1、甲状腺生理生化甲状腺生理生化 上海交通大学医学院附属新华医院上海交通大学医学院附属新华医院 苏苏 青青 甲状腺的解剖、组织学和胚胎学甲状腺的解剖、组织学和胚胎学 甲状腺激素的化学甲状腺激素的化学 甲状腺激素的生物合成、转运和代谢甲状腺激素的生物合成、转运和代谢 甲状腺激素的生理学甲状腺激素的生理学 甲状腺功能调节和评估甲状腺功能调节和评估 内内 容容 甲状腺甲状腺(thyroid gland)为最表浅的内分泌腺为最表浅的内分泌腺 近似“近似“H”形，由两个侧叶和峡部组成”形，由两个侧叶和峡部组成 侧叶宽侧叶宽2-2.5cm，高，高4-5cm；右叶略大于左叶，位置；右叶略大于左叶，位置亦略高于左
2、叶；峡部大多为方形，长宽各约亦略高于左叶；峡部大多为方形，长宽各约2cm 侧叶的下极可伸向胸骨柄的后方，称为胸骨后甲状侧叶的下极可伸向胸骨柄的后方，称为胸骨后甲状腺腺 质量质量20-25g，超过，超过30g可被触及可被触及 甲状腺的解剖甲状腺的解剖 气管前筋膜包绕甲状腺形成腺鞘，又称甲状腺假气管前筋膜包绕甲状腺形成腺鞘，又称甲状腺假被膜；甲状腺自身的外膜称为真被膜或包膜，亦被膜；甲状腺自身的外膜称为真被膜或包膜，亦称纤维囊，此囊伸入甲状腺内，将甲状腺分为大称纤维囊，此囊伸入甲状腺内，将甲状腺分为大小不等的小叶小不等的小叶 甲状腺的血供十分丰富，正常人甲状腺每分钟的甲状腺的血供十分丰富，正常人甲
3、状腺每分钟的血流量约为血流量约为100-150ml，平均每克组织每分钟的，平均每克组织每分钟的血流量约为血流量约为4-6ml，为人体平均血供的，为人体平均血供的50倍左右倍左右 甲状腺的解剖甲状腺的解剖 甲状腺小叶由滤泡甲状腺小叶由滤泡(follicle)组成，每个小叶约含组成，每个小叶约含20-40个滤泡个滤泡 滤泡为甲状腺基本的组织结构，多呈圆或椭圆形，滤泡为甲状腺基本的组织结构，多呈圆或椭圆形，也可为不规则形。滤泡的体积可有较大的差异，其也可为不规则形。滤泡的体积可有较大的差异，其直径可小至直径可小至20m，可大至，可大至900m，平均约，平均约200m 功能活跃的滤泡往往较小，功能不太
4、活跃的滤泡往功能活跃的滤泡往往较小，功能不太活跃的滤泡往往较大往较大 甲状腺的组织学甲状腺的组织学 滤泡的壁由单层的滤泡上皮细胞滤泡的壁由单层的滤泡上皮细胞(follicular epithelial cell)围围成成 滤泡上皮细胞简称甲状腺细胞滤泡上皮细胞简称甲状腺细胞(thyrocyte)，为甲状腺主要，为甲状腺主要的细胞类型的细胞类型 滤泡壁围成的腔称为滤泡腔，其内充满透明的胶质滤泡壁围成的腔称为滤泡腔，其内充满透明的胶质(colloid)胶质呈均质状，嗜酸性，胶质呈均质状，嗜酸性，HE染色呈粉红色，染色的深浅与染色呈粉红色，染色的深浅与胶质的浓稠程度相关，胶质实际上是滤泡上皮细胞分泌
5、的胶质的浓稠程度相关，胶质实际上是滤泡上皮细胞分泌的甲状腺球蛋白，甲状腺球蛋白，PAS反应阳性反应阳性 甲状腺的组织学甲状腺的组织学 滤泡上皮细胞通常为立方形，高度约滤泡上皮细胞通常为立方形，高度约15m 当甲状腺功能活跃时，滤泡上皮细胞增高呈当甲状腺功能活跃时，滤泡上皮细胞增高呈高柱状，滤泡腔内胶质减少；反之，细胞变高柱状，滤泡腔内胶质减少；反之，细胞变低呈扁平状，滤泡腔内胶质则增多低呈扁平状，滤泡腔内胶质则增多 滤泡上皮细胞和胶质之间可有浅染的空泡，滤泡上皮细胞和胶质之间可有浅染的空泡，可能系胶质被滤泡上皮细胞吸收后所致可能系胶质被滤泡上皮细胞吸收后所致 甲状腺的组织学甲状腺的组织学 除甲
6、状腺滤泡上皮细胞外，甲状腺还含有另一种除甲状腺滤泡上皮细胞外，甲状腺还含有另一种内分泌细胞，即滤泡旁细胞内分泌细胞，即滤泡旁细胞(parafollicular cell)滤泡旁细胞富含分泌颗粒，因此又称为基底部含滤泡旁细胞富含分泌颗粒，因此又称为基底部含颗粒细胞，分泌颗粒内含降钙素，注射钙剂使血颗粒细胞，分泌颗粒内含降钙素，注射钙剂使血钙升高时，颗粒即明显减少钙升高时，颗粒即明显减少 HE染色时滤泡旁细胞的胞浆着色浅，也称为明亮染色时滤泡旁细胞的胞浆着色浅，也称为明亮细胞细胞(clear cell)，简称，简称C细胞细胞 甲状腺的组织学甲状腺的组织学 滤泡旁细胞常成群分布，有些位于滤泡上皮滤泡
