Organ o kształcie motyla.narząd o kształcie motyla, tarczyca znajduje się przed tchawicą, tuż pod krtanią (ryc. 1). W części przyśrodkowej, zwanej cieśnią, znajdują się płaty lewy i prawy o kształcie skrzydełek. W każdym z płatów tarczycy znajdują się gruczoły przytarczyczne, głównie na ich tylnych powierzchniach. Tkanka gruczołu tarczowego składa się głównie z pęcherzyków tarczycowych. Pęcherzyki zbudowane są z centralnej jamy wypełnionej lepkim płynem zwanym koloidem. Otoczony ścianą komórek nabłonka pęcherzyków, koloid jest centrum produkcji hormonów tarczycy, a produkcja ta jest zależna od istotnego i unikalnego składnika hormonów: jodu.

Synteza i uwalnianie hormonów tarczycy

Hormony są produkowane w koloidzie, gdy atomy mineralnego jodu przyłączają się do glikoproteiny, zwanej tyreoglobuliną, która jest wydzielana do koloidu przez komórki pęcherzykowe. Następujące kroki przedstawiają montaż hormonów:

1. Wiązanie TSH z jego receptorami w komórkach pęcherzykowych tarczycy powoduje, że komórki aktywnie transportują jony jodkowe (I-) przez ich błonę komórkową, z krwiobiegu do cytozolu. W wyniku tego stężenie jonów jodkowych „uwięzionych” w komórkach pęcherzykowych jest wielokrotnie wyższe niż stężenie w krwiobiegu.
2. Jony jodkowe przemieszczają się następnie do światła komórek pęcherzykowych, które graniczą z koloidem. Tam, jony ulegają utlenieniu (ich ujemnie naładowane elektrony są usuwane). Utlenianie dwóch jonów jodkowych (2 I-) powoduje powstanie jodu (I2), który przechodzi przez błonę komórek pęcherzykowych do koloidu.
3. W koloidzie enzymy peroksydazy łączą jod z aminokwasami tyrozyny w tyroglobulinie, tworząc dwa produkty pośrednie: tyrozynę przyłączoną do jednej jodyny i tyrozynę przyłączoną do dwóch jodków. Kiedy jeden z tych półproduktów jest połączony wiązaniami kowalencyjnymi, powstaje trójjodotyronina (T3), hormon tarczycy z trzema jodami. Znacznie częściej, dwie kopie drugiego pośrednika wiązania, tworząc tetrajodotyroniny, znany również jako tyroksyny (T4), hormon tarczycy z czterech jod.

Te hormony pozostają w centrum koloidu pęcherzyków tarczycy aż TSH stymuluje endocytozę koloidu z powrotem do komórek pęcherzyków. Tam enzymy lizosomalne rozbijają koloid tyroglobuliny, uwalniając wolne T3 i T4, które dyfundują przez błonę komórkową pęcherzyków i dostają się do krwiobiegu.

W krwiobiegu, mniej niż jeden procent krążących T3 i T4 pozostaje niezwiązany. Ten wolny T3 i T4 może przekroczyć warstwę lipidową błon komórkowych i być podjęte przez komórki. Pozostałe 99 procent krążących T3 i T4 jest związane z wyspecjalizowanymi białkami transportowymi zwanymi globulinami wiążącymi tyroksynę (TBG), z albuminami lub z innymi białkami osocza. To „opakowanie” zapobiega ich swobodnej dyfuzji do komórek ciała. Kiedy stężenie T3 i T4 we krwi zaczyna spadać, związane T3 i T4 są uwalniane z tych białek osocza i łatwo przekraczają błonę komórek docelowych. T3 jest silniejszy niż T4, a wiele komórek przekształca T4 w T3 poprzez usunięcie atomu jodu.

Regulacja syntezy TH

Uwalnianie T3 i T4 z tarczycy jest regulowane przez hormon stymulujący tarczycę (TSH). Jak pokazano na rycinie 2, niski poziom T3 i T4 we krwi stymuluje uwalnianie hormonu uwalniającego tyreotropinę (TRH) z podwzgórza, co wyzwala wydzielanie TSH z przedniej części przysadki. Z kolei TSH stymuluje tarczycę do wydzielania T3 i T4. Poziomy TRH, TSH, T3 i T4 są regulowane przez system ujemnego sprzężenia zwrotnego, w którym rosnące poziomy T3 i T4 zmniejszają produkcję i wydzielanie TSH.

