Tổng hợp những hormon chuyển hóa của tuyến giáp

Tuyến giáp,nằm ngay dưới thanh quản và trước khí quản, là tuyến nội tiết lớn nhất, ở người trưởng thành nặng khoảng 15 tới 20g. Tuyến giáp tiết hai hormon chính, thyroxine và triiodothyronine, thường gọi lần lượt là T4 và T3, Cả hai hormon này làm tăng chuyển hóa chất của cơ thể. Thiếu hụt hoàn toàn hormon tuyến giáp thường làm cho chuyển hóa cơ sở giảm 40-50% dưới mức bình thường, và bài tiết tuyến giáp quá mức có thể tăng chuyển hóa cơ sở tới 60%-100% trên mức bình thường. Bài tiết tuyến giáp được kiểm soát chủ yếu bởi thyroid- stimulating hormone (TSH) – được tiết bởi tuyến yên.

Tuyến giáp cũng tiết calcitonin, một hormon liên quan đến chuyển hóa calci.

Khoảng 93% các hormon hoạt động chuyển hóa được tiết từ tuyến giáp là thyroxine, và 7% là triiodothyronine. Tuy nhiên, hầu hết tất cả hormon tuyến giáp được chuyển hóa cuối cùng thành triiodothyronine ở trong mô, do vậy cả hai đều quan trọng. Các chức năng của hai hormon này giống nhau, nhưng khác nhau về vận tốc hoạt động và mức độ hoạt động. Triiodothyronine mạnh khoảng bốn lần so với thyroxine, nhưng nó tồn tại trong máu với lượng nhỏ hơn nhiều và thời gian ngắn hớn nhiều so với thyroxine.

Giải phẫu sinh lý của tuyến giáp

Tuyến giáp gồm số lượng lớn nang kín (đường kính khoảng 100-300 micromet). Những nang này chứa đầy chất bài tiết gọi là chất keo và được lót bằng lớp tế bào hình khối và tiết hormon vào lòng nang, thành phần chính của chất keo là lượng lớn glycoprotein.

Hình. Giải phẫu và vi thể của tuyến giáp, cho thấy sự tiết thyroglobulin vào các nang.

Thyroglobulin, trong đó chứa hormon tuyến giáp. Một khi tiết hormon vào trong nang, nó phải được hấp thu qua tế bào biểu mô nang vào máu trước khi nó có thể hoạt động trong cơ thể. Tuyến giáp có lưu lượng máu khoảng 5 lần trọng lượng của tuyến mỗi phút, cung cấp lượng máu lớn như bất kỳ khu vực nào của cơ thể, ngoại trừ vỏ thượng thận.

Tuyến giáp cũng chứa tế bào C tiết calcitonin, một hormon tham gia điều hòa nồng độ ion calci trong huyết tương.

Vai trò của iod trong tổng hợp thyroxin

Để duy trì tổng hợp thyroxin cần thiêt cho cơ thể,cẩn khoảng 50 mg/năm iod hấp thu vào dưới dạng idodua, hoặc khoảng 1 mg/tuần. Để ngăn tình trạng thiếu iod, trong muối ăn thường được trộn thêm một lượng iod với tỷ lệ NaI/NaCl là 1/100,000.

Số phận của iod hấp thu: iod của thức ăn được hấp thu từ đường tiêu hóa đi vào máu tương tự như clorua. Thông thường, hầu hết iodua nhanh chóng được đào thải qua thận, nhưng chỉ khoảng 1/5 từ tuần hoàn máu vào tế bào tuyến giáp và được sử dụng để tổng hợp hormon tuyến giáp.

Bơm Iod - the sodium-iodide symporter (Iodide trapping - bẫy Iod)

Giai đoạn đầu hình thành hormon tuyến giáp là vận chuyện iod từ máu vào các tế bào tuyến giáp và các nang giáp. Màng đáy của tế bào tuyến giáp có khả năng đặc biệt để bơm iod tích cực vào trong tế bào. Bơm này được thực hiện bởi hoạt động của sodium-iodide symporter, đồng vận chuyển 1 ion iod với 2 ion natri qua màng đáy bên vào trong tế bào. Năng lượng để vận chuyển iod chống lại gradient nồng độ đến từ bơm Na+/K+ATPase (ATPase- adenosine triphosphatase).

Hình. Cơ chế tế bào tuyến giáp vận chuyển iốt, hình thành thyroxine và triiodothyronine, và giải phóng thyroxine và triiodothyronine vào máu. DIT, diiodotyrosine; ER, lưới nội chất; I−, ion iotua; I2, iot; MIT, monoiodotyrosine; NIS, nhà giao hưởng natri-iodua; RT3, triiodothyronine đảo ngược; T3, triiodothyronine; T4, thyroxine; TG, thyroglobulin.

Nó bơm natri ra khỏi tế bào, do đó tạo ra một nồng độ natri thấp trong tế bào và một gradient tạo điều kiện cho natri khuếch tán vào tế bào.

