甲状腺激素与产热

甲状腺功能亢进显然与代谢率的增加和几乎所有代谢途径的加速相关，从而导致了ATP转换以及产热的增加。对于主要的3种营养素，即蛋白质、碳水化合物和脂质，合成和分解代谢途径都被加速。然而，这种加速的代谢循环的贡献仅占甲状腺激素产热作用的一小部分，大约总共不超过15%。甲状腺激素可通过其他机制增加ATP消耗[5]。跨越细胞膜的Na/K梯度的维持和肌质网中Ca2+的储存，对于细胞健康是至关重要的，并且需要大量的能量予以维持。甲状腺激素以各种方式刺激这些过程，其倾向于减少这些梯度作为加速代谢的结果，因此增加对ATP的需求以维持这一梯度。甲状腺激素也刺激相应的离子泵基因，Na+-K+-ATP酶和肌浆Ca2+ -ATP酶的表达。此外，甲状腺激素还可产生有利于穿过血浆和内质网膜的“泄漏”，这将实现以徒劳的方式，以产生热量为其生物学目的，从而增加ATP的利用。

甲状腺激素也可以通过甘油3-磷酸（G3P）穿梭降低ATP合成的效率。在细胞质中发生的氧化，减少烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）还原为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（还原态）（NADH），NADH不进入线粒体，又被氧化回NAD，这也就是所谓的“NADH穿梭”（NADH shuttles）。这有两种情况，即苹果酸-天冬氨酸穿梭和G3P穿梭，它们通过减少还原当量H+和e-进入线粒体中而使NAD再生，前者是在NADH脱氢酶水平，后者是在黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）水平的呼吸链。因此，对于每对电子，使用苹果酸-天冬氨酸穿梭将产生3个ATP分子，而使用G3P穿梭只产生两个。在G3P穿梭中的限速酶是线粒体G3P脱氢酶（mGPD），其在线粒体内膜中，并且使用FAD作为辅酶。当给甲减大鼠予以甲状腺激素处理时，氧消耗与mGPD的水平之间存在良好的相关性。也就是说甲状腺激素可刺激mGPD，但仅在甲状腺激素增加氧消耗的情况下。理论上，这种穿梭的优先使用将导致每个氧原子产生更少的ATP，但是总体影响还将取决于NADH和G3P在细胞质中产生的程度。(https://www.daowen.com)

甲状腺激素通过加速ATP转换和降低ATP合成的效率而增加基础产热。多年来，人们一直认为甲状腺激素仅刺激基础产热，直到棕色脂肪组织在适应性产热中的重要作用被确证后，则开启了甲状腺激素对棕色脂肪的作用研究。最早研究表明棕色脂肪组织对冷刺激的有效反应中甲状腺激素是必需的，进一步地分析显示甲减大鼠的棕色脂肪组织主要受交感神经的调节。诱导甲状腺毒症发生没有进一步激活UCP，反而使其活性降低。因此，甲状腺激素在棕色脂肪组织产热中发挥允许的作用。随后发现2型脱碘酶（D2）在棕色脂肪组织中的表达，交感神经系统可激活D2，而高甲状腺素血症可抑制D2的表达，这些研究结果可以解释之前的发现。此外，也正是源于对D2的研究，发现了棕色脂肪组织中局部产生的三碘甲状腺原氨酸（T3）对肾上腺素刺激的UCP表达的重要作用。随后发现T3可直接刺激大鼠UCP基因，作用于离散的、分离的序列，其与环磷酸腺苷（cAMP）依赖性信号可协同引起UCP基因的最大刺激。目前研究已表明UCP1的表达是BAT产热所必需的，UCP1是由去甲肾上腺素（NE）和T3协同调节。虽然T3和NE各自可将UCP1表达增加2倍，但当两种药物组合时，可诱导UCP1表达增加20倍。