Obiettivi di apprendimento
Alla fine di questa sezione, sarai in grado di:
- Descrivere la posizione e l’anatomia della tiroide
- Discutere la sintesi della triiodotironina e della tiroxina
- Spiegare il ruolo degli ormoni tiroidei nella regolazione del metabolismo basale
- Identificare l’ormone prodotto dalle cellule parafollicolari della tiroide
Un organo a forma di farfalla.a forma di farfalla, la tiroide è situata anteriormente alla trachea, appena sotto la laringe (Figura 1). La regione mediale, chiamata istmo, è fiancheggiata dai lobi sinistro e destro a forma di ala. Ciascuno dei lobi tiroidei è circondato da ghiandole paratiroidi, principalmente sulla loro superficie posteriore. Il tessuto della ghiandola tiroidea è composto principalmente da follicoli tiroidei. I follicoli sono costituiti da una cavità centrale riempita con un fluido appiccicoso chiamato colloide. Circondato da una parete di cellule epiteliali del follicolo, il colloide è il centro della produzione di ormoni tiroidei, e tale produzione dipende dal componente essenziale e unico degli ormoni: lo iodio.
Figura 1. La ghiandola tiroidea si trova nel collo dove avvolge la trachea. (a) Vista anteriore della tiroide. (b) Vista posteriore della tiroide. (c) Il tessuto ghiandolare è composto principalmente da follicoli tiroidei. Le cellule parafollicolari più grandi appaiono spesso all’interno della matrice di cellule follicolari. LM × 1332. (Micrografia fornita dai Reggenti della University of Michigan Medical School © 2012)
Sintesi e rilascio degli ormoni tiroidei
Gli ormoni sono prodotti nel colloide quando atomi del minerale iodio si attaccano a una glicoproteina, chiamata tireoglobulina, che viene secreta nel colloide dalle cellule follicolari. I seguenti passi delineano l’assemblaggio degli ormoni:
- Il legame del TSH ai suoi recettori nelle cellule del follicolo della ghiandola tiroidea fa sì che le cellule trasportino attivamente ioni ioduro (I-) attraverso la loro membrana cellulare, dal flusso sanguigno al citosol. Di conseguenza, la concentrazione di ioni di ioduro “intrappolati” nelle cellule follicolari è molte volte superiore alla concentrazione nel flusso sanguigno.
- Gli ioni di ioduro si spostano poi nel lume delle cellule follicolari che confinano con il colloide. Lì, gli ioni subiscono l’ossidazione (i loro elettroni caricati negativamente vengono rimossi). L’ossidazione di due ioni ioduro (2 I-) dà come risultato lo iodio (I2), che passa attraverso la membrana delle cellule follicolari nel colloide.
- Nel colloide, gli enzimi perossidasi collegano lo iodio agli aminoacidi tirosinici della tireoglobulina per produrre due intermedi: una tirosina collegata a uno iodio e una tirosina collegata a due iodi. Quando uno di ciascuno di questi intermediari è legato da legami covalenti, il composto risultante è la triiodotironina (T3), un ormone tiroideo con tre iodio. Molto più comunemente, due copie del secondo intermediario si legano, formando la tetraiodotironina, nota anche come tiroxina (T4), un ormone tiroideo con quattro iodio.
Questi ormoni rimangono nel centro colloide dei follicoli tiroidei finché il TSH stimola l’endocitosi del colloide nelle cellule del follicolo. Lì, gli enzimi lisosomiali rompono il colloide tireoglobulina, rilasciando T3 e T4 liberi, che si diffondono attraverso la membrana cellulare del follicolo ed entrano nel flusso sanguigno.
Nel flusso sanguigno, meno dell’uno per cento della T3 e T4 circolante rimane non legato. Questi T3 e T4 liberi possono attraversare il bilayer lipidico delle membrane cellulari ed essere assorbiti dalle cellule. Il restante 99% di T3 e T4 in circolazione è legato a proteine di trasporto specializzate chiamate globuline leganti la tiroxina (TBG), all’albumina o ad altre proteine del plasma. Questo “imballaggio” impedisce la loro libera diffusione nelle cellule del corpo. Quando i livelli ematici di T3 e T4 cominciano a diminuire, T3 e T4 legati vengono rilasciati da queste proteine plasmatiche e attraversano facilmente la membrana delle cellule bersaglio. La T3 è più potente della T4, e molte cellule convertono la T4 in T3 attraverso la rimozione di un atomo di iodio.
Regolazione della sintesi del TH
Il rilascio di T3 e T4 dalla tiroide è regolato dall’ormone stimolante la tiroide (TSH). Come mostrato nella figura 2, bassi livelli ematici di T3 e T4 stimolano il rilascio dell’ormone di rilascio della tireotropina (TRH) dall’ipotalamo, che innesca la secrezione di TSH dall’ipofisi anteriore. A sua volta, il TSH stimola la tiroide a secernere T3 e T4. I livelli di TRH, TSH, T3 e T4 sono regolati da un sistema di feedback negativo in cui livelli crescenti di T3 e T4 diminuiscono la produzione e la secrezione di TSH.
