生理学教学课件：甲状腺

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1、Thyroid Endocrine Physiology12Thyroid gland23甲状腺组织甲状腺组织腺泡细胞（腺泡细胞（Follicle）功能：功能：合成分泌合成分泌甲状腺激素甲状腺激素滤泡旁细胞滤泡旁细胞（Parafollicular cell ，C cells) )功能：功能：分泌分泌降钙素降钙素（calcitonin) )34平静相平静相分泌相分泌相TSHTSHT3、T45 Section Synthesis and metabolism of thyroid hormone Section Physiological function of thyroid hormone S

2、ection Regulation of thyroid function 5 甲状腺激素结构甲状腺激素结构6 6甲状腺激素合成及代谢甲状腺激素合成及代谢 种类种类 T 3、T 4（T T4 4占占90%90%以上，以上，活性；活性；T T3 3TT4 4 ）；少量）；少量 rT3 原料原料 碘碘、酪氨酸酪氨酸（甲状腺球蛋白）、（甲状腺球蛋白）、甲状腺过氧化物酶（甲状腺过氧化物酶（TPO） 合成合成 腺泡聚碘腺泡聚碘：碘的来源碘的来源 食物、体内含碘物脱碘再利用食物、体内含碘物脱碘再利用 机制机制 继发主动转运继发主动转运依赖钠泵（哇巴因抑制）依赖钠泵（哇巴因抑制） 碘的活化碘的活化：部位部位

3、 微绒毛与腺泡腔交界处微绒毛与腺泡腔交界处 条件条件 过氧化酶（过氧化酶（TPO）催化）催化 结果结果 I 碘原子、碘自由基或碘原子、碘自由基或TPOTPO复合物复合物 酪氨酸碘化、碘化酪氨酸缩合酪氨酸碘化、碘化酪氨酸缩合： 部位部位 腺泡腔腺泡腔 条件条件 过氧化酶过氧化酶 (TPO)催化催化 结果结果 MITMIT、DIT DIT 缩合形成缩合形成T T3 3 、T T4 4、少量、少量 rTrT3 3 7合成步骤合成步骤8 8贮存贮存 甲状腺球蛋白分子甲状腺球蛋白分子 腺泡腔腺泡腔（细胞外）（细胞外）胶质形式胶质形式 贮存量可供机体利用贮存量可供机体利用50-12050-120天天释放释

4、放 胞、溶酶体（蛋白水解酶）水解胞、溶酶体（蛋白水解酶）水解 MIT MIT、DIT DIT 脱碘脱碘再利用再利用 T T3 3 、T T4 4 进入血液循环发挥生理作用进入血液循环发挥生理作用 甲状腺球蛋白甲状腺球蛋白（蛋白水解酶）（蛋白水解酶）水解水解 甲状腺激素合成及代谢甲状腺激素合成及代谢9 产物产物 游离游离：活性形式：活性形式 0.03% 0.03% 甲状腺素结合球蛋白（甲状腺素结合球蛋白（TBGTBG） T4 67%,T3 46%; 甲状腺素结合前白蛋白（甲状腺素结合前白蛋白（TBPBTBPB）T4 20%, T3 1%； 白蛋白白蛋白 T4 13%, T3 53% 半衰期：半衰

5、期：T T4 4：7 7天；天； T T3 3：1.51.5天天 降降 解：解：80%80%在外周组织脱碘；在外周组织脱碘；20%20%在肝脏、肾组织降解。在肝脏、肾组织降解。甲状腺激素合成及代谢甲状腺激素合成及代谢10转运转运T T4 4结合结合代谢代谢T4Deiodinase（脱碘酶）（脱碘酶）T3rT3T T3 3 游离形式游离形式 二碘甲腺氨酸二碘甲腺氨酸一碘甲腺氨酸一碘甲腺氨酸甲腺氨酸甲腺氨酸四碘甲状腺醋酸四碘甲状腺醋酸三碘甲状腺醋酸三碘甲状腺醋酸 T4 T3来源来源 甲状腺腺细胞合成甲状腺腺细胞合成 25%25%甲状腺腺细胞合成甲状腺腺细胞合成 75%75%来自外周来自外周T T4

6、 4脱碘脱碘数量数量 占占90% 10%生理作用生理作用 占占35% 65%转化转化 生理状态生理状态： T4 T3（外周组织）（外周组织） 应激、饥饿应激、饥饿 ，肝肾疾病：，肝肾疾病： T4 rT3增加增加、T3减少减少 甲状腺素相对缺乏甲状腺素相对缺乏： T4 T3增加增加、rT3减少减少甲状腺激素甲状腺激素T T3 3、T T4 4比较比较 11甲状腺激素的生理功能甲状腺激素的生理功能12促进生长发育的作用促进生长发育的作用调节新陈代谢作用调节新陈代谢作用调节其他器官的功能活动调节其他器官的功能活动1.1.对生长发育的作用对生长发育的作用（1）（）（出生后出生后）促进）促进长骨的生长长

