解剖生理学II

学習目標

このセクションの終わりには、以下のことができるようになるであろう。

  • 甲状腺の位置と構造を説明できる
  • トリヨードサイロニンとサイロキシンの合成を説明できる
  • 基礎代謝の制御における甲状腺ホルモンの役割を説明できる
  • 甲状腺の傍濾胞細胞で作られるホルモンを特定できる

蝶形嚢の1種で甲状腺の胞子嚢を形成する。の形をした臓器。 甲状腺は、気管の前方、喉仏のすぐ下に位置しています(図1)。 甲状腺は、気管の前方、喉仏のすぐ下にあり(図1)、内側は峡部(きょうぶ)と呼ばれ、翼状の左右の小葉が並んでいます。 それぞれの甲状腺葉には、主にその後面に副甲状腺が埋め込まれています。 甲状腺の組織は、ほとんどが甲状腺濾胞(ろほう)で構成されています。 濾胞は、中央の空洞がコロイドという粘り気のある液体で満たされた構造になっています。 コロイドは上皮性濾胞細胞の壁に囲まれ、甲状腺ホルモン産生の中心であり、その産生はホルモンの必須成分であるヨウ素に依存しています

図1. 甲状腺は頸部の気管を包むように位置している。 (a)甲状腺の前面図。 (b)甲状腺の後面図。 (c)甲状腺組織は主に甲状腺濾胞で構成されています。 大きな傍濾胞細胞は濾胞細胞のマトリックス内に現れることが多い。 LM × 1332。 (Micrograph provided by the Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

甲状腺ホルモンの合成と分泌

ホルモンは、濾胞細胞から分泌されたサイログロブリンという糖タンパク質にヨウ素の原子が付着してコロイド内で生成されます。

  1. TSHが甲状腺の濾胞細胞の受容体に結合すると、細胞はヨウ化物イオン(I-)を細胞膜を通して、血流から細胞質へ活発に輸送するようになります。 その結果、濾胞細胞内に「閉じ込められた」ヨウ化物イオンの濃度は、血流中の濃度の何倍も高くなる。
  2. ヨウ化物イオンは次に、コロイドに接する濾胞細胞の内腔に移動する。 そこで、イオンは酸化を受ける(負に帯電した電子が取り除かれる)。
  3. コロイドでは、ペルオキシダーゼ酵素がヨウ素をチログロブリンのチロシンアミノ酸に結合させて、1つのヨウ素に結合したチロシンと2つのヨウ素に結合したチロシンの2種類の中間体を生成する。 この中間体の1つずつが共有結合で結ばれると、3つのヨウ素を持つ甲状腺ホルモン、トリヨードサイロニン(T3)となる。 もっと一般的には、2番目の中間体のコピーが2つ結合して、テトラヨードサイロニン、別名サイロキシン(T4)、4ヨードを持つ甲状腺ホルモンができる。

これらのホルモンは、TSHによってコロイドが濾胞細胞内に戻るエンドサイトーシスを刺激されるまで甲状腺濾胞のコロイドセンターで留まっている。 そこでリソソーム酵素がサイログロブリンコロイドを分解し、遊離のT3とT4を放出し、濾胞細胞膜を横切って拡散し、血流に入る。

血流では、循環するT3とT4の1%未満が結合せずに残る。 この遊離したT3およびT4は、細胞膜の脂質二重層を通過して、細胞に取り込まれることができる。 残りの99%は、チロキシン結合グロブリン(TBG)と呼ばれる特殊な輸送タンパク質、アルブミン、または他の血漿タンパク質に結合している。 この「パッケージング」によって、体細胞への自由な拡散が妨げられる。 T3およびT4の血中濃度が低下し始めると、結合していたT3およびT4はこれらの血漿タンパク質から放出され、標的細胞の膜を容易に通過するようになる。 T3はT4より強力であり、多くの細胞はヨウ素原子の除去によりT4をT3に変換する。

TH合成の調節

甲状腺からのT3およびT4の放出は、甲状腺刺激ホルモン(TSH)によって調節される。 図2に示すように、血中のT3とT4の濃度が低くなると、視床下部からチロトロピン放出ホルモン(TRH)が放出され、これが下垂体前葉からのTSHの分泌の引き金になる。 TSHは甲状腺を刺激し、T3やT4を分泌させます。 TRH、TSH、T3、T4のレベルは、T3とT4のレベルが増加するとTSHの生産と分泌が減少するという負のフィードバックシステムによって調節されている。 古典的な負のフィードバックループが甲状腺ホルモンレベルの調節をコントロールしている。

