Funktion der Schilddrüse

Die Schilddrüse (Glandula thyroidea) ist eine lebenswichtige endokrine Drüse, die Hormone zur Regulierung des Stoffwechsels und zur Erregbarkeit des vegetativen Nervensystems produziert, immer im Sinne einer Steigerung des Grundumsatzes. Sie ist die einzige Drüse des menschlichen Körpers, die die Hormone extrazellulär speichert. Dieser Speicher für Thyroxin reicht aus, um den Körper damit 10 Monate lang zu versorgen.

Makroskopie


Die Schilddrüse liegt prä- und paratracheal auf Höhe des 2.-4. Trachealknorpels (ca. auf Höhe des Vertebra prominens), wobei sich die oberen Enden der seitlichen Lappen dem Schildknorpel des Larynx anlegen. Beide Lobi dexter et sinister sind über einen Isthmus thyroideae verbunden. Sie werden von einer doppelten Organkapsel umgeben. Anatomische Anomalien möglich.

Es bestehen enge nachbarschaftliche Beziehungen zur Trachea, z.T. zum Ösophagus, zur Vagina carotis mit der A. carotis communis, V. jugularis interna und dem N. vagus und dorsal zum N. laryngeus recurrens und den Nebenschilddrüsen.

Arterielle Versorgung: A. thyroidea inferior (aus dem Truncus thyrocervicalis der A. subclavia) und A. thyroidea superior (aus der A. carotis externa)

Innervation: Parasympathisch und sensibel durch den Nervus vagus (über N. laryngeus sup. et inf.), sympathisch über Plexus der eintretenden Gefäße.

Histologie


Von der inneren Organkapsel ziehen Septen ins Innere und unterteilen die Schilddrüse in Lobuli. Ihre funktionelle Baueinheit sind die Schilddrüsenfollikel.

Sie werden von aufgelockertem retikulärem Bindegewebe umhüllt und bestehen aus einschichtigem Epithel, das einen mit PAS-positivem Kolloid gefüllten Hohlraum umschließt. Dieser enthält Thyreoglobulin, ein Hormonvorläufer. Die Epithelzellen sind untereinander durch ein Schlussleistennetz dicht verbunden.

Um jeden Follikel existieren dichte Kapillarschlingen, um die optimale Anbindung der endokrinen Drüse an das Blutsystem zu gewährleisten.

C-Zellen liegen parafollikulär und gehören zum APUD-System. Ihre Granula enthalten Calcitonin, Somatostatin, Serotonin und Dopamin.

Hormone

Unter dem Begriff „Schilddrüsenhormone“ fasst man zwei lipophile Hormone zusammen, die sich von der Aminosäure Tyrosin ableiten.

Sie sind die einzige Jod-abhängige Substanzklasse des menschlichen Körpers. Ca. 200 Mikrogramm endogen zugeführtes Jod werden täglich benötigt, um pro Tag ca. 100 Mikrogramm an Hormonen zu produzieren.

Biosynthese

In den Follikeln wird das Tyrosin-reiche Glykoprotein Thyreoglobulin gespeichert. Es wird von den Epithelzellen exprimiert und handelt sich um ein Grundbaustein der Hormone.

Weiterhin nehmen die Epithelzellen Iod in seiner ionisierten Form aus dem Blut durch eine Jodpumpe (ATPase) auf und konzentrieren es intrazellulär um das 100fache. Diese gerichtete Jodaufnahme ist im Körper einmalig (Jodfalle)! Nach der selektiven Anreicherung gelangt es über Kanäle in das Kolloid und wird dort über die membranständige (basolateral) Peroxidase oxidiert.

Energie-unabhängig werden intrafollikulär nun mit Hilfe der Peroxidase die Tyrosinreste des Thyreoglobulins jodiert. Es enstehen also am großen Thyreoglobulinmolekül Monojod- und Dijodtyrosinreste. Durch intramolekulare Reaktionen verbinden sich nun unter Alaninabspaltung ein Mono- mit einem Dijodtyrosinrest (ergibt ein Trijodtyrosinrest) bzw. zwei Dijodtyrosinreste (ergibt ein Tetratyrosinrest).

