第三节　甲　状　腺

一、甲状腺激素的合成和运输

甲状腺是人体内最大的内分泌腺，其重量为20～25g。甲状腺由许多大小不等的单层上皮细胞围成的腺泡组成。腺泡上皮细胞是甲状腺激素合成与释放的部位。腺泡腔内充满腺泡上皮细胞分泌的胶质，其主要成分是含有甲状腺激素的甲状腺球蛋白。因此，胶质是甲状腺激素的储存库，而甲状腺激素也是体内唯一在细胞外储存的内分泌激素。

甲状腺激素是酪氨酸的碘化物，主要有四碘甲腺原氨酸（T4）（即甲状腺素）和三碘甲腺原氨酸（T3）两种。甲状腺激素及酪氨酸、一碘酪氨酸、二碘酪氨酸的化学结构见图11-6。

图11-6　甲状腺激素及酪氨酸、一碘酪氨酸、二碘酪氨酸的化学结构

（一）甲状腺激素的合成与代谢

甲状腺激素合成的主要原料有碘和甲状腺球蛋白，碘主要来源于食物。正常成人每天从食物中摄取碘100～200μg，有1/3被甲状腺摄取。其合成主要包括以下三个方面。

（1）甲状腺腺泡的聚碘作用：机体由肠道吸收的碘以I-的形式存在于血浆中。甲状腺内I-的浓度比血液中高20～25倍，因此，甲状腺上皮细胞对I-的摄取是通过逆电化学梯度的主动转运完成的。该转运体依赖Na+-K+泵的活动提供能量。在临床上常用注入放射性碘示踪法检查与判断甲状腺的聚碘能力及其功能状态。

（2）碘的活化：机体摄入腺泡上皮的I-在甲状腺过氧化物酶（TPO）的催化下被活化成碘原子，若甲状腺过氧化物酶先天不足，I-的活化就发生障碍，可导致甲状腺肿大。碘的活化是碘取代酪氨酸残基上的氢原子的先决条件。

（3）酪氨酸的碘化与甲状腺激素的合成：腺泡上皮细胞合成的甲状腺球蛋白（TG）含有酪氨酸残基。活化后的碘取代酪氨酸残基上氢原子的过程称为酪氨酸的碘化。碘化后的酪氨酸先生成一碘酪氨酸（MIT）和二碘酪氨酸（DIT）。然后一分子MIT与一分子DIT藕联，生成T3，两分子DIT耦联，则生成T4。甲状腺激素的合成、储存和分泌如图11-7所示。

图11-7　甲状腺激素合成、储存和分泌示意图
注：TPO表示过氧化物酶；TG表示甲状腺球蛋白；MIT表示一碘酪氨酸残基；DIT表示二碘酪氨酸残基。

甲状腺激素合成的过程中，甲状腺过氧化物酶（TPO）直接参与碘的活化、酪氨酸的碘化等多个环节，起催化作用。TPO在腺泡上皮细胞顶端膜的微绒毛处分布最多，其合成与活性受促甲状腺激素（TSH）调节。在实验中摘除大鼠垂体48h后，TPO的活性消失，注入促甲状腺激素后，TPO恢复活性。硫脲类药物可抑制TPO的活性，使甲状腺激素合成减少，在临床上可用于甲状腺功能亢进症的治疗。

甲状腺激素的代谢：T4和T3降解的主要方式是脱碘。正常成人血浆中T4的半衰期约为7天，T3的半衰期约为1.5天。甲状腺激素降解的主要部位是肝、肾、垂体、骨骼肌。甲硫氧嘧啶等药物能抑制外周组织脱碘生成T3。在妊娠、饥饿及代谢紊乱等应激情况下，均促进T4转化为T3或T3脱碘形成二碘、一碘或不含碘的产物。碘脱下后可被再利用，成为合成甲状腺激素的原料，但大部分随尿液排出体外。

（二）甲状腺激素的储存、释放和运输

1.储存

甲状腺球蛋白上形成的T3、T4在腺泡腔内以胶质的形式储存。其特点是储存于腺泡腔内，并且储存量大，可供机体利用50～120天，在体内各种激素的储存量上居第一位。甲状腺球蛋白是上述酪氨酸碘化和耦联的场所。当甲状腺内碘化活动增强时，由于DIT含量增加，T4含量也相应增加。反之，碘缺乏时，MIT的含量增加，故T3的含量增多。临床上使用甲状腺激素类药物时，需较长时间才能显效。

