Thyroxin

Regulation

Autoregulation

Die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Vorgänge können von den Epithelzellen selbst gesteuert werden, indem die Zahl der Na⁺/I^--Symporter an den Iodid-Level im Blut angepasst wird. Je niedriger der Iodid-Level im Blut, desto mehr Transporter werden von den Zellen synthetisiert und in die apikale Membran der Zellen eingebaut.

Das macht ja auch Sinn: Wenn mit der Nahrung wenig Iodid aufgenommen wird, sorgen die vielen Transport-Proteine dafür, dass trotz des niedrigen Iodid-Levels genug Iodid-Ionen aufgenommen werden. Bei einer iodidreichen Nahrung (viel Fisch!) kommen die Zellen dagegen mit wenigen Transportern aus.

Regulation durch andere Hormone

Einen entscheidenden Einfluss auf die Thyroxin-Ausschüttung der Schilddrüse hat die Hypophyse, genauer gesagt, der Hypophysen-Vorderlappen. Dieser schüttet das Hormon Thyreotropin (TSH) aus. Kommen die Moleküle dieses Hormons an der Schilddrüse an, wirkten sie auf dreifache Weise ^[3,4]:

1. Das Wachstum der Schilddrüse wird gefördert (bei langfristig niedrigem T₃/T₄-Spiegel)
2. Die Iodid-Aufnahme der Epithelzellen wird gesteigert
3. Die Hormonbildung in den Zellen wird gefördert

Die Wirkung des TSH wird von der Konzentration des Schilddrüsenhormons (T₄, T₃) geregelt. Es handelt sich hierbei um eine typische negative Rückkopplung: Je niedriger der Thyroxin-Spiegel im Blut, desto mehr Thyreotropin wird ausgeschüttet.

Einfluss des Hypothalamus

Die Thyreotropin-Ausschüttung des Hypophysen-Vorderlappens wird auch durch Hormone des Hypothalamus beeinflusst.

Das Peptidhormon TRH (Thyreotropin-Releasing-Hormon) - im Nervensystem ein Neurotransmitter - wird von Neuronen im Hypothalamus gebildet. Über das Blut gelangt das Hormon zur Hypophyse, bindet dort an TRH-Rezeptoren und fördert dann die Ausschüttung von TSH.

TSH (Thyreotropin) ist ebenfalls ein Peptidhormon, das im Hypophysen-Vorderlappen gebildet und ausgeschüttet wird. Wenn es zur Schilddrüse gelangt, wird dort die Bildung der Schilddrüsenhormone angeregt. In einer negativen Rückkopplung wird die TSH-Bildung durch T₃ und T₄ gehemmt.

Ein zweites Hormon des Hypothalamus, das Somatostatin, übt Einfluss auf die Thyroxin-Bildung der Schilddrüse aus. Das Somatostatin hemmt nämlich die Ausschüttung von TRH und TSH. Daneben hat es viele weitere hemmende Wirkungen im Organismus, beispielsweise wird auch die Insulin- und Glucagon-Ausschüttung gehemmt, ebenso die Cortisol-Ausschüttung und mehr.

Zusammenfassung

Fassen wir die vielen bisher aufgezeigten Wirkungen doch einmal in einer übersichtlichen Zeichnung zusammen.

Regulation der T₃/T₄-Produktion
Autor: Ulrich Helmich 12/2023, Lizenz: siehe Seitenende

Der Hypothalamus produziert TRH, dieses Hormon fördert die Bildung von TSH in der Hypophyse, und TSH wiederum fördert die Produktion von T₃/T₄ der Schilddrüse.

Iodid hemmt die Produktion von T₃/T₄ , ebenso wird die T₃/T₄ -Produktion durch einen hohen T₃/T₄ -Spiegel gehemmt (Autoregulation). Weiterhin hemmt ein hoher T₃/T₄ -Spiegel die Freisetzung von TRH und TSH, was ebenfalls eine negative Rückkopplung darstellt.

Auch das Somatostatin hemmt die Freisetzung von TRH und TSH und verhindert so eine Überproduktion dieser beiden Hormone.

Wirkungen

Stimulation des Stoffwechsels

Eine sehr allgemeine Wirkung von Thyroxin mit weitreichenden Folgen ist die Stimulierung der Atmungskette. Thyroxin wirkt hier als Entkoppler ^[3].

Entkoppler sind lipophile Verbindungen, die sich in die innere Mitochondrienmembran setzen und dort einen ungehinderten Protonenfluss unter Umgehung der ATPase ermöglichen. So kann sich kein Protonengradient aufbauen und somit auch kein ATP produziert werden. Der Elektronenfluss zum Sauerstoff bleibt allerdings bestehen, und die hierbei freigesetzte Energie wird zur Produktion von Wärme benutzt.