7、骨的生长：组织分化、生长与发育：组织分化、生长与发育成熟。成熟。（2）（）（胎儿期及幼年胎儿期及幼年）促进）促进神经系统发育神经系统发育： 神经细胞、树突和轴突形成；神经细胞、树突和轴突形成； 髓鞘和神经胶质细胞的生长；髓鞘和神经胶质细胞的生长； 甲状腺激素的生物学作用甲状腺激素的生物学作用13甲状腺甲状腺激素激素缺乏缺乏呆小症呆小症（克汀病）（克汀病）神经发育神经发育骨骼发育骨骼发育胚胎期胚胎期GH、IGF分泌分泌减少减少甲状腺激素的生物学作用甲状腺激素的生物学作用2.2.对机体新陈代谢的作用对机体新陈代谢的作用：刺激组织细胞刺激组织细胞O O2 2消耗和物质利用。消耗和物质利用。（1 1）

8、能量代谢：）能量代谢：促进机体能量代谢。促进机体能量代谢。 特点特点：T T4 4 24-48h 24-48h后出现产热（后出现产热（作用延迟作用延迟）。）。 1mg T 1mg T4 4产热产热4200kJ4200kJ，提高，提高基础代谢率（基础代谢率（BMRBMR）28%28%； T T3 3 18-36h 18-36h后出现产热，后出现产热，比比T T4 4强强3-53-5倍倍 机制机制：使：使NaNa，K-ATPK-ATP酶酶表达增强；表达增强； 促进促进解偶联蛋白解偶联蛋白表达增强；表达增强； 促进促进脂肪酸氧化脂肪酸氧化：脂肪酸氧化：脂肪酸氧化产热产热 。 意义意义：BMRBMR变

9、化可推测甲状腺功能状态变化可推测甲状腺功能状态14T T3 3 T T4 4与受体结合与受体结合mRNA 诱导诱导Na ，K - ATP酶酶 ATPATP ADPADP 耗耗O2 产热量产热量 基础代谢率基础代谢率 15甲状腺激素增加产热的机制甲状腺激素增加产热的机制 促促Na-K交换交换 线粒体生物氧化线粒体生物氧化（2） 对物质代谢的作用对物质代谢的作用： 蛋白质代谢蛋白质代谢：生理：生理 T 3 T4蛋白质合成；甲低蛋白质合成；甲低黏蛋白黏蛋白 黏液水肿黏液水肿。 大量大量 T3 T4 蛋白质分解；甲亢蛋白质分解；甲亢消瘦、肌无力、骨质疏松消瘦、肌无力、骨质疏松。 糖代谢糖代谢： 促进肠

10、吸收糖、糖原分解及抑制糖原合成促进肠吸收糖、糖原分解及抑制糖原合成 加强外周组织对糖的利用加强外周组织对糖的利用 脂代谢脂代谢：促进脂肪分解氧化：促进脂肪分解氧化 促进促进儿茶酚胺、胰高血糖素儿茶酚胺、胰高血糖素的脂解作用的脂解作用 促胆固醇促胆固醇合成合成 促胆固醇促胆固醇分解分解血糖水平不变血糖水平不变 血胆固醇正常血胆固醇正常减少脂肪储存减少脂肪储存甲状腺激素的生物学作用甲状腺激素的生物学作用16甲甲亢亢血脂血脂低低甲甲低低血脂血脂高高17 3. 3. 对其他系统功能的影响对其他系统功能的影响（1 1）神经系统）神经系统 中枢神经系统：中枢神经系统：T3T3、T4T4提高中枢神经系统兴奋

11、性提高中枢神经系统兴奋性。 交感神经系统活动交感神经系统活动亢进亢进（对儿茶酚胺对儿茶酚胺允许作用允许作用） 甲亢：甲亢：喜怒无常喜怒无常易冲动易冲动, 烦躁不安烦躁不安, etc 甲低：甲低：淡漠无情淡漠无情记忆力减退记忆力减退,兴奋性降低兴奋性降低,冷漠冷漠, etc 影响学习记忆过程影响学习记忆过程：甲低。：甲低。 外周神经系统外周神经系统：牵张反射反应时间缩短：牵张反射反应时间缩短17甲状腺激素的生物学作用甲状腺激素的生物学作用（2 2）心血管系统）心血管系统 (heart rate, force of contraction) 直接作用于心肌，直接作用于心肌，正性变力、变时正性变力、