甲状腺ホルモンの機能

甲状腺ホルモンのT3とT4は、そのレベルが体の基礎代謝率(安静時に体が使うエネルギー量)に影響を与えることから、しばしば代謝ホルモンと呼ばれる。 T3とT4がミトコンドリアにある細胞内受容体に結合すると、栄養の分解が進み、酸素を使ってATPが作られるようになる。 さらに、T3およびT4は、グルコースの酸化に関与する遺伝子の転写を開始させる。 これらのメカニズムにより、細胞はより多くのATPを産生するようになりますが、このプロセスは非効率的であり、これらの反応の副産物として異常に増加した熱が放出されます。 このいわゆるカロリゲン効果(calor-=「熱」)は体温を上昇させる。

十分なレベルの甲状腺ホルモンは、タンパク質合成、胎児および小児組織の発達と成長にも必要である。 特に、子宮内と幼児期の神経系の正常な発達には不可欠であり、成人になっても神経機能を支え続けている。 前述のように、これらの甲状腺ホルモンは生殖ホルモンと複雑な相互関係にあり、欠乏すると性欲や生殖能力など生殖機能の側面に影響を与える可能性があります。 最後に、甲状腺ホルモンは、血管内の受容体をアップレギュレートすることにより、副腎髄質からのカテコールアミン(エピネフリンとノルエピネフリン)に対する体の感受性を高めます。 T3、T4ホルモンが過剰になると、この作用により心拍数が加速され、心拍が強まり、血圧が上昇する。 甲状腺ホルモンは代謝、熱産生、タンパク質合成、その他多くの身体機能を調節するため、甲状腺疾患は深刻で広範囲な結果をもたらす可能性があります。

内分泌系の障害

ヨード欠乏、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症

上に述べたように、食事性のヨードはT3およびT4合成に必要とされます。 しかし、世界の人口の多くにとって、食品からこのミネラルを十分に摂取することはできません。なぜなら、その量は、食品が栽培された土壌のレベルや、灌漑や肥料の使用によって異なるからです。 海産魚やエビは海水からヨウ素を濃縮しているため、ヨウ素濃度が高い傾向にありますが、内陸部では魚介類を入手できない人も少なくありません。 そのため、多くの国で食事性ヨウ素の主な摂取源はヨウ素添加塩となっています。

食事性ヨウ素の欠乏は、T3およびT4の合成能力の低下を招き、さまざまな重篤な障害を引き起こす可能性がある。 T3やT4が作られなくなると、TSHがどんどん分泌されるようになります。 この過剰な刺激の結果、サイログロブリンが甲状腺濾胞に蓄積され、コロイドの沈着が増加します。 コロイドが蓄積すると、甲状腺の大きさが大きくなり、甲状腺腫と呼ばれる状態になります(図3)。 甲状腺腫は、欠乏症の目に見える徴候にすぎません。 その他のヨウ素欠乏症には、成長・発達障害、生殖能力の低下、出生前・乳児期の死亡などがあります。 さらに、ヨウ素欠乏は、世界中で予防可能な精神遅滞の主な原因となっています。 新生児甲状腺機能低下症(クレチン症)は、妊娠中にヨウ素欠乏だった母親から生まれた子供や大人に、認知障害、低身長、時には難聴や唖が見られることが特徴である

図3. 甲状腺腫(出典:”Almazi”/Wikimedia Commons)

ヨード添加塩が手に入る地域では、食事による欠乏はまれである。 その代わり、甲状腺の炎症によって血中の甲状腺ホルモン濃度が低くなることが多いのです。 甲状腺機能低下症と呼ばれるこの症状は、代謝率の低下、体重増加、四肢の冷え、便秘、性欲減退、月経不順、精神活動の低下などが特徴です

一方、甲状腺機能亢進症-甲状腺ホルモンの血液レベルが異常に高くなる-は、しばしば下垂体または甲状腺腫瘍によって起こります。 バセドウ病では、抗体が甲状腺の濾胞細胞を過剰に刺激する自己免疫反応によって、甲状腺機能亢進症が起こります。 甲状腺機能亢進症は、代謝率の上昇、体温の上昇と発汗、下痢、体重減少、震え、心拍数の増加などを引き起こします。 また、抗体が眼窩の軟部組織に炎症を起こすため、眼球が膨らむことがあります(眼球外反)。

カルシトニン

甲状腺はカルシトニンというホルモンも分泌しており、これは異なる濾胞間の組織をスタッドする濾胞傍細胞(C細胞とも呼ばれる)から作られるものです。 カルシトニンは、血中カルシウム濃度の上昇に反応して分泌されます。 血中カルシウム濃度を低下させる機能があるようです。

