Резюме

Тиреоидните хормони (TH) са от съществено значение за нормалното развитие и функциониране на всеки гръбначен. Оста на хипоталамус-хипофиза-щитовидна жлеза (HPT) се регулира, за да се поддържа еутиреоиден статус. Един от най-влиятелните фактори на околната среда, който определя активността на оста на HPT, е храненето. Както наличността на храна, така и разнообразието на субстрата влияят върху икономията на щитовидната жлеза. Настоящата статия има за цел да обобщи литературни данни относно влиянието на количеството и вида на протеина върху активността на щитовидната ос. Този преглед хвърля светлина върху приноса на диета с ниско съдържание на протеини или недостатъчен прием на незаменими аминокиселини за аномалиите на TH. Ние вярваме, че познаването на тези зависимости може да подобри резултатите от хранителните интервенции при нарушения на оста на щитовидната жлеза и да повиши ефективността на отглеждането на животни.

протеин

1. Въведение

Тиреоидните хормони (TH) играят решаваща роля в диференциацията, растежа, развитието и функцията на почти всички тъкани. Те отдавна са признати за ключов регулатор на консумацията на кислород и основния метаболизъм [1]. Тези ефекти се дължат на прякото действие на TH върху сърцето и метаболитно активните тъкани, включително черния дроб, бялата и кафява мастна тъкан и скелетните мускули [2]. Тиреоидните хормони също участват в централната регулация на енергийния баланс на нивото на хипоталамуса [3].

Нивата на серумния хормон на щитовидната жлеза се регулират плътно чрез механизъм за отрицателна обратна връзка, свързващ хипоталамуса, хипофизата и щитовидната жлеза в точно функционираща ос (HPT) [4]. Централното регулиране на оста на HPT чрез хипофизиотропни тиротропин-освобождаващи хормони (TRH) неврони в парататрикуларното ядро ​​на хипоталамуса (PVN) е от ключово значение за адаптивните промени в активността на оста на щитовидната жлеза в отговор на външни и вътрешни стимули [5].

Основният хормон, секретиран от щитовидната жлеза, е 3,3 ′, 5,5 ′ тетрайодтиронин (тироксин, Т4), който в целевите тъкани претърпява 5 ′ дейодиране до метаболитно активен 3,3 ′, 5 трийодтиронин (Т3) или 5 дейодиране до неактивен 3,3 ′, 5 ′ обратен трийодтиронин (rT3). Както 5, така и 5 'дейодирането се катализират от дейодиназа тип 1 (D1); дейодиназа тип 2 (D2) катализира 5 'дейодизация, а дейодиназа тип 3 (D3) участва само в 5 дейодиране.

Освен регулацията на отрицателната обратна връзка на синтеза и секрецията на TRH от хормона на щитовидната жлеза, хипофизиотропните TRH неврони в PVN получават афференти от катехоламинергични и хипоталамусни дъговидни ядра (ARC) неврони [6]. Една група ARC неврони експресира анорексигенен α-меланоцит-стимулиращ хормон (α-MSH) и кокаин- и амфетамин-регулиран транскрипт (CART) невропептиди, които стимулират секрецията на TRH; втората група синтезира орексигенни невропептиди Y (NPY) и свързания с Agouti пептид (AgRP), който от своя страна инхибира освобождаването на TRH. И двете групи неврони се регулират от метаболитни и хормонални сигнали, включително лептин, инсулин, пептид YY (PYY) и грелин [7]. Интегрирането на тези входове осигурява точна зададена точка за активността на оста на щитовидната жлеза в отговор на хранителните промени.

Търсенето на потенциално подходящи проучвания е извършено с помощта на електронни бази данни PubMed/MEDLINE и EBSCO. Условията за търсене включват комбинацията от термини за щитовидната жлеза (тиреоиден хормон, тиреоид-стимулиращ хормон, активност на щитовидната ос или ос хипоталамус-хипофиза-щитовидна жлеза) и диетичен протеин (протеин в диетата, източник на протеин). Референтните списъци на включените статии също бяха прегледани в опит да се открият други потенциално допустими изследвания. За по-нататъшна оценка на допустимостта са запазени само статии на английски език и публикувани от 1975 г. до 31 май 2017 г. След премахване на дублиращи се проучвания от различните търсачки беше предприет независим скрининг на заглавието и резюмето на останалите статии. След това избраните статии бяха прочетени изцяло, за да се потвърди допустимостта.

