Schilddrüsenhormone T3 und T4

Von Fabrizio Felici

Die Schilddrüse, die sich im vorderen Bereich des Halses in der Nähe der ersten Trachealringe befindet, enthält zahlreiche kugelförmige Follikel, von denen jedes aus einer einzelnen Schicht von Sekretionszellen besteht, die als Follikelzellen bezeichnet werden und ein von den Follikelzellen sekretiertes Glykoprotein umgeben Kolloid. Die Hormone T3 und T4 werden in den Follikeln synthetisiert.

Thyreoglobulin, die im Kolloid vorkommende Hauptsubstanz, ist ein Protein, das als Vorstufe für Schilddrüsenhormone fungiert. Das Kolloid enthält auch Enzyme für die Synthese von T3 und T4 sowie des Iodidions. Schematisch sind die Phasen der Synthese von Schilddrüsenhormonen und ihrer Sekretion:

Die Tyrosinmoleküle werden jodiert. Die Zugabe eines Iodidions bildet Monoiodthyrosin (MIT), während die Zugabe eines zweiten Iodids zum gleichen Molekül Diiodtyrosin (DIT) bildet;

Zwei Moleküle Tyrosiniodat (MIT oder DIT) sind an ein Thyreoglobulinmolekül gekoppelt und die beiden Tyrosinreste sind durch eine kovalente Bindung verbunden. Wenn zwei Moleküle DIT kombiniert werden, ist das Endprodukt 3, 5, 3 ', 5' - Tetraiodthyronin oder T4 (auch Thyroxin genannt); Wenn ein DIT-Molekül und ein MIT-Molekül kombiniert werden, ist das Endprodukt 3, 5, 3'-Triiodthyronin oder T3.
T3 und T4 sind Schilddrüsenhormone, obwohl sie zu diesem Zeitpunkt noch an Thyreoglobulin gebunden sind.

Diese Hormone werden zusammen mit Thyreoglobulin bis zu drei Monate vor der Freisetzung im Kolloid gespeichert.

Schilddrüsenstimulierendes Hormon (TSH), das aus der Blutbahn stammt, stimuliert die Ausschüttung von Schilddrüsenhormonen. Das TSH bindet zuerst an Rezeptoren auf der Follikelzellmembran und aktiviert den zweiten cyclischen AMP-Messenger. Dies führt zur Phosphorylierung einer Reihe von follikulären Zellproteinen, die für die Hormonsekretion notwendig sind.

Die Follikelzellen entnehmen dem Kolloid durch Phagozytose die Moleküle des jodierten Thyreoglobulins;

Das Phagosom, das jodiertes Thyreoglobulin enthält, fusioniert mit einem Lysosom;

Die Exposition des Thyreoglobulinmoleküls gegenüber lysosomalen Enzymen führt zur Freisetzung von freiem T3 und T4 in der Follikelzelle. Schilddrüsenhormone sind lipophile Moleküle, die durch die Plasmamembran diffundieren und von dort in den Kreislauf gelangen, wo sie selektiv an Transportproteine wie Thyroxin-bindendes Globulin und Transthyretin binden oder unspezifisch an Albumin binden können.

T4 wird normalerweise zehnmal schneller produziert und ausgeschieden als T3, obwohl T3 auf die Zielorgane etwa viermal so stark wirkt. Der größte Teil des im Plasma sezernierten T4 wird normalerweise von Leber, Nieren und Zielorganen in das aktivere T3 umgewandelt.

Der Schilddrüsenhormonspiegel ist unter normalen Bedingungen praktisch konstant, da der Hauptmechanismus für die Kontrolle ihrer Sekretion eine negative Rückkopplung ist. Wie wir gesehen haben, wird die Ausschüttung des Schilddrüsenhormons durch das aus der Adenohypophyse stammende TSH stimuliert. Die TSH-Sekretion wird wiederum durch das aus dem Hypothalamus stammende Thyrotropin-Releasing-Hormon (TRH) stimuliert. Wenn sie in den Kreislauf abgegeben werden, wirken die Schilddrüsenhormone mit negativer Rückkopplung auf den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen, um die Sekretion von TRH und TSH zu begrenzen. Beachten Sie, dass T4 eine effektivere Gegenkopplung als T3 aktiviert.

