Hormony Tarczycy
Dariusz Nowak
Katedra Fizjologii Doświadczalnej i
Klinicznej UM w Lodzi
Hormony Tarczycy
Dariusz Nowak
Katedra Fizjologii Doświadczalnej i
Klinicznej UM w Lodzi
Hormony Tarczycy
• Tarczyca – 15-20 gramów
• Thyroxine-T4
• Triiodothyronine – T3
• Zwiększają przemianę materii ciała
• Brak całkowity tych hormonów - ↓ 40-50%
PPM (podstawowa przemiana materii)
• Nadmierne wydzielanie - ↑ PPM o 60-100%
• TSH- thyroid stimulating hormone z
przedniego płata przysadki (kontrola
wydzielania T3 i T4)
• calcitonin
Hormony Tarczycy
• Wydzielanie z tarczycy
• 93% - T4 , 7% -T3 ale konwersja T4 w T3 w
tkankach
• Funkcja T4 i T3 ta sama ale różnią się
szybkością i intensywnością działania
• T3 jest 4x bardziej aktywna niż T4 , ale jest jej
mniej i ma krótszy T
1/2
• Anatomia fizjologiczna tarczycy
• Pęcherzyki Φ – 100 – 300 µm, wysłane
nabłonkiem sześciennym, w środku kolloid –
zawiera thyreoglobulinę (glikoproteina) – ma
w cząsteczce T3 i T4
Microscopic appearance of the thyroid
gland, showing secretion of thyroglobulin
into the follicles.
Tarczyca
• Przepływ krwi przez tarczycę na min , 5x > niż
masa gruczołu
• Niezbędny jod ~ 50 mg/rok ,~ 1mg/tydzień
• Jodowanie soli kuchennej – 1 cz. NaJ na
100000 cz. NaCl
• Wchłanianie NaJ tak jak NaCl z przewodu
pokarmowego do krwi
• Większość jest szybko wydalana przez nerki
• Ale 20% jest wychwytywane z krwi przez
komórki tarczycy i użyte do syntezy hormonów
Pompa jodowa (pułapka dla jodu)
• Błona podstawowa kk. tarczycy → pompa
jodowa – transport J
-
do wnętrza komórek
(zwiększa stężenie do 30x w porównanie
do stężenia w osoczu), przy maksymalnej
aktywności gruczołu zatęża nawet do 250x
!
• TSH stymuluje aktywność pompy,
usunięcie przysadki zmniejsza aktywność
Thyroid cellular mechanisms for iodine transport,
thyroxine and triiodothyronine formation, and
thyroxine and triiodothyronine release into the
blood. MIT, monoiodotyrosine; DIT, diiodotyrosine;
T3, triiodothyronine; T4, thyroxine; TG,
thyroglobulin.
Thyreoglobulina i chemia tworzenia
T3 i T4
• Reticulum endoplazmatyczne, aparat
Golgie’go - synteza thyreoglobuliny (mw.
~335 000) , zawiera ok.. 70 reszt
tyrozynowych, które reagują z J
• 1. etap – utlenienie J , peroksydaza (jest w
szczytowej części komórki) i H2O2
• 2. jodowanie tyrozyny , katalizuje enzym
iodinase, zachodzi szybko tak że
thyreoglobulina gdy jest już wydzielana
do koloidu ma 1/6 tyrozyn jodowanych
Chemistry of thyroxine and triiodothyronine
formation
Thyreoglobulina i chemia tworzenia
T3 i T4
• Najpierw jodowanie – monojodotyrozyny,
dijodotyrozyny, następnie w ciągu minut godzin
a nawet dni jodotyrozyny wiążą się jedna z drugą
• Thyroxyna jest cześcią thyreoglobuliny,
• Monojodotyrozyna reaguje z dijodotyrozyną –
trijodothyronine (1/15 całości)
• 1 thyreoglobulina zawiera ~ 30 thyroxyn i kilka
trijodotyronin
• Zapas hormonów w koloidzie na 2 do 3 miesięcy
• Zatrzymanie syntezy niedobory widoczne po
kilku miesiącach
Wydzielanie T3 i T4 do krwi z
gruczołu
• Thyreoglobulina nie jest wydzielana w
mierzalnych ilościach do krwi
• Trzeba wyciąć T3 i T4 a następnie wolne
hormony są wydzielane do krwi
• Szczytowa część komórek – pseudopodia →
pęcherzyk z koloidem → pinocytoza → fuzja z
lizosomem → pęcherzyk trawienny – enzymy
proteolityczne trawią thyreoglobulinę i
uwalniają T3 i T4 w wolnej formie, one
dyfundują przez podstawę komórki do
otaczających kapilar i do krwi
• ~ 75% jodowanych tyrozyn nie zostaje
hormonem
Wydzielanie T3 i T4 do krwi z
gruczołu
• Są one też uwalniane i przechodzą do krwi ,
ale z nich wycinany jest J przez enzym
deiodinase → recykling J do następnego
jodowania
• Wrodzony brak deiodinazy – cierpi na
niedobór J bo upośledzenie recyklingu J
• Uwalniane z tarczycy – 93% thyroxyna (T4) , i
7% trijodotyronina (T3)
• Ale w ciągu kilku dni ~ 50% T4 jest
dejodowane tworząc T3 → do tkanek
dochodzi głównie T3 (~35 µg/dobę)
Transport T3 i T4 do tkanek
• 99% T3 i T4 wiąże się z białkami osocza
(syntetyzowane w wątrobie) , thyroxine-
binding globulin, t-b prealbumin, albumin
• Względnie duże powinowactwo wiązania →
powolne uwalnianie do tkanek, 50% T4
zawartej we krwi jest uwalniane do tkanek w
ciągu 6 dni, 50% T3 w ciągu 1 dnia
• Po wejściu do komórki znowu wiążą się z
białkami wewnątrzkomórkowymi i znowu
magazynowane i zużyte w ciągu dni/tygodni
T3 i T4
•
Mają powolny początek działania ale za to długo
działają
•
Wstrzyknięcie człowiekowi tyroxyny, przez pierwsze
2-3 dni nie ma efektu na przemianę materii (długa
latencja), jak zacznie działać to max osiąga po 10-12
dniach i spada z T1/2 ~ 15 dni. Pewna aktywność
utrzymuje się do 6 tyg-2 miesięcy.
