甲状腺激素在各个组织器官中的作用
1.基础代谢率:甲状腺激素最重要的作用之一是影响多种组织的基础代谢率(BMR)。甲状腺激素提高组织耗氧量,包括骨骼肌、肝脏、肾脏、肠道。基础代谢率增加与增加了线粒体活性和数量相关,但具体机制仍不明确。重要的是,甲状腺激素还能诱导解偶联蛋白(UCPs)的表达,UCPs是一种线粒体膜蛋白,被激活后线粒体膜内外的质子梯度减少或消失,而以产热替代化学能[16]。甲状腺激素并非总是提高BMR,例如在脑的大部分区域甲状腺激素不提高BMR,在垂体实际上是抑制其代谢活性。这些组织中的甲状腺激素受体是功能性的,表明甲状腺激素调节BMR的重要介质被阻断或缺失。
2.肝脏:甲状腺激素对肝脏有多种影响,其具有极强的促有丝分裂作用。甲状腺激素也影响多种代谢过程,如脂肪酸β-氧化和糖异生[17]。甲状腺激素也可以刺激表达参与脂肪合成的酶、NADPH还原所需的酶以及抗活性氧的各种酶。甲状腺激素与其他信号机制共同作用参与调节脂肪的氧化和合成。啮齿类动物以及人类疾病研究中发现,甲状腺激素在肝脏的胆固醇代谢调节中起到重要的作用。甲状腺激素诱导胆固醇合成中相关酶的表达,同时还增加了低密度脂蛋白(LDL)胆固醇受体,促进胆固醇从循环中摄取。同样,甲状腺激素能够增加载脂蛋白A1的表达,载脂蛋白A1是高密度脂蛋白(HDL)和高密度脂蛋白受体(SR-BI)的一个关键的蛋白成分。因此,过多甲状腺激素可通过LDL和HDL路径促进胆固醇从血浆进入肝脏。此外,甲状腺激素能够刺激胆固醇流出及胆固醇向胆汁酸的转换。
3.脂肪组织:甲状腺激素促进白色脂肪前脂肪细胞系的分化,促进细胞内脂肪堆积和脂肪细胞的特异性苹果酸酶与甘油磷酸脱氢酶表达,刺激脂肪细胞增殖及脂肪团形成[18]。甲状腺激素对白色脂肪的这些作用可能与T3R有关。另一方面,甲亢患者体重减轻的原因之一是体脂消耗加速,这是因为T3促进解偶联蛋白编码、翻译和作用于脂肪细胞上的肾上腺β3受体,通过氧化磷酸化解偶联作用增加产热效应,以热能散发较多的能力。甲状腺激素在棕色脂肪刺激产热,棕色脂肪是机体特殊热量的主要来源。寒冷或者暴饮暴食时,通过转录诱导D2促进T3产生的增加,T3协同去甲肾上腺素从交感神经系统输出,诱导解偶联蛋白,促进线粒体蛋白质梯度以热能耗散。之前报道表明,适应性产热在新生儿和小型哺乳类动物中是唯一重要的温度调节,最近研究表明棕色脂肪在成年人中起到重要的作用[19]。
4.心血管系统:甲状腺激素对心血管有多方面的影响[20]。一个主要的影响是通过增加心肌收缩力和心率来增强心脏输出。甲状腺激素调节心脏特异基因表达,包括能够诱导增加舒张期与钙摄取相关的肌浆网Ca2+-ATP酶2基因(SERCA2),增加α肌球蛋白重链基因(MHC),一种成人心脏表达的影响心肌收缩力的快速ATP酶,同时也能够增加苹果酸基因、Na+-K+-ATP酶基因和心钠素基因表达。相反,甲状腺激素抑制β MHC的表达,它是一种表达在胚胎心脏和上调应激状态时的减速ATP酶。甲状腺激素具有β肾上腺素能样作用,使肾上腺素能受体表达增加,这种作用在甲状腺激素过多时表现尤为突出,过多的甲状腺激素,与房性心律失常及发展成高输出性心力衰竭相关。
5.垂体:甲状腺激素抑制下丘脑TRH和垂体TSH的产生。这一反馈是维持正常的甲状腺激素动态平衡的关键。甲状腺激素也刺激如生长激素等的表达,能够影响其他组织器官的生长与代谢。(https://www.daowen.com)
6.肌肉:甲状腺激素促进成人肌肉组织的分解代谢,增加骨骼肌的能量消耗[14]。甲状腺激素也可诱导肌肉组织中的胰岛素敏感的葡萄糖转运及促进脂肪燃烧。这些效应可能有助于增加肌肉对胰岛素反应的敏感性。因此,人类D2基因多态性与人群胰岛素抵抗相关,尽管这一结论仍存在争议[21]。
7.骨骼系统:甲状腺激素是正常骨生长和成熟所必需的[22]。甲状腺激素增加成骨细胞标志物(如碱性磷酸酶、骨钙素)的表达,增加骨吸收标志物的生成。甲状腺激素对骨的作用通过生长激素、IGF-1或直接作用于骨组织的靶基因而完成。青少年甲状腺功能减退症导致骨形成延迟和身材矮小,而甲状腺毒症导致骨骼生长发育增加。成人甲状腺激素过多能够使骨形成、骨矿化和骨吸收均相应增加,其净效应是能够引起骨质疏松及骨折,尤其是绝经后妇女更易出现。
8.脑发育:甲状腺激素能够调节脑发育,对成熟神经系统有兴奋作用。甲状腺激素对神经细胞前体细胞的分化、增殖、凋亡和重建均有调节作用。甲状腺功能减退症能够导致智力缺陷和多发的神经系统功能受损,以缓慢的心理状态及其他中枢神经系统紊乱为特征表现。甲状腺功能亢进症会引起焦虑,甚至精神异常。
9.消化系统:胃肠蠕动和消化吸收功能受甲状腺激素的影响。THR α1通过诱导β连环蛋白原癌基因促进肠上皮祖细胞增殖分化。甲亢时,胃蠕动加速,胃排空增快,肠吸收减少,甚至出现顽固性吸收不良性腹泻。相反,甲减时出现腹胀和便秘。
10.皮肤:甲状腺激素对皮肤的功能是非常重要的。甲状腺激素的表达异常往往先表现为皮肤外观改变。甲状腺功能减退导致皮肤变冷、干燥、粗糙,也有可能增加脱发。相反,甲状腺功能亢进导致皮肤温暖、潮湿、皮肤光滑、细腻和柔软的头发。甲状腺激素对皮肤的影响主要体现在对角蛋白表达、甾醇生物合成、皮脂腺分泌减少和增加胶原蛋白的分解中表现出一个联合抑制的过程[23]。