Trijodotyronina i tyroksyna

Tarczyca jest gruczołem wydzielania wewnętrznego zlokalizowanym w przednio-dolnej części szyi. Tyroksyna (tetrajodotyronina, T4) i powstająca z niej trijodotyronina (liotyronina, T3) są głównymi hormonami wytwarzanymi przez gruczoł tarczowy. Tyroksyna powstaje w tarczycy z tyrozyny, na skutek jej jodowania.

Biosynteza i metabolizm

Jony jodu przenoszone są na komórki gruczołowe, gdzie utleniane są przez peroksydazę do jodu atomowego. Następnie jod, przy udziale enzymu jodotyrozynazy, wbudowywany jest w pozycje 3 i 5 tyrozyny. Produktem tego procesu jest 3-jodotyrozyna (MIT) i 3,5-dijodotyrozyna (DIT). W kolejnym etapie syntezy hormonów tarczycy dwie cząsteczki DIT lub jedna cząsteczka DIT i jedna cząsteczka MIT łączą się ze sobą w reakcji, która nosi miano reakcji Harringtona. W jej efekcie powstaje 3,5,3′- trijodotyronina (DIT+MIT) i 3,5,3′,5′-tetrajodotyronina (2 cz. DIT).

Związki te występują w postaci tyreoglobuliny, czyli są połączone z białkiem, glikoproteiną zawierającą 4 łańcuchy peptydowe. Uwolnienie hormonów z tego połączenia następuje dopiero pod wpływem enzymów proteolitycznych. W takiej wolnej postaci hormony są wydzielane przez komórki tarczycy do krwi. Tyroksyna i trijodotyronina krążące we krwi prawie zawsze związane są jednak z różnymi substancjami białkowymi. Jedynie niewielka ich ilość występuje w postaci wolnej. Wiązanie z nośnikami białkowymi syntetyzowanymi w wątrobie odgrywana bardzo istotną rolę dla ich działania farmakologicznego, ponieważ tylko w wolnej postaci hormony te są dostępne dla tkanek i mogą wykazywać działanie biologiczne.

Tyroksyna najczęściej wiąże się z nośnikiem globulinowym (75%), a rzadziej z nośnikiem prealbuminowym (15%). Zaledwie 10% tego hormonu występuje w połączeniu z nośnikiem albuminowym. W surowicy krwi w postaci wolnej występuje jedynie 0,03% całkowitej ilości tyroksyny. Trijodotyronina wykazuje natomiast mniejsze powinowactwo do białek. W formie niezwiązanej z białkami występuje 0,3% tego hormonu. W ciągu doby tarczyca syntetyzuje ok. 80-100 μg T4 i 7-12 μg T3.

Trijodotyronina charakteryzuje zdecydowanie większa aktywność biologiczna w porównaniu do tyroksyny. Z tego względu 3,5,3′,5′-tetrajodotyronina po dotarciu do tkanek traci jeden atom jodu (z pozycji 5′) i przechodzi w 3,5,3′-trijodotyroninę. Proces odjodowania umożliwia połączenie z białkiem i wywołanie działania wewnątrzkomórkowego. Efektem tej przemiany jest powstanie 25 μg trijodotyroniny, czyli ilości 2-krotnie większej niż dobowe wytwarzanie tego hormonu przez gruczoł tarczowy.

Metabolizm tyroksyny i trijodotyroniny wiąże się z kolejnymi reakcjami odszczepiania atomów jodu. Związki ulegają jednak również deaminacji. W nerkach i wątrobie tworzą również połączenia z kwasem glukuronowym i siarkowym. W takiej postaci wydalane są z moczem lub z żółcią. W jelicie estry tyroksyny mogą ulec rozszczepieniu pod wpływem glukuronidazy. Uwolniona tyroksyna może być wówczas ponownie wchłonięta do krwioobiegu. Eliminacja T4 jest procesem stosunkowo wolnym. Biologiczny czas połowicznego rozpadu wynosi bowiem 6-8 dni. Wpływ na jego długość mają jednak choroby tarczycy. W przypadku niedoczynności gruczołu tarczowego okres półtrwania tyroksyny ulega przedłużeniu, natomiast w nadczynności – skróceniu. Półokres eliminacji trijodotyroniny jest zdecydowanie krótszy i wynosi 24 h.

