临床生物化学/甲状腺激素的生理、生化及分泌调节

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临床生物化学

内分泌疾病的生物化学诊断
- 甲状腺功能紊乱的临床生化
  - 甲状腺激素的生理、生化及分泌调节
  - 甲状腺功能紊乱
  - 甲状腺功能紊乱的生化诊断

甲状腺激素为甲状腺素（thyroxine，T₄）和三碘甲腺原氨酸（3，5，3′-triiodothyronine，T₃）的统称。从化学结构看均是酪氨酸的含碘衍生物（图12-2）。

甲状腺激素化学结构示意图

图12-2　甲状腺激素化学结构示意图

T₃、T₄均是由甲状腺滤泡上皮细胞中甲状腺球蛋白上的酪氨酸残基碘化而成。其生物合成包括：①碘的摄取和活化：甲状腺上皮细胞可通过胞膜上的“碘泵”主动摄取血浆中的I^-，造成I^-在甲状腺浓集，正常情况下甲状腺中的I^-为血浆浓度的数十倍。甲状腺上皮细胞中的I^-在过氧化酶催化下，氧化成形式尚不清的活性碘。②酪氨酸的碘化及缩合：活性碘使甲状腺上皮细胞核糖体上的甲状腺球蛋白中的酪氨酸残基碘化，生成一碘酪氨酸（MIT）或二碘酪氨酸（DIT）残基。然后再在过氧化酶催化下，一分子DIT与一分子MIT缩合成一分子T₃，两分子DIT缩合成一分子T₄。含T₃、T₄的甲状腺球蛋白随分泌泡进入滤泡腔中贮存。

㈡甲状腺激素的分泌、运输、代谢及调节

在垂体促甲状腺激素刺激下，含T₃、T₄的甲状腺球蛋白被甲状腺上皮细胞吞饮，并与溶酶体融合，在溶酶体蛋白水解酶催化下水解出T₃、T₄，释放至血液中。血液中99％以上的T₃和T₄均与血浆蛋白可逆结合，主要与血浆中肝合成的一种α球蛋白－甲状腺素结合球蛋白（thyroxine binding globulin，TBG）结合，此外尚有少量T₃及10％-15％的T₄可与前白蛋白结合，约5％T₄及近30％的T₃可与白蛋白结合。只有约占血浆中总量0.4％的T₃和0.04％的T₄为游离的。但只有游离的T₃、T₄才能进入靶细胞发挥作用，这是T₃较T₄作用迅速而强大的原因之一。与血浆蛋白结合的部分，则对游离T₃、T₄的相对稳定起着调节作用。

甲状腺激素的代谢包括脱碘、脱氨基或羧基、结合反应。其中以脱碘反应为主，该反应受肝、肾及其他组织中特异的脱碘酶催化。此酶对T₃作用弱，主要催化T₄分别在5’或5倍脱碘，生成T₃和几无生理活性的3，3’，5’-三碘甲腺原氨酸，即反T₃（reverse triiodothyronine，r T₃）。血液中的T₃近80％来自T₄脱碘。T₃及r T₃可进一步脱碘生成二碘甲腺原氨酸，T₃和T₄尚可脱氨基、羧基，生成相应的低活性代谢物。少量T₃、T₄及上述各种代谢物均可在肝、肾通过其酚羟基与葡萄醛酸或硫酸结合，由尿及胆汁排泄。

甲状腺激素的合成和分泌主要受前述下丘脑-垂体-甲状腺轴的调节。血液中游离T₃、T₄水平的波动，负反馈地引起下丘脑释放促甲状腺激素释放激素（thyrotropin-releasinghormone，TRH）及垂体释放促甲状腺激素（thyroiodstimulated hormone，TSH）的增多或减少。TRH为下丘脑产生的一种三肽激素，主要作用为促进腺垂体合成和释放TSH，亦有弱的促生长激素和催乳素释放作用。TSH为一种含α和β两亚基的糖蛋白，可通过β亚基特异地和甲状腺细胞膜上的TSH受体结合，活化腺苷酸环化酶，通过腺苷酸环化酶-cAMP-蛋白激酶系统，刺激甲状腺细胞增生和甲状腺球蛋白合成，并对甲状腺激素合成中从碘摄取到T₄、T₃释放的各过程均有促进作用。在上述调节过程中，血液游离T₃、T₄水平对腺垂体TSH释放的负反馈调控最重要。此外肾上腺皮质激素可抑制TRH释放，并和生长激素均能降低腺垂体对TRH的反应性，减少TSH分泌；而雌激素可敏化腺垂体对TRH的反应，促进TSH释放；甲状腺激素本身和I^-浓度对甲状腺功能也有自身负反馈调节作用，应激状态等亦可通过不同途径影响甲状腺激素的分泌；人绒毛膜促性腺素（hCG）也具一定TSh 样活性。近年发现，多种滋养层源组织肿瘤如绒毛膜上皮癌、睾丸胚胎瘤等亦可产生TSH和hCG。

㈢甲状腺激素的生理生化功能

大多数组织细胞核染色体的某些转录启动区上，存在甲状腺激素受体，该受体对T₃亲和力远比T₄高，这也是T₃作用强的一个原因。T₃、T₄与该受体结合后，可促进某些mRNA的转录，增加Na⁺、K⁺-ATP酶等相应蛋白质合成，产生下列作用。

⒈三大营养物质代谢提高大多数组织的耗氧量，促进能量代谢，增加产热和提高基础代谢率。该作用与甲状腺激素增加Na⁺、K⁺-ATP酶活性、促进ATP分解供能产热有关。但甲状腺激素对三大营养物质代谢的具体影响较复杂，对糖代谢既可促进糖的吸收和肝糖原分解，又可促进组织细胞对糖的有氧代谢。甲状腺激素可促进体脂动员；对胆固醇代谢有重要的调节作用，能促进肝脏合成胆固醇，而促进胆固醇代谢为胆汁酸的作用更显著。生理浓度的甲状腺激素可通过诱导mRNA合成，增强蛋白质的同化作用，呈正氮平衡。但过高的甲状腺激素反致负氮平衡，特别是肌蛋白分解尤为显著。

⒉骨骼、神经系统发育及正常功能维持甲状腺激素可与生长激素产生协同作用，增强未成年者的长骨骨骺增殖造骨，以及蛋白质同化作用，促进机体生长发育。另一方面，甲状腺激素可刺激神经元树突、轴突发育，神经胶质细胞增殖，髓鞘的形成，影响神经系统的发育。甲状腺激素对长骨和神经系统生长发育的影响，在胎儿期和新生儿期最为重要。对成人则可维持中枢神经系统的正常兴奋性。