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、淋巴結皮膚等組織的耗氧率則不受影響。在胚胎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。

32 甲狀腺激素的合成與代謝 | 甲狀腺功能的調節 32
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