甲状腺功能紊乱的临床生物化学.ppt
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1、 甲状腺功能紊乱的临床生物化学 甲状腺功能紊乱为内分泌疾病中最甲状腺功能紊乱为内分泌疾病中最常见者,并且至今仍易被漏诊。据美国常见者,并且至今仍易被漏诊。据美国对对11个城市万人的普查中发现,有约个城市万人的普查中发现,有约11的人存在未被诊断出的各种甲状腺功的人存在未被诊断出的各种甲状腺功能紊乱。能紊乱。甲状腺的外观A.甲状腺概述甲状腺位于颈部甲状软骨前下方,是人体最大的内分泌腺体。主要分泌T3、T4等甲状腺激素。甲状腺激素甲甲状状腺腺激激素素主主要要指指甲甲状状腺腺腺腺泡泡细细胞胞分分泌泌的的甲甲状状腺腺素素(Thyroxine(Thyroxine,T4)T4)及及三三碘碘甲甲状状腺腺原原
2、氨氨酸酸(Triiodothyroxine(Triiodothyroxine,T3)T3),两两者者的的化化学学名名称称分分别别是是3 3,5 5,33,5-5-四四碘碘甲甲腺腺原原氨氨酸和酸和3 3,5 5,3-3-三碘甲状腺原氨酸。三碘甲状腺原氨酸。化学本质化学本质:酪氨酸衍生物酪氨酸衍生物生理作用生理作用:甲状腺激素对细胞中许多生理和生化活动都有影响甲状腺激素对细胞中许多生理和生化活动都有影响,包括包括生长的调节和对各种食物代谢的调节生长的调节和对各种食物代谢的调节,他们主要调节代谢他们主要调节代谢率率,尤其在肝、心、肾中活性特别高尤其在肝、心、肾中活性特别高.他们通过对代谢的兴他们通过
3、对代谢的兴奋作用来加强呼吸奋作用来加强呼吸,是恒温脊椎动物强制性加温的主要调是恒温脊椎动物强制性加温的主要调节者节者.a.a.甲状腺腺泡聚碘甲状腺腺泡聚碘 主动运输主动运输,Na,Na-K-K-ATP-ATP酶酶 b.b.碘的活化碘的活化 甲状腺过氧化物酶(甲状腺过氧化物酶(TPOTPO)c.c.酪氨酸碘化与甲状腺激素的合成酪氨酸碘化与甲状腺激素的合成 甲状腺球蛋白(甲状腺球蛋白(TGTG)d.d.甲状腺激素的贮存、释放与运输甲状腺激素的贮存、释放与运输 贮存贮存:以胶质形式贮存于滤泡腔以胶质形式贮存于滤泡腔;贮存量大贮存量大,可供机体利用可供机体利用5050120120天之久。天之久。释放释
4、放:吞噬细胞逆相的摄粒作用释放入血吞噬细胞逆相的摄粒作用释放入血 运输运输:在血液中两种存在形式在血液中两种存在形式 1)1)与血浆蛋白结合与血浆蛋白结合 2)2)呈游离状态呈游离状态.甲状腺激素的代谢a.a.下丘脑下丘脑-腺垂体对甲状腺的调节腺垂体对甲状腺的调节b.b.甲状腺激素的反馈调节甲状腺激素的反馈调节c.c.甲状腺的自身调节甲状腺的自身调节 d.d.甲状腺功能紊乱甲状腺功能紊乱 B.甲状腺功能的调节a.a.下丘脑下丘脑-腺垂体对甲状腺的调节腺垂体对甲状腺的调节b.b.甲状腺激素的反馈调节甲状腺激素的反馈调节c.c.甲状腺激素的自身调节甲状腺激素的自身调节可能原因可能原因:1)1)特定
5、生理阶段的甲状腺生理适应反应特定生理阶段的甲状腺生理适应反应,如儿童、如儿童、老年、孕期。老年、孕期。2)2)非甲状腺疾病引起的适应性功能改变,如下丘非甲状腺疾病引起的适应性功能改变,如下丘脑垂体轴功能紊乱,潜在的系统性疾病。脑垂体轴功能紊乱,潜在的系统性疾病。3)3)原发性甲状腺紊乱如甲状腺功能正常的甲状腺原发性甲状腺紊乱如甲状腺功能正常的甲状腺肿、肿、GravesGraves病、自律性甲状腺结节、甲状腺功能病、自律性甲状腺结节、甲状腺功能减退、自身免疫性甲状腺炎。减退、自身免疫性甲状腺炎。d.甲状腺功能紊乱一、甲状腺激素的生理、生物化学及分泌调节甲状腺激素的化学及生物合成甲状腺激素的运输、
