第四节甲状腺 甲状腺是人体内最大的内分泌腺,平均生理约为20-25g。甲状腺内含有许多大小不等的圆 形或椭圆形腺泡。腺泡是由单层的上皮细胞围成,腺泡腔内充满胶质。胶质是腺泡上皮细胞 的分泌物,主要成分为甲状腺球蛋白。腺泡上皮细胞是甲状腺激素的合成与释放的部位,而 腺泡腔的胶质是激素有贮存库。腺泡上皮细胞的形态物质及胶质的量随甲状腺功能形态的不 岢发生相应的变化。腺泡上皮细胞通常为立方形,当甲状腺受到刺激而功能活跃时,细胞变 高呈低柱状,胶质减少:反之,细胞变低呈扁平形,而胶质增多。 在甲状腺腺泡之间和腺泡上皮细胞之间有滤泡旁细胞,又称C细胞,分泌降钙素 甲状腺激素的合成与代谢 甲状腺激素主要有甲状腺素,又称甲碘甲腺原氨酸 ( thyroxine,3,5,3’,5’- tetraiodothyronine,T)和三碘甲腺原氨酸 (3,5,3’- triiodothyronine,T3)两种,它们都是酷氨酸碘化物。另外,甲状腺也可合成极 少量的逆一T3(3,3’,5-T3或 reverse T3,rT3),它不具有甲状腺激素有生物活性(图11-8)。 -CH, CH COOH (T:I NHs HO< -CH, CH COOH (Ty) NH HO - CH: CH COOH (rT3 NII
第四节 甲状腺 甲状腺是人体内最大的内分泌腺，平均生理约为 20-25g。甲状腺内含有许多大小不等的圆 形或椭圆形腺泡。腺泡是由单层的上皮细胞围成，腺泡腔内充满胶质。胶质是腺泡上皮细胞 的分泌物，主要成分为甲状腺球蛋白。腺泡上皮细胞是甲状腺激素的合成与释放的部位，而 腺泡腔的胶质是激素有贮存库。腺泡上皮细胞的形态物质及胶质的量随甲状腺功能形态的不 岢发生相应的变化。腺泡上皮细胞通常为立方形，当甲状腺受到刺激而功能活跃时，细胞变 高呈低柱状，胶质减少；反之，细胞变低呈扁平形，而胶质增多。 在甲状腺腺泡之间和腺泡上皮细胞之间有滤泡旁细胞，又称 C 细胞，分泌降钙素。 一、甲状腺激素的合成与代谢 甲状腺激素主要有甲状腺素，又称甲碘甲腺原氨酸 （thyroxine,3,5,3’,5’-tetraiodotyyronine,T4）和三碘甲腺原氨酸 (3,5,3’-triiodothyronine,T3)两种，它们都是酷氨酸碘化物。另外，甲状腺也可合成极 少量的逆-T3(3,3’,5’-T3 或 reverse T3,rT3)，它不具有甲状腺激素有生物活性（图 11-8）
图11-8甲状腺激素有化学结构 甲状腺激素合成的原料有碘和甲状腺球蛋白,在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上发生碘化,并 合成甲状腺激素。人每天从食物中大约摄碘100-200μg,占合身碘量的90%。因此,甲状腺 与碘代谢的关系极为密切 在胚胎期11-12周,胎儿甲状腺开始有合成甲状腺激素的能力,到13-14周在胎儿垂体促甲 状腺激素的刺激下,甲状腺加强激素的分泌,这对胎儿脑的发育起着关键作用,因为母体的 甲状腺激素进入胎儿体内的量很少。 甲状腺激素的合成过程包括三步: (一)甲状腺腺泡聚碘 由肠吸收的碘,以I形式存在于血液中,浓度为250μg/L,而μg/内I浓度比血液高20-25 倍,加上甲状腺上皮细胞膜静息电位为-50mV,因此,I从血液转运进入甲状腺上皮细胞内, 必须逆着电化学梯度面进行主动转运,并消耗能量。