2. Ефект на количеството протеин върху активността на оста на HPT

По-голямата част от наличните данни относно ефекта от намаленото съдържание на протеини в диетата върху активността на оста на щитовидната жлеза.

При възрастни потомци на майки, хранени с диета, съдържаща 8% протеин, се наблюдават значително по-високи стойности на поглъщане на радиоиод в щитовидната жлеза, концентрации на Т3 и Т4 в сравнение с контролите [21]. Програмите за недохранване на майките повишават чернодробната D1 [25] и мускулната D1 активност [20], което предполага хипертиреоиден статус в потомството. По-високата активност на D2 на хипофизата в потомството на протеиново ограничени язовири може да обясни намален отговор на TSH към in vitro стимулация на TRH чрез повишено локално генериране на Т3 [20]. Регистрираното повишаване на серумното ниво на fT3 при телета, изложени на майчина протеинова храна (70% от препоръчителния дневен прием на суров протеин) през втория триместър на бременността, се обяснява с повишено пренатално глюкокортикоидно стимулирано превръщане на Т4 в Т3, без едновременно повишаване на нивата на TH-свързващ протеин [26]. Приносът на fT3 за ефекта на „догонващ растеж“ на тези телета с ниско тегло с хипертиреоидна жлеза също се предполага, тъй като fT3 е в положителна корелация със средния дневен коефициент на нарастване [26]. При плъхове, родени на язовирите, изложени на диети с ниско съдържание на протеини по време на бременността, намаленото тегло при раждане е последвано от по-висока ефективност на хранене, повишена основна телесна температура, по-високи нива на почивка и базален метаболизъм в състоянията на хранене и на гладно в сравнение с контролите [27].

В хипертиреоидното възрастно потомство на майки, хранени с диета с дефицит на протеин (8% протеин), нивото на серумния лептин остава непроменено в сравнение с контролите, въпреки по-ниското телесно тегло в резултат на значително намаляване на депото на висцералната и подкожната мастна тъкан [28 ]. По-високото съотношение на лептин към висцерална мазнина при потомството на майки с недохранване с протеини е придружено от по-нисък хипоталамусен сигнален преобразувател и активатор на транскрипция 3 (STAT3), по-висок хипофизен лептинов рецептор (Ob-R) и по-ниска тироидна тирозинкиназа 2 (JAK2) на щитовидната жлеза. съдържание в сравнение с възрастното потомство на язовирите, хранени с контролна диета (23% протеин) [28]. Хипертиреоидизмът, заедно с адипоцитната хипотрофия и промяна в сигналния път на лептин в регулирането на активността на оста на HPT, присъстваща в потомството на възрастни, ограничени с протеини, подсилват концепцията за новородено програмиране на метаболизма на тиреоидния хормон на периферно и централно ниво чрез майчиното хранене [28].

Освен това ниското ниво на протеини в диетата, комбинирано с излишък на йод, предизвика по-голямо клетъчно увреждане на щитовидната жлеза, отколкото самото предозиране с йод [29]. При плъхове Wistar, хранени с 6-месечна диета с ограничено протеиново съдържание, съдържаща 50- и 100-кратен излишък на йод, е показано значително увеличение на обема на фоликулите на щитовидната жлеза, броя на апоптотичните клетки и изравняването на епителните клетки. Тези аномалии в хистологията на щитовидната жлеза са придружени от по-ниски серумни концентрации на T4, T3, fT4 и fT3 от наблюдаваните в групите, получаващи същото количество йод, но без ограничение на протеините [29].

