生理學(xué)/甲狀腺激素的生物學(xué)作用

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生理學(xué)

內(nèi)分泌
- 甲狀腺
  - 甲狀腺激素的合成與代謝
  - 甲狀腺激素的生物學(xué)作用
  - 甲狀腺功能的調(diào)節(jié)

T₄與T₃都具有生理作用。由于T₄在外周組織中可轉(zhuǎn)化為T(mén)₃，而且T₃的活性較大，曾使人認(rèn)為T(mén)₄可能是T₃激素原，T₄只有通過(guò)T₃才有作用。目前認(rèn)為，T₄不僅可作為T(mén)₃的激素原，而且其本身也具有激素作用，約占全部甲狀腺激素作用的35%左右。臨床觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，部分甲狀腺功能低下患者的血中T₃濃度強(qiáng)；另外，實(shí)驗(yàn)證明，在甲狀腺激素作用的細(xì)胞核受體上，既存在T₃結(jié)合位點(diǎn)，也有T₄結(jié)合位點(diǎn)，T₃或T₄與其結(jié)合位點(diǎn)的親和力是不同的，T₃比T₄高10倍。這些資料提示，T₄本身也具有激素作用。

甲狀腺激素的主要作用是促進(jìn)物質(zhì)與能量代謝，促進(jìn)生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程。機(jī)體未完全分化與已分化的組織，對(duì)甲狀腺激素的反應(yīng)可以不同，而成年后，不同的組織對(duì)甲狀腺的敏感性也有差別。甲狀腺激素除了與核受體結(jié)合，影響轉(zhuǎn)錄過(guò)程外，在核糖體、線(xiàn)粒體、以及細(xì)胞膜上也發(fā)現(xiàn)了它的結(jié)合位點(diǎn)，可能對(duì)轉(zhuǎn)錄后的過(guò)程、線(xiàn)粒體的生物氧化作用以及膜的轉(zhuǎn)運(yùn)功能均有影響，所以，甲狀腺激素的作用機(jī)制十分復(fù)雜。

（一）對(duì)代謝的影響

1．產(chǎn)熱效應(yīng) 甲狀腺激素可提高絕大多數(shù)組織有耗氧率，增加產(chǎn)熱量。有人估計(jì)，1mgT₄可使組織產(chǎn)熱增加，提高基礎(chǔ)代謝率28%。給動(dòng)物注射甲狀腺激素后，需要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間的潛伏期才能出現(xiàn)生熱作用。T₄為24-48h，而T₃為18-36h，T₃的生熱作用比T₄強(qiáng)3-5倍，但持續(xù)時(shí)間較短。給動(dòng)物注射T₄或T₃后，取出各種組織進(jìn)入離體實(shí)驗(yàn)表明，心、肝、骨骼肌和腎等組織耗氧率明顯增加，但另一些組織，如腦、肺、性腺、脾、淋巴結(jié)和皮膚等組織的耗氧率則不受影響。在胚胎期胎兒大腦組織可受甲狀腺激素的作用而增加耗氧率，但出生后，大腦組織就失去了這種反應(yīng)能力。

近年的研究表明，動(dòng)物注射甲狀腺激素后，心、肝、腎和骨骼肌等組織出現(xiàn)產(chǎn)熱效應(yīng)時(shí)，Na⁺-K⁺-ATP 酶活性明顯升高，如用哇巴因抑制此酶活性，則甲狀腺激素的產(chǎn)熱效應(yīng)可完全被消除。又如，甲狀腺功能低下的大鼠，血中甲狀腺激素含量下降，其腎組織細(xì)胞膜Na⁺-K⁺-ATP酶活性減弱，若給予T₄，酶的活性可恢復(fù)甚至增加，由此看來(lái)，甲狀腺激素的產(chǎn)熱作用與Na⁺-K⁺-ATP酶的關(guān)系十分密切。另外，有人認(rèn)為，甲狀腺激素也能促進(jìn)脂肪酸氧化，產(chǎn)生大量的熱能。

甲狀腺功能亢進(jìn)時(shí)，產(chǎn)熱量增加，基礎(chǔ)代謝率升主患者喜涼怕熱，極易出汗；而甲狀腺功能低下時(shí)，產(chǎn)熱量減少，基礎(chǔ)代謝率降低，患者喜熱惡寒，兩種情況無(wú)法不能適應(yīng)環(huán)境溫度的變化。

2．對(duì)蛋白質(zhì)、糖和脂肪代謝的影響

（1）蛋白質(zhì)代謝：T₄或T₃作用于核受體，刺激DNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程，促進(jìn)mRNA形成，加速蛋白質(zhì)與各種酶的生成。肌肉、肝與腎的蛋白質(zhì)合成明顯增加，細(xì)胞數(shù)量增多，體積增大，尿氮減少，表現(xiàn)為正氮平衡。甲狀腺激素分泌不足時(shí)，蛋白質(zhì)合成減少，肌肉收縮無(wú)力，但組織間的粘蛋白增多，可結(jié)合大量的正離子和水分子，引起粘液性水腫（myxedema）。甲狀腺分泌過(guò)多時(shí)，則加速蛋白質(zhì)分解，特別是促進(jìn)骨骼蛋白質(zhì)分解，使肌酐含量降低，肌肉收縮元力，尿酸含量增加，并可促進(jìn)骨的蛋白質(zhì)分解，從而導(dǎo)致血鈣升高和骨質(zhì)疏松，尿鈣的排出量增加。

