Kilpirauhasen perhonen…muotoinen elin, kilpirauhanen sijaitsee henkitorven etupuolella, hieman kurkunpään alapuolella (kuva 1). Keskimmäistä aluetta, jota kutsutaan isthmusiksi, reunustavat siipimäiset vasen ja oikea lohko. Kummassakin kilpirauhaslohkossa on lisäkilpirauhasia, pääasiassa niiden takapinnalla. Kilpirauhasen kudos koostuu pääasiassa kilpirauhasen follikkelista. Follikkelit koostuvat keskusontelosta, joka on täynnä kolloidiksi kutsuttua tahmeaa nestettä. Sitä ympäröi epiteelifollikkelisolujen seinämä, ja kolloidi on kilpirauhashormonien tuotannon keskus, ja tämä tuotanto on riippuvainen hormonien olennaisesta ja ainutlaatuisesta komponentista: jodista.

Kilpirauhashormonien synteesi ja vapautuminen

Hormonit syntyvät kolloidissa, kun kivennäisjodin atomit kiinnittyvät tyreoglobuliiniksi kutsuttuun glykoproteiiniin, jota follikkelisolut erittävät kolloidiin. Seuraavat vaiheet hahmottavat hormonien kokoonpanon:

1. Tsh:n sitoutuminen kilpirauhasen follikkelisoluissa oleviin reseptoreihinsa saa solut kuljettamaan aktiivisesti jodidi-ioneja (I-) solukalvonsa läpi verenkierrosta sytosoliin. Tämän seurauksena follikkelisoluihin ”vangittujen” jodidi-ionien pitoisuus on moninkertainen verenkierron pitoisuuteen verrattuna.
3. Jodidi-ionit siirtyvät sitten kolloidia reunustavien follikkelisolujen luumeniin. Siellä ionit hapettuvat (niiden negatiivisesti varautuneet elektronit poistuvat). Kahden jodidi-ionin (2 I-) hapettumisesta syntyy jodia (I2), joka kulkeutuu follikkelisolukalvon läpi kolloidiin.
4. Kolloidissa peroksidaasientsyymit yhdistävät jodin tyroglobuliinin tyrosiini-aminohappoihin tuottaen kaksi välituotetta: yhteen jodiin kiinnittyneen tyrosiinin ja kahteen jodiin kiinnittyneen tyrosiinin. Kun yksi näistä välituotteista yhdistetään kovalenttisin sidoksin, syntyy trijodityroniini (T3), kilpirauhashormoni, jossa on kolme jodia. Paljon yleisempää on, että toisen välituotteen kaksi kopiota sitoutuu, jolloin muodostuu tetrajodityroniini, joka tunnetaan myös nimellä tyroksiini (T4), kilpirauhashormoni, jossa on neljä jodia.

Nämä hormonit pysyvät kilpirauhasfollikkelien kolloidikeskittymässä, kunnes TSH stimuloi kolloidin endosytoosia takaisin follikkelisoluihin. Siellä lysosomaaliset entsyymit hajottavat tyreoglobuliinikolloidin ja vapauttavat vapaata T3:a ja T4:ää, jotka diffundoituvat follikkelisolukalvon läpi ja kulkeutuvat verenkiertoon.

Verenkierrossa alle prosentti verenkierrossa olevasta T3:sta ja T4:stä pysyy sitoutumattomana. Tämä vapaa T3 ja T4 voi läpäistä solukalvojen lipidikaksoiskerroksen ja siirtyä soluihin. Loput 99 prosenttia kiertävästä T3:sta ja T4:stä on sitoutunut erikoistuneisiin kuljetusproteiineihin, joita kutsutaan tyroksiinia sitoviksi globuliineiksi (TBG), albumiiniin tai muihin plasman proteiineihin. Tämä ”pakkaus” estää niiden vapaan diffuusion kehon soluihin. Kun veren T3- ja T4-pitoisuudet alkavat laskea, sitoutunut T3 ja T4 irtoavat näistä plasman proteiineista ja läpäisevät helposti kohdesolujen kalvon. T3 on voimakkaampi kuin T4, ja monet solut muuttavat T4:n T3:ksi poistamalla jodiatomin.

