甲狀腺激素（Thyroid hormone，縮寫TH）由甲狀腺分泌，為酪氨酸的含碘衍生物，主要有甲狀腺素（thyroxine，別稱四碘甲腺原氨酸，即T4）和三碘甲狀腺原氨酸（3,5,3′-triiodothyronine，即T3），與特異性受體結合作用，幾乎作用于人體全部細胞。其中，左甲狀腺素（L-T4）的分子式為C15H11O4I4N，相對分子質量為776.93，為人工合成的甲狀腺激素，即3,5,3′,5′-四碘甲狀腺原氨酸，為白色或淺棕色結晶粉末，無臭無味，微溶于水，作用同人體自身合成的甲狀腺素。T3的分子式為C15H12O4I3N，相對分子質量為650.96，是生物活性最強的甲狀腺激素（比T4高3~5倍）。
目前中國已研究出各種甲狀腺激素檢測試劑盒，檢測指標主要有：TT3（三碘甲狀腺原氨酸）、TT4（總甲狀腺素）、FT3（游離三碘甲狀腺原氨酸）、FT4（游離甲狀腺素）和TSH（促甲狀腺激素）等。甲狀腺激素對生長發育、體內新陳代謝、水、電解質、心血管系統、神經系統等具有重要影響。
發現歷史
甲狀腺激素的發現
在中國，早在公元6世紀，已經有利用羊甲狀腺治療呆小癥的記載。動物干甲狀腺提取物（desiccated thyroid extract，DTE）可緩解此類患者的臨床癥狀，包括體溫上升、體重快速減輕、面部浮腫減退等。
1883年，Theodor Kocker等明確了切除甲狀腺與黏液水腫的因果關系。1890年，葡萄牙醫生Bettencourt R和Serrano JA使用綿羊甲狀腺提取物經皮下注射首次成功治療了甲狀腺機能低下癥患者。1年后，英國George Redmayne Murray發表了相似成功經驗的英文報道，即著名的“Murray Injection”。
甲狀腺激素化合物的發現
1914年圣誕節，美國Mayo Clinic的Edward Calvin Kendall教授成功地從牛甲狀腺中分離得到了結晶物并命名為“Thyroxin”，并堅持認為其含有碘，每個分子結合3個碘原子。然而根據這個假說的合成實驗一直失敗。
1926年，英國學者Charles Robert Harington發現Thyroxin每分子結合4個碘原子，合成并命名該分子為thyroxine，即甲狀腺素（T4）。
1949年，甲狀腺素鈉鹽的研制成功克服了T4口服生物利用度有限的不足。1952年，英國生化學家Pitt-Rivers和博士后Gross在《柳葉刀》上發表了1篇論文《The identification of 3: 5: 3'-L-triiodothyronine in human plasma》，報道了在人類血漿中發現的第二種甲狀腺激素——三碘甲狀腺原氨酸（3，5，3′-triiodothyronine,T3），T3生物學效應高于T4。法國生化學家Jean Roche等早于該篇文章1周發表了1篇法語文章，使用與上述文章不同的方法為循環T3的存在提供了證據。
化學結構
甲狀腺素
甲狀腺素根據旋光性不同，分為左甲狀腺素和右甲狀腺素。利用密度泛涵理論（DFT）優化甲狀腺素團簇的幾何結構如下圖：
三碘甲腺原氨酸
主要來源于甲狀腺素的轉化，與甲狀腺素結構相近，不同的是三碘甲狀腺原氨酸結構式中第二個環上缺少一個碘原子。
理化性質
左甲狀腺素（L-thyroxine,L-T4）