•
T3 działa 4x szybciej niż T4, latencja 6-12 h. max 2-
3 dni.
•
Latencja w dużym stopniu zależy od wiązania z
białkami w osoczu i komórce
Approximate prolonged effect on the basal
metabolic rate caused by administering a
single large dose of thyroxine
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
• Aktywują transkrypcję jądrową dużej liczby
genów, przed działaniem na geny, z T4 usunięcie
1 J i konwersja do T3 (90%) – receptory w
komórce mają b. duże powinowactwo do T3.
• Receptory przylegają do nici DNA lub są w jej
pobliżu – tworzą heterodimery z retinoid X
receptor (RXR)- w miejscach specyficznej
odpowiedzi DNA na T3 aktywacja rożnych
mRNA- translacja- setki różnych białek
• Zwiększają metabolizm prawie wszystkich
komórek ciała człowieka
• Thyroid hormone activation of target cells.
Thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3)
readily diffuse through the cell membrane.
Much of the T4 is deiodinated to form T3,
which interacts with the thyroid hormone
receptor, bound as a heterodimer with a
retinoid X receptor, of the thyroid hormone
response element of the gene. This causes
• either increases or decreases in transcription
of genes that lead to formation of proteins,
thus producing the thyroid hormone response
of the cell. The actions of thyroid hormone on
cells of several different systems
are shown.
mRNA, messenger ribonucleic acid
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
• PPM może wzrosnąć 60 do 100%
• ↑ szybkość zużycia pokarmu na tworzenie energii
• ↑ syntezy białek ale katabolizm też
• ↑ szybkości wzrostu u młodych ludzi
• ↑ pobudzenia procesów umysłowych i aktywności
innych gruczołów dokrewnych
• U zwierząt podanie T3 lub T4 powiększa
mitochondria i ich liczbę ,
• Całkowita powierzchnia błon mitochondriów
rośnie proporcjonalnie do wzrostu metabolizmu
całego ciała
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
•
Główna funkcja – po prostu ↑ ilość i aktywność
mitochondriów co później zwiększy szybkość
tworzenia ATP i dostarczy energii dla funkcji
komórek
•
↑ aktywność Na+-K+ ATPazy , ↑
przepuszczalność błony komórkowej dla Na+
(przeciek) to powoduje konieczność większej
pracy pompy i produkcja ciepła rośnie
•
Wzrost dzieci – niedoczynność t. – zahamowany
•
Nadczynność – rośnie szybciej ale wcześniej
kończy (zrośnięcie nasad kości) – wzrost będzie
mniejszy
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
• Wzrost i rozwój mózgu w życiu płodowym i w ciągu
kilku lat po urodzeniu , brak hormonu - opróżniony
rozwój mózgu, mniejszy mózg u płodu – deficyt
umysłowy , gdy nie produkuje hormonów t. zaraz po
urodzeniu suplementacja
• Stymulują wszystkie etapy metabolizmu
węglowodanów : wychwyt glukozy, glikoliza,
glukoneogeneza, wchłanianie z przewodu
pokarmowego, wydzielanie insuliny
• Metabolizm tłuszczu - ↓ cholesteroli i triglicerydów,
niedoczynność – efekt odwrotny ↑ (i depozycja
tłuszczu w wątrobie)- przyspieszenie miażdżycy
• Zwiększa wydzielanie cholesterolu z żółcią i utrata z
kałem – wzrost liczby receptorów dla LDL na
powierzchni hepatocytów – zwiększony wychwyt z
krwi i zwiększone wydzielanie z żółcią
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
•
Zwiększa zapotrzebowanie na witaminy
(dlaczego ?
