甲状腺激素的合成

甲状腺激素是酪氨酸的碘化物(图11-6),包括四碘甲腺原氨酸(3,5,3′,5′-tetraiodothyronine,T4,也称甲状腺素)和三碘甲腺原氨酸(3,5,3′-triiodothyronine,T3),另外,甲状腺也可合成极少量的逆三碘甲腺原氨酸(reverse T3,r T3),但它不具有甲状腺激素的生物活性。T4与T3都具有生物活性,在血液中T4含量占绝大多数,但T3的生理活性较T4大3~5倍。

图11-6　甲状腺激素的化学结构

(一)甲状腺激素合成的原料

碘和甲状腺球蛋白是甲状腺激素合成的原料。碘是机体必需的微量元素之一,主要来源于食物,人每天从食物中摄取的碘为100~200μg,其中约1/3进入甲状腺用于合成甲状腺激素;甲状腺球蛋白是一种分子量为670 000的糖蛋白,由甲状腺腺泡上皮细胞内的核糖体合成,再释放进入滤泡腔储存。

(二)甲状腺激素合成的过程

1.腺泡聚碘 食物中的碘被小肠吸收,以I-形式存在于血液中,其血中浓度为250μg/L,而甲状腺内的I-浓度比血浆高20~25倍,且甲状腺上皮细胞的静息电位为-50m V,因此,腺泡聚碘是一种逆着电化学梯度进行的主动转运过程。目前已证明,I-的主动转运依赖Na+-K+-ATP酶提供能量,与Na+的同向转运有关。甲状腺功能亢进时,聚碘能力超过正常,聚碘量增加;低下时则低于正常。所以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。

2.I-的活化 摄入腺泡上皮细胞的I-,在过氧化酶(thyroperoxidase,TPO)的作用下被活化成I0、I2或与酶的结合物,活化的部位在腺泡上皮细胞顶端质膜微绒毛与腺泡腔交界处(图11-7)。I-的活化是碘取代酪氨酸残基上氢原子的先决条件,若先天缺乏过氧化酶,I-的活化发生障碍,可引起甲状腺肿大或甲状腺功能减退。

3.酪氨酸碘化与甲状腺激素的合成 碘化过程发生在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上,酪氨酸残基上的氢被活化的碘取代的过程称为酪氨酸碘化。由活化的碘取代酪氨酸残基上的氢,先生成一碘酪氨酸残基(MIT)和二碘酪氨残基(DIT),然后2个分子的DIT耦联生成四碘甲腺原氨酸(T4);1个分子的MIT与1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r T3。

在上述I-的活化、酪氨酸碘化及甲状腺激素合成过程中,甲状腺过氧化酶起关键性的作用。因此能抑制过氧化酶活性的硫尿类药物,能阻断甲状腺激素的合成,临床上可用于治疗甲状腺功能亢进症。

图11-7　甲状腺激素合成

TPO.过氧化酶;TG.甲状球蛋白

在甲状腺球蛋白上合成的甲状腺激素,在腺泡腔内以胶质的形式储存。甲状腺激素的储存有两个特点:一是储存于细胞外(腺泡腔内);二是储存量大,可供机体利用50~120d,所以临床应用抑制甲状腺激素合成的抗甲状腺药物时,需要较长时间才能奏效。