Schilddrüsenhormonsynthese und Jodstoffwechsel

Die Schilddrüsenhormonsynthese ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem die Schilddrüsenfollikelzelle diätetisches Iodid aufnimmt, oxidiert und an Tyrosinreste des Proteins Thyreoglobulin koppelt, um Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3) zu bilden. Da Jod ein struktureller Bestandteil der Hormone ist, ist der Jodstoffwechsel des gesamten Körpers untrennbar mit der Schilddrüsenhormonproduktion verbunden.

Definition

Die Schilddrüsenhormonsynthese ist die enzymatische Zusammenführung von T4 und T3 aus Iodid und Tyrosylresten des Thyreoglobulins innerhalb des Schilddrüsenfollikels, abhängig von einer ausreichenden diätetischen Jodzufuhr.

Scope

Dieses Thema behandelt die zellulären Schritte der Hormonbiosynthese: die Iodidaufnahme durch den Natrium-Iodid-Symporter, den Transport in das Follikellumen, die Oxidation und Organifizierung durch die Thyreoperoxidase, die Kopplung von Iodtyrosinen an Thyreoglobulin, die Hormonspeicherung im Kolloid sowie die Resorption und Proteolyse, die T4 und T3 freisetzen. Es behandelt auch den diätetischen Jodkreislauf, der das Substrat liefert. Es handelt sich um eine physiologische Referenz und behandelt nicht die Behandlung von Jodstörungen.

Core questions

• Wie konzentriert die Follikelzelle Iodid gegen einen Gradienten?
• Wie wird Iodid oxidiert und an Thyreoglobulin gebunden (Organifizierung)?
• Wie werden Iodtyrosine gekoppelt, um T4 und T3 zu bilden?
• Wie werden gespeicherte Hormone aus dem Kolloid ins Blut freigesetzt?
• Wie begrenzt die Verfügbarkeit von diätetischem Jod die Hormonproduktion?

Key concepts

• Natrium-Iodid-Symporter (NIS) und Iodid-Trapping
• Thyreoperoxidase (TPO)
• Organifizierung von Iodid
• Thyreoglobulin als Gerüst und Speicher
• Kopplungsreaktion zur Bildung von T4 und T3
• Wasserstoffperoxid-Generierung durch DUOX
• Kolloidresorption und Proteolyse
• Diätetischer Jodkreislauf

Mechanisms

Der Natrium-Iodid-Symporter an der basolateralen Membran konzentriert Iodid aktiv im Inneren der Follikelzelle, welches dann zur apikalen Oberfläche und in das Kolloid gelangt. Dort oxidiert die Thyreoperoxidase, unter Verwendung von Wasserstoffperoxid, das von Dual-Oxidase (DUOX)-Enzymen erzeugt wird, Iodid und bindet es an Tyrosinreste des Thyreoglobulins, um Monoiodtyrosin und Diiodtyrosin (Organifizierung) zu bilden. Die Thyreoperoxidase koppelt dann diese Iodtyrosine, um T4 und, weniger häufig, T3 zu bilden, die im Thyreoglobulin im Kolloid gespeichert bleiben. Bei Stimulation wird Kolloid wieder in die Zelle aufgenommen und proteolysiert, wodurch T4 und T3 zur Sekretion freigesetzt werden, während Iodid aus ungekoppelten Iodtyrosinen recycelt wird.

Clinical relevance

Der Syntheseweg erklärt, warum eine ausreichende diätzische Jodzufuhr für eine normale Hormonproduktion erforderlich ist und warum die Thyreoperoxidase ein Schlüsselenzym ist. Dieser Eintrag beschreibt die Physiologie als Referenz und gibt keine Dosierungs- oder Managementempfehlungen für Jodmangel oder -überschuss.

Epidemiology

Jod ist in der Umwelt ungleich verteilt, und die diätetische Jodzufuhr variiert regional stark, was die physiologische Grundlage für bevölkerungsweite Jodprophylaxeprogramme darstellt; spezifische Prävalenzzahlen liegen außerhalb des Rahmens dieses physiologischen Eintrags.

History

Die Identifizierung von Jod als essenziell für die Schilddrüse und die spätere Isolierung von Thyroxin etablierten den Jodstoffwechsel als zentral für die Drüsenfunktion. Nachfolgende Arbeiten charakterisierten Thyreoglobulin als Iodierungsgerüst, Thyreoperoxidase als katalytisches Enzym und den Natrium-Iodid-Symporter sowie Dual-Oxidasen als Transport- und Oxidationsmaschinerie, wodurch das molekulare Bild der Biosynthese vervollständigt wurde.

Key figures

• Denise P. Carvalho
• Corinne Dupuy
• P. Reed Larsen

Seminal works

• carvalho-2017
• yen-2001

Frequently asked questions

Welche Rolle spielt Thyreoglobulin bei der Hormonsynthese?

Thyreoglobulin ist ein großes Protein, das sowohl als molekulares Gerüst dient, an dem Iodid an Tyrosinreste gebunden und zu Hormon gekoppelt wird, als auch als Speicherform des Schilddrüsenhormons innerhalb des follikulären Kolloids.

Warum ist der Natrium-Iodid-Symporter wichtig?

Er transportiert Iodid aktiv aus dem Blut in die Follikelzelle gegen seinen Konzentrationsgradienten und liefert so das Iodid, das die Thyreoperoxidase dann in das Hormon einbaut.