在甲状腺腺泡上皮细胞在底面的膜上, 可能存在I转运蛋白,它依赖NaˉK-ATP酶活动提供能量来完全I的主动转运,因为用哇巴 因抑制ATP酶,则聚碘作用立即发生障碍。有一些离子,如过氯酸盐的CO04、硫氰桎卤的 SCNGN I竟争转运机制,因此能抑制甲状腺的聚碘作用。摘除垂体可降低聚碘能力,而给予 TSH则促进聚碘。用同位素(NaI)示踪法观察甲状腺对放射性碘的摄取,在正常情况下有 20%-30%的碘被甲状腺摄取,临床常用摄取放射性碘的能力来检查与判断甲状腺的功能状态 (二)I的活化 摄入腺泡上皮细胞的I,在过氧化酶的作用下被活化,活化的部位在腺泡上皮细胞项端质膜 微绒毛与腺泡腔交界处(图11-9)。活化过程的本质,尚未确定,可能是由I变成L2或I° 或是与过氧化酶形成某种复合物
图 11-8 甲状腺激素有化学结构 甲状腺激素合成的原料有碘和甲状腺球蛋白，在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上发生碘化，并 合成甲状腺激素。人每天从食物中大约摄碘 100-200μɡ，占合身碘量的 90%。因此，甲状腺 与碘代谢的关系极为密切。 在胚胎期 11-12 周，胎儿甲状腺开始有合成甲状腺激素的能力，到 13-14 周在胎儿垂体促甲 状腺激素的刺激下，甲状腺加强激素的分泌，这对胎儿脑的发育起着关键作用，因为母体的 甲状腺激素进入胎儿体内的量很少。 甲状腺激素的合成过程包括三步： （一）甲状腺腺泡聚碘 由肠吸收的碘，以 I -形式存在于血液中，浓度为 250μg/L，而 μg/L 内 I -浓度比血液高 20-25 倍，加上甲状腺上皮细胞膜静息电位为-50mV，因此，I -从血液转运进入甲状腺上皮细胞内， 必须逆着电化学梯度面进行主动转运，并消耗能量。在甲状腺腺泡上皮细胞在底面的膜上， 可能存在 I -转运蛋白，它依赖 Na+ -K + -ATP 酶活动提供能量来完全 I -的主动转运，因为用哇巴 因抑制 ATP 酶，则聚碘作用立即发生障碍。有一些离子，如过氯酸盐的 COO4 -、硫氰桎卤的 SCNGN I-竞争转运机制，因此能抑制甲状腺的聚碘作用。摘除垂体可降低聚碘能力，而给予 TSH 则促进聚碘。用同位素（Na131I）示踪法观察甲状腺对放射性碘的摄取，在正常情况下有 20%-30%的碘被甲状腺摄取，临床常用摄取放射性碘的能力来检查与判断甲状腺的功能状态。 （二）I -的活化 摄入腺泡上皮细胞的 I -，在过氧化酶的作用下被活化，活化的部位在腺泡上皮细胞项端质膜 微绒毛与腺泡腔交界处（图 11-9）。活化过程的本质，尚未确定，可能是由 I -变成 I2或 I 0。 或是与过氧化酶形成某种复合物
呼F: TG 腺泡腔联质 TPO 耦联 MIT DITDIT MII MITTA T PIT I+TO TG 胶质 线 状腺细胞 体 MT水解 核糖休 DIT 碘 而萄 图11-9甲状腺激素合成及代谢示意图 TPO:过氧化酶TG:甲状球蛋白 I的活化是碘得以取代酪氨酸残基上氢原子的先决条件。如先天缺乏过剩,I不以活化,将 使甲状腺激素有合成发生障碍
图 11-9 甲状腺激素合成及代谢示意图 TPO：过氧化酶 TG：甲状球蛋白 I -的活化是碘得以取代酪氨酸残基上氢原子的先决条件。如先天缺乏过剩，I -不以活化，将 使甲状腺激素有合成发生障碍
