Hormony tarczycy są niezbędne do prawidłowego rozwoju organizmu oraz regulacji metabolizmu. Ich aktywność koreluje z wagą ciała i wydatkowaniem energii. Okazuje się jednak, że to nie tylko one wpływają na przebieg procesów związanych z metabolizmem, ale też ich wydzielanie i aktywność pozostają pod wpływem czynników związanych z odżywianiem i metabolizmem. Jest to skomplikowana sieć wzajemnych powiązań, których zaledwie fragment pragnę dzisiaj przybliżyć.
Jak działają hormony tarczycy?
Hormony tarczycy utrzymują podstawową przemianę materii, sprzyjają termogenezie adaptacyjnej, modulują apetyt i przyjmowanie pokarmów, regulują wagę ciała. Nadmiar hormonów tarczycy (HT) powoduje stan hipermetabolizmu cechujący się zwiększonym wydatkowaniem energii w spoczynku, utratą wagi, obniżonym poziomem cholesterolu oraz nasiloną glukoneogenezą (czyli wytwarzaniem glukozy z niecukrowych prekursorów). Odwrotnie, niedobór hormonów wiąże się ze stanem hipometabolizmu, zmniejszonym uwalnianiem energii w spoczynku, przybieraniem na wadze, zwiększonym poziomem cholesterolu oraz zahamowaniem glukoneogenezy.
Ujemne sprzężenie zwrotne
Praca tarczycy w zakresie produkcji hormonów jest regulowana przez dwa hormony: TRH (thyrotropin releasing hormone) produkowane w podwzgórzu i TSH (thyroid stimulating hormone) wydzielane przez przysadkę. TSH wiąże się ze swoim receptorem na powierzchni komórki pęcherzykowej tarczycy stymulując uwalnianie hormonów tarczycy. T4 (tyroksyna) jest prohormonem wydzielanym przez tarczycę, który dopiero w tkankach zostaje przekształcony w aktywną T3 (trójjodotyronię). Lokalna aktywacja tyroksyny T4 do aktywnej formy T3 przez 5-dejodynazę typu 2 (D2) jest kluczowym mechanizmem regulacji metabolizmu (więcej o dejodynazach będzie w dalszej części). Konwersja ta jest sygnałem do zahamowania wydzielania TSH i TRH. Precyzyjne działanie osi negatywnego sprzężenia zwrotnego jest podstawą wykrywania nieprawidłowości w pracy tarczycy, ponieważ już niewielkie zmiany poziomu T4 we krwi powodują zmiany stężenia TSH.
Receptory dla hormonów tarczycy rozrzucone są po całym organizmie. Hormony te działają na komórkę poprzez specjalny receptor jądrowy. Wpływają one na ścieżki metaboliczne, które kontrolują równowagę energetyczną poprzez regulację gromadzenia i wydatkowania energii. Oddziaływują przede wszystkim na metabolizm komórki w mózgu, białej i brązowej tkance tłuszczowej, mięśniach szkieletowych, wątrobie i trzustce.
Na poziomie tkankowym działanie TH zależy od mieszanki różnych czynników, do których należy ilość transportera dla TH czy różnych izoform receptora dla tych hormonów, ale także od dostępności T3.
Co jeszcze wpływa na pracę tarczycy?
Na wydzielanie TSH wpływa też dopamina, somatostatyna i leptyna, niewydolność nerek, głodzenie, niedobór snu, depresja oraz hormony: kortyzol, hormon wzrostu i hormony płciowe. W regulacji wydzielania TSH znaczenie ma także działanie układu adrenergicznego. Integracja działania hormonów tarczycy z układem adrenergicznym ma miejsce na obwodzie, w wątrobie, białej i brązowej tkance tłuszczowej oraz centralnie, w podwzgórzu.
Otyłość, leptyna i tarczyca
Wpływ leptyny na wydzielanie hormonów tarczycy jest jednym z ogniw wiążących funkcję tarczycy z odżywianiem. Leptyna produkowana w tkance tłuszczowej pobudza pobudza ekspresję TRH. Komórki tłuszczowe posiadają receptory TSH, a podanie rekombinowanego TSH pacjentom z rakiem tarczycy wywołuje zwyżkę poziomu leptyny we krwi proporcjonalną do zawartości tłuszczu. U otyłych pacjentów stwierdza się zwiększanie poziomu wolnej leptyny we krwi wraz ze wzrostem BMI (body mass index- indeks wagi ciała). Wynika to z oporności na jej działanie, także w podwzgórzu, przez co leptyna nie pobudza wydzielania TRH. Pozwala to na utrzymanie stanu eutyreozy w otyłości indukowanej nadmiarem kalorii. Stwierdzono, że poziomy leptyny są podwyższone u pacjentów z niedoczynnością, a obniżone u pacjentów z nadczynnością tarczycy, co koreluje z wagą ciała i poziomem TSH. Z kolei hormony tarczycy regulują metabolizm cholesterolu i węglowodanów, modulują wątrobową wrażliwość na insulinę, szczególnie istotną dla supresji wątrobowej glukoneogenezy. Ich więc niedobór będzie sprzyjał otyłości i dalej oporności na leptynę.
