甲状腺激素合成与碘代谢

甲状腺激素合成是一个多步骤过程，甲状腺滤泡细胞通过此过程捕获膳食碘化物，将其氧化，并与甲状腺球蛋白上的酪氨酸残基偶联，从而生成甲状腺素（T4）和三碘甲状腺原氨酸（T3）。由于碘是这些激素的结构组成部分，全身碘代谢与甲状腺激素的产生密不可分。

Definition

甲状腺激素合成是在甲状腺滤泡内，由碘化物和甲状腺球蛋白的酪氨酸残基通过酶促作用组装T4和T3的过程，这依赖于充足的膳食碘供应。

Scope

本主题涵盖激素生物合成的细胞步骤：钠-碘转运体对碘化物的摄取、转运至滤泡腔、甲状腺过氧化物酶的氧化和有机化、甲状腺球蛋白上碘代酪氨酸的偶联、胶体中激素的储存，以及释放T4和T3的重吸收和蛋白水解。它还涵盖了提供底物的膳食碘循环。这是一份生理学参考资料，不涉及碘紊乱的治疗。

Core questions

• 滤泡细胞如何逆浓度梯度浓缩碘化物？
• 碘化物如何被氧化并附着到甲状腺球蛋白上（有机化）？
• 碘代酪氨酸如何偶联形成T4和T3？
• 储存的激素如何从胶体中释放到血液中？
• 膳食碘的可用性如何限制激素的输出？

Key concepts

• 钠-碘转运体（NIS）和碘捕获
• 甲状腺过氧化物酶（TPO）
• 碘化物的有机化
• 甲状腺球蛋白作为支架和储存库
• 形成T4和T3的偶联反应
• DUOX产生的过氧化氢
• 胶体重吸收和蛋白水解
• 膳食碘循环

Mechanisms

基底外侧膜上的钠-碘转运体主动将碘化物浓缩在滤泡细胞内，然后碘化物移动到顶端表面并进入胶体。在那里，甲状腺过氧化物酶利用双氧化酶（DUOX）产生的过氧化氢，氧化碘化物并将其附着到甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上，形成单碘酪氨酸和二碘酪氨酸（有机化）。甲状腺过氧化物酶随后将这些碘代酪氨酸偶联形成T4，以及少量T3，它们以甲状腺球蛋白的形式储存在胶体中。在受到刺激时，胶体被重新摄取到细胞内并进行蛋白水解，释放T4和T3进行分泌，同时未偶联的碘代酪氨酸中的碘化物被回收利用。

Clinical relevance

合成途径解释了为什么正常的激素产生需要充足的膳食碘，以及为什么甲状腺过氧化物酶是关键的功能酶。本条目描述生理学以供参考，不提供碘缺乏或过量的剂量或管理指导。

Epidemiology

碘在环境中分布不均，膳食碘摄入量在不同地区差异很大，这是人群碘强化计划的生理学基础；具体的流行病学数据超出了本生理学条目的范围。

History

碘被确定为甲状腺必需元素，以及后来甲状腺素的分离，确立了碘代谢在腺体功能中的核心地位。随后的工作将甲状腺球蛋白表征为碘化支架，甲状腺过氧化物酶为催化酶，钠-碘转运体和双氧化酶为转运和氧化机制，从而完善了生物合成的分子图景。

Key figures

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

Seminal works

• carvalho-2017
• yen-2001

Frequently asked questions

甲状腺球蛋白在激素合成中扮演什么角色？

甲状腺球蛋白是一种大分子蛋白质，它既是碘化物附着到酪氨酸残基并偶联成激素的分子支架，也是滤泡胶体中甲状腺激素的储存形式。

钠-碘转运体为何重要？

它主动将碘化物从血液中逆浓度梯度转运到滤泡细胞内，为甲状腺过氧化物酶将碘化物掺入激素提供底物。