(三)酷氨酸碘化与甲状腺激素的合成 在腺泡上皮细胞粗面内质网的核糖体上,可形成一种由四个肽链组成的大分子糖蛋白,即甲 状腺球蛋白( thyroglobulin,TG),其分子量为670000,有3%的酪氨酸残基。碘化过程就 是发生在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上,10%的酪氨酸残基可被碘化。放射自显影实验证明, 注入放射性碘几分钟后,即可在甲状腺腺泡上皮细胞微绒毛与腺泡腔壁的上皮细胞残部,即 能碘化甲状腺球蛋白,说明碘化过程发生在甲状腺腺泡上皮细胞微绒毛与腺泡交界处。 甲状腺球蛋白酪氨酸残基上的氢原子可被碘原子取代或碘化,首先生成一碘酪氨酸残基 (MIT)和二碘酪氨残基(DIT),然后两个分子的DI耦联生成四碘甲腺原氨酸(T) 个分子的MIˆ与一个分子的D发生耦联,形成三碘甲腺原氨酸(T3),还能合成极少量的 rTs(图11-9) 上述酪氨酸的碘化和碘化酪氨酸的耦联作用,都是在甲状腺球蛋白的分子上进行的,所在甲 状腺球蛋白的分子上既含有酪氨酸、碘化酪氨酸,也常含有MIT、DIl和T及T3。在一个甲 状腺球蛋白分子上,T与T3之比为20:1,这种比值常受碘含量的影响,当甲状腺内碘化活 动增强时,DIˆ增多,T含量也相应增加,在缺碘时,MIT增多,则Ts含量明显增加。 甲状腺过氧化酶是由腺上皮细胞的核糖体生成的,它是一种含铁卟啉的蛋白质,分子量为 60000-10000,在腺上皮顶缘的微绒毛处分布最多。实验证明,甲状腺过氧化酶的活性受 TSH的调控,大鼠摘除垂体48h后,甲状腺过氧化酶活性消失,注入TSH后此酶活性再现。 甲状腺过氧化酶的作用是促进碘活化、酪氨酸残基碘化及碘化酪氨酸的耦联等,所以,甲状 腺过氧化酶晨甲状腺激素的合成过程中起关键作用,抑制此酶活性的药物,如硫尿嘧啶,便 可抑制甲状腺激素的合成,可用于治疗甲状腺功能亢进 (四)甲状腺激素有贮存、释放、运输与代谢 1.贮存在甲状腺球蛋白上形成的甲状腺激素,在腺泡腔内以胶质的形式贮存。甲状腺激素 有贮存有两个特点:一是贮存于细胞外(腺泡腔内):二是贮存的量很大,可供机体利用 50-120天之久,在激素贮存的量上居首位,所以应用抗甲状腺药物时,用药时间需要较长 才能奏效
（三）酷氨酸碘化与甲状腺激素的合成 在腺泡上皮细胞粗面内质网的核糖体上，可形成一种由四个肽链组成的大分子糖蛋白，即甲 状腺球蛋白（thyroglobulin,TG），其分子量为 670000，有 3%的酪氨酸残基。碘化过程就 是发生在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上，10%的酪氨酸残基可被碘化。放射自显影实验证明， 注入放射性碘几分钟后，即可在甲状腺腺泡上皮细胞微绒毛与腺泡腔壁的上皮细胞残部，即 能碘化甲状腺球蛋白，说明碘化过程发生在甲状腺腺泡上皮细胞微绒毛与腺泡交界处。 甲状腺球蛋白酪氨酸残基上的氢原子可被碘原子取代或碘化，首先生成一碘酪氨酸残基 （MIT）和二碘酪氨残基（DIT），然后两个分子的 DIT 耦联生成四碘甲腺原氨酸（T4）；一 个分子的 MIT 与一个分子的 DIT 发生耦联，形成三碘甲腺原氨酸（T3），还能合成极少量的 rT3（图 11-9） 上述酪氨酸的碘化和碘化酪氨酸的耦联作用，都是在甲状腺球蛋白的分子上进行的，所在甲 状腺球蛋白的分子上既含有酪氨酸、碘化酪氨酸，也常含有 MIT、DIT 和 T4 及 T3。在一个甲 状腺球蛋白分子上，T4 与 T3 之比为 20：1，这种比值常受碘含量的影响，当甲状腺内碘化活 动增强时，DIT 增多，T4 含量也相应增加，在缺碘时，MIT 增多，则 T3 含量明显增加。 