Einleitung
Die Schilddrüse ist die größte endokrine Drüse des Menschen. Sie liegt ventral und lateral der Trachea und ist in einen Lobus dexter und einen Lobus sinister unterteilt. Histologisch ist sie in Läppchen (Lobuli), die eine Vielzahl von Follikeln enthalten, unterteilt. Schilddrüsenfollikel sind kugelförmige Hohlräume, die von einem einschichtigen Epithel ausgekleidet werden und mit einem homogenen Kolloid gefüllt sind. Im Kolloid können die Schilddrüsenhormone, gebunden an Thyreoglobulin (Tg), für mehrere Wochen gespeichert werden. So können die Schilddrüsenhormone bei Bedarf freigesetzt werden. Die von der Schilddrüse produzierten Hormone sind Calcitonin, Triiodthyronin (T3) und Thyroxin (T4).
Thyroxin (T4):
Das Schilddrüsenhormon T4 wird in den Thyreozyten der Schilddrüse gebildet. Durch eine Deiodierung von T4 entsteht das Schilddrüsenhormon T3. T4 hat eine hohe Halbwertszeit von ca. einer Woche und kann daher als die Speicherform von T3 angesehen werden. T4 selbst ist jedoch auch wirksam und wirkt insbesondere am ZNS und an der Hypophyse. Es spielt aufgrund seiner höheren Konzentration eine wichtige Rolle bei der negativen Rückkopplung.
Triiodthyronin (T3):
Das Schilddrüsenhormon T3 wird in den Thyreozyten der Schilddrüse und peripher durch die Deiodierung von T4 gebildet. Es reguliert das Körperwachstum und diverse Stoffwechselprozesse. Es wirkt überwiegend stoffwechselfördernd. Es erhöht den Sauerstoff- und Energieverbrauch, sowie die Thermogenese. Es hat eine Halbwertszeit von ca. einem Tag. Es ist insbesondere an den Rezeptoren des kardiovaskulären Systems biologisch wirksamer als T4.
Wirkprinzip:
Die Schilddrüsenhormone, insbesondere Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3), spielen eine entscheidende Rolle in der Regulation verschiedener Körperfunktionen. Ihr Wirkprinzip beruht auf der Beeinflussung der Genexpression und metabolischen Aktivität in den Zielzellen.
T3 und T4 sind lipophil und werden daher im Blut gebunden
an das Thyroxin-bindende Globulin (TBG), Transthyretin/ Thyroxin-bindende Präalbumin und das Thyroxin-bindende Albumin transportiert. Nur das freie T3 und T4 (fT3 und fT4) sind biologisch wirksam. Die Schilddrüsenhormone gelangen durch spezifische Transportproteine (z.B. MCT8) in die Zelle. In der Zelle wird in der Regel T4, das im Blut in deutlich höheren Konzentrationen vorliegt, zu T3 dejodiert. Im Zellkern binden sie an spezifische Rezeptoren, die Thyroidhormon-Rezeptoren (TRs). Diese besitzen eine deutlich höhere Affinität für T3 im Vergleich zu T4. Die Rezeptoren sind an die DNA gebunden. Durch die Bindung der Schilddrüsenhormone verändern sich die Konformation und die Transkriptionsaktivität der TRs, was zu einer veränderten Genexpression führt.
- Stoffwechsel: T3 und T4 steigern den Grundumsatz des Körpers. Sie erhöhen durch eine vermehrte Exprimierung der Na+/K+-ATPase und durch einen erhöhten ATP-Verbrauch die Sauerstoffaufnahme und den Energieverbrauch in nahezu allen Zellen. Dies führt zu einer gesteigerten Wärmebildung. Sie fördern die Gluconeogenese, die Glykogenolyse und die Exprimierung von Enzymen des Citratzyklus und der Atmungskette. Weiterhin fördern sie die Resorption der Kohlenhydrate im Darm und setzen die Insulinempfindlichkeit der Gewebe herab. Somit kommt es zu einer Erhöhung des Blutzuckerspiegels. T3 und T4 können die Lipolyse fördern und die Fettsäurekonzentration erhöhen. Sie können jedoch auch die Lipogenese fördern.
- Herz-Kreislauf-System: Schilddrüsenhormone üben einen permissiven Effekt auf das Herz und die Gefäße aus. Sie fördern in diesen die Exprimierung von ß- Rezeptoren und erhöhen somit die Sensibilität für Katecholamine. Dies führt zu einer Steigerung der Herzfrequenz, der myokardialen Kontraktilität und somit des Herzzeitvolumens.