TH-synteesin säätely

T3:n ja T4:n vapautumista kilpirauhasesta säätelee kilpirauhasta stimuloiva hormoni (TSH). Kuten kuvassa 2 on esitetty, alhaiset veren T3- ja T4-pitoisuudet stimuloivat tyrotropiinia vapauttavan hormonin (TRH) vapautumista hypotalamuksesta, mikä käynnistää TSH:n erittymisen aivolisäkkeen etuosasta. TSH puolestaan stimuloi kilpirauhasta erittämään T3:a ja T4:ää. TRH:n, TSH:n, T3:n ja T4:n tasoja säätelee negatiivinen takaisinkytkentäjärjestelmä, jossa T3:n ja T4:n lisääntyvät tasot vähentävät TSH:n tuotantoa ja eritystä.

Kilpirauhashormonien toiminta

Kilpirauhashormoneja, T3:a ja T4:ää, kutsutaan usein aineenvaihduntahormoneiksi, koska niiden pitoisuudet vaikuttavat elimistön perusaineenvaihduntasuhteeseen, eli elimistön levossa käyttämän energian määrään. Kun T3 ja T4 sitoutuvat solunsisäisiin reseptoreihin, jotka sijaitsevat mitokondrioissa, ne aiheuttavat ravinteiden hajoamisen ja hapen käytön lisääntymistä ATP:n tuottamiseksi. Lisäksi T3 ja T4 käynnistävät glukoosin hapettumiseen osallistuvien geenien transkription. Vaikka nämä mekanismit saavat solut tuottamaan enemmän ATP:tä, prosessi on tehoton, ja näiden reaktioiden sivutuotteena vapautuu epätavallisen paljon lämpöä. Tämä niin sanottu kalorigeenivaikutus (kalor- = ”lämpö”) nostaa ruumiinlämpöä.

Kilpirauhashormonien riittävää määrää tarvitaan myös proteiinisynteesiin sekä sikiön ja lapsuuden kudosten kehitykseen ja kasvuun. Ne ovat erityisen kriittisiä hermoston normaalille kehitykselle sekä kohdussa että varhaislapsuudessa, ja ne tukevat neurologista toimintaa edelleen aikuisiässä. Kuten aiemmin todettiin, näillä kilpirauhashormoneilla on monimutkainen suhde lisääntymishormoneihin, ja puutteet voivat vaikuttaa libidoon, hedelmällisyyteen ja muihin lisääntymistoiminnan osa-alueisiin. Lopuksi kilpirauhashormonit lisäävät elimistön herkkyyttä lisämunuaisytimestä peräisin oleville katekoliamiineille (adrenaliinille ja noradrenaliinille) säätämällä reseptoreita verisuonissa. Kun T3- ja T4-hormonien tasot ovat liian korkeat, tämä vaikutus kiihdyttää sykettä, vahvistaa sydämen sykettä ja nostaa verenpainetta. Koska kilpirauhashormonit säätelevät aineenvaihduntaa, lämmöntuotantoa, proteiinisynteesiä ja monia muita elimistön toimintoja, kilpirauhasen toimintahäiriöillä voi olla vakavia ja laajalle levinneitä seurauksia.

Kalsitoniini

Kilpirauhanen erittää myös kalsitoniini-nimistä hormonia, jota tuottavat parafollikulaariset solut (joita kutsutaan myös C-soluiksi), jotka nastoittavat erillisten follikkelien välistä kudosta. Kalsitoniinia vapautuu vastauksena veren kalsiumpitoisuuden nousuun. Sen tehtävänä näyttää olevan laskea veren kalsiumpitoisuuksia:

• Estäen osteoklastien, luusolujen, toimintaa, jotka vapauttavat kalsiumia verenkiertoon hajottamalla luun matriksia
• Vahvistaen osteoblastien toimintaa
• Vähentäen kalsiumin imeytymistä suolistossa
• Vahvistaen kalsiumin häviämistä virtsaan

Mutta, nämä toiminnot eivät yleensä ole merkittäviä kalsiumin homeostaasin ylläpitämisessä, joten kalsitoniinin merkitystä ei täysin ymmärretä. Kalsitoniinia sisältäviä lääkevalmisteita määrätään joskus vähentämään osteoklastien toimintaa osteoporoosia sairastavilla ja vähentämään ruston hajoamista nivelrikkoa sairastavilla. Taulukossa 1 on yhteenveto kilpirauhasen erittämistä hormoneista.

