3. Schilddrüsenhormone

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1 Schilddrüsenhormone 7 3. Schilddrüsenhormone 3.1. Die Schilddrüse Die Schilddrüse (Glandula thyreoidea) gehört zu einer der wichtigsten Hormondrüsen im menschlichen Körper, weil sie lebenserhaltende Prozesse im Organismus steuert. Die Schilddrüse befindet sich in der unteren Halsregion unter dem Kehlkopf. Die zwei schmetterlingsförmigen Schilddrüsenlappen sind durch ein schmales Verbindungsstück, dem so genannten sthmus, vor der Luftröhre miteinander verbunden. Mit einem Normalgewicht von ca g ist die Schilddrüse eine verhältnismäßig große Hormondrüse. Form und Größe können jedoch von Mensch zu Mensch variieren, da das Organ starken individuellen und ernährungsbedingten Schwankungen unterliegt. Schilddrüse (Vorderansicht) Das Schilddrüsengewebe besteht aus einer Vielzahl von kleinen Hohlräumen, den Follikeln. Diese Hohlkörper werden von speziellen Zellen, den Thyreozyten, umschlossen, welche die Schilddrüsenhormone T 3 und T 4 produzieren. Das Element od spielt für die Herstellung dieser Hormone eine zentrale Rolle. Die Feinstruktur der Schilddrüse Follikel -Zellen alcitonin, das dritte Hormon der Schilddrüse, stammt nicht von den Thyreozyten, sondern aus den so genannten -Zellen, die zwischen den Follikeln liegen. Es gilt zwar nicht als eigentliches Schilddrüsenhormon, erfüllt aber eine Reihe wichtiger Aufgaben im Organismus.

2 Schilddrüsenhormone Schilddrüsenhormone T 3 und T Physiologie: Synthese der Schilddrüsenhormone Ausgangsstoff der Schilddrüsenhormone ist die nicht-essentielle aromatische Aminosäure Tyrosin (4-Hydroxyphenylalanin), die in der Natur als regelmäßiger Bestandteil der Proteine weit verbreitet ist (z. B. in asein). Tyrosin wiederum entsteht aus der essentiellen Aminosäure Phenylalanin. OOH Hydroxylierung HO OOH Phenylalanin Hydroxyphenylalanin Tyrosin Tyr: 2-Amino-3-(4-hydroxyphenyl)-propionsäure bzw. 3-(4-Hydroxyphenyl)-alanin Tyrosin wird an der 3. und 5. Position zu 3-(4-Hydroxy-3,5-diiodphenyl)-alanin [Diiodtyrosin] iodiert. HO OOH HO OOH Diiodtyrosin ist die Ausgangsstufe für die Biosynthese von Tetraiodthyronin (Thyroxin, T 4 ). Dabei kondensieren (verknüpfen sich) zwei Diiodtyrosin-Moleküle zu T 4. T 4, Tetraiodthyronin 4-(4-Hydroxy-3,5-diiod-phenoxy)-3,5- diiod-l-phenylalanin HO OOH HO O OOH

