Tuyến giáp và các hormon trao đổi chất
Thành phần chính của dịch trong các túi tuyến là glycoprotein kích thước lớn có tên thyroglobulin chứa hormon của tuyến giáp trong cấu trúc phân tử. Dịch tiết từ các tế bào túi tuyến được chứa trong túi tuyến trước khi vào máu phải được hấp ...
Thành phần chính của dịch trong các túi tuyến là glycoprotein kích thước lớn có tên thyroglobulin chứa hormon của tuyến giáp trong cấu trúc phân tử. Dịch tiết từ các tế bào túi tuyến được chứa trong túi tuyến trước khi vào máu phải được hấp thu trở lại tế bào tuyến . Trong mỗi phút, dòng máu đi qua tuyến giáp lớn gấp 5 lần khối lượng của nó.
Khoảng 90% hormon do tuyến giáp tiết ra là thyroxin và 10% là triiodothyronine. Tuy nhiên, tỷ lệ này thay đổi trong máu và các mô bào. Vai trò của hai hormon này được coi như nhau đối với cơ thể tuy tốc độ và cường độ tác động của chúng khác nhau. Nồng độ của triiodothyronine trong máu thấp hơn, thời gian tồn tại ngắn hơn so với thyroxin nhưng cường độ phát huy ảnh hưởng và tác dụng của nó tại các mô bào lớn hơn.
Iod hấp thu (ingested iodides)
Để duy trì tổng hợp thyroxin cần thiết cho cơ thể, mỗi người cần khoảng 50mg iod được hấp thu từ đường tiêu hóa trong một năm (tương đương với 1mg trong một tuần). Bổ sung iod vào muối ăn với tỷ lệ 1 phần iod /100 000 phần muối là phương pháp đơn giản để phòng thiếu iod trong khẩu phần.
Iod được hấp thu trong đường tiêu hóa theo phương thức tương tự như hấp thu các muối clo nhưng thời gian tồn tại trong máu của iod không dài do tôc độ lọc thải đối với iod ở thận rất cao (gấp khoảng 35 lần so với ion Cl). Trong khoảng 3 ngày đầu tiên, 4/5 lượng iod hấp thu mất đi qua bài tiết nước tiểu. Gần 1/5 lượng iod còn lại được các tế bào tuyến giáp sử dụng để tổng hợp hormon.
Bơm iod (the iodide pump; iodide trapping)
Bước đầu tiên trong quá trình tổng hợp hormon tuyến giáp là vận chuyển iod từ dịch ngoại bào vào các tế bào túi tuyến và các túi tuyến. Màng của các tế bào túi tuyến giáp có khả năng "giữ" và đưa iod từ ngoài vào trong lòng túi tuyến. Chức năng này được coi như khả năng "bẫy iod" của chúng (iodide trapping).
Bơm iod ở các tuyến giáp hoạt động bình thường sẽ duy trì nồng iod trong tuyến hơn khoảng 30 lần nồng độ iod trong máu. Khi tuyến hoạt động đến mức cực đại, tỷ lệ này sẽ tăng lên nhiều lần.
Hình thành và tiết thyroglobulin
Hệ thống lưới nội nguyên sinh (endoplasmid reticulum), và bộ máy Golgi (Golgi apparatus)của tế bào tuyến giáp tổng hợp và tiết một lượng lớn phân tử glycoprotein có tên thyroglobulin có khối lượng phân tử 660 000 vào trong các túi tuyến.
Mỗi phân tử thyroglobulin chứa 140 tyrosine amino acid (amino acid này nằm trong cấu trúc phân tử của thyroglobulin).
Bên cạnh đó, các tế bào tuyến còn có chức năng cung cấp iod, enzyme và các thành phần cần thiết khác cho quá trình tổng hợp hormon.
Quá trình oxi hóa của ion iod
Bước quan trọng đầu tiên của quá trình tổng hợp hormon là chuyển iod sang dạng oxy hóa (oxidized from of iodine). Quá trình này được xúc tác bởi enzyme peroxidase và hydrogen peroxide. Peroxidase có mặt ở phần chóp của màng tế bào hoặc trong tế bào chất (gần màng tế bào) nơi có thể cung cấp iod dạng oxy hóa cho quá trình biến đổi thyroglobulin.
Nếu hệ thống peroxidase bị khóa hoặc khiếm khuyết do di truyền, tuyến giáp sẽ không có khả năng tổng hợp hormon.
Tyroxine và hình thành hormon tuyến giáp
Iod oxi hóa (ở dạng phân tử) có thể kết hợp trực tiếp với tyrosine vớit tốc độ rất thấp. Trong các tế bào tuyến giáp, iod oxi hóa được liên kết với enzyme iodinase làm cho tốc độ kết hợp của nó với tyrosine có thể sảy ra trong thời gian tính bằng giây. Vì vậy, ngay sau khi thyroglobulin được tiết ra, khoảng 1/6 tyrosine trong cấu trúc của thyroglobulin đã kết hợp được với iod.
Đầu tiên tyrosine kết hợp với iod hình thành monoiodotyrosine sau đó là diiodothyrosine. Trong vài phút đến vài giờ (có khi vài ngày)tiếp theo, các cặp diiodothyrosine kết hợp với nhau. Sản phẩm của các "cặp đôi" chính là các phân tử thyroxine. Tuy vậy cơ chế của quá trình cặp đôi vẫn đang được nghiên cứu.
