甲状腺激素
出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第785页（4709字）
甲状腺激素(thyroid hormone)主要有两种(图15－11)：一是甲状腺素(thyroxine)，又称四碘甲腺原氨酸(tetraiodothyronine，T4)；二是三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine，T3)。它们都是酪氨酸的碘化物，因此甲状腺与碘代谢的关系极为密切。在体内T4含量多，占总量的90%。T3的作用强，T3的生物活性比T4大5倍。T4的更新率慢，每天约为10%；T3较快，约为75%，所以T4比T3作用时间长。在外周组织T4脱碘可转变为T3。
图15－11 甲状腺激素的化学结构
(一)甲状腺激素的代谢
1．甲状腺激素的合成 合成甲状腺激素的原料是碘和酪氨酸。人每天从食物和水中大约摄取100～200μg的碘，约1／3被甲状腺摄取。甲状腺的含碘量为8000μg，约占全身含碘量的90%。甲状腺腺泡上皮细胞能合成一种大分子的糖蛋白，称为甲状腺球蛋白(thyroglobulin，TG)，它含的氨基酸约3%为酪氨酸。腺泡上皮细胞以碘和甲状腺球蛋白上的酪氨酸为原料合成T3和T4。
甲状腺激素的合成包括四个步骤：
(1)聚碘：由肠吸收的碘，以I－形式存在于血液中，浓度为250μg／L左右，而腺体内的I－浓度比血浆中高20～25倍，现在认为I－从血液逆浓度差进入腺泡上皮细胞是由膜上的碘泵(iodine pump)完成的。因为甲状腺具有强大的聚碘能力，所以临床上用放射性碘来测定甲状腺的功能和治疗甲状腺肿瘤。
(2)I－的活化：摄入腺泡上皮细胞的I－在甲状腺过氧化酶(thyroperoxidase，TPO)的催化下被活化。活化过程的本质，尚不清楚，可能是由I－变为I(碘原子)、I2或是与过氧化酶形成某种复合物。不论机制如何，I－必须活化，才能取代酪氨酸上的氢原子。
(3)酪氨酸的碘化：甲状腺球蛋白上的酪氨酸有10%可被碘化，酪氨酸残基上的氢原子被碘原子取代生成碘化酪氨酸，一个氢原子被取代称为一碘酪氨酸(monoiodotyrosine，MIT)，二个氢原子被取代称为二碘酪氨酸(diiodotyrosine，DIT)
(4)酪氨酸的偶联：在同一甲状腺球蛋白上的碘化酪氨酸两两偶联，一分子MIT与一分子DIT缩合成T3，二分子DIT缩合生成T4。
I－的活化、酪氨酸的碘化和缩合都是在过氧化酶(TPO)的催化下完成的。TPO由甲状腺腺泡上皮细胞合成，是一种含铁卟啉的蛋白质，分子量60000～100000。促甲状腺激素(TSH)促进TPO的合成，提高它的活性，使甲状腺激素合成增多。硫尿嘧啶(thiouracil)可抑制TPO的活性，阻断T3、T4的合成，故可用于治疗甲状腺功能亢进。
2．甲状腺激素的贮存 甲状腺激素结合在甲状腺球蛋白上，贮存于腺泡腔内的胶质(colloid)中。它的贮存有两个特点：一是贮存在细胞外；二是贮量大，可供机体利用50～100天，所以使用抗甲状腺激素药物时，用药时间较长才能奏效。
3．甲状腺激素的释放 释放时，腺胞的上皮细胞通过胞饮将含有MIT、DIT、T3、T4的甲状腺球蛋白胶质小滴转运入细胞内。甲状腺球蛋白与溶酶体融合形成吞噬体，溶酶体内的蛋白水解酶将MIT、DIT、T3、T4从甲状腺球蛋白上水解下来。MIT和DIT在脱碘酶的作用下迅速脱碘，脱下的碘被重新利用。甲状腺球蛋白、MIT、DIT均不能进入血液，只有T3、T4能进入血液。
4．甲状腺激素的运输 血液中的T3、T4有两种运输形式：一是游离型；二是与血浆蛋白结合，两者之间可以互相转变，维持动态平衡。血液中的甲状腺激素99%以上是结合型的，游离型的不到l%，然而只有游离型的T3、T4才能进入组织细胞发挥作用。T3主要以游离型存在，它的活性较高；而T4又可脱碘转变为T3，因此虽然T3的分泌量虽少，但其作用不容忽视。临床上常测定血中T3、T4的含量来了解甲状腺的功能。
5．甲状腺激素的降解 骨骼肌、肝、垂体和脑是甲状腺激素降解的主要部位。80%的T4在脱碘酶的作用转变成T3和γT3，这是体内T3的主要来源。脱下的碘由甲状腺再摄取或从尿中排出。当硒缺乏时脱碘酶的活性降低，T4脱碘转化T3的过程受阻，组织中的T3含量减少。其余20%的T3、T4在肝内失活，与葡萄糖醛酸或硫酸结合后，经胆汁排入小肠，随粪便排出。
(二)甲状腺激素的作用
甲状腺激素的作用广泛而复杂，其主要作用是促进机体的新陈代谢和生长发育。
1．对代谢的影响