Figura 2. Un classico ciclo di feedback negativo controlla la regolazione dei livelli di ormoni tiroidei.
Funzioni degli ormoni tiroidei
Gli ormoni tiroidei, T3 e T4, sono spesso indicati come ormoni metabolici perché i loro livelli influenzano il tasso metabolico basale del corpo, la quantità di energia utilizzata dal corpo a riposo. Quando T3 e T4 si legano ai recettori intracellulari situati sui mitocondri, causano un aumento della scomposizione dei nutrienti e l’uso di ossigeno per produrre ATP. Inoltre, T3 e T4 avviano la trascrizione dei geni coinvolti nell’ossidazione del glucosio. Anche se questi meccanismi spingono le cellule a produrre più ATP, il processo è inefficiente, e un livello anormalmente aumentato di calore viene rilasciato come sottoprodotto di queste reazioni. Questo cosiddetto effetto calorigeno (calor- = “calore”) aumenta la temperatura corporea.
Livelli adeguati di ormoni tiroidei sono anche necessari per la sintesi proteica e per lo sviluppo e la crescita dei tessuti del feto e dell’infanzia. Sono particolarmente critici per il normale sviluppo del sistema nervoso sia in utero che nella prima infanzia, e continuano a sostenere la funzione neurologica negli adulti. Come notato in precedenza, questi ormoni tiroidei hanno una complessa interrelazione con gli ormoni riproduttivi, e le carenze possono influenzare la libido, la fertilità e altri aspetti della funzione riproduttiva. Infine, gli ormoni tiroidei aumentano la sensibilità del corpo alle catecolamine (epinefrina e norepinefrina) provenienti dal midollo surrenale attraverso l’upregulation dei recettori nei vasi sanguigni. Quando i livelli di ormoni T3 e T4 sono eccessivi, questo effetto accelera la frequenza cardiaca, rafforza il battito cardiaco e aumenta la pressione sanguigna. Poiché gli ormoni tiroidei regolano il metabolismo, la produzione di calore, la sintesi delle proteine e molte altre funzioni del corpo, i disturbi della tiroide possono avere conseguenze gravi e diffuse.
Disturbi del sistema endocrino
Carenza di iodio, ipotiroidismo e ipertiroidismo
Come già detto, lo iodio alimentare è necessario per la sintesi di T3 e T4. Ma per gran parte della popolazione mondiale, gli alimenti non forniscono livelli adeguati di questo minerale, perché la quantità varia a seconda del livello nel suolo in cui il cibo è stato coltivato, così come l’irrigazione e i fertilizzanti utilizzati. Il pesce marino e i gamberi tendono ad avere alti livelli perché concentrano lo iodio dall’acqua di mare, ma molte persone nelle regioni senza sbocco sul mare non hanno accesso ai frutti di mare. Così, la fonte primaria di iodio alimentare in molti paesi è il sale iodato. La fortificazione del sale con iodio è iniziata negli Stati Uniti nel 1924, e gli sforzi internazionali per iodare il sale nelle nazioni più povere del mondo continuano ancora oggi.
La carenza di iodio nella dieta può provocare una ridotta capacità di sintetizzare T3 e T4, portando a una varietà di gravi disturbi. Quando T3 e T4 non possono essere prodotti, il TSH viene secreto in quantità crescente. Come risultato di questa iperstimolazione, la tireoglobulina si accumula nei follicoli della ghiandola tiroidea, aumentando i loro depositi di colloide. L’accumulo di colloide aumenta le dimensioni complessive della ghiandola tiroidea, una condizione chiamata gozzo (Figura 3). Un gozzo è solo un’indicazione visibile della carenza. Altri disturbi da carenza di iodio includono crescita e sviluppo alterati, diminuzione della fertilità e morte prenatale e infantile. Inoltre, la carenza di iodio è la causa principale del ritardo mentale prevenibile in tutto il mondo. L’ipotiroidismo neonatale (cretinismo) è caratterizzato da deficit cognitivi, bassa statura e talvolta sordità e mutismo in bambini e adulti nati da madri che erano carenti di iodio durante la gravidanza.
Figura 3. Gozzo (credito: “Almazi”/Wikimedia Commons)
Nelle aree del mondo con accesso al sale iodato, la carenza alimentare è rara. Invece, l’infiammazione della ghiandola tiroidea è la causa più comune di bassi livelli ematici di ormoni tiroidei. Chiamato ipotiroidismo, la condizione è caratterizzata da un basso tasso metabolico, aumento di peso, estremità fredde, costipazione, libido ridotta, irregolarità mestruali e ridotta attività mentale.
Al contrario, l’ipertiroidismo – un livello ematico anormalmente elevato di ormoni tiroidei – è spesso causato da un tumore ipofisario o tiroideo. Nella malattia di Graves, lo stato ipertiroideo deriva da una reazione autoimmune in cui gli anticorpi sovrastimolano le cellule follicolari della ghiandola tiroidea. L’ipertiroidismo può portare ad un aumento del tasso metabolico, un eccessivo calore corporeo e sudorazione, diarrea, perdita di peso, tremori e aumento della frequenza cardiaca. Gli occhi della persona possono gonfiarsi (chiamato esoftalmo) perché gli anticorpi producono un’infiammazione nei tessuti molli delle orbite. La persona può anche sviluppare un gozzo.