Nếu một phân tử monoiodothyrosine kết hợp với một phân tử diiodothyrosine sẽ hình thành triiodothyronine.
Dự trữ thyroglobulin
Sau khi thyroxine và triiodothyronine được tổng hợp, mỗi phân tử thyroglobulin mang từ 5 đến 6 phân tử thyroxine. Số lượng phân tử triiodothyronine trong thyroglobulin bằng khoảng 1/10 so với số lượng thyroxine.
Hormon được dữ trữ dưới dạng này trong các túi tuyến khoảng vài tháng và có thể đáp ứng đủ lượng hormon cần thiết cho cơ thể trong thời gian đó. Chính vì vậy, khi khả năng tổng hợp hormon của tuyến giáp không còn nữa, ta vẫn có thể chưa thấy được các triệu chứng trong mấy tháng đầu tiên.
Thyroglobulin được giải phóng với một lượng không đáng kể. Thay vào đó, thyroxine và triiodothyronine được tách khỏi phân tử thyroglobulin để đi vào máu. Quá trình này được thực hiện như sau:
- Phần màng gần đỉnh của tế bào tuyến (phía trong lòng túi tuyến) hình thành các chân giả bao bọc lấy dịch keo trong túi tuyến hình thành các bọng kiểu ẩm bào (pinocytic vesicles).
- Lysosome kết hợp với các bọng này hình thành các bọng tiêu hóa (digestive vesicles) chứa các enzyme từ lysosome và dịch keo từ túi tuyến.
- Các proteinase trong số các enzyme enzyme làm biến đổi thyroglobulin, giải phóng thyroxine và triiodothyronine.
- Thyroxine và triiodothyronine qua màng đáy của tế bào vào các mao mạch.
Khoảng 3/4 tyrosine đã được iod hóa (iodinated tyrosine) không biến đổi thành hormon mà được ra khỏi tế bào tuyến ở dạng monoiodotyrosine và diiodotyrosine tự do nhưng không vào máu. Chúng được phân tách bởi deiodinase enzyme để giải phóng iod cung cấp cho chu trình hình thành hormon. Nếu thiếu deioddinase enzyme, cơ thể cũng dễ rơi vào tình trạng thiếu iod.
Khoảng 90% hormon tuyến giáp được giải phóng là thyroxine còn triiodothyronine chiếm chưa đến 10%. Tuy vậy, vài ngày sau khi được giải phóng và lưu thông trong hệ tuần hoàn, một phần thyroxine dần dần chuyển sang dạng không kết hợp với iod (deioddinated) để tạo thành triiodothyronine. Do đó, lượng hai hormon này trong máu ở khoảng 90 microgram thyroxine và 35 microgram triiodothyronine trong một ngày. Ngoài ra, khoảng 35 microgram triiodothyronine tạo ngược (reverse triiodothyronine) do tách một iod từ thyroxine gần đầu carboxyl được tạo thành mỗi ngày nhưng gần như ở trạng thái không hoạt động.
Cường độ tác động của triiodothyronine bằng khoảng 4 lần so với thyroxine nhưng thời gian duy trì tác động của thyroxine dài bằng khoảng hơn 4 lần so với triiodothyronine. Vì thế tác động của hai hormon này đến mô bào được coi gần tương đương.
Tại các mô bào, hầu hết thyroxine chuyển thành dạng triiodothyronine. Chính vì thế, triiodothyronine được coi là hormon có vai trò chính chứ không phải là thyroxine.
Kết hợp của hormon tuyến giáp với protein trong huyết thanh
Khi vào máu, thyroxine và triiodothyronine ngay lập tức kết hợp với một số loại protein của huyết tương. Khoảng 2/3 kết hợp với một loại glycoprotein có tên thyroxine-binding globulin, 1/4 với thyroxine-binding prealbumin và khoảng 1/10 kết hợp với albumin.
Nồng độ của thyroxine-binding globulin chỉ vào khoảng 1-1,5 milligram/deciliter huyết tương nhưng với ái lực cao với hormon nên hầu hết hormon tuyến giáp được kết hợp với protein.
Khả năng kết hợp của các protein với thyroxine cao hơn khoảng 10 lần so với khả năng kết hợp với triiodothyronine. Nồng độ của thyroxine trong máu (như đã đề cập đến trong phần trước) cũng cao hơn rất nhiều so với nồng độ của triiodothyronine.
Vì những lý do trên, tổng lượng thyroxine được kết hợp với protein trong huyết tương cao gấp khoảng 60 lần so với lượng triiodothyronine kết hợp với protein.
Giải phóng thyroxine và triiodothyronine
Do ái lục của protein với thyroxine cao hơn nên thyroxine được giải phóng vào tế bào rất chậm. Khoảng 1/2 thyroxine được giải phóng trong vòng 6 ngày trong khi đó chỉ mất 1,3 ngày 1/2 triiodothyronine đã được giải phóng để vào tế bào.
Khi vào tế bào, cả hai hormon kết hợp với protein trong tế bào (thyroxine vẫn có khả năng kết hợp cao hơn). Vì vậy, một lần nữa chúng được dự trữ trong tế bào khoảng vài ngày đến vài tuần.