12、变时的作用。的作用。 增加心肌膜上增加心肌膜上-肾上腺素能肾上腺素能受体数量和亲和力受体数量和亲和力； 促进心肌细胞肌质网促进心肌细胞肌质网释放释放Ca2+； 激活与心肌激活与心肌收缩有关的蛋白质收缩有关的蛋白质等。等。（3 3）其他系统）其他系统（gastrointestinal system, reproductive system) 促进生殖系统发育促进生殖系统发育；影响月经周期等；影响月经周期等； 促进消化促进消化系统活动系统活动（促进消化腺分泌、肠黏膜吸收、肠运动）；（促进消化腺分泌、肠黏膜吸收、肠运动）； 加强和调制其他激素加强和调制其他激素的作用（肾上腺素、胰高血糖素、皮质醇）。

13、的作用（肾上腺素、胰高血糖素、皮质醇）。 甲状腺激素的生物学作用甲状腺激素的生物学作用1819甲状腺激素的生物学作用甲状腺激素的生物学作用机制机制1 1基因效应、缓慢基因效应、缓慢部位部位：细胞核：细胞核效应效应：与核受体结合，靶基因转：与核受体结合，靶基因转录，蛋白表达，产生效应录，蛋白表达，产生效应机制机制2 2非基因效应、快速非基因效应、快速部位部位：胞膜、线粒体、核糖体：胞膜、线粒体、核糖体效应效应：刺激葡萄糖、氨基酸跨膜：刺激葡萄糖、氨基酸跨膜转运、降低垂体脱碘酶的活性转运、降低垂体脱碘酶的活性Thyroid hormone response element, TRE，（甲状腺激素反

14、应元件）（甲状腺激素反应元件）4.4.作用机制：与核受体结合调节基因转录和细胞活动作用机制：与核受体结合调节基因转录和细胞活动作用强度作用强度T3T4: T3T4: 核受体亲和力强核受体亲和力强2020倍、直接引起基因转录改变倍、直接引起基因转录改变 甲状腺激素分泌甲状腺激素分泌调节调节 2020 下丘脑下丘脑- -腺垂体腺垂体- -甲状腺轴调节甲状腺轴调节 甲状腺自我调节甲状腺自我调节 自主神经系统调节自主神经系统调节 免疫系统调节免疫系统调节 甲状腺功能障碍甲状腺功能障碍21 下丘脑下丘脑- -腺垂体腺垂体- -甲状腺轴甲状腺轴21下丘脑下丘脑 腺垂体腺垂体 切除腺体，切除腺体，TSH T

15、SH 消失消失, ,甲状腺萎缩甲状腺萎缩 甲状腺甲状腺 碘碘 TRHTSHT3 T4 CNS 环境因素刺激：寒冷、情绪环境因素刺激：寒冷、情绪+-+-22下丘脑下丘脑- -腺垂体腺垂体- -甲状腺轴甲状腺轴 TSH 脉冲式分泌脉冲式分泌2-4h2-4h；昼低夜高，接近日周期节律；昼低夜高，接近日周期节律； 短期短期： T3 T4释放释放、合成、合成（碘捕获、碘化、碘捕获、碘化、TG、TPO）；）； 长期长期：甲状腺腺细胞增生甲状腺腺细胞增生（增加细胞核酸、蛋白质合成增加细胞核酸、蛋白质合成）。）。 碘碘( (碘过量碘过量) )碘碘23（1） 碘摄入碘摄入60g/d碘捕获碘捕获 甲状腺球蛋白合成

16、甲状腺球蛋白合成 ；（2）长期缺碘）长期缺碘20g/d 甲状腺功能低下甲状腺功能低下腺体代偿性增生。腺体代偿性增生。碘阻断效应（碘阻断效应（Wolff-Chaikoff effect) 血碘血碘 T T3 3、T T4 4合成合成 血碘血碘 T T3 3、T T4 4合成及合成及释释放放 血碘血碘 T T3 3、T T4 4合成合成 机制：机制：TPO 活性（活性（- -）、）、H2O2生成生成临床应用临床应用：术术前准前准备备；甲亢危象。甲亢危象。碘碘摄摄入不足：入不足：23自我调节（自我调节（Self-regulationSelf-regulation）调节靶点调节靶点：碘摄取量；甲状腺激