(1)能量代谢：甲状腺激素可提高绝大多数组织细胞的氧化过程，使人体的耗氧量和产热量增加，基础代谢率增高。1mg甲状腺激素可使人体产热增加4200kcal，基础代谢率提高28%。甲状腺激素的这种作用也称为产热效应。甲状腺功能亢进(hyperthyroidism)时，产热增加，患者喜凉怕热、多汗、基础代谢率增高；甲状腺功能低下(hypothyroidism)的患者产热减少，喜热畏寒，基础代谢率降低。
(2)物质代谢：甲状腺激素对物质代谢的影响，因剂量和作用环节不同而有所差异，故比较复杂。
a．糖代谢：大剂量T3、T4促进小肠对糖的吸收，加速肝糖原的分解，因此甲亢患者吃糖稍多即可出现高血糖，甚至糖尿，但由于它们还可加速外周组织对糖的利用，降低血糖，糖耐量试验可在正常范围之内。
b．脂代谢：T3、T4可促进脂肪分解氧化，所以甲亢时，患者消瘦，怕热。T3、T4还可加速胆固醇的合成，但更明显的作用是增强胆固醇的降解，故甲亢时血中胆固醇降低；甲低时则升高。
c．蛋白质代谢：T3、T4对蛋白质代谢的影响因剂量不同而有很大差异。正常情况下T3、T4刺激mRNA的形成，促进蛋白质及各种酶的生成，特别是骨骼、肌肉、肝脏等组织蛋白质合成明显增加，这对幼年时的生长发育具有重要意义。然而甲状腺激素分泌过多，反而使蛋白质，特别是骨骼肌的蛋白质大量分解，因而甲亢患者消瘦无力。甲状腺激素分泌过低(甲低)时因蛋白质合成减少，也出现肌肉无力，但此时细胞间的黏蛋白增多。黏蛋白可结合大量水分，出现黏液性水肿(myxedema)，它是成人甲低时的临床特征。黏蛋白增多的机理尚不清楚。
2．促进生长发育 甲状腺激素是维持机体正常生长发育不可缺少的激素，特别是对脑和骨的生长发育，这种作用在出生后最初的4个月内最为明显。这是由于神经细胞树突和轴突的形成，髓鞘与胶质细胞的生长，神经系统机能的发生与发展，以及脑的血流供应均需要适量的甲状腺激素。甲状腺激素除本身对长骨的生长发育有促进作用外，还促进生长素的分泌，而生长素也有促进长骨生长发育的作用。先天性或婴幼儿时期缺乏甲状腺激素，由于脑和长骨生长发育障碍而导致智力低下和身材矮小，称为呆小症或克汀病(Cretinism)。这种患者必须在出生后4个月内补充甲状腺激素，迟于此时间，治疗往往无效。
3．其他方面 甲状腺激素对其他器官的活动也有重要的作用。
(1)对神经系统：甲状腺激素可提高神经系统的兴奋性，因此甲亢患者常出现注意力不集中、烦燥不安、喜怒无常、失眠多梦等症状；甲低患者则出现言行迟缓、记忆力减退、淡漠无情、终日思睡等表现。
(2)对心血管系统：甲状腺激素可使心跳加强加快，心输出量增加，外周血管扩张，因此血压增高，而脉压增大。甲亢患者可出现心肌肥大，甚至导致心力衰竭(heart failure)。
此外甲状腺激素还可维持正常的月经和泌乳。
(三)甲状腺激素分泌的调节
1．下丘脑－腺垂体－甲状腺轴对甲状腺激素分泌的调节 下丘脑促垂体区的肽能神经元分泌TRH，TRH通过垂体门脉系统被运送到腺垂体，促进腺垂体分泌TSH。TSH随血液循环到达甲状腺，促进T3、T4的分泌。当血浆中T3、T4浓度增高时，一方面T3、T4抑制腺垂体分泌TSH；另一方面TSH也抑制下丘脑分泌TRH，结果使甲状腺分泌T3、T4减少。反之，血浆中T3、T4减少时，上述的负反馈作用被解除，TRH、TSH分泌增多，进而使血中T3、T4增多。T3、T4的浓度就是通过这种反馈调节维持相对稳定的。关于下丘脑－腺垂体－甲状腺轴对甲状腺激素分泌的调节请参阅“下丘脑－腺垂体分泌的调节”(图15－8)。
2．自身调节(autoregulation) 所谓自身调节是指甲状腺自身对碘供应量的反应。碘既是T3、T4合成的原料，也影响T3、T4的分泌。不同剂量的碘对甲状腺功能有不同的影响。小剂量碘促进T3、T4的合成。食物中缺碘使T3、T4合成减少，TSH分泌增多，刺激甲状腺腺细胞增生，导致甲状腺肿大，称为地方性甲状腺肿(endemic goiter)。这时由于腺细胞增生，分泌T3、T4的能力增强，一般不出现甲状腺机能低下的症状。食入含碘的食盐及一些含碘的食品如海带(sea-tangle)、紫菜(laver)等可预防疾病的发生。
大剂量碘可抑制甲状腺聚碘，并降低甲状腺对TSH的反应，减少T3、T4的合成，同时抑制蛋白水解酶的活性，减少T3、T4的释放，使基础代谢率降低，甲状腺机能亢进的症状减轻。大剂量碘还可使甲状腺体积缩小、变硬、血管减少，减少手术中的出血。所以大剂量碘可作为控制甲状腺危象(thyroid crisis，thyroid storm)和甲状腺部分切除手术的术前用药。但大剂量碘的以上作用时间较短，故不可长期应用。
甲状腺受自主神经的支配。电刺激交感神经可使甲状腺激素合成与分泌增加，电刺激副交感神经则使甲状腺激素的分泌减少。
此外，有些激素通过TSH影响甲状腺激素的分泌，如雌激素使腺垂体分泌TSH增加；糖皮质激素和生长素抑制腺垂体分泌TSH。