Chu kỳ tiềm tàng và duy trì tác dụng của hormon
Sau khi tiêm một lượng lớn thyroxine vào cơ thể người, các biến đổi về tốc độ phản ứng trao đổi chất không được phát hiện trong vòng 2-3 ngày chứng tỏ trước khi phát huy tác dụng đối với tế bào, thyroxine có chu kỳ tiềm tàng (latency period).
Sau thời gian đó tác dụng của hormon tăng nhanh chóng và có thể đạt tới mức dộ cực đại trong khoảng sau 10-12 ngày rồi giảm dần xuống còn 1/2 sau khoảng 15 ngày. Một số ảnh hưởng có thể kéo dài từ 6 tuần đến 2 tháng.
Tác dụng của triiodothyronine diễn ra nhanh gấp 4 lần so với thyroxine. Chu kỳ tiềm tàng của nó khoảng 6-12 giờ và đạt mức độ cực đại chỉ sau 2-3 ngày.
Khả năng kết hợp với protein huyết tương và trong tế bào cùng với sự giải phóng hormon là những yếu tố ảnh hưởng đến chu kỳ tiềm tàng và phát huy tác dụng của hormon. Tuy vậy, hoạt động của hormon tại tế bào cũng có ảnh hưởng đến chu kỳ tiềm tàng của nó (xem phần sau).
Hormon tuyến giáp có hai ảnh hưởng chính trong cơ thể: (1) làm tăng cường các phản ứng trao đổi chất (TĐC) và (2) kích thích tăng trưởng đối với trẻ em.
Làm tăng cường trao đổi chất (increase in metabolic rate)
Hormon tuyến giáp làm tăng TĐC ở hầu hết các loại mô bào loại trừ một ở não, lách, dịch hoàn và phổi. Nếu một lượng lớn hormon tuyến giáp được tiết ra, tốc độ các phản ứng trao đổi chất có thể tăng 60-100% so với bình thường, khả năng sử dụng thức, quá trình tổng hợp protein cũng như sử dụng protein tăng. Tỷ lệ tăng trưởng ở người trẻ tuổi tăng nhanh. Hoạt động tinh thần dễ hưng phấn; hoạt động của hầu hết các tuyến nội tiết khác cũng được tăng cường. Tuy nhiên, nhiều cơ chế dẫn đến tác động này vẫn đang đang được tìm hiểu.
Tăng tổng hợp protein
Khi tiêm hormon tuyến giáp (thyroyxine hay triiodothyronine) cho động vật, tổng hợp protein tăng rất sớm ở hầu hết các mô do qua trình dịch mã được tăng cường và sự hình thành protein tại các ribosome tăng lên. Ở giai đoạn sau (vài giờ đến vài ngày), quá trình sao mã hình thành RNA từ các gene tăng lên dẫn đến tăng tổng hợp protein theo phương thức: (1) hormon (chủ yếu là triiodothyronine từ deiodinated thyroxine trong tế bào kết hợp với các receptor protein trong tế bào; (2) Phức hợp receptor-hôrmn hoạt hóa các gene, xúc tiến sao mã và tổng hợp RNA dẫn đến tăng cường tổng hợp protein.
Tác động đến hệ thống enzyme tế bào
Ít nhất có khoảng 100 enzyme trong tế bào tăng về số lượng do tổng hợp protein được tăng cường dưới tác động của hormon tuyến giáp. Ví dụ α -glycerophosphate dehydrogenase có thể tăng đến 6 lần so với bình thường. Enzyme này đóng vai trò quan trọng trong phân giải carbonhydrate nên có thể cho rằng hormon tuyến giáp làm tăng sử dụng carbonhydrate. Bên cạnh đó, các enzyme oxi hóa và các hệ thống vận chuyển electron nội bào cũng được tăng cường (cả hai được thể hiện trong các ty thể).
Tác động đến ty thể
Dưới tác động của hormo tuyến giáp, ty thể tăng cả về số lượng lẫn kích thước. Diện tích bề mặt của màng ty thể tăng cùng với tăng cường trao đổi chất. Như vậy tác dụng của hormonn tuyến giáp đến TĐC thông qua ảnh hưởng đến hệ thống ty thể của tế bào từ đó tăng ATP cung cấp năng lượng cho tế bào. Tuy vậy tăng số lượng và hoạt động của ty thể cũng có thể là kết quả của tăng hoạt động của tế bào.
Nếu tiêm một lượng lớn hormon tuyến giáp cho động vật, ty thể có thể phồng lên một cách bất thường nhưng không đi cùng với quá trình phosphoryl hóa, sinh nhiệt nhưng số lượng ATP ít. Tuy vậy, ở điều kiện bình thường câu hỏi được đặt ra là hormon ở nồng độ nào có thể gây ra ảnh hưởng này kể cả ở những người bị nhiễm độc tuyến giáp.
Tăng vận chuyển ion qua màng tế bào
Dưới tác động của hormon, một trong những enzyme tăng về số lượng và hoạt tính là Na-K ATPase làm tăng vận chuyển Na và K qua màng tế bào ở một số mô. Mặc dù quá trình vận chuyển này cấn đến năng lượng và sinh nhiệt, nó có thể được coi là một trong các cơ chế qua đó hormon tuyến giáp làm tăng cường trao đổi chất của cơ thể.