7、旁细胞常成群分布，有些位于滤泡上皮基底部，有些则位于滤泡之间的间隙组织内基底部，有些则位于滤泡之间的间隙组织内 镀银染色时滤泡旁细胞染成褐黑色，核呈空镀银染色时滤泡旁细胞染成褐黑色，核呈空泡状泡状 C细胞属于细胞属于APUD细胞系统细胞系统 甲状腺的组织学甲状腺的组织学 起源于内胚层，是胚胎发育中最早出现的内分泌腺起源于内胚层，是胚胎发育中最早出现的内分泌腺 如胚胎发育不正常，可引起如胚胎发育不正常，可引起异位甲状腺异位甲状腺(ectopic thyroid)：如：如舌甲状腺舌甲状腺(lingual thyroid)和和胸骨后甲胸骨后甲状腺状腺(retrosternal thyroid)在正常
8、甲状腺部位有甲状腺，同时有异位甲状腺，在正常甲状腺部位有甲状腺，同时有异位甲状腺，称为称为副甲状腺副甲状腺(accessory thyroid)；如正常甲状腺；如正常甲状腺部位无甲状腺，则异位的甲状腺称为部位无甲状腺，则异位的甲状腺称为迷走甲状腺迷走甲状腺 甲状腺的胚胎学甲状腺的胚胎学 甲状腺原基形成后的早期发育，与甲状腺原基形成后的早期发育，与Titf1/Nkx2-1、Pax8、Foxe1和和Hhex四个基因有关四个基因有关 Tshr基可能参与甲状腺的晚期发育基可能参与甲状腺的晚期发育 甲状腺的胚胎学甲状腺的胚胎学 甲状腺的解剖、组织学和胚胎学甲状腺的解剖、组织学和胚胎学 甲状腺激素的化学甲
9、状腺激素的化学 甲状腺激素的生物合成、转运和代谢甲状腺激素的生物合成、转运和代谢 甲状腺激素的生理学甲状腺激素的生理学 甲状腺功能调节和评估甲状腺功能调节和评估 内内 容容 化合物化合物 分子量分子量 血清参考范围血清参考范围 ng/dL pmol/L T4 777 5000-12000 64000-154000 T3 651 80-190 1200-2900 rT3 651 14-30 220-480 3,5-T2 525 020-0.75 3.8-14 3,3-T2 525 1.0-8.0 19-150 3,5-T2 525 1.5-9.0 30-170 3-T1 399 0.5-7.5
10、13-190 化合物化合物 分子量分子量 血清参考范围血清参考范围 ng/dL pmol/L 3-T1 399 0.6-4.0 15-100 TETRAC,T4A 748 8-60 105-800 TRIAC,T3A 622 1.6-3.0 26-48 DIT 433 1.0-23 23-530 MIT 307 90-390 2900-12700 Tg 660000 100-2500 1.5-38 甲状腺的解剖、组织学和胚胎学甲状腺的解剖、组织学和胚胎学 甲状腺激素的化学甲状腺激素的化学 甲状腺激素的生物合成、转运和代谢甲状腺激素的生物合成、转运和代谢 甲状腺激素的生理学甲状腺激素的生理学 甲
11、状腺功能调节和评估甲状腺功能调节和评估 内内 容容 甲状腺球蛋白甲状腺球蛋白(thyroglobulin,Tg)钠碘同向转运体钠碘同向转运体(Na+/I symporter,NIS)甲状腺过氧化物酶甲状腺过氧化物酶(thyroperoxidase,TPO)NADPH氧化酶氧化酶(NADPH oxidase)Pendred蛋白蛋白(pendrin)顶端碘转运蛋白顶端碘转运蛋白(apical iodide transporter,AIT)碘化酪氨酸脱卤酶碘化酪氨酸脱卤酶(iodotyrosine dehalogenase,DEHAL)甲状腺激素生物甲状腺激素生物 合成中一些重要的蛋白质合成中一些重