Quá trình tập trung iod trong tế bào gọi là bẫy iod (iodide trapping). Trong một tuyến giáp bình thường, bơm iod duy trì nồng độ trong tuyến gấp khoảng 30 lần nồng độ trong máu. Khi tuyến giáp hoạt động đến mức cực đại, tỷ lệ nồng độ này có thể tăng cao 250, tỷ lệ bẫy iod của tuyến giáp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, quan trọng nhất là nồng độ TSH; TSH kích thích và việc cắt bỏ tuyến yên thực sự giảm đáng kể hoạt động bơm iod trong tế bào tuyến giáp.

Iod được vận chuyển ra ngoài tế bào tuyến giáp qua màng đỉnh vào nang bởi phân tử vận chuyển clo-iod ngược chiều là pendrin. Các tế bào biểu mô tuyến giáp cũng tiết vào lòng ống thyroglobulin là kết quả của acid amin tyrosin kết hợp với iod.

Đặc điểm hóa học của quá trình tổng hợp Thyroxine và Triiodothyronine

Hình thành và chế tiết của Thyroglobulin bởi tế bào tuyến giáp. Các tế bào tuyến giáp là các tế bào tiết protein điển hình. Mạng lưới nội chất và tế bào Golgi tổng hợp và chế tiết vào các nang một lượng lớn phân tử thyroglobulin, trọng lượng phân tử khoảng 335,000.

Mỗi phân tử thyroglobulin chứa khoảng 70 acid amin tyrosin, và chúng là chất kết hợp với iod để tạo thành hormon giáp. Như vậy, các hormon tuyến giáp nằm trong phân tử thyroglobulin. Đó là các hormone thyroxine và triiodothyronine hình thành từ các axit amin tyrosine, phần còn lại của phân tử thyroglobulin trong khi tổng hợp hormon tuyến giáp và hormon này lưu giữ trong các nang keo.

Oxi hóa của ion iodua. Bước quan trọng đầu tiên trong sản xuất hormon tuyến giáp là chuyển ion iodua sang dạng oxy hóa của iod nguyên tử (oxidized form of iodine), đó là iod mới sinh (I0) hoặc I-, những dạng này có khả năng gắn trực tiếp với tyrosin. Phản ứng oxy hóa của ion iodua được thúc đẩy nhờ enzym peroxidase và nó phối hợp với hydrogen peroxide, nó cung cấp một lượng lớn để có thể oxy hóa iod. Enzym peroxidase được phân bố ở phần chóp của màng tế bào hoặc trong tế bào chất, do vậy cung cấp iod oxy hóa ở điểm chính xác trong tế bào nơi các phân tử thyroglobulin sinh ra từ bộ máy Golgi và đi qua màng tế bào dự trữ trong chất keo tuyến giáp. Khi hệ thống peroxi-dase bị ức chế hoặc thiếu perosidase bẩm sinh, thì tỷ lệ tạo hormon giáp bằng không.

Tyrosine được ion hóa và hình thành hormon giáp - “Organification” của Thyroglobulin. Gắn kết của iodine với phân tử thyroglobulin gọi là organification của thyroglobulin. Iod oxy hóa (ở dạng phân tử) sẽ gắn trực tiếp với tyrosin với tốc độ chậm. Tuy nhiên trong tế bào tuyến giáp, iod oxy hóa được gắn với enzym peroxidase làm cho quá trình này xảy ra trong vài giây hoặc vài phút. Do đó, hầu như thyroglobulin được bài tiết nhanh từ bộ máy Golgi hoặc nó được tiết qua phần chóp của màng vào nang, khoảng 1/6 tyrosine trong phân tử thyroglobulin gắn kết với iod.

Giai đoạn tiếp theo của tyrosine được iod hóa và cuối cùng hình thành 2 hormon quan trọng, thyroxine và triiodothyronine. Đầu tiên tyrosine kết hợp với iod hình thành monoiodotyrosine và sau đó là diiodotyrosine. Trong vài phút đến vài giờ, có khi vài ngày tiếp theo, càng ngày càng nhiều các iodotyrosine còn lại kết đôi với nhau.

Hình. Iod hóa hình thành thyroxine và triiodothyronine.

Sản phẩm của phản ứng kết cặp chính là thyroxine (T4), nó được hình thành từ hai phân tử diiodotyrosine kết hợp với nhau; thyroxine vẫn là một phần của phân tử thyroglobulin. Hoặc một phân tử monoiodotyrosine kết cặp diiodotyrosine khác để tạo thành triiodothyronine (T3), nó đại diện cho khoảng 1/15 hormon cuối cùng. Lượng nhỏ reverse T3 (RT3) hình thành do kết hợp của diiodotyrosine với monoiodotyrosine, nhưng RT3 không biểu hiện chức năng quan trọng ở người.

Dự trữ Thyroglobulin. Tuyến giáp khác với tuyến nội tiết khác, nó có khả năng chứa một lượng lớn hormon. Sau khi tổng hợp hormon tuyến giáp, mỗi phân tử thyroglobulin chứa tới 30 phân tử thyrosine và một ít triiodothyronine. Trong quá trình này, các hormon tuyến giáp được chứa trong các nang có khả nang duy trì tình trạng hormon bình thường từ 2-3 tháng. Do đó, khi dừng tổng hợp hormon tuyến giáp, ta vẫn chưa quan sát được các triệu chứng trong vài tháng.