Tóm lại: Một điều rõ ràng là nhiều ảnh hưởng của hormon tuyến giáp đến tế bào đã được quan sát nhưng cơ chế đặc hiệu để dẫn đến những ảnh hưởng đó vẫn cần được làm rõ. Một trong những cơ chế ứng cử viên là khả năng hoạt hóa quá trình sao mã của các DNA trong nhân tế bào dẫn đến làm tăng cường quá trình tổng hợp protein.
Kích thích tăng trưởng (effect on growth)
Hormon tuyến giáp có ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cơ thể. Đã từ lâu chúng ta biết rằng chúng cần thiết cho quá trình biến thái (metaphormic change) của nòng nọc.
Ở người, ảnh hưởng rõ ràng nhất là đối với quá trình sinh trưởng trong gia đoạn trẻ thơ. Nếu trẻ bị thiểu năng tuyến giáp, quá trình phát triển sẽ chậm thậm chí dừng lại. Nếu cường tuyến giáp (tuyến hoạt động quá mức) sẽ dẫn đến hiện tượng phát triển nhanh làm trẻ cao to một cách khác thường. Tuy nhiên đĩa sinh trưởng của xương có thể hợp nhất với phần thân xương rất sớm và dẫn đến giảm chiều cao ở tuổi trưởng thành.
Một tác động quan trọng của hormon tuyến giáp là kích thích bộ não phát triển trong thời kỳ bào thai và năm đầu tiên sau khi trẻ chào đời. Nếu tuyến giáp của bào thai không tiết đủ hormon, bộ não phát triển chậm trong suốt thời kỳ bào thai và trong năm đầu tiên sau khi ra đời. Nếu trẻ không được dùng liệu pháp hormon tuyến giáp thích hợp để điều trị sẽ có thể phải sống trong tình tạng thiểu năng trí tuệ suốt đời (xem phần bệnh tuyến giáp).
Bên cạnh khả năng làm tăng cường quá trình tổng hợp protein, quá nhiều hormon tuyến giáp có thể làm tăng tốc quá trình trao đổi chất, protein đưa vào trao đổi nhiều hơn lượng được tổng hợp vì vậy kho dự trữ protein được huy động và các amino acid được giải phóng vào dịch ngoại bào.
Ảnh hưởng đến các cơ chế đặc biệt
Ảnh hưởng đến trao đổi carbohydrate
Hormon tuyến giáp kích thích tất cả các yếu tố liên quan đến trao đổi carbohydrate bao gồm tăng khả năng thu nhận glucose của tế bào, tăng dự trữ glycogen, tăng tổng hợp glucose từ các chất không phải carbohydrate (như lactate, một số amino acid và glycerol; các quá trình tổng hợp glucose theo con đường này hay sảy ra ở gan, thận - ở thực vật, hay ở trong hạt). Hormon tuyến giáp cũng làm tăng khả năng hấp thu của dạ dày ruột, thậm chí làm tăng tiết insulin dẫn đến ảnh hưởng thứ cấp đến trao đổi chất. Tất cả những ảnh hưởng này có thể được giải thích dựa trên khả năng làm tăng cường các enzyme của hormon tuyến giáp.
Ảnh hưởng đến trao đổi chất béo
Tất cả các yếu tố trong trao đổi chất béo đều chịu ảnh hưởng của hormon tuyến giáp. Tuy nhiên, vì mô mỡ là "kho dự trữ năng lượng dài hạn" nên nếu được huy động quá mức sẽ làm tăng nồng độ các axít béo tự do trong huyết tương. Hormon tuyến giáp đồng thời cũng làm tăng cường quá trình oxi hóa các axit béo trong tế bào.
Ảnh hưởng đễn mỡ trong máu và trong gan
Tăng nồng độ hormon tuyến giáp làm giảm lượng cholesterol, phospholipid và triglyceride trong máu mặc dù nồng độ axít béo tự do tăng. Nếu giảm tiết hormon tuyến giáp sẽ làm tăng nồng độ cholesterol, phospholipid và triglyceride dẫn đến tăng dự trữ mỡ trong gan. Hiện tượng tăng nồng độ chất béo trong máu kéo dài do thiểu năng tiết của tuyến giáp thường liên quan đến tạo huyết khối trong mạch quản.
Ảnh hưởng đến trao đổi vitamin
Vitamin là cấu phần quan trọng của một số enzyme và coenzyme. Hormon tuyến giáp làm tăng tổng hợp protein trong đó có các enzyme nên chắc chắn phải cần đến các vitamin. Vì vậy, hiện tượng thiếu các vitamin tương ứng cho tổng hợp enzyme có thể sảy ra khi tuyến giáp tăng cường hoạt động tiết mà lượng vitamin thu nhận không đủ.
Ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi chất
Vì hormon tuyến giáp làm tăng cường TĐC ở hầu hết các loại mô bào nên thiếu hormon tuyến giáp sẽ làm giảm trầm trọng quá trình TĐC.
Ảnh hưởng đến khối lượng cơ thể
Tăng tiết hormon tuyến giáp thường làm giảm khối lượng cơ thể và ngược lại. Tuy nhiên, không phải điều này luôn luôn sảy ra vì hormon tuyến giáp còn có tác dụng tăng cường khẩu vị, làm ta có thể ăn nhiều hơn và có thể dẫn đến sự thay đổi của tốc độ trao đổi chất.