- Wachstum und Entwicklung: Besonders wichtig sind T3 und T4 während der kindlichen Entwicklung und in der Pubertät. Sie fördern das Knochenwachstum und sind essentiell für die Entwicklung des Gehirns. Sie fördern die Ausbildung der Axone, Myelinscheiden und Dendriten.
- Nervensystem: T3 und T4 beeinflussen das zentrale und periphere Nervensystem. Sie tragen zur Entwicklung des Gehirns bei und beeinflussen kognitive Funktionen, wie Lernen und Gedächtnis. Sie fördern den Tonus des sympathischen Nervensystems. Auch die Stimmung und das psychische Wohlbefinden können durch Schilddrüsenhormone beeinflusst werden.
Calcitonin:
Calcitonin wird in den C-Zellen der Schilddrüse gebildet.
Calcitonin wird bei erhöhten Calciumspiegeln ausgeschüttet und senkt den Calciumspiegel durch eine Hemmung der Osteoklastenaktivität und eine Steigerung der renalen Calcium- und Phosphatausscheidung.
Die Synthese der Schilddrüsenhormone erfolgt in den Zellen des Follikelepithels der Schilddrüsenfollikel:
1. Synthese von Thyreoglobulin (TG):
- Ausgangssubstanz für die Hormonsynthese
- In den Zellen des Follikelepithels gebildet und durch Exozytose ins Follikellumen abgegeben
- Es ist reich an Tyrosylresten, aus denen die Schilddrüsenhormone Triiodthyronin (T3) und Thyroxin (T4) gebildet werden
2. Iodid-Aufnahme:
- Iodid wird für die Synthese von T3 und T4 benötigt
- Wird basolateral über einen sekundär aktiven Natrium-Iodid-Symporter (NIS) in den Thyreozyten aufgenommen
- Wird apikal über den Anionenaustauscher Pendrin in das Follikellumen abgegeben
3. Iodierung von Thyreoglobulin
- Das Iodid wird durch eine Thyreoperoxidase (TPO) zu Iod oxidiert und an die Tyrosylreste des Thyreoglobulins gebunden
- Es entsteht zunächst Monoiodtyrosin (MIT) und nach weiterer Bindung eines Iods dann Diiodtyrosin (DIT)
- Durch eine Etherbildung der iodierten Tyrosilreste (MIT und DIT) entsteht Tri- oder Tetraiodtyronylreste
4. Freisetzung
- Stimuliert durch das Thyreoidea-stimulierende Hormon (TSH) wird das Thyreoglobulin in Form eines Kolloids aus dem Follikellumen durch Endozytose in die Thyreozyten aufgenommen
- Verschmelzung der Endozytosevesikel mit Lysosomen
- Proteolytischer Abbau des Thyreoglobulins und Freisetzung von T3 bzw. T4
- T3 (ca. 20 %) und T4 (ca. 80 %) werden ins Blut abgegeben
- Deiodierung von T4 (30%) zu T3 außerhalb der Schilddrüse
Abbau:
Im Rahmen der Biotransformation werden die Schilddrüsenhormone abgebaut. Es erfolgt eine Sulfatierung oder Glucuronidierung in der Leber und eine Ausscheidung über die Galle.
Regulation:
Die Sekretion der Schilddrüsenhormone wird über die Hypothalamus-Hypophysen- Achse reguliert.
Das Thyreotropin-Releasing-Hormon (TRH) wird im Hypothalamus gebildet. Das TRH stimuliert die TSH-Synthese in der Hypophyse.
TRH wird bei Stress, Kälte und körperlicher Belastung ausgeschüttet.
Das Thyreoidea-stimulierende Hormon (TSH) wird in der Adenohypophyse gebildet. Die Synthese und Sekretion wird durch das TRH gefördert. Das TSH stimuliert die Schilddrüsenfollikel zur Synthese und Sekretion von T3 und T4.
T3 und T4 sind die Effektorhormone und wirken im peripheren Gewebe.
Über eine negative Rückkopplung hemmen hohe T3 und T4-Konzentrationen die Sekretion von TSH und TRH. T4 liegt in höheren Konzentrationen als T3 vor und spielt daher eine wichtige Rolle in der negativen Rückkopplung.
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