L-T4為人工合成的甲狀腺激素，即3,5,3′,5′-四碘甲狀腺原氨酸。L-T4為白色或淺棕色結晶粉末，無臭無味，微溶于水。
三碘甲狀腺原氨酸（L-T3）
T3為三碘甲狀腺原氨酸鈉，是生物活性最強的甲狀腺激素，比L-T4高3~5倍。
生理作用
甲狀腺激素是細胞新陳代謝、分化和細胞增殖的重要調節因子，主要有甲狀腺素（thyroxine,T4）和三碘甲狀腺原氨酸（3,5,3′-triiodothyronine,T3），由促甲狀腺激素控制。甲狀腺激素發揮生物學作用主要是與細胞內的甲狀腺激素受體結合后激活相關基因的表達實現的，主要表現在以下方面：
（1）對生長發育的影響：腦垂體前葉分泌的生長激素必須有足夠的甲狀腺激素存在才能充分發揮作用。甲狀腺激素促進生長發育作用在嬰兒時期最為明顯，尤其是出生后4個月內。它主要促進骨骼、腦和生殖器官的生長發育。甲狀腺激素缺乏，生長激素也減少，兩者之間存在著協同作用。先天性或幼年甲狀腺素缺乏，將導致呆小癥，即克汀病，除身材矮小外，還會引起腦發育不全，智力低下，性器官無法發育成熟。如果及時給予甲狀腺激素治療，可以避免呆傻，智力可以得到恢復和發展。成年人甲狀腺功能不足時引起黏液性水腫，表現為中樞神經興奮性降低、記憶力減退、回應遲緩等。
（2）對體內新陳代謝的影響：甲狀腺激素可加強機體許多組織的氧化作用，使體內氧消耗量增加，基礎代謝率增加，產熱量增多，產熱效應增強。
在正常情況下甲狀腺激素主要促進蛋白質的合成，特別是使骨、骨骼肌、肝等相關的蛋白質合成明顯增加，對幼年生長、發育意義重大。但是當甲狀腺激素分泌過多時，會使得蛋白質，特別是骨骼肌的蛋白質大量分解，從而感到消瘦無力，另外，甲狀腺激素分泌過多也會引起骨代謝異常基骨密度下降，增加骨質疏松癥的風險。
除此之外，甲狀腺激素還能促進腸道對葡萄糖和半乳糖的吸收和糖原異生及肝糖原的合成，同時還可以刺激脂肪合成，促進脂肪分解，但總的作用是減少脂肪貯存量，降低血脂。
（3）對水、電解質的影響：增強糖類的分解和合成，甲狀腺功能下降和不足時發生黏液浮腫，甚至發生漿膜腔積液，包括心包積液、胸腔積液以及關節腔積液。
（4）對心血管系統的影響：適量的甲狀腺激素可以維持心血管功能正常，加強心血管系統的活動，使得心率加快，心搏有力，心輸出量增加，還能為組織供給適量的氧和代謝物質。甲狀腺激素可直接作用于心肌，促進肌質網釋放Ca2+。甲狀腺功能不足時心跳變慢，心排出量下降，且人體會懼怕寒冷，感覺干燥少汗。
（5）對神經系統的影響：對中樞神經系統的影響主要表現為發育成熟和維持其正常功能。甲狀腺激素能促進哺乳動物小腦的發育成熟。甲狀腺激素缺乏影響腦部生長發育，使得子代的神經發育受損，造成不可逆損傷。甲狀腺激素缺乏導致后代智力低下，運動失調。
形成過程
甲狀腺激素在甲狀腺合成分泌，調節機體代謝，作用于人體幾乎全部的細胞。機體攝入的無機碘化物經胃腸道吸收進入血循環，迅速被甲狀腺攝取濃縮。碘化物進入細胞后，經過氧化酶的作用，產生活性碘（活化后的I-），活化后的I-進入濾泡腔，然后迅速與甲狀腺球蛋白（TG）分子上的酪氨酸殘基結合，形成一碘酪氨酸（MIT）和二碘酪氨酸（DIT）。碘化酪氨酸在過氧化酶的作用下，兩分子的DIT偶聯生成T4，一分子DIT和一分子MIT則偶聯成T3，貯存于膠質腔內。在蛋白水解酶作用下，TG分解并釋放T4、T3于細胞基底部進入血液。溶酶體酶在水解甲狀腺球蛋白上的T4和T3時，也將一碘酪氨酸和二碘酪氨酸水解下來，并進一步在脫碘酶的作用下，釋放出游離的無機碘。后者大部分被濾泡細胞再利用合成甲狀腺激素。這對甲狀腺經濟地利用體內有限的碘是十分重要的。