6、代谢及分泌调节甲状腺激素的生理生物化学功能(一一一一)甲状腺激素的化学及生物合成甲状腺激素的化学及生物合成甲状腺激素的化学及生物合成甲状腺激素的化学及生物合成 甲状腺激素为甲状腺素甲状腺激素为甲状腺素甲状腺激素为甲状腺素甲状腺激素为甲状腺素(thyroxine(thyroxine(thyroxine(thyroxine,T4)T4)T4)T4)和三碘和三碘和三碘和三碘甲腺原氨酸甲腺原氨酸甲腺原氨酸甲腺原氨酸(3(3(3(3,5 5 5 5,3-triiodothyronine3-triiodothyronine3-triiodothyronine3-triiodothyronine,T3)T3
7、)T3)T3)的的的的统称,二者均为酪氨酸含碘衍生物。其生物合成包统称,二者均为酪氨酸含碘衍生物。其生物合成包统称,二者均为酪氨酸含碘衍生物。其生物合成包统称,二者均为酪氨酸含碘衍生物。其生物合成包括括括括碘的摄取和活化:甲状腺滤泡上皮细胞通过胞碘的摄取和活化:甲状腺滤泡上皮细胞通过胞碘的摄取和活化:甲状腺滤泡上皮细胞通过胞碘的摄取和活化:甲状腺滤泡上皮细胞通过胞膜上的膜上的膜上的膜上的“碘泵碘泵碘泵碘泵”,主动摄取、浓集血浆中的,主动摄取、浓集血浆中的,主动摄取、浓集血浆中的,主动摄取、浓集血浆中的I I I I。进入。进入。进入。进入细胞中的细胞中的细胞中的细胞中的I I I I离子在过氧
8、化酶催化下,氧化为形式尚不离子在过氧化酶催化下,氧化为形式尚不离子在过氧化酶催化下,氧化为形式尚不离子在过氧化酶催化下,氧化为形式尚不清的活性碘。清的活性碘。清的活性碘。清的活性碘。酪氨酸的碘化及缩合:活性碘使核酪氨酸的碘化及缩合:活性碘使核酪氨酸的碘化及缩合:活性碘使核酪氨酸的碘化及缩合:活性碘使核糖体上的甲状腺球蛋白酪氨酸残基碘化,生成一碘糖体上的甲状腺球蛋白酪氨酸残基碘化,生成一碘糖体上的甲状腺球蛋白酪氨酸残基碘化,生成一碘糖体上的甲状腺球蛋白酪氨酸残基碘化,生成一碘酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸(MIT)(MIT)(MIT)(MIT)或二碘酪氨酸或二碘酪氨酸或二碘酪氨酸或二碘酪氨酸(DIT)
9、(DIT)(DIT)(DIT)。过氧化酶催化下,。过氧化酶催化下,。过氧化酶催化下,。过氧化酶催化下,1 1 1 1分子分子分子分子MITMITMITMIT与与与与1 1 1 1分子分子分子分子DITDITDITDIT缩合成缩合成缩合成缩合成1 1 1 1分子分子分子分子T3T3T3T3,而,而,而,而2 2 2 2分子分子分子分子DITDITDITDIT缩缩缩缩合成合成合成合成1 1 1 1分子分子分子分子T4T4T4T4。含。含。含。含T3T3T3T3、T4T4T4T4的甲状腺球蛋白随分泌泡进的甲状腺球蛋白随分泌泡进的甲状腺球蛋白随分泌泡进的甲状腺球蛋白随分泌泡进入滤泡腔贮存。入滤泡腔贮存
10、。入滤泡腔贮存。入滤泡腔贮存。(二二二二)甲状腺激素的运输、代谢及分泌调节甲状腺激素的运输、代谢及分泌调节甲状腺激素的运输、代谢及分泌调节甲状腺激素的运输、代谢及分泌调节 血浆中血浆中血浆中血浆中99999999以上的以上的以上的以上的T3T3T3T3、T4T4T4T4都和血浆蛋白可逆结合,主要与都和血浆蛋白可逆结合,主要与都和血浆蛋白可逆结合,主要与都和血浆蛋白可逆结合,主要与甲状腺素结合球蛋白甲状腺素结合球蛋白甲状腺素结合球蛋白甲状腺素结合球蛋白(thyroxinebindingelobulin(thyroxinebindingelobulin(thyroxinebindingelobul