Taulukko 1. Kilpirauhashormonit. Kilpirauhashormonit
Seuraavat hormonit	Kemiallinen luokka	Vaikutus
Tyroksiini (T4), trijodityroniini (T3)	Amiini	Stimuloi perusaineenvaihduntaa
Kalsitoniini	Peptidi	Vähentää veren Ca2+ -pitoisuutta

Kalsium on tietenkin kriittinen monille muillekin biologisille prosesseille. Se on toinen lähettiläs monissa signaalireiteissä, ja se on välttämätön lihassupistukselle, hermoimpulssien välittämiselle ja veren hyytymiselle. Kun otetaan huomioon nämä tehtävät, ei ole yllättävää, että endokriininen järjestelmä säätelee tiukasti veren kalsiumpitoisuuksia. Säätelyyn osallistuvat elimet ovat lisäkilpirauhaset.

Luvun katsaus

Kilpirauhanen on perhosen muotoinen elin, joka sijaitsee kaulassa henkitorven etupuolella. Sen hormonit säätelevät perusaineenvaihduntaa, hapenkulutusta, ravintoaineiden aineenvaihduntaa, ATP:n tuotantoa ja kalsiumin homeostaasia. Ne edistävät myös proteiinisynteesiä ja kehon kudosten normaalia kasvua ja kehitystä, mukaan lukien hermoston kypsyminen, ja ne lisäävät kehon herkkyyttä katekoliamiineille. Kilpirauhashormonit trijodityroniini (T3) ja tyroksiini (T4) tuotetaan ja erittyvät kilpirauhasessa vastauksena aivolisäkkeen etulohkosta peräisin olevaan kilpirauhasta stimuloivaan hormoniin (TSH). Aminohapoista peräisin olevien T3- ja T4-hormonien synteesi vaatii jodia. Riittämätön jodin määrä ruokavaliossa voi johtaa struumaan, kretinismiin ja moniin muihin häiriöihin.

Self Check

Vastaamalla alla olevaan kysymykseen tai alla oleviin kysymyksiin näet, kuinka hyvin ymmärrät edellisessä jaksossa käsitellyt aiheet.

Sanasto

kalsitoniini: kilpirauhasen parafollikulaaristen solujen (C-solut) tuottama ja erittämä peptidihormoni, jonka tehtävänä on alentaa veren kalsiumpitoisuutta

kolloidi: kilpirauhasfollikkelien keskeisessä ontelossa esiintyvä viskoosinen neste, jossa on tyreoglobuliinia sisältävä glykoproteiini

goiter: Kilpirauhasen suurentuminen joko jodin puutteen tai kilpirauhasen liikatoiminnan seurauksena

kilpirauhasen liikatoiminta

hyperthyreoosi: kliinisesti epänormaali, kohonnut kilpirauhashormonipitoisuus veressä; tunnusomaisia piirteitä ovat kohonnut aineenvaihduntanopeus, liiallinen ruumiinlämpö, hikoilu, ripuli, laihtuminen ja kohonnut sydämen lyöntitiheys

kilpirauhasen vajaatoiminta: kliinisesti epänormaali, matala kilpirauhashormonipitoisuus veressä; tunnusomaisia ovat alhainen aineenvaihduntanopeus, painonnousu, kylmät raajat, ummetus ja vähentynyt henkinen aktiivisuus

neonataalinen kilpirauhasen vajaatoiminta (hypotyreoosi): tila, jolle on ominaista kognitiiviset puutteet, lyhytkasvuisuus ja muut oireet henkilöillä, jotka ovat syntyneet naisille, jotka ovat olleet jodipuutteisia raskauden aikana

kilpirauhanen: suuri kilpirauhanen, joka vastaa kilpirauhashormonien synteesistä

tyroksiini: (myös tetrajodityroniini, T4) aminohappojohdannainen kilpirauhashormoni, joka on T3:a runsaampi, mutta tehottomampi kuin T3 ja jota kohdesolut usein muuttavat T3:ksi

trijodityroniini: (myös T3) aminohappojohdannainen kilpirauhashormoni, jota on vähemmän mutta voimakkaammin kuin T4

.