Calcitonina
La ghiandola tiroidea secerne anche un ormone chiamato calcitonina che è prodotto dalle cellule parafollicolari (chiamate anche cellule C) che costellano il tessuto tra follicoli distinti. La calcitonina viene rilasciata in risposta a un aumento dei livelli di calcio nel sangue. Sembra avere una funzione nel diminuire le concentrazioni di calcio nel sangue:
- Inibendo l’attività degli osteoclasti, cellule ossee che rilasciano calcio nella circolazione degradando la matrice ossea
- Aumentando l’attività osteoblastica
- Riducendo l’assorbimento del calcio nell’intestino
- Aumentando la perdita di calcio nelle urine
Tuttavia, queste funzioni di solito non sono significative nel mantenimento dell’omeostasi del calcio, quindi l’importanza della calcitonina non è completamente compresa. Preparazioni farmaceutiche di calcitonina sono talvolta prescritte per ridurre l’attività degli osteoclasti nelle persone con osteoporosi e per ridurre la degradazione della cartilagine nelle persone con osteoartrite. Gli ormoni secreti dalla tiroide sono riassunti nella tabella 1.
| Tabella 1. Ormoni tiroidei | ||
|---|---|---|
| Ormoni associati | Classe chimica | Effetto |
| Tiroxina (T4), triiodotironina (T3) | Ammina | Stimola il tasso metabolico basale |
| Calcitonina | Peptide | Riduce i livelli di Ca2+ nel sangue |
Naturalmente il calcio è fondamentale per molti altri processi biologici. È un secondo messaggero in molte vie di segnalazione ed è essenziale per la contrazione muscolare, la trasmissione degli impulsi nervosi e la coagulazione del sangue. Dati questi ruoli, non è sorprendente che i livelli di calcio nel sangue siano strettamente regolati dal sistema endocrino. Gli organi coinvolti nella regolazione sono le ghiandole paratiroidi.
Rassegna del capitolo
La tiroide è un organo a forma di farfalla situato nel collo davanti alla trachea. I suoi ormoni regolano il metabolismo basale, l’uso di ossigeno, il metabolismo dei nutrienti, la produzione di ATP e l’omeostasi del calcio. Contribuiscono anche alla sintesi proteica e alla normale crescita e sviluppo dei tessuti del corpo, compresa la maturazione del sistema nervoso, e aumentano la sensibilità del corpo alle catecolamine. Gli ormoni tiroidei triiodotironina (T3) e tiroxina (T4) sono prodotti e secreti dalla tiroide in risposta all’ormone stimolante la tiroide (TSH) dall’ipofisi anteriore. La sintesi degli ormoni T3 e T4, derivati dagli aminoacidi, richiede iodio. Una quantità insufficiente di iodio nella dieta può portare a gozzo, cretinismo e molti altri disturbi.
Autoverifica
Rispondi alla domanda(e) qui sotto per vedere quanto bene hai capito gli argomenti trattati nella sezione precedente.
Domande sul pensiero critico
- Spiega perché la carenza materna di iodio potrebbe portare a danni neurologici nel feto.
- Definire l’ipertiroidismo e spiegare perché uno dei suoi sintomi è la perdita di peso.
Glossario
calcitonina: ormone peptidico prodotto e secreto dalle cellule parafollicolari (cellule C) della ghiandola tiroidea che funziona per diminuire i livelli di calcio nel sangue
colloide: liquido viscoso nella cavità centrale dei follicoli tiroidei, contenente la glicoproteina tireoglobulina
gozzo: ingrossamento della ghiandola tiroidea come risultato di una carenza di iodio o di ipertiroidismo
ipertiroidismo: livello clinicamente anormale ed elevato di ormone tiroideo nel sangue; caratterizzato da un aumentato tasso metabolico, eccesso di calore corporeo, sudorazione, diarrea, perdita di peso e aumento della frequenza cardiaca
ipotiroidismo: clinicamente anormale, basso livello di ormone tiroideo nel sangue; caratterizzato da basso tasso metabolico, aumento di peso, estremità fredde, costipazione e ridotta attività mentale
ipotiroidismo neonatale: condizione caratterizzata da deficit cognitivi, bassa statura e altri segni e sintomi in persone nate da donne che erano carenti di iodio durante la gravidanza
ghiandola tiroide: grande ghiandola endocrina responsabile della sintesi degli ormoni tiroidei
tiroxina: (anche, tetraiodotironina, T4) ormone tiroideo derivato dagli aminoacidi, più abbondante ma meno potente della T3 e spesso convertito in T3 dalle cellule bersaglio
triiodotironina: (anche, T3) ormone tiroideo derivato dagli aminoacidi, meno abbondante ma più potente del T4
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