Wirkungen von Schilddrüsenhormonen

Schilddrüsenhormone sind wie erwähnt lipophil, so dass sie leicht Zellmembranen überwinden können; Die Rezeptoren für diese Hormone befinden sich im Zellkern der Zielzellen. Die Hormonrezeptorbindung modifiziert die Transkriptionsrate von Messenger-RNA aus DNA, wodurch die Proteinsynthese in Zielzellen modifiziert wird. Diese Modifikationen erfordern Stunden oder Tage, um einen spürbaren Effekt zu erzeugen, der jedoch, sobald er induziert ist, tagelang anhält.

Die Hauptwirkung von T3 und T4 ist sicherlich die Erhöhung des Grundumsatzes. Infolgedessen kommt es zu einer Zunahme der Wärmeerzeugung, einem Phänomen, das als thermogener Effekt bekannt ist. Schilddrüsenhormone erhöhen den Grundumsatz in den meisten Körpergeweben mit Ausnahme von Gehirn, Milz und Gonaden. Ein Mechanismus, der von T3 und T4 zur Steigerung des Grundumsatzes verwendet wird, ist die Stimulierung der Natrium-Kalium-Pumpaktivität. Wenn die Pumpe aktiv ist, wird ATP hydrolysiert und Wärme freigesetzt. Gleichzeitig erhöht der vermehrte Einsatz von ATP die Oxidationsrate der Energiesubstrate zur Erzeugung von neuem ATP, wobei mehr Wärme erzeugt wird. Darüber hinaus induzieren T3 und T4 die Erhöhung der Anzahl der Mitochondrien und stimulieren die Aktivität einiger Enzyme, die an der oxidativen Phosphorylierung beteiligt sind.

Wenn sie in Konzentrationen vorliegen, die über den T3- und T4-Normen liegen, stimulieren sie nicht nur den Energieverbrauch, sondern auch die Mobilisierung von Energiereserven durch Stimulierung der Glykogenolyse, der Umwandlung von Muskelproteinen in Aminosäuren und der Lipolyse. Sie begünstigen auch die Glukoneogenese und die Ketonsynthese. Im Gegensatz zu niedrigeren Konzentrationen als normal haben diese Hormone entgegengesetzte Wirkungen: Sie stimulieren die Glykogensynthese und die Proteinsynthese.

Die Hormone T3 und T4 sind für das normale Wachstum und die Entwicklung vieler Gewebe und zur Aufrechterhaltung einer normalen Funktion nach Beendigung des Wachstums erforderlich. Viele dieser Effekte werden durch die Stimulierung der GH-Freisetzung (in Synergie mit Glukokortikoiden) und durch die zulässige Wirkung von GH auf die Zielorgane vermittelt. Wichtig sind auch die Wirkungen der Schilddrüsenhormone auf das Nervensystem: Ein Mangel an T3 und T4 in der Kindheit kann zu einer Form von irreversiblem Hirnschaden führen, dem so genannten Kretinismus, bei dem die geistige Entwicklung und das Körperwachstum verzögert und die Nervenzellen charakterisiert werden von schlechter Entwicklung von Axonen und Dendriten und unvollständiger Myelinisierung. Selbst im voll entwickelten Nervensystem sind Schilddrüsenhormone für eine normale Funktion unerlässlich. Bei Erwachsenen kann der Mangel zu einer Verschlechterung der kognitiven Funktionen führen. Diese Störungen bilden sich jedoch vollständig zurück, wenn die Plasmaspiegel dieser Hormone normalisiert werden.

Schilddrüsenhormone und Bewegung

Nach intensiver, aber kurzer körperlicher Aktivität wurden keine erhöhten Veränderungen des Plasmaspiegels von Schilddrüsenhormonen beobachtet. Erst nach längeren Trainingseinheiten wurde ein deutlicher Anstieg von T3 und T4 festgestellt.

Eine von Herald E. Refsum in Norwegen durchgeführte Studie zeigte erhöhte Plasmaspiegel von T3, T4, TSH und dem Protein, das die Schilddrüsenhormone TBG bindet, bei Athleten, die unmittelbar nach einer Leistung Langlauf betrieben und dabei feststellten, dass die Plasmaspiegel innerhalb dieser Werte wieder stiegen die anfänglichen Grenzen erst nach mehreren Tagen der Erholung. Dieser Prozess scheint auf die Tatsache zurückzuführen zu sein, dass die Schilddrüsenhormone während körperlicher Aktivität konsistent verbraucht werden. Aufgrund der physiologischen Wirkung des Feedbacks wird die Hypophyse daher angeregt, hohe TSH-Mengen zu produzieren, was zu einem Anstieg der Plasmaspiegel führt von Schilddrüsenhormonen.

Bibliographie