T4（四碘甲腺原氨酸）僅在甲狀腺中生成，含量較多，是甲狀腺激素的主要形式。而T3可在甲狀腺和許多其他組織中由T4脫碘而來。參與甲狀腺激素代謝的酶有三種：
（1）1型脫氨酸酶（type Ⅰ iodothyronine deiodinase,DIO1），在肝臟、甲狀腺和腎臟中主要負責將細胞外T4轉化為T3；
（2）2型脫氨酸酶（type Ⅱ iodothyronine deiodinase,DIO2），主要在腦、垂體和骨骼肌中調節細胞內T3濃度，將T4轉化為T3；
（3）3型脫氨酸酶（type Ⅲ iodothyronine deiodinase,DIO3），負責激素的滅活，分別將T3和T4代謝成沒有生物活性的二碘甲狀腺原氨酸（Diiodothyronine，即T2）和反三碘甲狀腺原氨酸（reverse triiodothyronine，即rT3）。
甲狀腺激素進入血液循環后大部分與血漿蛋白質結合，其中75%的T4和甲狀腺結合球蛋白（TBG）相結合。其余與甲狀腺素視黃質運載蛋白（TTR）、白蛋白和脂蛋白結合。同時，腺垂體分泌的促甲狀腺激素促進甲狀腺激素的合成和分泌。而TSH的分泌又受下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素的調節，從而維持甲狀腺激素分泌的相對恒定。應激狀態、環境溫度改變和某些疾病都通過TRH影響甲狀腺功能。
作用機制
基因作用
甲狀腺激素在細胞核內與甲狀腺激素受體（thyroid hormone receptor,TR）結合形成激素受體復合物，啟動靶基因轉錄，加速相關蛋白和酶的生成，從而產生生理或藥理學作用，T3與受體親和力比T4大10倍，故TR又稱為T3受體。
甲狀腺激素受體（TR）有兩種亞型，即甲狀腺激素α受體（TRα）和甲狀腺激素β受體（TRβ），TRα1和TRβ1主要分布于組織臟器。腦和心臟，TRα1主要分布于腦和心臟，與心率及心肌舒縮密切相關。TRβ1主要分布于肝臟組織，也分布于腎臟和甲狀腺，主要影響血脂代謝。
甲狀腺激素受體的分子作用機制：TR通過識別并結合靶基因啟動子的甲狀腺激素反應元件（TREs）來調節基因轉錄。在有T3存在時，TR與T3結合使TR中的絲氨酸殘基磷酸化發生構象改變，阻遏復合物被釋放。同時，在TRs調節的轉錄中，調控元件復合物和局部T3水平相互協調，改變輔助抑制物和輔助激活物的離解或聚集。
甲狀腺激素受體的作用：
（1）TRα在骨發育及其功能中起相對主要的作用。
（2）TRα1、TRα2、TRα3共同作用，使得甲狀腺激素最終對心肌生長和基因表達作用。
（3）與激素結合的TRα1對星形膠質細胞分化有正性作用，TRβ1則有相反的作用，因此星形膠質細胞的發育成熟需要這兩種受體活性作用的平衡。
非基因作用
甲狀腺激素與核蛋白體、線粒體和細胞膜上的受體結合，影響轉錄后的過程、能量代謝和膜的轉運功能，增加葡萄糖、氨基酸等攝入細胞內，使多種酶和細胞活性加強。T3還可直接激活細胞膜Na+ - K+ - ATP酶，使ATP分解加速，產熱增多；同時使ADP/ATP比例增大，刺激氧化磷酸化，耗氧量增加，進而調節細胞的能量代謝和物質代謝。