Znaczenie dejodynaz w regulowaniu metabolizmu
T3 powstaje poprzez odłączenie 1 atomu jodu od T4, a proces ten przeprowadzają enzymy zwane dejodynazami.
Rodzina dejodynaz składa się z dwóch enzymów aktywujących D1 i D2 oraz jednego inaktywującego, D3. D1 w dużych ilościach występuje w wątrobie, nerkach i tarczycy, a D2 w mózgu, tarczycy i BAT. D3- w skórze, naczyniach i łożysku. Funkcja D1 jest szczątkowa, ale odgrywa rolę w adaptacji organizmu do warunków niedoboru jodu, hamuje też wpływ nadmiaru hormonów tarczycy w stanie nadczynności. D3 obecna w łożysku chroni płód przed nadmiarem hormonów tarczycy pochodzących od matki. D3 stymulowane jest przez niedobór tlenu (hipoksję). Wszystkie dejodynazy potrzebują do działania selenu, stąd zaburzenia syntezy selenoprotein mogą zaburzać metabolizm HT. Najszybciej działa D2 będąc głównym producentem T3 u ludzi, ale też cechuje ją krótki okres przeżycia. Degradację tego enzymu stymuluje aktywacja układu adrenergicznego oraz niskie poziomy T4 we krwi. Ekspresja tego enzymu w tkankach tarczycowrażliwych oszczędza T3 w stanach niedoboru T4.
Wykazano na modelu mysim, że aktywność D2 jest stymulowana przez kwasy żółciowe- ich podanie zwiększa wydatkowanie energii, zmniejsza ilość tkanki tłuszczowej i poprawia wrażliwość na insulinę. Polimorfizmy genu D2 powiązano z cukrzycą typu 2, insulinoopornością oraz otyłością, przy czym wpływ ten zwiększały polimorfizmy genów zaangażowanych w inne ścieżki metaboliczne.
Pacjenci z niedoczynnością tarczycy związaną z polimorfizmem genu D2 osiągają lepsze efekty leczenia kombinowaną terapią T4/T3 w porównaniu do monoterapii T4.
Głodzenie a hormony tarczycy
U szczurów wykazano, że głodzenie zmniejsza poziom D2 w przysadce i D1 w wątrobie, czego efektem są obniżone poziomy T3 w tkankach obwodowych. Ale w stanie głodu zwiększa się aktywność D2 w podwzgórzu, co nasila wydzielanie substancji pobudzających apetyt (np. neuropeptydu Y). Może to tłumaczyć sytuację, gdy obserwujemy prawidłowy poziom TSH przy obniżonej wartości T4 u pacjentów z anoreksją lub silnie ograniczających przyjmowane kalorie, co prawdopodobnie ma zapobiec utracie energii.
Rola układu adrenergicznego
W regulowaniu metabolizmu nie bez znaczenia jest też wzajemne oddziaływanie hormonów tarczycy i układu adrenergicznego (części układu nerwowego autonomicznego). Komórki pęcherzykowe tarczycy są unerwione przez włókna współczulne zawierające epinefrynę (jedną z katecholamin), co może wpływać na odpowiedź komórki na stymulację przez TSH. Katecholaminy nasilają konwersję T4 do T3. Centralna regulacja wydzielania HT integruje sygnały związane z odżywianiem oraz te pochodzące z z układu adrenergicznego. T3 stymuluje lokalną produkcję norepinefryny, nasilając lipolizę oraz zmniejszając ilość tkanki tłuszczowej.
Wpływ hormonów tarczycy na termogenezę
Zwierzęta stałocieplne wykształciły mechanizmy zapobiegające utracie ciepła ciała po ekspozycji na zimno oraz zwiększenie wydatkowania energii po posiłku. Jest to proces nazywany termogenezą adaptacyjną, w który zaangażowane są hormony tarczycy i układ adrenergiczny. Miejscem termogenezy adaptacyjnej jest BAT- brązowa tkanka tłuszczowa zgromadzona wokół narządów oraz pod skórą, posiadająca różne funkcje w zależności od lokalizacji. Dotychczas wydawało się, że tkanka ta ma znaczenie u niemowląt, jednak najnowsze odkrycia wykazały jej obecność także u dorosłych, szczególnie w okolicach podobojczykowej i klatki piersiowej. Generalnie więcej jej posiadają osoby młode i szczupłe, a jej wytwarzanie stymuluje zimno. Leczenie lekami blokującymi receptory adrenergiczne hamuje jej aktywność.
Podstawowa przemiana materii jest głównym źródłem wydatkowania energii u ludzi i jej obniżenie może skutkować otyłością i przybieraniem na wadze. HT są najważniejszym regulatorem podstawowej przemiany materii. Zimno i nietolerancja wysokich temperatur są ważnymi objawami niedoczynności i nadczynności tarczycy. TH stymuluje podstawową przemianę materii zwiększając produkcję ATP potrzebnego do procesów związanych z przemianą materii oraz utrzymując gradienty jonów.
W nadczynności tarczycy występuje zwiększona produkcja ATP i produkcja ciepła.