Zobacz również:

Aktywność biologiczna

Tyroksyna i trijodotyronina, w największym skrócie, pobudzają przemiany metaboliczne organizmu. Ich działanie jest możliwe dzięki obecności w jądrze komórkowym receptorów dla hormonów tarczycy. Dla ich pełnej aktywacji niezbędna jest jednak również obecność receptora steroidowego dla kwasu 9-cis-retinowego – tzw. receptorów RUR.
Działanie hormonów T3 i T4 jest takie samo. Różnica dotyczy wyłącznie siły działania – aktywność trijodotyroniny jest 4-krotnie większa.

Zarówno tyroksyna, jak i trijodotyronina zwiększają podstawową przemianę materii i ilość wytwarzanego ciepła (zwiększenie temperatury ciała). Jest to wynik wpływu na procesy fosforylacji oksydacyjnej. Synteza białek enzymatycznych oraz reaktywność polimerazy RNA jest zwiększona, a synteza matryc fosfolipidowych przyspieszona. Nasilona jest również biosynteza fosfolipidów błon komórkowych. Hormony tarczycy przyspieszają też procesy spalania tlenu. Zużycie tlenu ulega zwiększeniu we wszystkich tkankach, ale szczególnie widoczne jest w wątrobie, mięśniach szkieletowych, mięśniu sercowym, nerkach i śliniankach. Tyroksyna i trijodotyronina nasilają metabolizm wapnia, fosforu, magnezu i potasu oraz zużycie witamin. Pod ich wpływem większy jest także katabolizm białek. Hormony te wpływają także na metabolizm lipidów, pobudzając rozkład tkanki tłuszczowej i proces spalania kwasów tłuszczowych.

Pobudzona jest też synteza cholesterolu. Jego stężenie ulega jednak zmniejszeniu ze względu na nasilenie procesów przemiany cholesterolu do kwasów żółciowych. Hormony tarczycy pobudzają również przemianę węglowodanów, zwiększając między innymi poziom glukozy we krwi. Tyroksyna i trijodotyronina wykazują również znaczny wpływ na mięsień sercowy. Zwiększają czynność serca i jego pojemność minutową oraz szybkość krążenia. Naczynia krwionośne skóry ulegają rozszerzeniu. Ponadto zmniejszają zapasy związków bogatoenergetycznych, takich jak ATP czy fosfokreatyny. Ich działanie obejmuje także uwrażliwianie tkanek na aminy katecholowe. Hormony tarczycy zwiększają też napięcie układu sympatycznego. Źrenice ulegają zatem rozszerzeniu, zwiększa się przesączanie kłębuszkowe i wydzielanie moczu. Tyroksyna i trijodotyronina są ponadto istotne dla utrzymania prawidłowej czynności skurczowej żołądka i jelit.

Tyroksyna i trijodotyronina to nie tylko endogenne hormony tarczycy, ale również substancje lecznicze. Znalazły zastosowanie przede wszystkim w substytucyjnym leczeniu niedoczynności tarczycy. Używane są w postaci soli sodowych, w formie preparatów doustnych lub domięśniowych. Należy także zauważyć, że większą aktywnością biologiczną cechują się związki o konfiguracji lewoskrętnej (L). W związku z tym w lecznictwie częściej stosowane są preparaty zawierające lewotyroksynę oraz L-trijodotyroninę.

Choć tyroksyna i trijodotyronina są związkami naturalnymi dla ludzkiego organizmu ich stosowanie w preparatach leczniczych wiąże się z ryzykiem wystąpienia działań niepożądanych. Przy podaniu dużych dawek mogą powodować tyreotoksykozę, czyli zespół objawów klinicznych związany z nadmiarem hormonów tarczycy we krwi. Najgroźniejsze objawy dotyczą reakcji układu sercowo-naczyniowego. Może bowiem dojść do przyspieszenia czynności serca, napadu dławicy piersiowej, zawału mięśnia sercowego oraz bloku przedsionkowo-komorowego. Pojawić się mogą także inne objawy, np. podniecenie, bezsenność, nadmierne pocenie, drżenie rąk, wzrost ciśnienia tętniczego krwi i zaburzenie płodności u kobiet. Hormony tarczycy nie powinny być zatem stosowane w przypadku chorób serca (np. choroby niedokrwiennej serca), nadciśnienia tętniczego, cukrzycy oraz zmian gruźliczych.

Źródła:
Janiec W. (red.): Farmakodynamika. Podręcznik dla studentów farmacji. PZWL, Warszawa 2008,
Kostowski W., Herman Z. S. (red.): Farmakologia. Podstawy farmakoterapii. PZWL, Warszawa 2010.

Autor: Marta Grochowska