Endokrinologie und Stoffwechsel

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Meike Baumgartner
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1 Block 10 Endokrinologie und Stoffwechsel Physiologie der Schilddrüse A. Univ. Prof. Dr. W. Marktl Ernährungsphysiologie von Jod in der Nahrung hauptsächlich als anorganisches Jodid enthalten Resorption im Darm nahezu vollständig Ausscheidung über die Niere 2 1

at/umweltphysiologie Ernährungsphysiologie von Jod in der Nahrung

2 Bedarf an Jod Der Jodbedarf beträgt: µg/d Deckung durch: Meereslebewesen jodiertes Kochsalz (20 mg Kaliumjodid/kg Salz) jodreiche Mineralwässer 3 Kälte Stress Neuroendokrine Regulation des Systems Hypothalamus HVL Schilddrüse Hypothalamus Somatostatin HVL TRH TSH Schilddrüse T 4 T 3 pos. Einfluss neg. Einfluss 2

Stress Neuroendokrine Regulation des Systems Hypothalamus HVL Schilddrüse

3 Funktionen von TSH Stimulation der Jod Aufnahme in die Thyreocyten Stimulation der Synthese und Freisetzung der Schilddrüsenhormone Stimulation des Wachstums und der Vaskularisation der Schilddrüse Die Sensitivität des HVL auf TRH wird durch Cortisol, Östrogene und Somatotropin modifiziert 5 Synthese der Schilddrüsenhormone (I) Aufnahme von Jod über die basolaterale Membran der Thyreocyten durch einen von der Na + /K + -ATPase angetriebenen Na + /J - -Symporter Abgabe von J - aus der basolateralen Membran über einen Jodidkanal der apikalen Zellmembran (Pendrin) in das apikale Kolloid An der apikalen Oberfläche finden sich auch Thyreoglobulin, die thyreoidale Peroxidase und Hydrogenperoxid Jodid und Thyreoglobulin akkumulieren in der apikalen Region der Thyreocyten; über Einwirkung der thyreoidalen Peroxidase und von H 2 O 2 wird die Oxidation von J - und gleichzeitig seine Anbindung an die Tyrosil-Reste des Thyreoglobulins gefördert Dadurch entstehen die Hormon-Präkursoren Monojodid- und Dijodidtyrosin 6 3

durch einen von der Na + /K + -ATPase angetriebenen Na + /J - -Symporter Abgabe von J - aus der basolateralen Membran über einen Jodidkanal der apikalen Zellmembran (Pendrin) in das apikale Kolloid

4 Synthese der Schilddrüsenhormone (II) Die thyreoidale Peroxidase bewerkstelligt die oxidative Koppelung von Mono- und Dijodtyrosin zu T 3 und T 4 Ungefähr ⅔ des J im Thyreoglobulin liegt in Form der inaktiven Präkursoren vor die nicht in das Blut sezerniert werden Dieses J wird durch eine spezielle Dejodinase vom Tyrosin abgespalten und in der Schilddrüse wiederverwertet Dieser Prozess ist wichtig für die Jodkonservierung Die Hormonsekretion erfolgt durch Pinocytose eines Kolloid enthaltenden jodinierten Thyreoglobulins und durch die Fusion der Kolloid- Tropfen mit Lysosomen; die Schilddrüsenhormone werden dann durch Proteolyse vom Thyreoglobulin freigesetzt und sezerniert 7 Prozentanteil der von der Schilddrüse produzierten Hormone Thyroxin (T 4 ) 90 % Trijodthyronin (T 3 ) 9 % der Rest inaktive Vorstufen 8 4

wichtig für die Jodkonservierung Die Hormonsekretion erfolgt durch Pinocytose eines Kolloid enthaltenden jodinierten Thyreoglobulins und durch die Fusion der Kolloid- Tropfen mit Lysosomen; die

5 Regulation der Schilddrüsenfunktion über 4 Mechanismen durch Deiodinasen durch TRH und TSH durch Autoregulation über das Jodangebot durch Stimulation oder Hemmung von TSH-Rezeptor Antikörper 9 Transport der Schilddrüsenhormone 0,04 % T 4 und 0,4 % T 3 werden frei transportiert 75 % gebunden an Thyroxin-bindendes Globulin 15 % gebunden an Albumin 10 % (von T 4 ) gebunden an Thyroxinbindendes Präalbumin 10 5

Transport der Schilddrüsenhormone 0,04 % T 4 und 0,4 % T 3 werden frei transportiert 75 % gebunden an

6 Transport der Schilddrüsenhormone Das wichtigste Transportprotein für T 4 im Liquor ist Transthyretin, welches damit die Verteilung von T 4 im ZNS übernimmt 11 Endogener Stoffwechsel der Schilddrüsenhormone Die Leber enthält ca. 30 % des extrathyreoidalen T 4 Sie ist durch eine Dejodinase in den Hepatocyten in die Versorgung peripherer Zellen mit T 3 involviert Sie spielt eine Rolle bei der Metabolisierung von Zwischenprodukten der Schilddrüsenhormone 12 6

ca. 30 % des extrathyreoidalen T 4 Sie ist durch eine Dejodinase in den Hepatocyten in die Versorgung peripherer

7 Abbau der Schilddrüsenhormone erfolgt durch Dejodinierung Jodid und Tyrosin werden wiederverwertet 13 Dejodinasen Die Dejodinierung von T 4 zu T 3 wird von einer Gruppe verschiedener Dejodinasen katalysiert, die alle selenabhängig sind Beispiele: Im Gehirn wird die Umwandlung von T 4 zu T 3 durch eine spezifische Jodothyronin- Dejodinase bewerkstelligt Der Abbau der Schilddrüsenhormone erfolgt durch eine 5-Dejodinase Typ III, welche durch die Entfernung von J-Atomen am Tyrosilring T 4 und T 3 inaktiviert 14 7