Диетата с ниско съдържание на протеини повлиява по различен начин концентрациите на тироксин-свързващ глобулин (TBG) и транстиретин (TTR) [35]. При възрастни плъхове, хранени с диети с ниско съдържание на протеини (6% протеин), повторната експресия на TBG, изчезваща по време на съзряването, води до повишено плазмено ниво [35]. Противно на това, диета с ниско съдържание на протеини предизвиква намаляване на плазмената концентрация на TTR [35] и експресията в черния дроб [36].

От друга страна, при затлъстели жени на средна възраст излагането на много нискоенергийна, но високобелтъчна диета (дневна доза от 70 g протеин/420 kcal) причинява значителна загуба на тегло, последвано от намаляване на концентрацията на Т3 и намаляване в метаболизма в покой. Намаляването и на двата параметъра е настъпило трайно и дори след период на възстановяване, тези параметри не са достигнали стойностите преди диетата. Изненадващо, нивата на T4 и fT4 останаха непроменени [37].

Показано е също така, че състоянието на TH в плазмата зависи от режима на хранене, както от честотата на хранене, така и от нивото на хранене [38,39]. По-честите хранения повишават ефективността на използването на енергия и протеини, оказвайки влияние върху отговорите на хормона след хранене. Плазмените концентрации Т3 и Т4 при тежки телешки телета, хранени четири пъти дневно, са по-високи, отколкото при тези, даващи нормално протеиново хранене веднъж дневно [39]. Документирана е и положителна корелация между нивото на TH и нивото на хранене [38]. При телета, изложени на по-голямо натоварване с хранителни вещества (2,5 × метаболизиращи се енергийни изисквания за поддръжка, MEm), които са разпределени равномерно между няколко хранения, са наблюдавани по-високи нива на Т3 и Т4 в сравнение с ниското ниво на хранене (1,5 × MEm) [39].

Подробностите на цитираните проучвания са обобщени в таблица 1 в зависимост от появата им в текста.

маса 1

Резюме на избрани проучвания, изследващи ефекта на количеството протеин върху активността на оста на HPT.

Откроените редове предоставят данни от изследвания върху хора.

3. Ефект на протеиновия източник върху активността на оста на HPT

Източникът на консумиран протеин оказва значително влияние върху състоянието на щитовидната жлеза. Показано е, че някои от сярата и ароматните аминокиселини, получени от киселинна хидролиза на казеин, са в състояние да инхибират in vitro реакцията на окисление на йодида, катализирана от щитовидната пероксидаза (TPO) [40]. Въпреки че е доказано, че цистеинът и метионинът или тирозинът и триптофанът влошават йодиращата активност на TPO, техният инхибиторен потенциал е обратим при по-високи концентрации на йодид [40]. Съществуват също доказателства, че възбуждащите аминокиселини (EAA) като глутамат и аспартат са в състояние да модифицират хормоналната секреция от оста на хипофизата и щитовидната жлеза [41]. Интраперитонеалното приложение на глутамат (1 -Glu, 20 и 25 mg/kg) и N-метил-d-аспартат (NMDA, 25 mg/kg) повишава серумните концентрации на T4, T3 и TSH при свободно движещи се възрастни мъжки плъхове [42].

При три групи плъхове, хранени с изонитрогенни (10% енергия от протеин дневно) диети, базирани или на казеин с метионин, или на соев протеинов изолат и соев протеинов изолат, допълнени с метионин, не са наблюдавани разлики в концентрациите на T3 и fT3, но както T4, така и fT4 концентрациите, както и нивата на холестерол и триглицериди, се виждат по-ниски при плъхове, хранени със соев протеин, отколкото в групата, хранена с казеин [45]. Диетата, съдържаща 20% измит с алкохол соев протеинов изолат (SPI), регулира експресията на рецептора на тиреоидния хормон β-1 (TRβ-1) в черния дроб, без да променя концентрациите на щитовиден хормон при плъхове. Следователно, чрез модулация на чернодробното съдържание на TRβ-1 протеин, SPI- може да регулира експресията на гени, участващи в липидния метаболизъм, като по този начин упражнява тяхното липидопонижаващо действие [46].