  • 骨基質を分解してカルシウムを血中に放出する破骨細胞の活動を抑制する
  • 骨芽細胞の活動を促進する
  • 腸でのカルシウム吸収を減少させる
  • 尿中でのカルシウム損失を増加させる

しかし、以下のような方法で、血中カルシウム濃度を減少させる機能があると考えられている。 これらの機能は通常、カルシウムのホメオスタシスを維持する上で重要ではないため、カルシトニンの重要性は完全には理解されていない。 カルシトニンの製剤は、骨粗鬆症の人の破骨細胞の活動を抑えるため、また変形性関節症の人の軟骨の分解を抑えるために処方されることがあります。 甲状腺から分泌されるホルモンを表1にまとめました。 甲状腺ホルモン

関連ホルモン 化学クラス 効果 サイロキシン(T4). トリヨードサイロニン(T3) アミン 基礎代謝量を刺激する カルシトニン ペプチド 血中カルシウム値を下げる

もちろん、カルシウムは他の多くの生体プロセスに不可欠なものである。 カルシウムは多くのシグナル伝達経路におけるセカンドメッセンジャーであり、筋収縮、神経インパルス伝達、血液凝固に不可欠である。 このような役割を考えると、血中カルシウム濃度が内分泌系によって厳密に調節されていることは、驚くにはあたらない。 この調節に関与している器官が副甲状腺である。

総説

甲状腺は、気管の前方の頸部にある蝶の形をした器官である。 甲状腺のホルモンは、基礎代謝、酸素の利用、栄養代謝、ATPの産生、カルシウムのホメオスタシスを調節している。 また、タンパク質の合成や、神経系の成熟を含む体組織の正常な成長と発達に寄与し、カテコールアミンに対する身体の感受性を高める。 甲状腺ホルモンのトリヨードサイロニン(T3)とサイロキシン(T4)は、下垂体前葉からの甲状腺刺激ホルモン(TSH)に応答して甲状腺で産生・分泌されます。 アミノ酸由来のT3、T4ホルモンの合成には、ヨウ素が必要です。

セルフチェック

前のセクションで取り上げたトピックをどの程度理解しているか、以下の質問に答えてください。

クリティカルシンキング問題

  1. なぜ母親のヨウ素欠乏が胎児の神経障害につながる可能性があるのか説明しなさい。
  2. 甲状腺機能亢進症を定義し、その症状の一つが体重減少である理由を説明しなさい。
Show Answers

  1. 妊娠中のヨード不足は、胎児にも障害を与えるだろう。 ヨウ素は甲状腺ホルモンの合成に必要で、神経系の成熟など、胎児の成長と発達に寄与する。 甲状腺機能亢進症とは、T3やT4の過剰分泌により、甲状腺ホルモンの血中濃度が異常に高くなった状態を指します。 甲状腺ホルモンの主な役割の1つは、体の基礎代謝率を上げ、栄養素の分解とATPの生産を増やすことなので、甲状腺機能亢進症の人は体重が減りやすいと考えられます。

Glossary

カルシトニン:甲状腺の傍濾胞細胞(C細胞)によって生成・分泌されるペプチドホルムで、血中カルシウム値を下げる働きをする

コロイド:甲状腺濾胞の中心腔内の粘性液体で、糖タンパク質サイログロブリンを含む

甲状腺腫:甲状腺濾胞の中心腔内の粘性液体。 甲状腺腫:ヨウ素欠乏症または甲状腺機能亢進症の結果として起こる甲状腺の腫大

甲状腺機能亢進症:臨床的に異常な、血液中の甲状腺ホルモンレベルの上昇;代謝率の上昇、体温過多、発汗、下痢、体重減少、心拍数の増加によって特徴づけられる

甲状腺機能低下症:ヨウ素不足の結果。 臨床的に異常な、血液中の甲状腺ホルモンの低レベル;低代謝率、体重増加、冷たい四肢、便秘、および精神活動の低下によって特徴づけられる

neonatal hypothyroidism:認知障害、低身長、および妊娠中にヨード欠乏だった女性から生まれた人々の他の兆候や症状によって特徴づけられる状態

thyroid gland:甲状腺。 甲状腺ホルモンの合成を担当する大きな内分泌腺

サイロキシン:(テトラヨードサイロニン、T4とも)アミノ酸由来の甲状腺ホルモンで、T3よりも豊富だが効力が弱く、標的細胞でしばしばT3に変換される

トリヨードサイロニン。 (T3とも)アミノ酸由来の甲状腺ホルモンで、T4より量は少ないが効力が強い

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。