12、要的蛋白质 甲状腺激素的生物合成在甲状腺激素的生物合成在 Tg 上进行上进行 甲状腺激素的生物合成和释放是一个连续的多步甲状腺激素的生物合成和释放是一个连续的多步过程，包括过程，包括 Tg 的合成和加工、的合成和加工、Tg 在胞内的转运在胞内的转运(trafficking)、Tg 的分泌、的分泌、DIT和和MIT的形成、的形成、T3和和T4的形成、的形成、Tg 的摄取、的摄取、Tg 的降解及甲状腺的降解及甲状腺激素的释放等步骤激素的释放等步骤 甲状腺激素生物甲状腺激素生物 合成中一些重要的蛋白质合成中一些重要的蛋白质 跨膜转运跨膜转运 转运出甲状腺滤泡上皮细胞转运出甲状腺滤泡上皮细胞 进入靶细
13、胞进入靶细胞 血液中转运血液中转运 甲状腺激素转运甲状腺激素转运 主要载体主要载体(major carrier)甲状腺素结合球蛋白甲状腺素结合球蛋白(TBG)甲状腺运载蛋白甲状腺运载蛋白(transthyretin,TTR)白蛋白白蛋白 次要载体次要载体(minor carrier)脂蛋白脂蛋白 免疫球蛋白免疫球蛋白 血液转运血液转运 钠离子钠离子/牛磺胆酸盐共转运多肽牛磺胆酸盐共转运多肽(Na+/taurocholate cotransporting polypeptide,NTCP)有机阴离子转运多肽有机阴离子转运多肽(organic aniontransporting polypepti
14、de,OATP)杂二聚体氨基酸转运蛋白杂二聚体氨基酸转运蛋白(heterodimeric amino acid transporter,HAT)单羧酸转运蛋白单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporter,MCT)进入靶细胞的跨膜转运进入靶细胞的跨膜转运 脱碘脱碘(deiodination)：激活和失活：激活和失活 非脱碘非脱碘 结合结合(conjugation)丙氨酸侧链的化学修饰丙氨酸侧链的化学修饰 醚键的断裂醚键的断裂 甲状腺激素的代谢甲状腺激素的代谢 脱碘可发生在甲状腺内，也可发生在脱碘可发生在甲状腺内，也可发生在甲状腺外甲状腺外 属于单脱碘属于单脱碘(mono
15、deiodination)：每次：每次只脱去一个碘原子只脱去一个碘原子 分为内环脱碘分为内环脱碘(inner-ring deiodination)和外环脱碘和外环脱碘(outer-ring deiodination)脱碘脱碘 内环脱碘：亦称酪氨酰环内环脱碘：亦称酪氨酰环5-(3-)脱碘脱碘(tyrosyl ring 5-(3-)deiodination)，简称，简称5-脱碘脱碘(5-deiodination)，使甲状腺激素失活，使甲状腺激素失活 外环脱碘：亦称酚环外环脱碘：亦称酚环5-(3-)脱碘脱碘(phenolic ring 5-(3-)deiodination)，简称简称5-脱碘脱碘(5
16、-deiodination)，T4活化为活化为T3 脱碘脱碘 脱碘由碘甲腺原氨酸硒脱碘酶脱碘由碘甲腺原氨酸硒脱碘酶(iodothyronine selenodeiodinase)催化，催化，该酶简称脱碘酶该酶简称脱碘酶(deiodinase)脱脱 碘碘 I型脱碘酶（型脱碘酶（type I deiodinase,D1）：既）：既是内环脱碘酶，又是外环脱碘酶是内环脱碘酶，又是外环脱碘酶 II型脱碘酶（型脱碘酶（type II deiodinase,D2）：外）：外环脱碘酶环脱碘酶 III型脱碘酶（型脱碘酶（type III deiodinase,D3）：）：内环脱碘酶内环脱碘酶 脱脱 碘碘 酶酶 人类三种脱碘酶的特点人类三种脱碘酶的特点 D1 D2 D3 脱碘位置 外环 外环 内环 单体分子量(Da)29000 30500 31500 染色体定位 1p32-p33 14q24.3 14q32 半衰期 超过12小时 约20分钟 数小时 是否形成聚合体 二聚体 可能形成多聚体 不明 活性中心 硒半胱氨酸 硒半胱氨酸 硒半胱氨酸 组织分布 肝,肾,CNS,垂体,BAT,胎盘 胎盘,CNS,甲状腺