Ефектите, упражнявани от соевите протеини, могат да варират в зависимост от техния състав. Потър и сътр. [47] използва диети, съдържащи равно количество протеин от изолиран соев протеин (ISP), соев протеинов концентрат (SPC) или казеин, за да се оцени тяхното влияние върху серумните концентрации на тиреоиден хормон при сирийски хамстери. При животни, получаващи SPC серум, нивата на T4, fT4 и T3 са значително по-ниски, отколкото при хамстерите, хранени с ISP или казеин. Като се има предвид, че средното съдържание на протеин в изолиран соев протеин възлиза на 90% и на соев протеинов концентрат на 70%, броят на другите потенциално биологично активни съединения, включително изофлавони, сапонини, фитинова киселина и инхибитори на трипсин, е по-висок в SPC, отколкото в ISP, което води до при диференциални хормонални отговори [48].

Изофлавоните, основният компонент на соята, влияят върху активността на оста на щитовидната жлеза [49,50]. Данните от проучванията in vitro и in vivo показват, че генистеинът, един от соевите изофлавони, е мощен инхибитор на активността на TPO [50,51,52]. Установено е, че генистеинът и даидзеинът са в състояние да потиснат катализирането на TPO йодиране и свързване по дозозависим начин. Този ефект обаче се оказа обратим, когато инкубационната смес беше допълнена с йодид [53]. Сравними наблюдения са направени от Chang и Doerge [52]. Въпреки че активността на TPO е обратно свързана с дозите на генистеин в диетите, концентрациите на Т3, Т4 и TSH, теглото на щитовидната жлеза и хистологията не показват разлики между плъхове, хранени със стандартна диета на соева основа и без соя [52]. По същия начин профилите на хормоните на щитовидната жлеза при плъхове, изложени на генистеин в две дози (1 и 5 mg/kg), не се различават значително от тези, определени като контроли [54].

И накрая, трябва също да се посочи, че разрушаващите ефекти на щитовидната жлеза могат да се отдадат единствено на in vitro и проучвания върху животни [65,66]. Според становището на Европейския орган за безопасност на храните (EFSA) няма клинично значими промени във функцията на щитовидната жлеза, свързани с консумация на соев протеин, богати на даидзеин изофлавони, генистеин или екстракт от червена детелина при жени в менопауза с нормална функция на щитовидната жлеза [67 ]. Продуктите на основата на соя обаче могат да увеличат дневната доза тиреоидни лекарства при пациенти с хипотиреоидна жлеза, тъй като те могат да повлияят до известна степен на абсорбцията на левотироксин. Схемите на наркотици (приемани на гладно) изключват такъв риск [68].

Подробностите за споменатите проучвания са обобщени в Таблица 2 по реда на появата им в текста.

Таблица 2

Резюме на избрани проучвания, изследващи ефекта на качеството на протеините върху активността на оста на HPT.

Откроените редове предоставят данни от изследвания върху хора.

4. Заключения

Нивото и видът на хранителния протеин влияят върху активността на оста на HPT. Ограниченията на протеините са опасни както за хората, така и за животните, особено по време на бременност и/или лактация, тъй като те оказват дългосрочни ефекти върху развитието, растежа, метаболизма и хормоналния статус на потомството. Въпреки че беше показано, че изофлавоните са способни да инактивират TPO in vitro, проучването in vivo изключва пряката им връзка с хипотиреоидизъм. Изглежда, че са необходими допълнителни предпоставки като йоден дефицит или други гоитрогенни диетични фактори, за да може соевият протеин да промени активността на оста на щитовидната жлеза.

Благодарности

Това изследване се финансира от полското министерство на науката и висшето образование в рамките на фондове на Факултет по човешко хранене и потребителски науки, Варшавски университет за науки за живота (WULS-SGGW), за научни изследвания.

Принос на автора

E.P.-G., K.L. и D.R.-H. изготви рецензията, E.P.-G. допринесе за изготвянето на ръкописа. Всички автори участваха в критичната ревизия на ръкописа. Всички автори одобриха окончателната версия на ръкописа за изпращане.

Конфликт на интереси

Авторите декларират, че няма конфликт на интереси, който би могъл да се възприеме като накърняващ безпристрастността на докладваното ревю.