2.释放

在TSH的作用下，腺体上皮细胞伸出伪足，将滤泡腔中的甲状腺球蛋白吞饮入腺细胞，在细胞质内与溶酶体融合形成吞饮小体，甲状腺球蛋白被水解，T3与T4释放入血，同时也有微量的MIT和DIT释放入血。

3.运输

进入血浆中的T3和T4，99%以上与血浆中的甲状腺素结合球蛋白、甲状腺素结合前白蛋白及白蛋白结合，其余以游离形式存在。只有游离型甲状腺激素才能进入靶组织细胞，发挥生理效应，而结合型的甲状腺激素则没有生理效应。游离型和结合型的甲状腺激素可相互转化，二者呈动态平衡。

二、甲状腺激素的生理作用

甲状腺激素作用十分广泛，其主要的作用是促进物质和能量代谢，促进生长和发育过程。

1.对代谢的影响

甲状腺激素对代谢的影响主要表现为产热效应。甲状腺激素可提高机体绝大多数组织的耗氧量和产热量，尤以心、肝、骨骼肌和肾脏最为显著。研究表明，1mgT4可使机体增加产热量约4200kJ，基础代谢率提高28%。T3的产热作用比T4强3～5倍。因此，患甲状腺功能亢进症的患者，激素分泌过多，会出现产热量增加、体温偏高、怕热、容易出汗等现象，基础代谢率可升高60%～80%。由于代谢率增高，体内的脂肪和蛋白质分解都增加，如果进食量没有相应增加，患者就会消瘦，体重降低。反之，患甲状腺功能减退症的患者，激素分泌过少，会出现产热量减少、体温偏低、喜热怕冷等现象，基础代谢率可降低30% ～50%。

2.对物质代谢的影响

（1）蛋白质代谢：生理剂量的T3和T4可加速蛋白质的合成，表现为正氮平衡。但是，甲状腺激素对蛋白质代谢的影响是双向的，T3和T4过多时又可加强蛋白质的分解代谢，特别是加速骨骼肌的蛋白质分解，导致血钙升高和骨质疏松。甲状腺功能低下的患者，蛋白质合成减少，肌肉乏力，组织间隙中黏蛋白增多，并结合大量离子和水分子形成水肿，称为黏液性水肿（myxedema）。

（2）糖代谢：甲状腺激素能促进小肠黏膜对糖的吸收，增强糖原分解，使血糖升高，同时又能增强外周组织对糖的利用，使血糖降低。甲状腺激素还能促进小肠对糖的吸收。甲状腺功能亢进症患者会出现血糖升高，甚至出现糖尿。

（3）脂肪代谢：甲状腺激素可促进脂肪酸氧化，加速胆固醇降解，并增强儿茶酚胺与胰高血糖素对脂肪的分解作用。甲状腺激素也可促进胆固醇的合成，但分解的速度超过合成速度，因此，患甲状腺功能亢进症的患者血中胆固醇的含量常低于正常。反之，患甲状腺功能减退症的患者血中胆固醇的含量常高于正常，易引起动脉硬化。

3.对生长发育的影响

甲状腺激素是维持机体正常生长和发育不可缺少的激素，特别是对骨和脑的发育尤为重要。甲状腺激素具有促进组织分化、生长与发育成熟的作用。在胚胎时期缺碘而导致甲状腺激素合成不足或出生后甲状腺功能低下的婴幼儿，脑的发育有明显障碍，智力低下且身材矮小，称为呆小症（即克汀病，cretinism）。其主要表现为患儿脑部的神经细胞变小，神经髓鞘生长延迟，中枢神经系统某些酶的合成障碍，蛋白质、磷脂和神经递质的含量减少，以致智力低下。同时，骨化中心发育不全，骨髓愈合延迟，长骨生长停滞，导致身材矮小。对呆小症的治疗应在出生后3个月内进行为好，应及时补充甲状腺激素，过迟则难以奏效。成人因脑已经发育成熟，患甲状腺功能减退症时仅表现为反应迟钝、记忆障碍等，其智力基本不受影响。

