NEUROPROTECTIVE EFFECT OF THYROID HORMONES IN CEREBRAL HYPOPERFUSION

Abstract

Clinical studies demonstrate that a decrease in the blood concentration of thyroid hormones within the euthyroid range is associated with higher mortality rates, damage, severity and poor prognosis for lost function recovery in patients who survived a stroke during one year. Experimental studies prove the neuroprotective role of thyroid hormones in animal models of cerebral hypoperfusion: bilateral ligation of carotid arteries and occlusion of the middle cerebral artery. Thyroid hormones can penetrate through the blood-brain barrier. Their nuclear effects in the nervous tissue are mediated by the TRα and TRβ receptors. Thyroid hormones provide astrocytic differentiation, reduce proliferation and astrogliosis, increase the glutamate uptake by astrocytes, reduce excitotoxicity and stimulate ATP synthesis, suppress aquaporin-4 (AQP4) expression, and reduce cerebral edema risk. They also reduce tonic GABA signaling in the peri-infarction area, increase the synthesis of BDNF and GDNF neurotrophic factors. Moreover, they have an anti-apoptotic effect. Due to TRα1 receptors on neuronal stem cells of the subgranular hippocampus zone and subventricular zone, thyroid hormones shift the balance between neurogenesis and oligodendrogenesis towards neurogenesis both in intact animals and in those with cerebral hypoperfusion. The non-genomic actions of thyroid hormones are initiated at receptors in the plasma membrane, in the cytoplasm, or in mitochondria, resulting in endothelial cell migration and angiogenesis. Thus, within the normal reaction range the structural and functional state of the thyroid gland is associated with neuroplasticity. So, the level of thyroid hormones can predict the severity of a disease accompanied by cerebral hypoperfusion. Thyroid hormones can also be considered as prototypes of neuroprotective drugs. Keywords: stroke, thyroid hormones, cerebral hypoperfusion, thyroid gland, neurons, neuroglia, angiogenesis, neurotransmitters. Клинические исследования демонстрируют, что снижение концентрации тиреоидных гормонов в крови в пределах эутиреоза ассоциировано с большими показателями летальности, объема повреждения, тяжести и худшим прогнозом восстановления утраченных функций как минимум на протяжении одного года после инсульта головного мозга. Это подтверждается экспериментальными работами, демонстрирующими нейропротекторную роль тиреоидных гормонов в животных моделях церебральной гипоперфузии: двусторонней перевязки общих сонных артерий и окклюзии средней мозговой артерии. Показано, что тиреоидные гормоны способны проникать через гематоэнцефалический барьер. Их ядерные эффекты в нервной ткани опосредованы рецепторами TRα и TRβ. Тиреоидные гормоны обеспечивают астроцитарную дифференцировку, снижают пролиферацию и астроглиоз, повышают поглощение глутамата астроцитами, снижая эксайтотоксичность и стимулируя синтез АТФ, подавляют экспрессию aquaporin-4 (AQP4), снижая риск отека головного мозга. Также они снижают тоническую ГАМК-передачу сигналов в периинфарктной области и увеличивают синтез нейротрофических факторов BDNF и GDNF; обладают антиапоптотическим эффектом. Благодаря наличию TRα1-рецепторов на нейрональных стволовых клетках субгранулярной зоны гиппокампа и субвентрикулярной зоны тиреоидные гормоны обладают способностью смещать баланс между нейрогенезом и олигодендрогенезом в сторону нейрогенеза как у интактных животных, так и при церебральной гипоперфузии. Негеномные эффекты тиреоидных гормонов инициируются на рецепторах в плазматической мембране, в цитоплазме или в митохондриях, в результате активизируется миграция эндотелиальных клеток и ангиогенез. Таким образом, структурно-функциональное состояние щитовидной железы в пределах нормы реакции ассоциировано с нейропластичностью, что позволяет использовать уровень тиреоидных гормонов в качестве предиктора тяжести заболеваний, сопровождающихся церебральной гипоперфузией. Также тиреоидные гормоны можно рассматривать в качестве прототипов нейропротекторных лекарственных средств. Ключевые слова: инсульт, тиреоидные гормоны, церебральная гипоперфузия, щитовидная железа, нейроны, нейроглия, ангиогенез, нейромедиаторы.