Ảnh hưởng đến hệ tim mạch (cardiovascular system)
Tăng cường TĐC sẽ làm tăng nhu cầu sử dụng oxy và làm tăng các sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi ở các mô, tăng nhịp tim, tăng tuần hoàn máu đặc biệt là tuần hoàn da giúp cơ thể thải nhiệt. Nhịp tim là một căn cứ để chẩn đoán ưu năng tuyến giáp.
Nếu nồng độ hormon tuyến giáp tăng nhẽ sẽ dẫn đến tăng cường độ tim nhưng nếu tăng quá cao sẽ giảm co bóp cơ tim có thể gây suy tim.
Có thể làm thể tích máu tăng nhẹ.
Làm giảm huyết áp tâm thu (systolic pressure) và tăng huyết áp tâm trương (diastolic pressure).
Ảnh hưởng đến hô hấp
Tăng cường TĐC làm tăng nhu cầu sử dụng oxy và tạo CO2 sẽ kích thích tầm số và cường độ hô hấp.
Ảnh hưởng đến tiêu hóa
Tăng khẩu vị, tăng tiết dịch tiêu hóa và nhu động dạ dày-ruột, có thể dẫn đến ỉa chảy. Nếu thiếu hormon, ngược lại, sẽ gây táo bón.
Hệ thần kinh trung ương
Thông thường hormon tuyến giáp làm tăng cường "tốc độ" các hoạt động trí não và ngược lại. Ưu năng tuyến giáp dễ có khuynh hướng gây rối loạn thần kinh chức năng, lo lắng quá mức, bồn chồn, hoang tưởng v.v.
Chức năng cơ
Làm tăng cường phản ứng của cơ. Nếu nồng độ hormon cao quá mức sẽ làm yếu cơ do protein bị phân giải. Thiếu hormon tuyến giáp làm yếu cơ, cơ thể lờ đờ, uể oải do thời gian nghỉ sau khi co của cơ kéo dài.
Ưu năng tuyến giáp gây rung cơ - một dấu hiệu dễ thấy của bệnh này. Kiểu rung cơ trong trường hợp này khác với rung cơ của bệnh Parkinson hoặc khi run. Có thể kiểm tra sự rung cơ do ưu năng tuyến giáp bằng cách đặt một mảnh giấy trên các ngón tay duỗi thẳng và quan sát độ rung của mảnh giấy. Triệu chứng rung cơ được cho là do tăng độ mẫn cảm của các synap thần kinh của vùng tủy sống điều khiển trương lực cơ. Rung cơ là yếu tố để đánh giá mức độ ảnh hưởng của hormon tuyến giáp đến trung ương thần kinh.
Ảnh hưởng đến giấc ngủ
Ưu năng tuyến giáp gây mệt mỏi do tác động đến cơ nhưng lại gây khó ngủ do các kích thích thần kinh.
Ảnh hưởng đến các tuyến nội tiết khác
Tăng tiết của tuyến giáp làm tăng cường tiết hormon của hầu hết các tuyến nội tiết khác.
Ảnh hưởng đến chức năng sinh dục
Cơ thể chỉ cần một lượng hormon tuyến giáp vừa đủ, không thừa không thiếu cho hoạt động sinh dục bình thường. Thiếu hormon tuyến giáp ở nam giới sẽ làm giảm hay mất ham muốn tình dục nhưng nếu quá thừa hormon này lại có thể bị liệt dương.
Ở phụ nữ, thiếu hormon tuyến giáp có thể dẫn đến chứng rong kinh (menorrhagia), loạn chu kỳ kinh nguyệt hay mất kinh. Thiểu năng tuyến giáp có thể làm giảm ham muốn tình dục. Nếu ưu năng tuyến giáp làm giảm quá trình chảy máu và thường mất kinh.
Ảnh hưởng của hormon tuyến giáp đến dịch hoàn và buồng trứng có thể thông qua các ảnh hưởng kết hợp đến trao đổi chất và ảnh hưởng đến tuyến yên.
Ảnh hưởng của hormon kích thích tuyến giáp (Thyroid-Stimulating Hormone)
TSH (hormon của thùy trước tuyến yên) còn được gọi là thyrotropin là một glycoprotein có khối lượng phân tử khoảng 28.000. TSH kích thích tuyến giáp tiết thyroxine và triiodothyronine thông qua sự kích thích hoạt động của các tế bào tuyến giáp :
- Phân giải thyroglobulin trong tế bào dẫn đến tăng nồng độ hormon tuyến giáp trong máu. Đây là tác động "sớm" làm hormon tuyến giáp xuất hiện trong máu khoảng 30 phút sau khi tiêm TSH thực nghiệm (các tác động khác sảy ra chậm hơn).
- Tăng cường hoạt động các bơm iod, tăng tôc độ "bắt" iod của các tế bào tuyến giáp, tăng tỷ lệ ion iod trong màng tế bào tới vài lần cao hơn nồng độ ion iod ngoài tế bào.
- Iod hóa tyrosine và tăng sự bắt cặp của chúng để tạo thành hormon.
- Tăng kích thước và hoạt động tiết của các tế bào tuyến giáp.
- Tăng số lượng tế bào tuyến đồng thời làm chúng biến đổi hình thái từ hình khối thành hình trụ và tạo các gấp nếp trên biểu mô các túi tuyến.