3 Schilddrüsenhormone 9 Werden je ein Molekül Diiodtyrosin und Monoiodtyrosin verknüpft, entsteht Triiodtyronin T 3, das biologisch aktivere Schilddrüsenhormon. T 3, 4-(4-Hydroxy-3-iod-phenoxy)-3,5- diiod-l-phenylalanin, HO O OOH internationaler Freiname: Liothyronin Die Schilddrüsenhormone werden meistens nicht sofort, nachdem sie hergestellt wurden, vom Körper benötigt. Deshalb werden sie gemeinsam mit dem Eiweiß Thyreoglobulin im nneren der Follikel gespeichert. Sobald die Hormone in die Blutbahn gelangen, binden sie sich an Transportproteine. Dabei handelt es sich hauptsächlich um das Thyroxin-bindende Globulin (TBG), aber auch um Albumin und Präalbumin. Nur ungefähr 0,1% des T 4 und T 3 zirkulieren im Blut als freie Hormone (FT 4 und FT 3 ), also in ihrer stoffwechselaktiven Form. Nur das T 3 hat eine Wirkung im Körper, die es nach seiner Aufnahme in die Zielzellen durch Bindung an Rezeptoren des Zellkerns entfaltet. Dem T 4 gelingt es nur dann in die Zellen einzudringen, wenn es sich zuvor in T 3 umgewandelt hat. Die Umwandlung von T 4 zu T 3 erfolgt in verschiedenen Organen, besonders in Leber, Niere und Muskeln. Spezielle Enzyme im Blut oder Gewebe spalten dabei ein odatom vom äußeren Ring des Tetraiodthyronins ab, wodurch Triiodthyronin entsteht. Diesen Prozess nennt man Deiodierung von T Wirkung der Schilddrüsenhormone Die Schilddrüsenhormone T 3 und T 4 sind in erster Linie für den reibungslosen Ablauf des Stoffwechsels verantwortlich. Sie regulieren unseren Eiweiß-, Fett-, Kohlenhydratund Muskelstoffwechsel. Die Hormone sind auch für die Temperaturregulation, also die Erzeugung von Körperwärme, zuständig und beeinflussen unseren Energie- und Mineralhaushalt. Weiters haben sie einen Einfluss auf unsere körperliche und geistige Entwicklung im Wachstumsalter und später auf unsere körperliche und geistige Leistungsfähigkeit. Nicht zuletzt zeigen die Schilddrüsenhormone auch ihre Wirkung auf die Psyche des Menschen. st die Schilddrüsenfunktion gestört, wirkt sich das auch auf unsere seelische Verfassung aus.

4 Schilddrüsenhormone Schilddrüsenfehlfunktionen Hypothyreose (Schilddrüsenunterfunktion) Die Hypothyreose kann angeboren, als Therapiefolge oder bei chronischer Thyreoiditis (Entzündung der Schilddrüse) auftreten. Menschen mit einer Unterfunktion der Schilddrüse klagen oft über Müdigkeit und Frösteln wegen ihres allgemein verlangsamten Stoffwechsels. Die schlechtere Verwertung der Nährstoffe führt meistens zu einer Gewichtszunahme der Patienten. Außerdem verlangsamt sich ihr Puls und die Haut wird teigig und trocken. Mit der Zeit lagert sich auch Wasser im Körper ein. Das Gesicht wirkt durch diese Wassereinlagerungen (Ödeme) aufgequollen. Ödeme an den Gelenken führen zu Problemen mit der Beweglichkeit. Ein Mangel an Schilddrüsenhormonen hat auch eine negative Auswirkung auf das Wachstum und die Entwicklung des Körpers. Gerade in den frühen körperlichen Entwicklungsphasen, also in der Embryonalzeit und im Kindesalter, kann dies zu schwerer körperlicher und geistiger Unterentwicklung (Kretinismus) führen. Bleibt eine Hypothyreose unbehandelt, kann sie sogar zum Tod führen. Hyperthyreose (Schilddrüsenüberfunktion) Bei einer Überfunktion der Schilddrüse steigt der Grundumsatz des Körpers stark an. Das führt in erster Linie zu einer Gewichtsabnahme trotz gesteigertem Appetits. Eine Schilddrüsenüberfunktion beeinflusst auch die Nerven. Daher sind viele Patienten mit Hyperthyreose leicht reizbar und angespannt. Als körperliches Symptom zeigt sich häufig ein Zittern der Hände. Weiters kommt es zu verstärktem Schwitzen, Haarausfall und in schweren Fällen können sogar gefährliche Herzrhythmusstörungen oder Atemnot auftreten. Bei vielen Patienten treten die Augäpfel in charakteristischer Weise aus ihren Höhlen. Dies ist ein besonderes Kennzeichen für die Autoimmunerkrankung Morbus Basedow, welche die häufigste Ursache einer Hyperthyreose ist.

