Synthese und Metabolismus von Schilddrüsenhormonen

Die Synthese von Schilddrüsenhormonen ist der Prozess, bei dem die Schilddrüse Jod aus der Nahrung aufnimmt und es zu den jodhaltigen Hormonen Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3) zusammensetzt. Nach der Sekretion werden diese Hormone an Plasmaproteine gebunden, in die Gewebe verteilt und durch Deiodinase-Enzyme umgewandelt, aktiviert oder inaktiviert, sodass die einer bestimmten Zelle zur Verfügung stehende biologisch aktive Hormonmenge sowohl von der Hormonproduktion der Drüse als auch vom peripheren Metabolismus abhängt.

Definition

Die Synthese und der Metabolismus von Schilddrüsenhormonen ist der biochemische Weg, über den Schilddrüsenfollikelzellen Jodid aufnehmen und Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3) an Thyroglobulin produzieren, zusammen mit dem anschließenden Transport, der Deiodierung und der Clearance, die die Versorgung der Gewebe mit aktivem Hormon bestimmen.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die normale Biosynthese von Schilddrüsenhormonen (Jodid-Trapping, Organifizierung, Kopplung und Speicherung an Thyroglobulin), deren Sekretion und Transport sowie deren peripheren Metabolismus durch Deiodierung. Er bildet die physiologische Grundlage für die Krankheitsbilder Hypothyreose, Hyperthyreose und Autoimmunerkrankungen der Schilddrüse. Er behandelt Hormonsynthese und -metabolismus als Referenzthema der Biologie und gibt keine diagnostischen Schwellenwerte oder Behandlungsempfehlungen an.

Core questions

• Wie konzentriert die Schilddrüse Jodid und baut es in T4 und T3 ein?
• Warum ist das meiste sezernierte Hormon T4, und wie wird das aktivere T3 in peripheren Geweben erzeugt?
• Wie aktivieren und inaktivieren Deiodinase-Enzyme Schilddrüsenhormone, um eine lokale, gewebespezifische Kontrolle zu ermöglichen?

Key concepts

• Jodid-Trapping (Natrium-Jodid-Symporter)
• Thyroglobulin und Organifizierung
• Thyreoperoxidase
• Kopplung von Jodtyrosinen zur Bildung von T4 und T3
• Proteinbindung und Transport im Plasma
• Deiodinasen (Typen 1, 2 und 3)
• Periphere Umwandlung von T4 zu T3
• Selenabhängigkeit der Deiodinase-Aktivität

Mechanisms

Follikelzellen nehmen Jodid über den Natrium-Jodid-Symporter auf, und an der apikalen Membran oxidiert die Thyreoperoxidase Jodid und bindet es an Tyrosinreste auf Thyroglobulin (Organifizierung), koppelt dann Jodtyrosine zur Bildung von T4 und in geringerem Maße T3, die im Kolloid gespeichert werden, bis TSH die Freisetzung stimuliert (Chaker, 2017). Da das meiste sezernierte Hormon das Prohormon T4 ist, hängt die Versorgung mit aktivem Hormon stark von der peripheren Umwandlung ab: Die selenhaltigen Deiodinasen entfernen Jodatome, wobei Typ-1- und Typ-2-Deiodinasen aktives T3 erzeugen und Typ-3 T4 und T3 inaktiviert, wodurch die Gewebe ihren eigenen lokalen Hormonspiegel einstellen können (Bianco, 2002). Dieser Selenoenzym-Schritt verbindet den Schilddrüsenhormonhaushalt mit dem Selenstatus und dem breiteren endokrinen System (Köhrle, 2005), und die Pharmakologie des Hormonersatzes basiert auf derselben T4-zu-T3-Umwandlung (Biondi, 2014).

Clinical relevance

Das Verständnis von Synthese und Metabolismus verdeutlicht, warum die Schilddrüse anfällig für Jodmangel oder -überschuss ist, warum die meisten Schilddrüsenhormonpräparate auf T4 basieren und warum die periphere Umwandlung für die Interpretation des Schilddrüsenstatus wichtig ist. Dieser Eintrag ist ein lehrreiches Referenzmaterial zur Physiologie und Pharmakologie und keine Grundlage für individuelle Diagnose- oder Behandlungsentscheidungen.

Debates

Stellt ein T4-Monotherapie-Ersatz bei allen Patienten das Gewebe-T3 adäquat wieder her?

Da aktives T3 hauptsächlich durch periphere Deiodierung von T4 produziert wird, gibt es eine anhaltende Diskussion darüber, ob einige Personen, die nur T4 erhalten, einen suboptimalen Gewebe-T3-Spiegel aufweisen und ob kombinierte T4/T3-Strategien gerechtfertigt sind; die Frage ist in der Literatur weiterhin ungeklärt.

Seminal works

• bianco-2002
• kohrle-2005
• biondi-2014

Frequently asked questions

Warum produziert die Schilddrüse hauptsächlich T4 statt T3?

T4 ist das Hauptsekretionsprodukt der Drüse und fungiert als zirkulierendes Prohormon; Gewebe wandeln es dann lokal durch Deiodinase-Enzyme in das aktivere T3 um, wodurch jedes Gewebe seine eigene Schilddrüsenhormonexposition regulieren kann.

Welche Rolle spielt Jod bei der Synthese von Schilddrüsenhormonen?

Jod ist ein struktureller Bestandteil des Schilddrüsenhormons: Die Schilddrüse nimmt Jodid aus der Nahrung auf und baut es in die Hormonmoleküle ein, sodass sowohl Jodmangel als auch ein deutlicher Jodüberschuss die Hormonproduktion stören können.