узбекистане // Мат-лы научно-практической конф. с международным участием «Фундаментальная и клиническая эндокринология: проблемы, достижения, перспективы». — Харьков, 2008. — C. 62-63.
14. Туракулов Я.Х., Ташходжаева Т.П., Кулимбетов М.Т. и др. Адаптационные процессы в гипофизарно-тиреоидной системе крыс разного возраста в усло-
виях хронического дефицита йода в питании // Узбекский биологический журнал — 1997. — № 2. —
C. 6-9.
15. Кулимбетов М.Т., Артыкбаева Г.М., Ташходжаева Т.П. и др. Биохимические и физиологические показатели тиреоидного статуса крыс в пренатальном и постнатальном периоде развития // Проблемы биологии и медицины. — 2007. — № 4(50). — C. 22-24. 

Similar articles

Authors: Кулимбетов М.Т., Рашитов М.М., Саатов Т.С. Институт биохимии АН РУз, г. Ташкент, Узбекистан
International journal of endocrinology 2(20) 2009
Date: 2009.07.08
Categories: Endocrinology
Интеллект ребенка и йодный дефицит: механизмы негативного влияния и пути профилактики
Authors: Бережной В.В., Маменко М.Е. - Национальная медицинская академия последипломного образования им. П.Л. Шупика МЗ Украины, г. Киев
International journal of endocrinology 6 (62) 2014
Date: 2014.12.08
Categories: Pediatrics/Neonatology, Endocrinology
Sections: Specialist manual
Problem of Iodine Sufficiency in Republic of Belarus: Results of Introduction of Strategy to Control Iodine Deficiency
Authors: Моkhort Т.V. - Belarussian State Medical University; Коlomiets N.D. - Belarussian Medical Academy of Postgraduate Education; Petrenko S.V. - International State Ecological University named after А.D. Sakharov; Fеdorenko Е.V. - Republican Research and Practice Center of Hygiene, Minsk, Republic of Belarus; Shеpеlkevich А.P., Sоlntseva А.V. - Belarussian State Medical University
International journal of endocrinology 1 (73) 2016
Date: 2016.03.25
Categories: Endocrinology
Sections: Specialist manual
Йодный дефицит: где мы теперь? (Эффективность белорусской стратегии ликвидации йодного дефицита: 15-летний опыт)
Authors: Мохорт Т.В. — Белорусский государственный медицинский университет; Коломиец Н.Д. — Белорусская академия последипломного образования; Петренко С.В. — Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова; Федоренко Е.В. — Республиканский научно-практический центр гигиены; Мохорт Е.Г. — Белорусский государственный медицинский университет
International journal of endocrinology 2 (66) 2015
Date: 2015.06.15
Categories: Endocrinology
Sections: Specialist manual

Back to issue