Vai trò của cAMP:
Trước đây các nhà nghiên cứu đã gặp nhiều khó khăn để giải thích phuơng thức tác động của TSH. Hiện nay cách giải thích được chấp nhận (hay ít nhất là được tạm thời chấp nhận) là tác động của nó thông qua hệ thống cAMP của tế bào. Trước tiên, TSH kêt hợp với TSH receptor trên màng tế bào kích thích adenylcylase màng dẫn đến làm tăng quá trình hình thành cAMP trong tế bào. cAMP đến lượt mình hoạt động như chất mang tín hiệu thứ cấp tác động đến hệ enzyme trong tế bào tuyến giáp. Kết quả các hormon được tiết ra và các tế bào tuyến phát triển. Phương thức tác động này của cAMP diễn ra tương tự ở nhiều loại mô khác.
Chức năng điều hòa của vùng dưới đồi thị
Các kích thích điện tác động đến một số nhân tại vùng dưới đồi tiết hormon giải phóng TSH (thyrotropin-releasing hormone: TRH), TRH (pyroglutamyl-histidyl-proline-amide) được chuyển xuống thùy trước tuyến yên qua hệ thống cửa kích thích thùy trước tuyến yên tiết TSH. Một số nhân trong vùng dưới đồi có tác dụng tiết TRH là dorsomedial nucleus, suprachiasmatic nucleus, ventromedial nucleus, anterior hypothalamus, preoptic area và paraventricular nucleus. Nếu hệ thống cửa đồi thị-tuyến yên bị khóa, lượng TSH tiết ra từ thùy trước tuyến yên giảm mạnh nhưng không bị triệt tiêu.
Nếu vùng dưới đồi tiết somatostatin sẽ ức chế thùy trước tuyến yên tiết TSH và hormon sinh trưởng. Vai trò của somatostatin trong quá trình điều khiển chức năng tuyến giáp đang tiếp tục được tìm hiểu.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và các kích thích thần kinh
Giữ chuột thí nghiệm ở điều kiện lạnh trong và tuần làm tăng cường tiết hormon tuyến giáp (có khi tăng tới hơn 100%) đồng thời tăng cường tỷ lệ trao đổi chất tới 50%. Tương tự, nếu người chuyển đến sống tại các vùng lạnh giá trao đổi chất của cơ thể cũng sẽ tăng cường.
Trạng thái hưng phấn hay ức chế quá mức làm giảm tiết hormon tuyến giáp thông qua kích thích hệ thần kinh giao cảm (có thể do những biến đổi về tốc độ của các phản ứng trao đổi chất và thân nhiệt).
Tác động của nhiệt độ thấp cũng như của trạng thái tinh thần bị mất hoàn toàn nếu cuống tuyến yên bị cắt chứng tỏ tất cả những yếu tố này đều phát huy tác dụng đến tuyến giáp thông qua vùng dưới đồi.
Thông tin phản hồi
Tăng tiết hormon tuyến giáp dẫn đến giảm tiết TSH của tuyến yên. Nếu tốc độ tiết hormon tuyến giáp tăng 1,75 lần thì quá trình tiết TSH gần như triệt tiêu. Tác động này sẽ giảm đi nếu trục đồi thị tuyến yên bị gián đoạn chứng tỏ cơ chế tác động ngược chủ yếu thông qua ảnh hưởng trực tiếp của hormon tuyến giáp đến tuyến yên (tác động đến vùng dưới đồi yếu hơn).
Một cơ chế khác được đưa ra là hormmon tuyến giáp làm giảm số lượng các TRH receptor của các tế bào tiết TSH dẫn đến làm giảm kích thích của TRH.
Cơ chế điều hòa ngược đảm bảo nồng độ hormon tuyến giáp trong máu tương ứng với tôc độ của các phản ứng trao đổi chất. Khi cơ thể vận động nhiều (ví dụ khi tập thể thao) quá trình trao đổi chất tăng nên tôc độ tiết hormon tuyến giáp cũng tăng.
Những chất (hay dược phẩm) ức chế tuyến giáp được gọi là các chất kháng tuyến giáp (antithyroid substances). Cơ chế tác dụng của các chất đối với tuyến giáp khác nhau:
1. Thiocyanate ion: Làm giảm khả năng "bẫy" iod do các bơm iod vào trong tế bào tuyến giáp cũng có khả năng tương tự đối với các ion nhu thiocyanate, perchlorate, và nitrat. Nếu tiêm một trong ba loại ion này sẽ cạnh tranh với iod làm giảm khả năng "bắt" iod của tế bào.
Tuy lượng iod giảm nhưng thyroblobulin vẫn được tổng hợp nhưng không được iod hóa để trở thành hormon. Thiếu hormon tuyến giáp dẫn đến tăng tiết TSH của tuyến yên đến lượt TSH kích thích tuyến giáp phát triển gây phì đại tuyến giáp.
2. Propylthiouracil và các hợp chất tương tự như methimazole và carbimazole ngăn cản quá trình hình thành hormon từ iod và tyrosine thông qua tác dụng ngăn cản iod hóa tyrosine hoặc ghép cặp tyrosine đã được iod hóa.