11、in(thyroxinebindingelobulin,TBG)TBG)TBG)TBG)结合,结合,结合,结合,亦有部分和清蛋白、前清蛋白结合。仅有占血浆中总量亦有部分和清蛋白、前清蛋白结合。仅有占血浆中总量亦有部分和清蛋白、前清蛋白结合。仅有占血浆中总量亦有部分和清蛋白、前清蛋白结合。仅有占血浆中总量0.10.10.10.1的的的的T3T3T3T3和的和的和的和的T4T4T4T4为游离的,只有游离为游离的,只有游离为游离的,只有游离为游离的,只有游离T3T3T3T3、T4T4T4T4才能进入靶细胞发才能进入靶细胞发才能进入靶细胞发才能进入靶细胞发挥作用。游离挥作用。游离挥作用。游离挥作用。游
12、离T3T3T3T3比例高,是比例高,是比例高,是比例高,是T3T3T3T3较较较较T4T4T4T4作用迅速强大的原因之一。作用迅速强大的原因之一。作用迅速强大的原因之一。作用迅速强大的原因之一。甲状腺激素的代谢主要为脱碘反应。在肝、肾及其他组织中存甲状腺激素的代谢主要为脱碘反应。在肝、肾及其他组织中存甲状腺激素的代谢主要为脱碘反应。在肝、肾及其他组织中存甲状腺激素的代谢主要为脱碘反应。在肝、肾及其他组织中存在的脱碘酶催化下,在的脱碘酶催化下,在的脱碘酶催化下,在的脱碘酶催化下,T4T4T4T4分别在分别在分别在分别在5555或或或或5 5 5 5位脱碘,生成位脱碘,生成位脱碘,生成位脱碘,生成
13、T3T3T3T3和几无活和几无活和几无活和几无活性的性的性的性的3 3 3 3,3333,5-5-5-5-三碘甲腺原氨酸,即反三碘甲腺原氨酸,即反三碘甲腺原氨酸,即反三碘甲腺原氨酸,即反T3(reversetriiodothyro-nineT3(reversetriiodothyro-nineT3(reversetriiodothyro-nineT3(reversetriiodothyro-nine,rT3rT3rT3rT3)。血液中的)。血液中的)。血液中的)。血液中的T3T3T3T3近近近近80808080来来来来自自自自T4T4T4T4外周脱碘。外周脱碘。外周脱碘。外周脱碘。T3T3T3
14、T3及及及及rT3rT3rT3rT3还可进一步脱碘为二碘甲腺原氨酸。此还可进一步脱碘为二碘甲腺原氨酸。此还可进一步脱碘为二碘甲腺原氨酸。此还可进一步脱碘为二碘甲腺原氨酸。此外,外,外,外,T3T3T3T3和和和和T4T4T4T4还可通过脱氨基、羧基,以及和葡萄糖醛酸、硫酸还可通过脱氨基、羧基,以及和葡萄糖醛酸、硫酸还可通过脱氨基、羧基,以及和葡萄糖醛酸、硫酸还可通过脱氨基、羧基,以及和葡萄糖醛酸、硫酸根结合等方式代谢,从肾及胆道排泄。根结合等方式代谢,从肾及胆道排泄。根结合等方式代谢,从肾及胆道排泄。根结合等方式代谢,从肾及胆道排泄。甲状腺激素的合成和分泌受下丘脑甲状腺激素的合成和分泌受下丘脑
15、甲状腺激素的合成和分泌受下丘脑甲状腺激素的合成和分泌受下丘脑-腺垂体腺垂体腺垂体腺垂体-甲状甲状甲状甲状腺轴调节。血液中游离腺轴调节。血液中游离腺轴调节。血液中游离腺轴调节。血液中游离T3T3T3T3、T4T4T4T4水平的变化,负反馈调水平的变化,负反馈调水平的变化,负反馈调水平的变化,负反馈调节下丘脑促甲状腺激素释放激素节下丘脑促甲状腺激素释放激素节下丘脑促甲状腺激素释放激素节下丘脑促甲状腺激素释放激素(thyrotropin-(thyrotropin-(thyrotropin-(thyrotropin-releasing hormonereleasing hormonereleasing