Bemerkung: Dass Thyroxin als Entkoppler wirkt, habe ich bisher nur in [3] gefunden. Die "üblichen" Internetquellen (Wikipedia, DocCheck Flexikon etc.) erwähnen Thyroxin nicht in diesem Zusammenhang. Allerdings hat der in der Wikipedia aufgelistete künstliche Entkoppler FCCP eine gewisse Ähnlichkeit mit Thyroxin.

Thyroxin aktiviert demnach also die Wärmeentwicklung im Körper, indem es den Stoffwechsel aktiviert und den Grundumsatz eines Menschen erhöht.

Bemerkung: Wie das allerdings genau funktioniert, findet man in der biochemischen Fachliteratur nur sehr schwer heraus. Im Stryer findet sich nichts, im Alberts auch nicht, und auch im Lehninger steht nicht, wie Thyroxin den Stoffwechsel beschleunigt.

Bei einer Schilddrüsen-Überfunktion (Hyperthyreose) hat man daher überhöhte Temperaturen, ohne dass ein Infekt vorliegt, entsprechend ist einem bei einer Schilddrüsen-Unterfunktion (Hypothyreose) ständig zu kalt und man bekommt bei einer Infektion nicht so schnell Fieber, was aber eher ungünstig ist, weil Fieber ja ein Mittel des Körpers zur Bekämpfung von Erregern ist.

Vor allem der Kohlenhydrat-Stoffwechsel wird durch Thyroxin aktiviert, und zwar alle Schritte von der Resorption im Verdauungstrakt bis zum Glycogenabbau in der Leber ^[3].

Körperwachstum

Thyroxin ist zusammen mit anderen Hormonen für das Körperwachstum zuständig. Ohne ausreichende Mengen an Schilddrüsenhormon können sich Knochen, Gewebe und vor allem das Nervengewebe nicht richtig entwickeln. Kommt es während der Schwangerschaft zu einer Hypothyreose, kann das für Schäden am Kind führen (Kretinismus). Auch wenn das wachsende Kind zu wenig Thyroxin produziert, führt das zu Einschränkungen der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit, während eine Hyperthyreose zu Unruhe, Übererregbarkeit und Schlaflosigkeit führen kann ^[3].

Herz-Kreislauf-System

Thyroxin verstärkt die Wirkung eines anderen Hormons, nämlich des Noradrenalins, das ja auch als Stresshormon bekannt ist. Bei einer Hyperthyreose kann es so zu einer Tachykardie kommen, eventuell auch zu Vorhofflimmern. Auch der Blutdruck und der Puls kann durch zu viel Thyroxin in die Höhe gehen (Hypertonie).

Entsprechend hat eine Unterversorgung mit Thyroxin einen zu niedrigen Blutdruck und einen erniedrigten Puls zur Folge.

Andere Folgen

In [3] werden noch ein paar weitere Folgen von zu hoher oder zu niedriger Thyroxin-Versorgung aufgezählt; hier nur ein kurzer Überblick:

Überversorgung kann zu Durchfällen führen, Eigenreflexe der Muskulatur erhöhen sich, die Haut wird rot, warm und feucht, der Cholesterinwert sinkt, und auch der Fettstoffwechsel wird angekurbelt.

Unterversorgung hat meistens die gegenteiligen Folgen: Verstopfung, reduzierte Eigenreflexe, trockene und spröde Haut, erhöhter Cholesterinwert, Haarausfall, verminderter Fettstoffwechsel.

Bemerkung: Wer von Ihnen genauer wissen möchte wie sich Hyper- und Hypothyreosen auswirken, sollte das hervorragende Buch [3] zu Rate ziehen, hier wird ausführlich und auf vielen Seiten auf die einzelnen Folgen einer Thyroxin-Über- bzw. Unterversorgung eingegangen, Symptome und Therapiemöglichkeiten werden diskutiert.

Wirkmechanismus

Transportproteine bringen die T₃- und T₄-Thyroxine zu den jeweiligen Zielzellen. Aufgrund ihrer lipophilen Eigenschaften können die Thyroxine die Zellmembran mehr oder weniger ungehindert durchdringen, während viele andere Hormone an Rezeptoren der Zellmembran gebunden werden und dann über second messenger wie cAMP wirken.

Im Cytoplasma werden dann alle Formen des aufgenommenen Thyroxins in T₃-Thyroxin umgewandelt, die biologisch aktive Form. Auch die Kernmembran kann das T₃ wegen seiner lipophilen Eigenschaften gut durchdringen. Im Kernplasma verbindet sich das T₃ dann mit einem spezifischen Rezeptor, und der T₃/Rezptor-Komplex wirkt dann als Transkriptionsfaktor, der die Transkription vieler Gene veranlassen kann.