生理學/甲狀腺激素的生物學作用

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T₄與T₃都具有生理作用。由於T₄在外周組織中可轉化為T₃，而且T₃的活性較大，曾使人認為T₄可能是T₃激素原，T₄只有通過T₃才有作用。目前認為，T₄不僅可作為T₃的激素原，而且其本身也具有激素作用，約佔全部甲狀腺激素作用的35%左右。臨床觀察發現，部分甲狀腺功能低下患者的血中T₃濃度強；另外，實驗證明，在甲狀腺激素作用的細胞核受體上，既存在T₃結合位點，也有T₄結合位點，T₃或T₄與其結合位點的親和力是不同的，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物質與能量代謝，促進生長和發育過程。機體未完全分化與已分化的組織，對甲狀腺激素的反應可以不同，而成年後，不同的組織對甲狀腺的敏感性也有差別。甲狀腺激素除了與核受體結合，影響轉錄過程外，在核糖體、粒線體、以及細胞膜上也發現了它的結合位點，可能對轉錄後的過程、粒線體的生物氧化作用以及膜的轉運功能均有影響，所以，甲狀腺激素的作用機制十分複雜。

（一）對代謝的影響

1．產熱效應甲狀腺激素可提高絕大多數組織有耗氧率，增加產熱量。有人估計，1mgT₄可使組織產熱增加，提高基礎代謝率28%。給動物注射甲狀腺激素後，需要經過一段較長時間的潛伏期才能出現生熱作用。T₄為24-48h，而T₃為18-36h，T₃的生熱作用比T₄強3-5倍，但持續時間較短。給動物注射T₄或T₃後，取出各種組織進入離體實驗表明，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，但出生後，大腦組織就失去了這種反應能力。

近年的研究表明，動物注射甲狀腺激素後，心、肝、腎和骨骼肌等組織出現產熱效應時，Na⁺-K⁺-ATP 酶活性明顯升高，如用哇巴因抑制此酶活性，則甲狀腺激素的產熱效應可完全被消除。又如，甲狀腺功能低下的大鼠，血中甲狀腺激素含量下降，其腎組織細胞膜Na⁺-K⁺-ATP酶活性減弱，若給予T₄，酶的活性可恢復甚至增加，由此看來，甲狀腺激素的產熱作用與Na⁺-K⁺-ATP酶的關係十分密切。另外，有人認為，甲狀腺激素也能促進脂肪酸氧化，產生大量的熱能。

甲狀腺功能亢進時，產熱量增加，基礎代謝率升主患者喜涼怕熱，極易出汗；而甲狀腺功能低下時，產熱量減少，基礎代謝率降低，患者喜熱惡寒，兩種情況無法不能適應環境溫度的變化。

2．對蛋白質、糖和脂肪代謝的影響

（1）蛋白質代謝：T₄或T₃作用於核受體，刺激DNA轉錄過程，促進mRNA形成，加速蛋白質與各種酶的生成。肌肉、肝與腎的蛋白質合成明顯增加，細胞數量增多，體積增大，尿氮減少，表現為正氮平衡。甲狀腺激素分泌不足時，蛋白質合成減少，肌肉收縮無力，但組織間的粘蛋白增多，可結合大量的正離子和水分子，引起粘液性水腫（myxedema）。甲狀腺分泌過多時，則加速蛋白質分解，特別是促進骨骼蛋白質分解，使肌酐含量降低，肌肉收縮元力，尿酸含量增加，並可促進骨的蛋白質分解，從而導致血鈣升高和骨質疏鬆，尿鈣的排出量增加。

（2）糖代謝：甲狀腺激素促進小腸粘膜對糖的吸收，增強糖原分解，抑製糖原合成，並能增強腎上腺素、胰高血糖素、皮質醇和生長素的生糖作用，因此，甲狀腺激素有升主血糖的趨勢；但是，由於T₄與T₃還可加強外周組織對糖的利用，也有降低血糖的作用。甲狀腺功能亢進時，血糖常升高，有時出現糖尿。

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

甲狀腺功能亢進時，由於蛋白質、糖和脂肪的分解代謝增強，所以患者常感飢餓，食慾旺盛，且有明顯消瘦。

（二）對生成與發育的影響

甲狀腺激素具有促進組織分化、生長與發育成熟的作用。切除甲狀腺的蝌蚪，生長與發育停滯，不能變態成蛙，若及時給予甲狀腺激素，又可恢復生長發育，包括長出肢體、尾巴消失，軀體長大，發育成蛙。在人類和哺乳動物，甲狀腺激素是維持正常生長也發育不可缺少的激素，特別是對骨和腦的發育尢為重要。甲狀腺功能低下的兒童，表現為以智力遲鈍生身體矮小為特徵的呆小症（又稱克汀病）。在胚胎期缺碘造成甲狀腺激素合成不足，或出生後甲狀腺功能低下，腦的發育明顯障礙，腦各部位的神經細胞變小，軸突、樹突與髓鞘均減少，膠質細胞數量也減少。神經組織內的蛋白質、磷脂以及各種重要的酶與遞質的含量都減低。甲狀腺激素刺激骨化中心發育，軟骨骨化，促進長骨和牙齒的生長。值得提出的是，在胚胎期胎兒骨的生長並不必需甲狀腺激素，所以患先天性甲狀腺發育不全的胎兒，出生後身長可以基本正常，但腦的發育已經受到程度不同的影響。在出生後數周至3-4個月後，就會表現出明顯的智力遲鈍和長骨生長停滯。所以，在缺碘地區預防呆小症的發生，應在妊娠期注意補充碘，治療呆小症必須抓時機，應在生後三個月以前補給甲狀腺激素，過遲難以奏效。

（三）對神經系統的影響

甲狀腺激素不但影響中樞系統的發育，對已分化成熟的神經系統活動也有作用。甲狀腺功能亢進時，中樞神經系統的興奮性增高主要表現為注意力不易集中、過敏疑慮多愁善感、喜怒失常、煩躁不安、睡眠不好而且多夢幻，以及肌肉纖顫等。相反，甲狀腺功能低下時，中樞神經系統興奮性降低，出現記憶力減退，說話和行動遲緩，淡漠無懷與終日思睡狀態。

甲狀腺激素除了影響中樞神經系統活動外，也能興奮交感神經系統，其作用機制還不十分清楚。

另外，甲狀腺激素對心臟的活動有明顯影響。T₄與T₃可使心率增快，心縮力增強，心輸出量與心作功增加。甲狀腺功能亢進患者心動過速，心肌可因過度耗竭而致心力衰竭。離體培養的心細胞實驗表明，甲狀腺激素可直接作用於心肌，T₃能增加心肌細胞膜上β受體的數量，促進腎上腺素刺激心肌細胞內cAMP的生成。甲狀腺激素促進心肌細胞肌質網釋放Ca²⁺，從而激活與心肌收縮有關的蛋白質，增強收縮力。