甲状腺过氧化酶是由腺上皮细胞的核糖体生成的，它是一种含铁卟啉的蛋白质，分子量为 60000-100000，在腺上皮顶缘的微绒毛处分布最多。实验证明，甲状腺过氧化酶的活性受 TSH 的调控，大鼠摘除垂体 48h 后，甲状腺过氧化酶活性消失，注入 TSH 后此酶活性再现。 甲状腺过氧化酶的作用是促进碘活化、酪氨酸残基碘化及碘化酪氨酸的耦联等，所以，甲状 腺过氧化酶晨甲状腺激素的合成过程中起关键作用，抑制此酶活性的药物，如硫尿嘧啶，便 可抑制甲状腺激素的合成，可用于治疗甲状腺功能亢进。 （四）甲状腺激素有贮存、释放、运输与代谢 1．贮存 在甲状腺球蛋白上形成的甲状腺激素，在腺泡腔内以胶质的形式贮存。甲状腺激素 有贮存有两个特点：一是贮存于细胞外（腺泡腔内）；二是贮存的量很大，可供机体利用 50-120 天之久，在激素贮存的量上居首位，所以应用抗甲状腺药物时，用药时间需要较长 才能奏效
2.释放当甲状腺受到TSH刺激后,腺泡细胞顶端即活跃起来,伸出伪足,将含有T4、T3 及其他多种碘化酪酸残基的甲状腺球蛋白胶质小滴,通过吞饮作用,吞入腺细胞内(图 11-9)。吞入的甲状腺球蛋白随即与溶酶体融合而形成吞噬体,并在溶酶体蛋白水解酶的作 用下,将T4、T3以及MIT和DIT水解下来。甲状腺球蛋白分子较大,一般不易进入血液循环, 而MIT和DIT的分子虽然较小,但很快受脱碘酶的作用而脱碘,脱下来的碘大部分贮存在 甲状腺内,供重新利用合成激素,另一小部分从腺泡上皮细胞释出,进入血液。T4和T对 腺泡上皮细胞内的脱碘不敏感,可迅速进入血液。此外,尚有微量的rT、MI和DIT也可 从甲状腺释放,进入血中。已经脱掉T、T3、MT和DIˆ的甲状腺球蛋白,则被溶酶体中的 蛋白水解酶所水解 由于甲状腺球蛋白分子上的T4数量远远超过T,因此甲状腺分泌的激素主要是T4,约占总 量的90%以上,T3的分泌量较少,但T3的生物活性比T4约大5倍 3.运输T4与T释放入血之后,以两种形式在血液中运输,一种是与血浆蛋白结合,另一种 则呈游离状态,两者之间可互相转化,维持动态平衡。游离的甲状腺激素在血液中含量甚少, 然而正是这些游离的激素才能进入细胞发挥作用,结合型的甲状腺激素是没有生物活性的 能与甲状腺激素结合的血浆蛋白有三种:甲状腺素结合球蛋白( thyroxine- binding globulin,TBG)、甲状腺素结合前白蛋白( thyroxine- binding prealbumin,TBPA)与白蛋白。 它们可与T和T发生不同程度的结合。血液中T有99.8%是与蛋白质结合,其余10%与白蛋 白结合。血中T4与TBG的结合受TBG含量与T4含量变化的影响,TBG在血浆听浓度为10mg/L 可以结合T100-260μg。T与各种蛋白的亲和力小得多,主要与TBG结合,但也只有T4结合 量的3%。所以,T主要以游离形式存在。正常成年人血清T4浓度为51-142nmo1/L,T3浓度 为1.2-3.4nmol/L 4.代谢血浆T4半衰期为7天,半衰期为1.5天,20%的T与T在肝内降解,也葡萄糖醛酸 或硫酸结合后,经胆汁排入小肠,在小肠内重吸收极少,绝大部分被小肠液进一步分解,随 粪排出。其余80%的T在外周组织脱碘酶(5’-脱碘酶或5-脱碘酶)的作用下,产生T3(占 45%)与rT3(占55%)。T脱碘变成T3是T3的主要来源,血液中的T有75%来自T4,其余来自 甲状腺;r仅有少量由甲状腺分泌,绝大部分是在组织内由T脱碘而来。由于T3的作用比 T大5倍,所以脱碘酶的活性将影响T4在组织内发挥作用,如T4浓度减少可使T转化为T3 增加,而使rIs减少。另外妊娠、饥饿、应激、代谢紊乱、肝疾病、肾功能衰竭等均会使T