16、 hormonereleasing hormone,TRH)TRH)TRH)TRH)及垂体促甲状腺激素及垂体促甲状腺激素及垂体促甲状腺激素及垂体促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone(thyroid stimulating hormone(thyroid stimulating hormone(thyroid stimulating hormone,TSH)TSH)TSH)TSH)释放。释放。释放。释放。TRHTRHTRHTRH为为为为下丘脑产生的一种三肽激素,其作用为促进腺垂体合下丘脑产生的一种三肽激素,其作用为促进腺垂体合下丘脑产生的一种三肽激素,其作用为促进
17、腺垂体合下丘脑产生的一种三肽激素,其作用为促进腺垂体合成和释放成和释放成和释放成和释放TSHTSHTSHTSH,亦有弱的促垂体合成释放生长激素和,亦有弱的促垂体合成释放生长激素和,亦有弱的促垂体合成释放生长激素和,亦有弱的促垂体合成释放生长激素和催乳素作用。催乳素作用。催乳素作用。催乳素作用。TSHTSHTSHTSH为为为为和和和和两亚基组成的糖蛋白,其两亚基组成的糖蛋白,其两亚基组成的糖蛋白,其两亚基组成的糖蛋白,其亚基可特异性地和甲状腺细胞膜上的亚基可特异性地和甲状腺细胞膜上的亚基可特异性地和甲状腺细胞膜上的亚基可特异性地和甲状腺细胞膜上的TSHTSHTSHTSH受体结合,受体结合,受体结
18、合,受体结合,通过通过通过通过C C C C蛋白激活腺苷酸环化酶蛋白激活腺苷酸环化酶蛋白激活腺苷酸环化酶蛋白激活腺苷酸环化酶cAMPcAMPcAMPcAMP蛋白激酶信号蛋白激酶信号蛋白激酶信号蛋白激酶信号传导途径,促进甲状腺血管生成和滤泡细胞增殖、甲传导途径,促进甲状腺血管生成和滤泡细胞增殖、甲传导途径,促进甲状腺血管生成和滤泡细胞增殖、甲传导途径,促进甲状腺血管生成和滤泡细胞增殖、甲状腺激素的合成释放。上述调节过程中,游离状腺激素的合成释放。上述调节过程中,游离状腺激素的合成释放。上述调节过程中,游离状腺激素的合成释放。上述调节过程中,游离T3T3T3T3、T4T4T4T4水平对腺垂体释放水
19、平对腺垂体释放水平对腺垂体释放水平对腺垂体释放TSHTSHTSHTSH的负反馈调节最重要。的负反馈调节最重要。的负反馈调节最重要。的负反馈调节最重要。此外,皮质醇亦可抑制此外,皮质醇亦可抑制TRH释放,并释放,并和生长激素均能降低腺垂体对和生长激素均能降低腺垂体对TRH的反应的反应性,抑制性,抑制TSH分泌;而雌激素则提高腺垂分泌;而雌激素则提高腺垂体对体对TRH的反应性,促进的反应性,促进TSH释放。应激释放。应激状态时状态时TSH及甲状腺激素分泌增加。及甲状腺激素分泌增加。hCG有有TSH样活性。而多种滋养层源组织肿瘤样活性。而多种滋养层源组织肿瘤如绒毛膜上皮癌、睾丸胚胎瘤等可产生大如绒毛
20、膜上皮癌、睾丸胚胎瘤等可产生大量异源性量异源性TSH和和hCG。(三三)甲状腺激素的生理生物化学功能甲状腺激素的生理生物化学功能 多数组织细胞核的某些转录启动区上存多数组织细胞核的某些转录启动区上存在特异性甲状腺激素受体。该受体有激素结在特异性甲状腺激素受体。该受体有激素结合区和合区和DNA结合区,其对结合区,其对T3的亲和力是的亲和力是T4的的10倍,这是倍,这是T3较较T4活性强的原因。甲状腺激活性强的原因。甲状腺激素和受体结合后,可上调包括素和受体结合后,可上调包括Na,K-ATP酶在内的一些酶和蛋白质的表达,产生下列酶在内的一些酶和蛋白质的表达,产生下列作用。作用。1 1营养物质代谢营