17、素合成量碘摄取量；甲状腺激素合成量24Sympathetic nerveParasympathetic nerveT T3 3、T T4 4自主神经系统调节（自主神经系统调节（Autonomic nervous system）24Sympathia-thyroid axis: for highter level of requirement.应激时提供高水平激素，以满足机体需要应激时提供高水平激素，以满足机体需要Parasympathia-thyroid axis: for counterbalance when hormones overdose.应激时防止过量分泌，以保证机体的稳态应激时防

18、止过量分泌，以保证机体的稳态免疫系统调节（免疫系统调节（Immune system）25白介素、干扰素白介素、干扰素抑制抑制甲状腺球蛋白甲状腺球蛋白和和过氧化酶过氧化酶表达；表达； 胸腺素胸腺素调节调节T3T3、T4T4的合成和分泌的合成和分泌； IL-1IL-1等促进甲状腺等促进甲状腺细胞生长细胞生长；干扰素干扰素抑制抑制TSH对甲状腺细胞的对甲状腺细胞的促生长作用促生长作用。B淋巴细胞合成淋巴细胞合成TSH受体抗体受体抗体:a. TSH-R刺激性抗体刺激性抗体（自身免疫性甲亢自身免疫性甲亢） b. TSH-R阻断性抗体阻断性抗体（萎缩性甲状腺炎萎缩性甲状腺炎） TSHTSH效应效应（- -

19、）（+ +）TSHT3 T4 应激刺激应激刺激 寒寒 冷冷神经系统神经系统 GHIH TRH 交感神经交感神经副交感神经副交感神经NEI-下丘脑下丘脑腺垂体腺垂体甲状腺甲状腺 雌激素雌激素生长素、皮质激素生长素、皮质激素抑制性蛋白抑制性蛋白地方性甲状腺肿地方性甲状腺肿其其他他因因素素对对甲甲状状腺腺功功能能的的调调节节2627甲状腺功能减退甲状腺功能减退呆小症（呆小症（childhood）黏液性水肿（黏液性水肿（adult）治疗：治疗：甲状腺激素替代治疗甲状腺激素替代治疗甲状腺功能亢进甲状腺功能亢进(Graves disease)自身免疫性疾病自身免疫性疾病治疗治疗: : 甲基硫氧嘧啶、他巴唑

20、（抑甲基硫氧嘧啶、他巴唑（抑制制TPO活性）活性）甲状腺功能障碍（甲状腺功能障碍（Thyroid dysfunctionThyroid dysfunction）调节钙、磷代谢的激素调节钙、磷代谢的激素28 激激 素素 作作 用用 甲状旁腺激素甲状旁腺激素 血钙血钙、血磷血磷 降钙素降钙素 血钙血钙、血磷、血磷 1,25- 1,25-二羟维生素二羟维生素D D3 3 血钙血钙、血磷、血磷29调节钙、磷代谢的激素调节钙、磷代谢的激素甲状旁腺激素（甲状旁腺激素（PTHPTH）8484肽肽分泌细胞分泌细胞：甲状旁腺甲状旁腺 主细胞；主细胞； 靶器官靶器官：肾肾 、骨、骨1.1.生物学作用生物学作用 （

21、1）肾肾：促进促进远球小管远球小管重吸收钙重吸收钙尿钙尿钙、血钙血钙； 抑制抑制近球小管近球小管重吸收磷重吸收磷血磷血磷。抑制抑制NaNa+ +-H-H+ +交换交换HCOHCO3 3重吸收重吸收ClCl- -重吸收重吸收甲状旁腺功能亢进甲状旁腺功能亢进高氯性酸血症高氯性酸血症（2）骨骨：促进骨钙入血，：促进骨钙入血，升高血钙浓度升高血钙浓度：快速效应快速效应(数分钟内数分钟内)：提高：提高骨细胞骨细胞膜对膜对Ca2+通透性；骨细胞膜上通透性；骨细胞膜上钙泵活动增强钙泵活动增强；延缓效应延缓效应(12-14 h后后)：破骨细胞破骨细胞生成、活动增强生成、活动增强骨组织溶解骨组织溶解骨钙磷入血骨

22、钙磷入血（3）小肠小肠：PTH激活肾激活肾1-羟化酶羟化酶1,25（OH）2-D3生成生成促肠钙、磷吸促肠钙、磷吸收收。30PTHPTH作用机制作用机制激活信号通路激活信号通路1 1受体受体G G蛋白蛋白ACACcAMPcAMPPKAPKA31PTH生物效应生物效应激活信号通路激活信号通路2 2受体受体G G蛋白蛋白PLCPLCDAG IPDAG IP3 3 PKC Ca PKC Ca2+2+ PTH PTH 分泌调节分泌调节1.1.血钙浓度直接作用（血钙浓度直接作用（负反馈调节负反馈调节）调定点调定点- -血清血清CaCa2+ 2+ 90mg/L90mg/L 低血钙低血钙：促甲状旁腺释放：促