Propylthiouracil không ngăn cản sự hình thành thyroglobulin nhưng do thiếu thyroxine và triiodothyrinine trong thyroglobulin dẫn đến kích thích tuyến yên tiết TSH qua cơ chế phản hồi vì vậy, tương tự như thiocynate, propylthiouracil cũng gây phì đai tuyến giáp trạng.
3. Ức chế hoạt động do iod: Nếu nồng độ iod trong máu quá cao (gấp một trăm lần nồng độ bình thường) sẽ làm giảm hoạt động của các tế bào tuyến giáp trong khoảng vài tuần. Tốc độ "bắt" iod, hình thành hormon, hoạt động tiết của tế bào tuyến và tốc độ giải phóng hormon đều giảm. Cơ chế tác động được cho là thông qua ức chế TSH.
Nồng độ iod quá cao gây ức chế tất cả các giai đoạn của quá trình hình thành và tiết hormon của tuyến giáp, giảm kích thước của tuyến, giảm lượng máu cung cấp. Tác dụng này trái ngược với các chất kháng tuyến giáp khác. Vì vậy, đối với bệnh nhân phải qua phẫu thuật cắt bỏ tuyến giáp, người ta thường cho dùng iod trước đó 2-3 tuần để hạn chế kích thước vùng phải phẫu thuật.
Ưu năng tuyến giáp (hyperthyroidism)
Sơ lược về bệnh
1. Nguyên nhân gây bệnh: Các chất kháng tuyến giáp, nhiễm độc tuyến giáp, bệnh Grave.
2. Đặc điểm của bệnh: Tăng kích thước tuyến giáp (có khi bằng 2-3 lần kích thước bình thường; tăng số lượng tế bào tuyến và các gấp nếp tế bào); tăng hoạt động tiết của tế bào (có khi cao gấp 5-15 lần).
3. Những biến đổi của ưu năng tuyến giáp: Tương tự như khi tuyến yên tiết quá nhiều TSH nhưng trong trường hợp này nồng độ TSH trong huyết tương có khi thấp hơn mức bình thường và đôi khi có sự hiện diện của các chất có hoạt tính giống TSH. Những chất này thường là các kháng thể trên màng tế bào tuyến giáp và có khả năng kết hợp với các receptor của TSH từ đó tác động qua hệ thống cAMP của tế bào dẫn đến hiện tượng phì đại.
Một trong số những kháng thể loại này (phát hiện được ở khoảng 50-80% bệnh nhân ưu năng tuyến giáp) là yếu tố kích thích tuyến giáp trường diễn (long-acting thyroid stimulator: LATS) có khả năng kích thích tuyến giáp trong khoảng 12 giờ (trong khi TSH thường chỉ phát huy tác dụng trong khoảng 1 giờ). Hormon tuyến giáp đươc tiết ra dưới kích thích của LAST sẽ ức chế tiết TSH của tuyến yên.
Các kháng thể gây ưu năng tuyến giáp thường là kết quả của phản ứng tự miễn dịch (chúng được sản sinh để chống lại chính mô tuyến giáp).
Ngoài ra, ưu năng tuyến giáp còn do khối u trong mô tuyến giáp tiết hormon (không liên quan đến bệnh tự miễn dịch). Phần mô tuyến còn lại (ngoài khối u) hầu như không có khả năng hoạt động vì hoạt động tiết TSH gần như bị ức chế hoàn toàn.
Biểu hiện của bệnh
Một số biểu hiện thường thấy như (1) Khả năng chịu nóng kém, (2) nhiều mồ hôi, (3) giảm cân (từ mức độ nhẹ đến nặng), (4) ỉa chảy, (5) yếu cơ, (6) hồi hộp, (7) mệt mỏi nhưng mất ngủ, (8) run tay.
Hầu hết (không phải tất cả) những bệnh nhân ưu năng tuyến giáp có hiện tượng lồi nhãn cấu (mắt lồi - exophthalmos) và có thể làm tăng độ căng của thần kinh thị giác ảnh hưởng đến khả năng nhìn. Mi mắt có thể không khép được hoàn toàn nên giác mạc dễ bích kích thích và nhiễm trùng. Nếu nặng, giác mạc có thể bị viêm loét.
Nguyên nhân dẫn đến lồi mắt có thể là do biến đổi cấu tạo các cơ mắt (các yếu tố gây những biến đổi này vẫn chưa được xác đinh một cách chắc chắn và không loai trừ cơ chế miễn dịch).
Chẩn đoán
- Đo nồng độ thyroxine tự do trong huyết tương (dùng radioimmunoassay).
- Xác đinh tốc độ trao đổi chất (metabolic rate, thường tăng trong phạm vi +30 đến +60 đối với những bệnh nhân nặng).
- Xác định (đo) ảnh hưởng của TRH đến thùy trước tuyến yên. Phương pháp được tóm tắt như sau: Tiêm một lượng nhỏ TRH tổng hợp vào tĩnh mạch và đo nồng độ (từ đó xác định mức độ tăng TSH trong huyết tương (với radioimmunoassay). Nếu ưu năng tuyến giáp do các chất kháng tuyến giáp thì hoạt động tiết TSH của tuyến yên hoàn toàn bị ức chế vì nồng độ thyroxine và triiodothyronine quá cao do đó không có hiện tượng tăng TSH trong máu.
