下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
甲状腺的主要功能是合成甲状腺激素，调节机体代谢。甲状腺激素的合成、储存和释放是在一系列的高度精确、有序的调节步骤下进行的。碘是甲状腺激素合成过程中的关键限速物质，在基底外侧膜被钠-碘同向转运体（Sodium-Iodide Symporter, NIS/slc5a5）转运至甲状腺细胞，这种转运方式依赖于Na + -K + -ATP酶产生的电化学梯度。在甲状腺滤泡上皮细胞的顶端膜，碘在Pendrin（PDS/SLC26A4）或其他通道的作用下流进滤泡腔中。在甲状腺滤泡上皮细胞顶端膜的腔侧，碘在H 2 O 2 存在的情况下由甲状腺过氧化物酶（Thyroperoxidase，TPO）氧化。H 2 O 2 是由NADPH氧化酶DUOX产生的，DUOX是一种位于甲状腺滤泡上皮细胞的黄素蛋白，其活性有赖于钙离子的存在，DUOX还需要具有特异性的成熟因子DUOXA的辅助作用。甲状腺球蛋白（Thyroglobulin, Tg）是甲状腺最重要、含量最丰富的蛋白，甲状腺激素就是在Tg上合成的，因此Tg可视为甲状腺激素合成的载体。首先，分泌到滤泡腔的Tg在TPO的作用下发生碘化，碘加到Tg的酪氨酸残基上形成单碘酪氨酸（Monoiodotyrosine, MIT）和双碘酪氨酸（Diiodotyrosine, DIT），同样在TPO的催化下，两个碘化酪氨酸偶联形成T 4 或T 3 。合成后的T 4 和T 3 存在于Tg分子上，这些带有T 4 和T 3 的Tg位于滤泡腔，它们必须重新回到甲状腺滤泡上皮细胞内进一步处理才能释放出T 4 和T 3 。Tg通过微吞饮作用或大吞饮作用进入滤泡细胞，并在溶酶体内被降解。最后，甲状腺原氨酸T 4 （约80%）和T 3 （约20%）被释放进入血液。甲状腺激素在基底外侧膜的分泌大部分是通过单羧酸转运体8 （Monocarboxylate Transporter8, MCT8）。MIT和DIT会在碘化酪氨酸脱卤酶（Iodotyrosine Dehalogenase 1, DEHAL1）作用下脱碘，释放的碘化物重新进入甲状腺激素合成循环中（图7-1）。
图7-1 甲状腺激素生物合成示意图
NIS：钠-碘同向转运体；TSHR：促甲状腺激素受体；MCT8: SLC16A2单羧酸通道8；DUOX2：双重氧化酶2；DUOXA2：双重氧化酶2的成熟因子；TPO：甲状腺过氧化物酶；DEHAL：碘酪氨酸脱卤酶。
A．甲状腺滤泡的三维结构示意图：甲状腺滤泡上皮细胞包围甲状腺滤泡腔，C细胞是产生降钙素的滤泡旁细胞。B. TPO：甲状腺过氧化物酶；He: TPO的血红素辅基；Tyr:甲状腺球蛋白的酪氨酸残基。C. Tg在TPO的作用下发生碘化，碘加到Tg的酪氨酸残基上形成单碘酪氨酸（MIT）和双碘酪氨酸（DIT），这个过程依赖于DUOX2产生的H 2 O 2 。D.在TPO的催化下，两个碘化酪氨酸残基偶联形成T 4 、T 3 ，合成后的T 4 和T 3 存在于Tg分子上。
促甲状腺激素（Thyroid Stimulating Hormone, TSH）是影响甲状腺激素生物合成的重要物质。TSH与滤泡外表面上甲状腺细胞浆膜受体（TSHR）结合，TSH与其受体的结合会导致Gsα的偶联和腺苷酸环化酶的活化。环腺苷酸（cAMP）合成增加导致蛋白激酶K的磷酸化和细胞内靶向物质的活化。依赖TSH的环腺苷酸（cAMP）是甲状腺细胞生长、分化和激素分泌的主要调节因子。
除了TSH，碘的摄取还会被细胞内碘浓度反向调节，高浓度的细胞内碘会短暂阻滞碘有机化过程（Wolff-Chaikoff效应）。这些自动调节机制可以在碘过量的情况下既保护甲状腺，又确保有足够的碘参与甲状腺激素的生物合成。