（2）糖代謝：甲狀腺激素促進(jìn)小腸粘膜對(duì)糖的吸收，增強(qiáng)糖原分解，抑制糖原合成，并能增強(qiáng)腎上腺素、胰高血糖素、皮質(zhì)醇和生長(zhǎng)素的生糖作用，因此，甲狀腺激素有升主血糖的趨勢(shì)；但是，由于T₄與T₃還可加強(qiáng)外周組織對(duì)糖的利用，也有降低血糖的作用。甲狀腺功能亢進(jìn)時(shí)，血糖常升高，有時(shí)出現(xiàn)糖尿。

（3）脂肪代謝：甲狀腺激素促進(jìn)脂肪酸氧化，增強(qiáng)兒茶酚胺與胰高血糖素對(duì)脂肪的分解作用。T₄與T₃既促進(jìn)膽固醇的合成，又可通過(guò)肝加速膽固醇的降解，而且分解的速度超過(guò)合成。所以，甲狀腺功能亢進(jìn)患者血中膽固醇含量低于正常。

甲狀腺功能亢進(jìn)時(shí)，由于蛋白質(zhì)、糖和脂肪的分解代謝增強(qiáng)，所以患者常感饑餓，食欲旺盛，且有明顯消瘦。

（二）對(duì)生成與發(fā)育的影響

甲狀腺激素具有促進(jìn)組織分化、生長(zhǎng)與發(fā)育成熟的作用。切除甲狀腺的蝌蚪，生長(zhǎng)與發(fā)育停滯，不能變態(tài)成蛙，若及時(shí)給予甲狀腺激素，又可恢復(fù)生長(zhǎng)發(fā)育，包括長(zhǎng)出肢體、尾巴消失，軀體長(zhǎng)大，發(fā)育成蛙。在人類(lèi)和哺乳動(dòng)物，甲狀腺激素是維持正常生長(zhǎng)也發(fā)育不可缺少的激素，特別是對(duì)骨和腦的發(fā)育尢為重要。甲狀腺功能低下的兒童，表現(xiàn)為以智力遲鈍生身體矮小為特征的呆小癥（又稱(chēng)克汀病）。在胚胎期缺碘造成甲狀腺激素合成不足，或出生后甲狀腺功能低下，腦的發(fā)育明顯障礙，腦各部位的神經(jīng)細(xì)胞變小，軸突、樹(shù)突與髓鞘均減少，膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量也減少。神經(jīng)組織內(nèi)的蛋白質(zhì)、磷脂以及各種重要的酶與遞質(zhì)的含量都減低。甲狀腺激素刺激骨化中心發(fā)育，軟骨骨化，促進(jìn)長(zhǎng)骨和牙齒的生長(zhǎng)。值得提出的是，在胚胎期胎兒骨的生長(zhǎng)并不必需甲狀腺激素，所以患先天性甲狀腺發(fā)育不全的胎兒，出生后身長(zhǎng)可以基本正常，但腦的發(fā)育已經(jīng)受到程度不同的影響。在出生后數(shù)周至3-4個(gè)月后，就會(huì)表現(xiàn)出明顯的智力遲鈍和長(zhǎng)骨生長(zhǎng)停滯。所以，在缺碘地區(qū)預(yù)防呆小癥的發(fā)生，應(yīng)在妊娠期注意補(bǔ)充碘，治療呆小癥必須抓時(shí)機(jī)，應(yīng)在生后三個(gè)月以前補(bǔ)給甲狀腺激素，過(guò)遲難以奏效。

（三）對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響

甲狀腺激素不但影響中樞系統(tǒng)的發(fā)育，對(duì)已分化成熟的神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)也有作用。甲狀腺功能亢進(jìn)時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性增高主要表現(xiàn)為注意力不易集中、過(guò)敏疑慮多愁善感、喜怒失常、煩躁不安、睡眠不好而且多夢(mèng)幻，以及肌肉纖顫等。相反，甲狀腺功能低下時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性降低，出現(xiàn)記憶力減退，說(shuō)話(huà)和行動(dòng)遲緩，淡漠無(wú)懷與終日思睡狀態(tài)。

甲狀腺激素除了影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)外，也能興奮交感神經(jīng)系統(tǒng)，其作用機(jī)制還不十分清楚。

另外，甲狀腺激素對(duì)心臟的活動(dòng)有明顯影響。T₄與T₃可使心率增快，心縮力增強(qiáng)，心輸出量與心作功增加。甲狀腺功能亢進(jìn)患者心動(dòng)過(guò)速，心肌可因過(guò)度耗竭而致心力衰竭。離體培養(yǎng)的心細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，甲狀腺激素可直接作用于心肌，T₃能增加心肌細(xì)胞膜上β受體的數(shù)量，促進(jìn)腎上腺素刺激心肌細(xì)胞內(nèi)cAMP的生成。甲狀腺激素促進(jìn)心肌細(xì)胞肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca²⁺，從而激活與心肌收縮有關(guān)的蛋白質(zhì)，增強(qiáng)收縮力。