Điều trị
- Phẫu thuật cắt bỏ phần lớn tuyến giáp (trước khi phẫu thuật vài tuần bệnh nhân thường được tiêm propylthiouracil hoặc cho bệnh nhân dùng liều cao iod sẽ giúp làm giảm kích thước tuyến giáp trạng)
- Điều trị bằng iod phóng xạ
Nhược năng hay thiểu năng tuyến giáp (hypothyroidism)
Sơ lược về bệnh
Ảnh hưởng của nhược năng tuyến giáp nhìn chung là ngược với ảnh hưởng của ưu năng tuyến giáp.
Cũng như trường hợp ưu năng, nhươc năng tuyến giáp trong nhiều trường hợp do tự miễn dịch gây nên nhưng không kích thích tuyến giáp phát triển (như trường hợp ưu năng) mà ngược lại, phá hủy nó. Giai đoạn đầu thường gây viêm tuyến rồi xơ hóa làm các tế bào tuyến bị phá hủy, mất hoạt động và không còn khả năng tiết hormon. Tuy nhiện, một vài dạng nhược năng tuyến giáp đi đôi với hiện tượng phì đại tuyến giáp (thyroid goiter).
Nhược năng do thiếu iod gây phì đại tuyến giáp (bướu cổ): Để tuyến giáp và trục điều hòa tuyến yên-tuyến giáp hoạt động bình thường, mỗi năm cơ thể chúng ta cần khoảng 50 mg iod. Nếu ta sống trong vùng thiếu iod (hàm lượng iod trong đất và trong thức ăn thấp) lại không được bổ sung iod trong thức ăn hàng ngày, tuyến giáp sẽ không đủ iod để sản xuất hormon (như đã nói ở phần trên, iod là yếu tố/thành phần quan trọng trong quá trình tổng hợp cũng như trong thành phần của hormon tuyến giáp). TSH do tuyến yên tiết ra kích thích các tế bào tuyến giáp sản xuất một lựong lớn thyroglobulin (ở thể keo) chứa đầy trong các túi tuyến làm cho tuyến giáp ngày càng tăng về kích thước. Khi thiếu iod các hormon thyroxin và triiodothyronine không được tạo ra nên quá trình sản xuất TSH của tuyến yên sẽ không bị ức chế làm cho các túi tuyến tăng kích thước một cách đáng kinh ngạc (có khi đạt tới trên nửa cân!!!).
Nhược năng tuyến giáp gây phì đại dạng keo như trên cũng có thể sảy ra trong trường hợp không phải thiếu iod, tuyến vẫn có khả năng tiết hormon nhưng tần số ức chế hoạt động của tuyến sảy ra nhanh hơn.
Một số nguyên nhân liên quan đến hiện tượng bệnh lý này bao gồm: (1) rối loạn cơ chế "bẫy" iod, (2) rối loạn hệ thống peroxidase (iod không được oxy hóa), (3) rối loạn ở bước "bắt cặp" của tyrosine đã đươc iod hóa nên hormon không được tạo ra, (4) rối loạn enzyme khử iod, (5) một số loại thực phẩm chứa các chất kháng tuyến giáp.
Biểu hiện của nhược năng tuyến giáp
Mệt mỏi, thường gặp trạng thái không tỉnh táo, buồn ngủ (có thể ngủ 14-16 tiếng một ngày), mỏi cơ, chậm nhịp tim và giảm lưu lượng máu tuần hoàn, có thể tăng cân, táo bón, đầu óc uể oải, lông & tóc không phát triển, da xuất hiện vảy, thay đổi giọng nói (khàn kiểu ếch kêu), trong trường hợp bệnh nặng có thể bị phù. Người bệnh có thể bị huyết khối động mạch đặc biệt là mạch vành do tăng lipid trong máu (tăng cholesteron huyết).
Chẩn đoán nhược năng tuyến giáp
Áp dụng phương pháp như đối với ưu năng tuyến giáp nhưng trong trường hợp này có biểu hiện:
- Nồng độ thyroxine trong máu thấp
- Nếu cơ thể bị phù, tốc độ trao đổi chất ở vào khoảng -30 đến -45
- Tăng tiết TSH tuyến yên khi tiêm TRH (chỉ trừ ít trường hợp nhươc năng do đáp ứng của tuyến yên với TRH bị ức chế).
Điều trị
Phương pháp tốt nhất là duy trì hàm lượng hormon tuyến giáp cần thiết cho cơ thể bằng cách bổ sung hàng ngày chất chiết tuyến giáp hay thyroxine tinh chế.
Kém phát triển hoạt động trí não do tuyến giáp
Do di truyền, tuyến giáp của bào thai có thể không phát triển sẽ làm chậm phát triển trí não (congenital cretinism).
Nếu nhược năng tuyến giáp sảy ra trong thời kỳ bào thai, sau khi sinh, thời kỳ chưa trưởng thành do thiếu iod cũng có thể làm trí não chậm phát triển (endemic cretinism).
Tre sơ sinh không có tuyến giáp vẫn có thể có hình thể bình thường nhưng sau vài tuần (khi không còn hormon được cung cấp từ cơ thể mẹ khi bào thai còn nằm trong tử cung) sẽ trở nên 'oặt oẹo', chậm lớn hay dừng phát triển (cả về tầm vóc lẫn trí não). Hiệu quả điều trị phụ thuộc vào thời điểm phát hiện bệnh và sử dụng các phương pháp thích hợp.