2．释放 当甲状腺受到 TSH 刺激后，腺泡细胞顶端即活跃起来，伸出伪足，将含有 T4、T3 及其他多种碘化酪酸残基的甲状腺球蛋白胶质小滴，通过吞饮作用，吞入腺细胞内（图 11-9）。吞入的甲状腺球蛋白随即与溶酶体融合而形成吞噬体，并在溶酶体蛋白水解酶的作 用下，将 T4、T3 以及 MIT 和 DIT 水解下来。甲状腺球蛋白分子较大，一般不易进入血液循环， 而 MIT 和 DIT 的分子虽然较小，但很快受脱 碘酶的作用而脱碘，脱下来的碘大部分贮存在 甲状腺内，供重新利用合成激素，另一小部分从腺泡上皮细胞释出，进入 血液。T4 和 T3 对 腺泡上皮细胞内的脱碘不敏感，可迅速进入血液。此外，尚有微量的 rT3、MIT 和 DIT 也可 从甲状腺释放，进入血中。已经脱掉 T4、T3、MIT 和 DIT 的甲状腺球蛋白，则被溶酶体中的 蛋白水解酶所水解。 由于甲状腺球蛋白分子上的 T4 数量远远超过 T3，因此甲状腺分泌的激素主要是 T4，约占总 量的 90%以上，T3 的分泌量较少，但 T3 的生物活性比 T4 约大 5 倍 3．运输 T4 与 T3 释放入血之后，以两种形式在血液中运输，一种是与血浆蛋白结合，另一种 则呈游离状态，两者之间可互相转化，维持动态平衡。游离的甲状腺激素在血液中含量甚少， 然而正是这些游离的激素才能进入细胞发挥作用，结合型的甲状腺激素是没有生物活性的。 能与甲状腺激素结合的血浆蛋白有三种：甲状腺素结合球蛋白（thyroxine-binding globulin,TBG）、甲状腺素结合前白蛋白(thyroxine-binding prealbumin,TBPA)与白蛋白。 它们可与 T4 和 T3 发生不同程度的结合。血液中 T4有 99.8%是与蛋白质结合，其余 10%与白蛋 白结合。血中 T4 与 TBG 的结合受 TBG 含量与 T4 含量变化的影响，TBG 在血浆听浓度为 10mg/L， 可以结合 T4100-260μg。T3 与各种蛋白的亲和力小得多，主要与 TBG 结合，但也只有 T4 结合 量的 3%。所以，T3 主要以游离形式存在。正常成年人血清 T4 浓度为 51-142nmol/L，T3 浓度 为 1.2-3.4nmol/L。 4．代谢 血浆 T4 半衰期为 7 天，半衰期为 1.5 天，20%的 T4 与 T3 在肝内降解，也葡萄糖醛酸 或硫酸结合后，经胆汁排入小肠，在小肠内重吸收极少，绝大部分被小肠液进一步分解，随 粪排出。其余 80%的 T4 在外周组织脱碘酶（5’- 脱碘酶或 5-脱碘酶）的作用下，产生 T3（占 45%）与 rT3(占 55%)。T4 脱碘变成 T3 是 T3 的主要来源，血液中的 T3 有 75%来自 T4，其余来自 甲状腺；rT3 仅有少量由甲状腺分泌，绝大部分是在组织内由 T4 脱碘而来。由于 T3 的作用比 T4 大 5 倍，所以脱碘酶的活性将影响 T4 在组织内发挥作用，如 T4 浓度减少可使 T4 转化为 T3 增加，而使 rT3 减少。另外妊娠、饥饿、应激、代谢紊乱、肝疾病、肾功能衰竭等均会使 T4