Dieser aufwendige Speichermechanismus scheint auf den ersten Blick etwas kompliziert. Man muss allerdings berücksichtigen, dass es hier um eine Speicherung eines lipophilen Hormons geht! Da es Zellmembranen ohne Transporter durchwandern kann, ist eine direkte Speicherung unmöglich. Das wird umgangen, indem in der Schilddrüse intrafollikulär Vorstufen gespeichert werden.

Zentrale Steuerung

Es existiert ein Regelkreis über den Hypothalamus, der über die T3/T4-Konzentrationen im Plasma informiert ist. Bei niedrigen Plasmaspiegeln kommt es zur TRH-Ausschüttung (Thyreoliberin), die den Hypophysenvorderlappen wiederrum zur TSH-Produktion (Thyreotropin) anregt. Das im Blut zirkulierende TSH bindet an einen membranständigen Rezeptor der Schilddrüse, der über eine G-Protein gekoppelte Kaskade die Hormonfreigabe in Gang bringt.

Transport ins Blut

Bei adäquatem Stimulus (s.o.) gelangt Thyreoglobulin endozytotisch in die Follikelzellen. Die Phagolysosomen sorgen für eine Abspaltung des T3 und T4 vom Thyreoglobulin, was dann weiter in Blut diffundieren kann.

Dort können die Schilddrüsenhormone aufgrund ihrer Lipophilie nur an Transportproteinen gebunden befördert werden. Dazu zählen Albumin, Präalbumin und das Thyroxin-bindende Globulin (TBG). Im so gebundenen Zustand sind die Hormone unwirksam. Wird viel der Hormone im Blut gebunden und liegt damit wenig in freier Form vor, lässt ihre Wirkung nach. Bei einem Mangel an Transportproteinen dagegen liegen mehr der Schilddrüsenhormone Hormone ungebunden und damit in aktiver Form vor. Dies kann bei Arzneimittelinterferenzen von Bedeutung sein. Digitoxin konkurriert z. B. um die Transportmoleküle von T3 und T4.

Thyroxin / Trijodthyronin

T3 T4
Plasmaanteil 20% 80%
Halbwertszeit ca. 1 Tag ca. 7 Tage

Der größte T3-Plasma-Anteil kommt durch die hepatische 5-Dejodase zustande. T3 ist deutlich wirksamer als T4, da die Zellmembranpassage durch das fehlende Jodatom leichter und die Rezeptoraffinität höher ist. Auf der anderen Seite ist die Halbwertszeit aber sehr gering, so dass es Sinn macht, den Hormontransport zunächst mit dem langlebigen T4 zu bewerkstelligen. Therapeutisch substituiertes T4 wird also auch zu T3 umgewandelt.

Ausgeschieden werden T3 und T4 über die Galle nach erfolgter Biotransformation (Glukoronidierung und Sulfatierung) in der Leber.

Wirkungen:
Beide Hormone durchdringen die Zellmembran der Zielzelle und binden an intranukleäre(!) Rezeptoren. So aktivierten sie die Expression von einer Vielzahl von Genen, was folgende Wirkungen nach sich zieht:

In der Embryonalphase:

  • Gehirnentwicklung (u.a. Dendritenbildung und Myelinisierung)
  • Hypophysäre Somatotropinproduktion ↑

Metabolismus:

  • Steigerung des Grundumsatzes, Wärmeproduktion (im Winter mehr als im Sommer)
  • Glukoneogenese ⇑
  • Glycogenabbau ⇑
  • Lipolyse ⇑

Am Herzen, durch verstärkte Beta-Rezeptoren-Expression:

  • Positive Inotropie
  • Positive Chronotropie

Calcitonin

Calcitonin aus den C-Zellen der Schilddrüse spielt im Kalziumphosphatstoffwechsel eine Rolle, indem es den Calciumspiegel senkt (Osteoklastenhemmung und erhöhte Calciumausscheidung über die Nieren). Calcitonin wird beim medullären Schilddrüsenkarzinom als Tumormarker verwendet. Mehr zu Calcitonin siehe hier.

Erkrankungen der Schilddrüse

Verweise