21、养物质代谢营养物质代谢营养物质代谢 总的来说为促进能量代谢,增加氧耗和产总的来说为促进能量代谢,增加氧耗和产总的来说为促进能量代谢,增加氧耗和产总的来说为促进能量代谢,增加氧耗和产热,提高基础代谢率。该作用与诱导热,提高基础代谢率。该作用与诱导热,提高基础代谢率。该作用与诱导热,提高基础代谢率。该作用与诱导NaNa,KK-ATP-ATP酶表达,酶表达,酶表达,酶表达,促进促进促进促进ATPATP分解有关。甲状腺激素对糖、脂、蛋白质代谢的具分解有关。甲状腺激素对糖、脂、蛋白质代谢的具分解有关。甲状腺激素对糖、脂、蛋白质代谢的具分解有关。甲状腺激素对糖、脂、蛋白质代谢的具体影响较复杂。对糖代谢既促
22、进糖的吸收和肝糖原分解,又体影响较复杂。对糖代谢既促进糖的吸收和肝糖原分解,又体影响较复杂。对糖代谢既促进糖的吸收和肝糖原分解,又体影响较复杂。对糖代谢既促进糖的吸收和肝糖原分解,又促进组织细胞糖的有氧代谢。甲状腺激素对胆固醇代谢有重促进组织细胞糖的有氧代谢。甲状腺激素对胆固醇代谢有重促进组织细胞糖的有氧代谢。甲状腺激素对胆固醇代谢有重促进组织细胞糖的有氧代谢。甲状腺激素对胆固醇代谢有重要的调节作用,可促进肝内合成胆固醇,而促进胆固醇代谢要的调节作用,可促进肝内合成胆固醇,而促进胆固醇代谢要的调节作用,可促进肝内合成胆固醇,而促进胆固醇代谢要的调节作用,可促进肝内合成胆固醇,而促进胆固醇代谢为
23、胆汁酸的作用更强。生理浓度的甲状腺激素通过上述诱导为胆汁酸的作用更强。生理浓度的甲状腺激素通过上述诱导为胆汁酸的作用更强。生理浓度的甲状腺激素通过上述诱导为胆汁酸的作用更强。生理浓度的甲状腺激素通过上述诱导酶等蛋白生成而呈正氮平衡;但过高的甲状腺激素反促进蛋酶等蛋白生成而呈正氮平衡;但过高的甲状腺激素反促进蛋酶等蛋白生成而呈正氮平衡;但过高的甲状腺激素反促进蛋酶等蛋白生成而呈正氮平衡;但过高的甲状腺激素反促进蛋白质尤其是肌蛋白分解,出现负氮平衡。白质尤其是肌蛋白分解,出现负氮平衡。白质尤其是肌蛋白分解,出现负氮平衡。白质尤其是肌蛋白分解,出现负氮平衡。2 2骨骼、神经系统发育及正常功能维持骨骼
24、、神经系统发育及正常功能维持骨骼、神经系统发育及正常功能维持骨骼、神经系统发育及正常功能维持 甲状腺激素通过增甲状腺激素通过增甲状腺激素通过增甲状腺激素通过增强未成年者长骨骨骺的增殖造骨及蛋白质同化作用,在生长强未成年者长骨骨骺的增殖造骨及蛋白质同化作用,在生长强未成年者长骨骨骺的增殖造骨及蛋白质同化作用,在生长强未成年者长骨骨骺的增殖造骨及蛋白质同化作用,在生长发育上和生长激素呈协同作用。甲状腺激素可促进中枢神经发育上和生长激素呈协同作用。甲状腺激素可促进中枢神经发育上和生长激素呈协同作用。甲状腺激素可促进中枢神经发育上和生长激素呈协同作用。甲状腺激素可促进中枢神经元树突、轴突发育,神经胶质
25、增殖和髓鞘的形成。甲状腺激元树突、轴突发育,神经胶质增殖和髓鞘的形成。甲状腺激元树突、轴突发育,神经胶质增殖和髓鞘的形成。甲状腺激元树突、轴突发育,神经胶质增殖和髓鞘的形成。甲状腺激素对神经系统和长骨生长发育的影响,在胎儿期和新生儿期素对神经系统和长骨生长发育的影响,在胎儿期和新生儿期素对神经系统和长骨生长发育的影响,在胎儿期和新生儿期素对神经系统和长骨生长发育的影响,在胎儿期和新生儿期尤为重要。对成人尚有维持神经系统正常兴奋性的作用。尤为重要。对成人尚有维持神经系统正常兴奋性的作用。尤为重要。对成人尚有维持神经系统正常兴奋性的作用。尤为重要。对成人尚有维持神经系统正常兴奋性的作用。3 3其他
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