4.对神经系统的影响

甲状腺激素不仅影响神经系统发育，而且对已分化成熟的神经系统的活动也有重要作用。甲状腺激素能使交感神经系统兴奋性提高。因此，甲状腺功能亢进症的患者表现为多愁善感、喜怒无常、失眠多梦、注意力不易集中及肌肉颤动等中枢神经系统兴奋性明显增高的症状。相反，甲状腺功能减退症的患者表现为记忆力减退、行动迟缓、终日嗜睡等中枢神经系统兴奋性明显降低的症状。

5.其他作用

目前认为，甲状腺激素可直接作用于心肌，它可增加心肌细胞膜上β受体的数量，促进肾上腺素对心肌细胞内的作用，使细胞内cAMP生成增多。它可促进心肌细胞肌质网释放Ca2+，激活与心肌收缩有关的蛋白质，提高心肌收缩力使心率加快，心输出量增加，收缩压升高，舒张压稍降低或正常，脉压增大。甲状腺功能亢进症患者可因此而出现心肌肥大或心力衰竭。

此外，甲状腺激素还可促进食欲，所以患甲状腺功能亢进症时，三大营养物质的分解代谢增强，患者食欲旺盛、常感到饥饿，但机体却明显消瘦。

三、甲状腺功能的调节

（一）下丘脑-腺垂体-甲状腺功能轴

甲状腺激素的合成和分泌主要受下丘脑-腺垂体-甲状腺功能轴的调节（图11-8）。

（1）促甲状腺激素释放激素（TRH）的作用：下丘脑合成的TRH经垂体门脉系统运送到腺垂体，它与腺垂体促甲状腺细胞膜上特异受体结合后，激活腺苷酸环化酶使cAMP生成，通过cAMP促进TSH分泌。下丘脑TRH神经元接受大脑及其他部位神经元的传入信息的调控，如寒冷、紧张、缺氧等刺激可通过中枢神经系统刺激下丘脑，引起TRH分泌。

（2）促甲状腺激素（TSH）的作用：促甲状腺激素的分泌受TRH的调节，TSH是调节甲状腺功能的主要激素，其调节作用呈日周期性变化，即清晨高、午后低。甲状腺功能亢进症患者血中的T3与T4明显增多，但TSH未增多，原因在于血中存在一种人类刺激甲状腺免疫球蛋白，其化学结构与功能和TSH相似，能与TSH竞争甲状腺细胞膜上的受体，使T3与T4合成与释放增加，腺体细胞增生、肥大。

（3）反馈调节：血液中T3和T4浓度升降变化对腺垂体TSH分泌活动起负反馈作用。当血液中游离的T3和T4浓度升高时，通过负反馈作用，使TSH合成与释放减少，同时还可降低腺垂体对TRH的反应性。

地方性甲状腺肿，主要是由于食物及饮水中缺碘，甲状腺激素的合成与分泌减少，对腺垂体的负反馈作用减弱，在TRH作用下腺垂体分泌TSH增加，致使甲状腺代偿性增生和肿大。

图11-8　下丘脑-腺垂体-甲状腺功能轴的调节活动
注：TH表示甲状腺激素；TSH表示促甲状腺素；TRH表示促甲状腺素释放激素；表示促进作用或分泌活动表示抑制作用。

（二）甲状腺自身调节

在无神经和体液因素影响的情况下，甲状腺可根据碘的水平，调节自身对碘的摄取及合成甲状腺激素的能力，这种现象称为甲状腺的自身调节。

（三）自主神经系统对甲状腺活动的调节

交感神经肾上腺素能纤维与副交感神经胆碱能纤维直接支配甲状腺腺泡，电刺激交感神经系统可使甲状腺激素的合成与释放增加，副交感神经系统兴奋则起到相反的作用。

知识链接

怎样预防地方性甲状腺肿？

地方性甲状腺肿的主要病因是缺碘。因此预防此病的关键是补碘。碘盐的浓度及用量要考虑以下几个因素。①碘一般需求量：成年男性为每天120～165μg，成年女性为每天100～115μg，如果是孕妇则每天要增加10～15μg，如果是哺乳期妇女则要增加25μg。②病区缺碘程度和每人每天从饮食中摄入的碘量有关。③食用盐要看是向全民供应，还是向病区供应，前者含碘量要低，后者则要高。④当地有无致甲状腺肿的物质，如有此物质则应供应更多的碘，因部分致甲状腺肿的物质的致甲状腺肿作用可被碘所抑制。⑤饮食注意热量，应注意蛋白质量的摄入，如肉类、蛋类、奶类等，避免刺激性食物，如茶、咖啡、香烟、酒等。