Funkcje hormonów tarczycy

Hormony tarczycy, T3 i T4, są często określane jako hormony metaboliczne, ponieważ ich poziomy wpływają na podstawową przemianę materii w organizmie, ilość energii zużywanej przez organizm w spoczynku. Kiedy T3 i T4 wiążą się z wewnątrzkomórkowymi receptorami zlokalizowanymi na mitochondriach, powodują wzrost rozkładu składników odżywczych i wykorzystanie tlenu do produkcji ATP. Ponadto, T3 i T4 inicjują transkrypcję genów zaangażowanych w utlenianie glukozy. Chociaż te mechanizmy skłaniają komórki do produkcji większej ilości ATP, proces ten jest nieefektywny, a nienormalnie zwiększony poziom ciepła jest uwalniany jako produkt uboczny tych reakcji. Ten tak zwany efekt kalorygenny (calor- = „ciepło”) podnosi temperaturę ciała.

Odpowiednie poziomy hormonów tarczycy są również wymagane do syntezy białek i rozwoju tkanek płodu i dzieciństwa i wzrostu. Są one szczególnie krytyczne dla prawidłowego rozwoju układu nerwowego zarówno in utero i we wczesnym dzieciństwie, a oni nadal wspierać funkcji neurologicznych w dorosłych. Jak wspomniano wcześniej, te hormony tarczycy mają złożoną współzależność z hormonów rozrodczych, a niedobory mogą wpływać na libido, płodność i inne aspekty funkcji rozrodczych. Wreszcie, hormony tarczycy zwiększają wrażliwość organizmu na katecholaminy (epinefryna i noradrenalina) z rdzenia nadnerczy poprzez regulację receptorów w naczyniach krwionośnych. Gdy poziom hormonów T3 i T4 jest zbyt wysoki, efektem tego jest przyspieszenie akcji serca, wzmocnienie bicia serca i wzrost ciśnienia krwi. Ponieważ hormony tarczycy regulują metabolizm, produkcję ciepła, syntezę białek i wiele innych funkcji organizmu, zaburzenia tarczycy mogą mieć poważne i rozległe konsekwencje.

Kalcytonina

Tarczyca wydziela również hormon zwany kalcytoniną, który jest wytwarzany przez komórki parafolikularne (zwane również komórkami C), które studiują tkankę pomiędzy różnymi pęcherzykami. Kalcytonina jest uwalniana w odpowiedzi na wzrost poziomu wapnia we krwi. Wydaje się, że pełni ona funkcję w zmniejszaniu stężenia wapnia we krwi poprzez:

• Zahamowanie aktywności osteoklastów, komórek kości, które uwalniają wapń do krążenia poprzez degradację macierzy kostnej
• Zwiększenie aktywności osteoblastów
• Zmniejszenie wchłaniania wapnia w jelitach
• Zwiększenie utraty wapnia z moczem

Jednakże, te funkcje nie mają zwykle znaczenia w utrzymaniu homeostazy wapnia, dlatego znaczenie kalcytoniny nie jest do końca poznane. Farmaceutyczne preparaty kalcytoniny są czasami przepisywane w celu zmniejszenia aktywności osteoklastów u osób z osteoporozą oraz w celu zmniejszenia degradacji chrząstki u osób z chorobą zwyrodnieniową stawów. Hormony wydzielane przez tarczycę zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Hormony tarczycy
Hormony towarzyszące	Klasa chemiczna	Efekt
Tyroksyna (T4), trójjodotyronina (T3)	Amina	Stymulacja podstawowej przemiany materii
Kalcytonina	Peptyd	Obniża poziom Ca2+ we krwi

Oczywiście, wapń jest krytyczny dla wielu innych procesów biologicznych. Jest drugim posłańcem w wielu szlakach sygnałowych i jest niezbędny do skurczu mięśni, przekazywania impulsów nerwowych i krzepnięcia krwi. Biorąc pod uwagę te role, nie jest zaskakujące, że poziom wapnia we krwi jest ściśle regulowany przez układ endokrynny. Narządami zaangażowanymi w tę regulację są gruczoły przytarczyczne.

Chapter Review

Tarczyca jest narządem w kształcie motyla znajdującym się w szyi przed tchawicą. Jej hormony regulują podstawową przemianę materii, zużycie tlenu, metabolizm składników odżywczych, produkcję ATP i homeostazę wapnia. Przyczyniają się one również do syntezy białek oraz prawidłowego wzrostu i rozwoju tkanek organizmu, w tym dojrzewania układu nerwowego, a także zwiększają wrażliwość organizmu na katecholaminy. Hormony tarczycy trójjodotyronina (T3) i tyroksyna (T4) są produkowane i wydzielane przez tarczycę w odpowiedzi na hormon tyreotropowy (TSH) z przedniej części przysadki mózgowej. Do syntezy aminokwasowych hormonów T3 i T4 niezbędny jest jod. Niewystarczająca ilość jodu w diecie może prowadzić do wola, kretynizmu i wielu innych zaburzeń.

Self Check

Odpowiedz na poniższe pytanie(a), aby sprawdzić, jak dobrze rozumiesz tematy poruszone w poprzedniej sekcji.