5 Schilddrüsenhormone 11 Struma (Kropfbildung) Wie bereits deutlich wurde, ist das Spurenelement od für die Herstellung von T 3 und T 4 unentbehrlich. Wenn die odzufuhr des Körpers unzureichend ist, kann die Schilddrüse ihre Aufgabe nicht mehr richtig wahrnehmen. n der Folge vergrößert sie sich und es bildet sich ein Kropf (Struma). Da Mitteleuropa ein iodarmes Gebiet ist, sind früher entsprechend viele Fälle von Struma aufgetreten. Heute ist der Kropf kaum mehr ein Problem, da das Speisesalz iodiert wird Der Regelkreis der Schilddrüsenhormone Kontrolliert wird die Aktivität der Schilddrüse durch die Hormone TRH (Thyroliberin) aus dem Hypothalamus und TSH (Thyreoidea-stimulierendes Hormon, Thyreotropin) aus der Hypophyse. Wenn die Konzentration der Schilddrüsenhormone im Blut zu gering ist, ergeht sofort eine Rückmeldung an den Hypothalamus. Dieser erhält den mpuls, die Freisetzung von TRH zu erhöhen. TRH sorgt für eine vermehrte Ausschüttung von TSH aus dem Hypophysenvorderlappen in das Blut. Bei Stimulation der Schilddrüse durch TSH werden die beiden Schilddrüsenhormone durch Proteolyse 1 aus den Peptidketten des Thyreoglobulins freigesetzt und in die Blutbahn abgegeben. Dadurch steigt die Konzentration von T 3 und T 4 im Blut an. st allerdings ein bestimmter Blutwert der Hormone erreicht, wird die TRH- und TSH-Ausschüttung wieder eingestellt. Die Herstellung und Freisetzung der Schilddrüsenhormone wird somit ebenfalls gehemmt. Auf diese Weise schließt sich der Regelkreis. 1 Proteolyse: Abbau von Proteinen und Peptiden durch hydrolytische Spaltung der Peptidbindung mittels Säuren oder Enzymen.

6 Schilddrüsenhormone Labormedizinische Schilddrüsendiagnostik Besteht der Verdacht auf eine Schilddrüsenfunktionsstörung, so wird zunächst die Gesamt-T 4 -Konzentration des Serums bestimmt. Als Ergänzung dazu wird auch der Spiegel vom Thyroxin-bindenden Globulin (TBG) im Blut gemessen. Der Anteil des gebundenen T 4 im Serum ändert sich nämlich prozentual mit dem des TBG. Eine TBG-Vermehrung kann die Folge von Hepatitiden oder von Östrogenwirkung während der Schwangerschaft sein, eine Verminderung kann zum Beispiel durch Leberzirrhose hervorgerufen werden. n weiterer Folge wird ein TSH- und TRH-Test durchgeführt. Ein erhöhter TSH-Spiegel bei Hypothyreose ist nämlich ein ndiz für eine T 4 -Bildungsstörung, die ihre Ursache in der Schilddrüse selbst hat. Beim TRH-Test wird dem Patienten eine TRH-njektion verabreicht und die Konzentration des TSH vor und 30 Minuten nach der njektion gemessen. Normalerweise wird durch die Zufuhr von TRH der TSH-Spiegel über seinen Ausgangswert angehoben. Steigt die TSH-Konzentration jedoch kaum an, kann von einer Störung der Hypophysenfunktion ausgegangen werden, welche in diesem Fall für die Schilddrüsenfehlfunktion verantwortlich ist. Da die T 3 -Konzentration normalerweise gemeinsam mit der T 4 -Konzentration ansteigt, ist die T 3 -Bestimmung nur von sehr geringer Bedeutung. n etwa 10 % der Fälle wird jedoch eine isolierte T 3 -Hyperthyreose beobachtet. Bei klinisch begründetem Verdacht auf diese Art der Hyperthyreose wird demnach auch der T 3 -Spiegel im Serum gemessen alcitonin und der alciumhaushalt Das aus 32 Aminosäuren bestehende Peptidhormon alcitonin hat für den alciumspiegel im Blut eine große Bedeutung. Bei einer Erhöhung der alcium-konzentration im Blutplasma wird das Hormon vermehrt ausgeschüttet. alcitonin bewirkt eine Senkung der alcium-konzentration im Blut, indem es den Einbau von alcium und Phosphat in die Knochen fördert. Weiters sorgt alcitonin für eine verstärkte Ausscheidung von alcium in den Nieren und für seine Aufnahme über den Darm. Während des Wachstums hemmt alcitonin außerdem die Aktivität der Osteoklasten, die im Knochengewebe für den Abbau von Knochensubstanz zuständig sind.