23、甲状旁腺释放PTH，久之腺体增生。，久之腺体增生。 高血钙高血钙：抑甲状旁腺释放：抑甲状旁腺释放PTH，久之腺体萎缩。，久之腺体萎缩。 机制机制：血钙：血钙IP3+DAG-PKC细胞内钙细胞内钙PTHPTH分泌分泌2. 2. 其他其他 血磷血磷 血钙血钙 PTH释放；释放； 血镁血镁 PTH分泌分泌； 儿茶酚胺儿茶酚胺 促进促进 PTH分泌；分泌； 1,25-(OH) 2 -VD3 PTH合成合成（负反馈负反馈）321,25-（OH）2维生素维生素D3合成过程合成过程: 7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇 VD3 25-OH-VD3 1,25-(OH) 2 -VD3紫外线紫外线肝肝 25-羟化酶羟化酶肾

24、肾 1a-羟化酶羟化酶 PTH331. 1. 升高血钙升高血钙: : 靶器官靶器官小肠小肠小肠上皮细胞小肠上皮细胞： 肠腔肠腔- -细胞内细胞内：生成生成 钙调蛋白钙调蛋白-肌球蛋白肌球蛋白1复合物复合物，促钙纹状缘转运；，促钙纹状缘转运； 胞质内胞质内：生成生成 钙结合蛋白钙结合蛋白，与胞质内钙结合，胞质内转运；，与胞质内钙结合，胞质内转运； 胞质胞质- -胞外胞外：基底侧膜基底侧膜钙泵钙泵活性增强，钙逆电化学梯度移出细胞。活性增强，钙逆电化学梯度移出细胞。破骨细胞破骨细胞：低钙时增强破骨细胞溶骨作用，骨钙入血增加；：低钙时增强破骨细胞溶骨作用，骨钙入血增加；肾小管肾小管：促进肾小管重吸收钙

25、。：促进肾小管重吸收钙。341,25-(OH)2维生素维生素D3作用作用1,25-(OH)2维生素维生素D3作用作用2.2.成骨作用成骨作用：刺激成骨细胞活动，促进骨钙沉积和骨形成。刺激成骨细胞活动，促进骨钙沉积和骨形成。 1,25-(OH) 2 -VD3缺乏可导致佝偻病。缺乏可导致佝偻病。 3.3.增加血磷增加血磷：促进肠吸收磷；促进肠吸收磷； 促进肾小管重吸收磷。促进肾小管重吸收磷。351,25-(OH)2维生素维生素D3生成调节生成调节1.低血钙低血钙 使肾使肾1 1- -羟化酶羟化酶活性占优势，活性占优势，1,25- (OH)2维生素维生素D3增加增加（24-羟化酶活性降低）羟化酶活性

26、降低） 低血磷低血磷 1-1-羟化酶羟化酶活性活性 1,25-(OH)2维生素维生素D3生成。生成。2. PTH 1-羟化酶羟化酶 1,25-(OH)2维生素维生素D3 24-24-羟化酶羟化酶3.其他激素其他激素 PRL、GH 糖皮质激素糖皮质激素 1,25-1,25-二羟维生素二羟维生素D D3 3生成生成 -+-+36降钙素（降钙素（CT）3232肽肽来源：来源：CT甲状腺甲状腺C C细胞（滤泡旁细胞）细胞（滤泡旁细胞）生物学作用：生物学作用：降低降低血钙、血磷血钙、血磷浓度浓度 1.1.骨骨： （15分钟内）分钟内）破骨细胞破骨细胞活动抑制，溶骨减弱，活动抑制，溶骨减弱， 钙、磷释放减少。钙、磷释放减少。 （1 1小时后）小时后）成骨细胞成骨细胞活动增强，增强成骨过程，钙、磷沉积增加。活动增强，增强成骨过程，钙、磷沉积增加。 2.2.肾肾： 抑制抑制肾小管肾小管对钙、磷、镁、钠、氯离子等的重吸收，尿排泄增加。对钙、磷、镁、钠、氯离子等的重吸收，尿排泄增加。分泌调节：分泌调节： 血钙血钙浓度浓度 CT 进食进食胃肠激素（促胃液素、胰高血糖素）分泌胃肠激素（促胃液素、胰高血糖素）分泌 CT+3738甲状旁腺素、降钙素及甲状旁腺素、降钙素及1,25-1,25-二羟维生素二羟维生素D3D3作用比较作用比较39