Wpływ hormonów tarczycy na gospodarkę węglowodanową i lipidową
W normalnych warunkach hormony tarczycy sprzyjają degradacji cholesterolu do kwasów żółciowych oraz hamują jego syntezę. Badania wskazują, że pacjenci z niedoczynnością tarczycy cierpią z powodu zaburzeń w metabolizmie glukozowo- lipidowym, wykazują skłonność do hipercholesterolemii i miażdżycy. Najczęściej obserwowane zmiany w lipidogramie dotyczą obniżenia poziomu HDL oraz zwiększenia poziomu trójglicerydów. W nadczynności tarczycy najczęściej mamy do czynienia z sytuacją odwrotną. Ale okazuje się, że wysoki poziom trójglicerydów może być nie tylko efektem niedoczynności tarczycy, ale sam w sobie może być przyczyną obniżenia poziomu T4.
Regulacja wagi ciała
Zarówno nadczynność jak i niedoczynność tarczycy są powiązane ze zmianami wagi ciała. Nawet u osób zdrowych wahania poziomu TSH w zakresie normy mogą wiązać się zez mianami wagi. Osoby z poziomem TSH w górnym zakresie normy mają wyższe BMI i odwrotnie. Co ciekawe, uzyskanie prawidłowego wyrównania hormonalnego po podaniu tyroksyny wiąże się z obniżeniem BMI, ale nie ze zmianą ilości tkanki tłuszczowej. Prawdopodobnie ubytek wagi wiąże się tutaj z wydalaniem nadmiaru wody. Największe jednak zmiany wagi obserwuje się u pacjentów leczonych z powodu nadczynności tarczycy. Pacjentów tych często cechuje nadmierna podaż węglowodanów. Tego typu stymulacja apetytu regulowana jest centralnie poprzez układ adrenergiczny. Większość z nich w trakcie regulowania gospodarki hormonalnej przybiera na wadze na tyle dużo, że po leczeniu ważą więcej niż przed chorobą, utrzymując większe przyjmowanie energii nawet w stanie eutyreozy. Jeśli chodzi o niedoczynność tarczycy, badania porównujące efekty leczenia monoterpią T3 lub T4 wykazały, że większą utratę wagi i ubytek tkanki tłuszczowej uzyskano u pacjentów leczonych T3 (podobnie jak obniżenie poziomu cholesterolu).
Przeczytaj też: Czy otyłość jest zawsze winą pacjenta a leczenie kalorii skuteczne?
Hormony tarczycy i cukrzyca
Wpływ hormonów tarczycy na cukrzycę jest złożony. Pacjenci z cukrzycą typu 1 mają podwyższone ryzyko rozwoju autoimmunologicznych chorób tarczycy, co wynika najpewniej ze wspólnej podatności genetycznej. W przypadku cukrzycy typu 2 takiej zależności nie ma, chociaż nieprawidłowo wysokie lub niskie stężenia TSH stwierdzono u 30% pacjentów ze źle kontrolowaną cukrzycą typu 2 (wykluczono przyczynę autoimmunologiczną). Gdy przez 2 miesiące kontrola glikemii była zadowalająca, poziom TSH ulegał normalizacji. Warto też wiedzieć, że w stanie nadczynności tarczycy insulina jest szybko usuwana, co prowadzi do wysokich poziomów cukru we krwi.
Podsumowanie
Hormony tarczycy wpływają na ścieżki metaboliczne, które kontrolują równowagę energetyczną poprzez regulację gromadzenia i wydatkowania energii. TH wpływają na metabolizm poprzez działanie w mózgu, białej i brązowej tkance tłuszczowej, mięśniach szkieletowych, wątrobie i trzustce. Zrozumienie roli hormonów tarczycy w regulacji ścieżek metabolizmu może pomóc osiągnąć cele w leczeniu chorób o podłożu metabolicznym.
Jeśli podobał Ci się ten artykuł i chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych wpisach, polecenia ciekawych książek czy miejsc w sieci oraz moje wskazówki na tematy związane ze zdrowiem lub odżywianiem, zapisz się na newsletter, a co tydzień otrzymasz maila z wartościowymi informacjami:
Literatura
1.Rashmi Mullur, Yan-Yun Liu, and Gregory A. Brent. Thyroid Hormone Regulation of Metabolism. Physiol Rev 94: 355–382, 2014; doi:10.1152/physrev.00030.2013.
2.Bianco AC, da Conceição RR. The Deiodinase Trio and Thyroid Hormone Signaling. Methods Mol Biol. 2018;1801:67‐83. doi:10.1007/978-1-4939-7902-8_8
3.Lei Y, Yang J, Li H, Zhong H, Wan Q. Changes in glucose-lipid metabolism, insulin resistance, and inflammatory factors in patients with autoimmune thyroid disease. J Clin Lab Anal. 2019;33(7):e22929. doi:10.1002/jcla.22929
4.Kushchayeva YS, Kushchayev SV, Startzell M, et al. Thyroid Abnormalities in Patients With Extreme Insulin Resistance Syndromes. J Clin Endocrinol Metab. 2019;104(6):2216‐2228. doi:10.1210/jc.2018-02289