•
Podstawowa przemiana materii – rośnie
•
Nadmiar hormonów ↓ masę ciała i odwrotnie, ale
też zwiększają łaknienie
•
Zwiększają zużycie O2 i produkcje CO2 – dlatego
rozkurcz naczyń i wzrost przepływu krwi,
•
↑↑ przepływu w skórze – bo trzeba usuwać
ciepło
•
Rzut minutowy serca ↑ nawet o 60% , w ciężkiej
niedoczynności t. spada nawet o 50%
Approximate relation of daily rate of
thyroid hormone (T4 and T3) secretion to
the basal metabolic rate.
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
•
↑ HR (częstości rytmu serca) – (ważny objaw
kliniczny) ale większy niż by to wynikało z
potrzeby wzrostu rzutu minutowego
•
Mały wzrost T3 i T4 zwiększa siłę skurczu
serca, duży wzrost i gdy długo trwa to osłabia
(bo katabolizm białek komórkowych)
•
RR rośnie skurczowe i maleje rozkurczowe,
rośnie amplituda, krążenie hiperkinetyczne
•
Wzrost wentylacji minutowej (częstości i TV)
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
• Przewód pokarmowy - ↑ sekrecji i ruchów
jelit – nadczynność – często biegunka,
niedoczynność – często zaparcia
• Pobudzenie centralnego OUN –
nadczynność –lęki, paranoja
• Funkcja mięśni – tak jak na serce, wzrost
hormonów na początku dobra reakcja,
później osłabienie mięsni (katabolizm
białek), niedobór hormonów – mięśnie
„leniwe” , wolny rozkurcz po skurczu
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
• Muscle tremor (drżenie mięśniowe)
charakterystyczne dla nadczynności – inne niż
dreszcze i inne niż w chorobie Parkinson’a (jak
zobaczyć ? - położyć kartkę papieru na
wyciągnięty palec) jest to z powodu zwiększonej
reaktywności synaps nerwowych w rdzeniu
kręgowym
• Sen – w nadczynności trudno zasnąć,
niedoczynność – nadmierna senność – śpi 12-14 h
na dobę
• Zwiększa sekrecję innych gruczołów dokrewnych
ale też zwiększa zapotrzebowanie na ich hormony
Fizjologiczna aktywność T3 i T4
• Wpływ na funkcje seksualne
• Niedobór – mężczyźni zmniejsza libido,
duży nadmiar – powoduje czasem
impotencję
• U kobiet zaburzenia cyklu płciowego
miesięcznego
Regulacja wydzielania hormonów
tarczycy
• Precyzyjny mechanizm kontroli – podwzgórze,
przysadka – tarczyca
• TSH (glikoproteina , z przedniego płata
przysadki) stymuluje :
• Proteolizę tyreoglobuliny
• Aktywność pompy jodowej
• Jodowanie tyrozyn
• Powiększenie rozmiarów i aktywność
sekrecyjną komórek tarczycy, zwiększa ich
liczbę i zmianę kształtu na walcowaty
(cylindryczny)
Regulacja wydzielania hormonów
tarczycy
• TSH – czyli nasila wszystkie aktywności
tarczycy
• Najszybszy jest efekt pierwszy – już po 30
min od iniekcji TSH, pozostałe po godzinach,
dniach (tygodniach) do pełnego rozwoju
• TSH działa poprzez cAMP
• TRH z podwzgórza (tripeptyd) stymuluje
wydzielanie TSH
• TRH-Receptor →aktywacja fosfolipazy C→
diacylglicerol, Ca2+ → wydzielanie TSH
Regulacja wydzielania hormonów
tarczycy
• Zwierzęta ekspozycja na zimno - ↑
wydzielania TRH → ↑ TSH (bierze w tym
udział aktywacja ośrodka termoregulacji)
U szczurów BMR może wzrosnąć o 50%
Ludzie którzy przenieśli się do rejonów
arktycznych
BMR ↑ o 15-20%
Podniecenie, lęk (stymulacja układu
współczulnego) powoduje ↓ wydzielania TSH
(poprzez wydzielanie ciepła i ośr.
termoregulacji)
Regulation of thyroid secretion.
Regulacja wydzielania hormonów
tarczycy
• T3 i T4 – hamująco głównie na przysadkę
• Np.. Gdy wydzielanie T3 i T4 wzrośnie 1.75
razy to TSH spada całkowicie do 0 (nie zależy
to od efektów na podwzgórze)
• Substancje anty-tarczycowe (hamują
wydzielnie tarczycy)
1. thiocyjaniany – hamują wychwyt J
2. Propylotiouracyl – hamuje jodowanie
(peroksydazę)
Oba powodują wole bo wzrośnie wydzielanie TSH
Regulacja wydzielania hormonów
tarczycy
3. jod nieorganiczny – w wysokich
stężeniach (100 x wyższe niż prawidłowe)
– hamuje wszystkie fazy aktywności
tarczycy
zmniejsza też wielkość i ukrwienie – z tego
powodu bywa podawany 2-3 tygodnie
przed operację tarczycy by zmniejszyć
krwawienie