7 Schilddrüsenhormone Der Gegenspieler in der Nebenschilddrüse Die Nebenschilddrüse Auf der Rückseite der beiden Schilddrüsenlappen liegen die vier Nebenschilddrüsen (Glandulae parathyreoideae). Diese linsengroßen Knötchen, die auch Epithelkörperchen genannt werden, produzieren ihr eigenes Hormon, das sogenannte Parathormon. Histologisch lassen sich drei Zelltypen unterscheiden. Die Nebenschilddrüse besteht aus hormonaktiven, hellen (wasserklaren) Zellen, aus dunklen Hauptzellen und aus oxyphilen 1 Zellen. Das Parathormon wird überwiegend von den Hauptzellen sezerniert. 1 oxyphil: mit sauren Farbstoffen anfärbbar Das Parathormon Das Parathormon, auch Parathyrin oder PTH genannt, ist eigentlich eine Familie aus unterschiedlichen Bruchstücken eines 84 Aminosäuren langen Peptids. Die unterschiedlichen Bruchstücke haben dabei jeweils leicht verschiedene Wirkungen. Allen ist jedoch gemeinsam, dass sie die Konzentration von alcium im Blut erhöhen. Das Parathormon versteht sich somit als der Gegenspieler (Antagonist) von alcitonin. Eine erniedrigte alciumkonzentration im Blut steigert die Produktion und Freisetzung vom Parathormon, eine erhöhte Konzentration von alcium bewirkt das Gegenteil. Das Parathormon entmineralisiert die Knochen, indem es die knochenabbauenden Zellen (Osteoklasten) aktiviert und damit alcium- und Phosphationen aus den Knochen löst. Da alcium und Phosphat zusammen, also als alciumphosphat, schlecht löslich wären, sorgt das Parathormon an der Niere dafür, dass Phosphat vermehrt mit dem Urin ausgeschieden wird, während die Resorption von alcium gesteigert wird. Auf diese Weise erhöht sich der alciumspiegel im Blut. Würde die Konzentration der alcium- und Phosphationen im Blutplasma aus dem Gleichgewicht geraten, bestünde die Gefahr, dass an allen möglichen Stellen alciumphosphat-kristalle ausfallen. Diese würden wiederum zu Schädigungen der Mikrozirkulation in zahlreichen Organen führen.

8 Schilddrüsenhormone 14 Neben seinem direkten Einfluss auf die Mineralisation bewirkt das Parathormon in den Nieren die Bildung einer Hydroxylase 1, die alcifediol 2 in alcitriol 3 umwandelt und damit Vitamin D 3 als Hormon aktiviert, das ebenfalls den alcium-spiegel im Blut reguliert. 1 Hydroxylasen: Enzyme, die zur Gruppe der Oxygenasen gehören. Sie bewirken die Hydroxylierung von organischen Verbindungen. Oxygenasen sind eine Gruppe von Enzymen, welche den Einbau von molekularem Sauerstoff katalysieren (Oxygenierung). Sie gehören zu den Oxidoreduktasen und enthalten oft Eisen, z.t. auch Kupfer. Man unterscheidet Monooxygenasen und Dioxygenasen. 2 alcifediol ist der biologisch aktive Metabolit des olecalciferols (Vitamin D 3 ). 3 alcitriol ist ein steroidähnliches Hormon des alcium- und Phosphatstoffwechsels, das zusammen mit alcitonin und dem Parathormon die alciumresorption reguliert Fehlfunktionen Eine Unterfunktion der Nebenschilddrüsen wird als Hypoparathyroidismus bezeichnet. Sie tritt in den meisten Fällen nach einer versehentlichen operativen Entfernung oder Schädigung der Nebenschilddrüsen auf. Nur äußerst selten ist sie autoimmunisch bedingt. Die verminderte oder fehlende Produktion des Parathormons führt infolge Absinkens der alciumkonzentration im Serum zu Muskelkrämpfen (Tetanie) und nervöser Erregbarkeit. Hypoparathyroidismus wird mit einer Dauersubstitution mit olecalciferol oder alcitriol behandelt. Hyperparathyroidismus, also eine Überfunktion der Nebenschilddrüsen, führt hingegen zu einer Entkalkung der Knochen und zum Ansteigen des Blutcalciums. Hyperparathyroidismus tritt meist infolge eines Nebenschilddrüsenadenoms auf, das operativ entfernt werden muss.