Im Gehirn wird die Umwandlung von T 4 zu T 3 durch eine spezifische Jodothyronin- Dejodinase bewerkstelligt Der Abbau der

8 T 4 wird in der Peripherie durch Dejodinasen zu T 3 umgewandelt T 3 ist in äquimolaren Mengen 3 8 mal stärker wirksamer als T 4 15 T 3 -Rezeptoren Es existieren 2 Typen von Rezeptoren α α 1 α 2 β β 1 β 2 α 1, α 2 und β 1 -Rezeptoren sind im gesamten Organismus nachweisbar β 2 -Rezeptoren nur in bestimmten Strukturen 16 8

existieren 2 Typen von Rezeptoren α α 1 α 2 β β 1 β 2 α 1, α 2 und β 1

9 Rezeptorbindung und nachfolgende Wirksamkeit der Schildrüsenhormone dauert Stunden bis Tage 17 Energieumsatz O 2 -Verbrauch Wärmeproduktion Kohlenhydrat- Stoffwechsel Lipid-Stoffwechsel Haut Wachstum und Entwicklung Wirkungen von T 3 Protein- Stoffwechsel Zentral- Nervensystem Niere Kardio-pulmonales System Sexualfunktionen Gastro-Intestinal- Trakt 18 9

Lipid-Stoffwechsel Haut Wachstum und Entwicklung Wirkungen von T 3 Protein- Stoffwechsel

10 Stoffwechselwirkungen der Schilddrüsenhormone Erhöhung des Energieumsatzes Erhöhung des O 2 Verbrauches Steigerung der Wärmeproduktion Stimulierung des Kohlenhydrat-, Lipid- und Proteinstoffwechsels Aktivierung der Na + / K + -ATPase 19 Wirkungen von T 3 auf den Stoffwechsel der energieliefernden Nährstoffe Kohlenhydrate der der intestinalen Glukoseresorption des Glukoseumsatzes der Glukoseutilisation besonders in der Muskulatur der Glykogenolyse in der Leber Lipide Stimulierung der Synthese und Oxidation von Cholesterin so wie von dessen Umwandlung zu Gallensäuren mit nachfolgender Ausscheidung von Gesamt- und HDL-Cholesterin des LDL-Katabolismus der Synthese, des Umsatzes, der Konzentration und der Veresterung von Triglyzeriden in der Leber Stimulation der lipolytischen Wirkung von Katecholaminen, Glukagon etc. Proteine Bei euthyroiden Zustand Gleichgewicht zwischen Anabolie und Katabolie Bei hyperthyreoten Zuständen Überwiegen der Katabolie mit Abnahme der Muskelproteine und Negativierung der N-Bilanz Im Myocard allerdings Proteinzunahme infolge Stimulation der Myosinsynthese 20 10

Glukoseutilisation besonders in der Muskulatur der Glykogenolyse in der Leber Lipide Stimulierung der Synthese und Oxidation von Cholesterin so wie von dessen Umwandlung zu Gallensäuren mit

11 Wirkungen von T 3 auf das Nervensystem und nervale Funktionen Verzweigung von Dendriten Proliferation der Axone Bildung von Synapsen Myelinisierung der Nerven Bildung der Gliazellen Wachstum von Groß- und Kleinhirn im Embryonalstadium Geistige Frischheit Wachheit emotionaler Status Lernkapazität Gedächtnis Hunger und Durst Beeinflussung der Reflexerregbarkeit nach der Ausreifung des Nervensystems 21 Permissive Wirkungen von T 3 für Katecholaminwirkungen betreffen: die Wärmeproduktion den Energieumsatz die Herzfrequenz Die permissive Wirkung dürfte auf einer Erhöhung der Zahl oder der Empfindlichkeit adrenerger Rezeptoren beruhen 22 11

Durst Beeinflussung der Reflexerregbarkeit nach der Ausreifung des Nervensystems 21 Permissive Wirkungen von T 3 für Katecholaminwirkungen betreffen: die

12 Wirkungen von T 3 im kardio-pulmonalen System im Herzen sind: die Erhöhung der Empfindlichkeit der β-rezeptoren die Expression der α-myosinschwerketten und der β-myosinschwerketten sowie die Expression der Ca ++ -ATPase im Sarkolemm unter Kontrolle der Schilddrüsenhormone Weitere kardiale, zirkulatorische und pulmonale Wirkungen: Erhöhung des Schlagvolumens (positive Inotropie) Erhöhung der Herzfrequenz (positive Chronotropie) des syst. RR Abfall des diastol. RR wegen des peripheren Widerstandes des venösen Widerstandes der Kreislaufzeit der Ventilation 23 Wirkungen von T 3 im Gastrointestialtrakt, Stoffwechsel und auf die Niere Steigerung der Darmmotilität Verkürzung der Transitzeit Kontrolle der Proteinsynthese in der Leber Wachstum der Niere und verschiedene Nierenfunktionen 24 12

der Herzfrequenz (positive Chronotropie) des syst. RR Abfall des diastol.

13 Wirkungen von T 3 auf diverse Funktionen und Organe Regulation der Reproduktionsfunktionen Einfluss auf den Ovarialzyklus Einfluss auf die Spermienproduktion Aufrechterhaltung der Schwangerschaft Einfluss auf Wachstum und Knochenreifung (wahrscheinlich über Stimulierung von STH) Förderung der Haarfolikelfunktion und der Erneuerung der Epidermis 25 13

Spermienproduktion Aufrechterhaltung der Schwangerschaft Einfluss auf Wachstum und

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