甲状腺激素

 

来源公众号：ExpCon医学科普

甲状腺激素包括三碘甲状腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4），也叫四碘甲状腺原氨酸。

它们是两种以酪氨酸为基础、含碘的激素，能够帮助调节身体的代谢活动。

T3 和 T4 由甲状腺合成。甲状腺位于颈部，由两个呈“V”字形连接的叶组成，外形像两只钩在一起的大拇指。

如果我们放大来看甲状腺的结构，会发现其中布满了无数个滤泡。每个滤泡都是中空的球形结构，其壁由滤泡细胞（也称甲状腺细胞）构成，滤泡之间由少量结缔组织分隔。

滤泡细胞是一种极性细胞，具有顶端和基底面，其中顶端面朝向滤泡的中央腔体。这个腔体中充满了称为“胶质”的液体，胶质中含有激素前体——甲状腺球蛋白。

甲状腺球蛋白是一种由滤泡细胞合成的大型糖蛋白，合成后被分泌到滤泡腔中，储存在胶质中。

滤泡细胞的基底侧与血管接触。

基底侧膜上存在一种钠-碘共转运体，它借助钠离子的电化学梯度，将两个钠离子运入细胞，同时将一个碘离子从血液中带入细胞。

随后，碘离子通过一种叫作 pendrin 的离子转运蛋白被运送到胶质中。这个转运过程是通过碘离子与氯离子的交换实现的，因为它们都是带负电的离子。

当碘离子进入胶质后，会在甲状腺过氧化物酶的作用下被氧化，转化为碘原子。

接下来，碘原子会被连接到甲状腺球蛋白中的酪氨酸残基上，这个过程称为碘化作用。

部分酪氨酸残基只与一个碘原子结合，形成单碘酪氨酸（MIT）；另一些则与两个碘原子结合，形成二碘酪氨酸（DIT）。

这些分子随后在甲状腺过氧化物酶的作用下进一步偶联。

一个 MIT 与一个 DIT 偶联生成三碘甲腺原氨酸（T3），而两个 DIT 偶联生成四碘甲腺原氨酸（T4）。此时，T3 和 T4 都依然与甲状腺球蛋白结合在一起。

可以理解为：甲状腺球蛋白在胶质中起到了一个“载体”的作用，将这些激素储存在其结构上，直到它们需要被动用。值得一提的是，T4 的生成量要多于 T3。

当滤泡细胞准备分泌 T3 和 T4 时，它们会通过胞吞作用将甲状腺球蛋白吞入形成小泡，小泡随后与溶酶体融合。

在溶酶体内，甲状腺球蛋白被蛋白酶分解，T3 和 T4 被释放出来，并通过单羧酸转运蛋白（MCT 转运体）直接进入血液。T3 是生物活性更强的形式，半衰期为一到两天。而 T4 的活性较弱，但半衰期更长，可达六到八天。

甲状腺激素的合成与分泌受下丘脑-垂体轴的调控。位于大脑底部的下丘脑会分泌促甲状腺激素释放激素（TRH），通过下丘脑-垂体门脉系统传递到垂体前叶，这是一组连接下丘脑与垂体的毛细血管网络。

在垂体前叶，TRH 会与一类特定垂体细胞——促甲状腺激素细胞（也称为甲状腺刺激素细胞）表面的受体结合，刺激它们释放一种叫做促甲状腺激素的激素，也叫甲状腺刺激素，简称 TSH，进入血液循环。

TSH 随后进入血液并到达甲状腺，结合于甲状腺滤泡细胞膜上的 TSH 受体。

TSH 受体是一种七次跨膜受体，也就是说它是一个非常长的蛋白质，一端位于细胞外并与 TSH 结合，然后像蛇一样穿过细胞膜七次，最后停留在细胞内部。

蛋白质在细胞内的那一端能够激活一系列胞内信号蛋白。

当 TSH 与其受体结合后，会促进 T3 和 T4 合成过程中的各个环节，包括碘离子的转运、甲状腺球蛋白的合成、酪氨酸的碘化，还包括最终将甲状腺激素释放到血液中。

一旦从甲状腺释放出来，T3和T4会进入血液并与循环中的血浆蛋白结合，其中最重要的结合蛋白是甲状腺素结合球蛋白（TBG），但它们也会与白蛋白和转甲状腺素蛋白（transthyretin）结合。

这些与蛋白结合的T3和T4就像是体内的一个激素储备库，它们本身是没有生物活性的。

实际上，只有极少量的T3和T4会以游离形式在血液中循环——T4大约有 0.03%，T3大约有0.3%是游离的——而正是这部分游离激素具有生物活性，也就是说它们才是能被几乎所有体细胞吸收并产生作用的那部分。

进入细胞后，T4大多会在一种叫做5′-脱碘酶的酶的作用下转化为T3。T3 随后会与细胞核内的甲状腺激素受体结合，这些受体能够调控基因表达。

正常情况下，甲状腺激素受体会与辅阻遏物结合，共同附着在DNA的甲状腺激素反应元件区域，从而抑制基因转录。

当 T3 与其受体结合后，原本附着的共抑制因子会被移除，取而代之的是一个共激活因子与受体结合——这样就能启动基因的转录过程。

T3 有助于加快基础代谢率，尤其是在身体需要适应外界环境的时候。

比如，当我们暴露在寒冷环境中时，会刺激 T3 和 T4 的释放，这些激素随后会提高身体的代谢水平并产生更多热量，它们通过加速糖和脂肪的消耗来提供能量和热量。

此外，甲状腺激素还能激活交感神经系统，也就是负责“战斗或逃跑”反应的神经系统。

这一作用会增强心输出量、加快呼吸频率，并提高大脑的警觉性。

甲状腺激素还能促进皮脂腺和汗腺的分泌，并促进毛囊的生长。

它们还在发育过程中扮演着非常关键的角色，能够与生长激素协同作用，促进长骨的生长，同时对大脑的正常发育也至关重要。

为了让这些功能正常运行，体内的甲状腺激素水平必须维持在正常范围内。

为此，人体会利用一种称为负反馈的机制来调节激素水平。也就是说，当甲状腺激素水平升高时，它们会抑制下丘脑和腺垂体的活动，使下丘脑减少释放促甲状腺激素释放激素（TRH），垂体也减少释放促甲状腺激素（TSH），从而抑制甲状腺继续分泌激素。

相反，当甲状腺激素水平降低时，下丘脑和垂体会增加 TRH 和 TSH 的分泌，促使甲状腺增强功能，合成并释放更多的 T3 和 T4，直到它们的水平恢复到正常范围为止。

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