臨床意義
目前中國甲狀腺功能疾病的診斷主要依賴于實驗室的檢測指標，敏感性較好，其主要的檢測指標包括TT3（三碘甲狀腺原氨酸）、TT4（總甲狀腺素）、FT3（游離三碘甲狀腺原氨酸）、FT4（游離甲狀腺素）和TSH（促甲狀腺激素）等，其中定量測定人血清FT4對甲狀腺的病理、生理研究也有重要意義。
常用的檢測技術有時間分辨熒光分析法（TRFIA）、化學發光免疫分析技術（CLIA）、電化學發光免疫分析（eclia）等。
為研究甲狀腺激素含量，各廠家還研制了多種甲狀腺激素檢測試劑盒，主要有5種：TT3、TT4、FT3、FT4和TSH試劑盒。例如TSH與FT4檢測試劑西門子-C、西門子-I、雅培試劑、羅氏試劑和化學發光免疫試劑；FT3檢測試劑時間分辨熒光免疫分析試劑盒、T3檢測的定量檢測試劑盒等。
各項指標在不同疾病中的意義：
（1）糖尿病：a.在治療之前，糖尿病患者的rT3的值明顯高于正常人，總三碘甲狀腺原氨酸（TT3）的值明顯低于正常人。b.妊娠糖尿病患者血清T3、FT3、T4及FT4水平低于正常孕婦，而TSH水平高于正常孕婦。c.2型糖尿病患者空腹血糖水平高于正常人，TSH、FT3以及FT4水平均低于正常人。
（2）多囊卵巢綜合癥：TSH水平顯著高于正常人，T3、T4、FT3水平均顯著低于正常人。
（3）甲狀腺乳頭狀癌：TSH在患者血清中水平較高。
（4）精神分裂癥：血清甲狀腺激素水平低于正常人。
（5）抑郁癥：單相抑郁癥患者FT3水平顯著低于雙相抑郁癥患者，FT4水平顯著低于雙向抑郁癥患者和正常人。
（6）重型顱腦損傷：臨床上在診治重型顱腦損傷時，通過預估甲狀腺激素與皮質醇的變化情況評價治療結果、治療風險及相關問題具有高度科學性。
（7）乳腺癌：血清甲狀腺激素T3水平下降、甲狀腺過氧化物酶抗體表達過高，是乳腺癌程度的主要反映指標。
（8）心力衰竭：隨心功能分級的升高，T3、T4、FT3、FT4水平降低，TSH濃度升高。心力衰竭患者存在甲狀腺激素代謝紊亂現象，監測甲狀腺激素水平變化有利于合理應用藥物治療，改善預后。
（9）肺心病心力衰竭：隨著心衰程度的加重，T3、FT3逐漸降低，rT3逐漸升高，T4、FT4僅在心功能達4級者才明顯低于正常人。治療有效者隨著心功能的改善，T3、FT3逐漸升高，rT3逐漸降低，T4、FT4、TSH無明顯變化。
（10）冠心病心力衰竭患者、心肌梗死（急性心肌梗死）患者和肺心病患者血清中T3、FT3及T3/rT3較正常人明顯降低，而血清rT3明顯增高。冠心病心力衰竭患者的血清T3、FT3及T3/rT3隨心力衰竭的嚴重程度明顯降低；肺心病急發期較緩解期降低明顯，rT3則增加明顯。
（11）甲狀腺功能亢進癥：甲亢患者較正常人的FT3、FT4、T3、T4水平高，TSH水平低。
（12）甲狀腺機能低下癥：甲減患者較正常人的FT3、FT4、T3、T4水平低，TSH水平高。
甲狀腺激素類似物
甲狀腺激素類似物是一類新興藥物，通過與甲狀腺激素受體選擇性結合，一方面在特定組織中發揮擬甲狀腺激素作用，尤其在降血脂和能量代謝方面，另一方面避免不良反應，具有廣泛應用前景。高選擇性的甲狀腺激素類似物與TH相比，存在氨基酸側鏈結構的不同，且具有優于TH的特異作用，除調脂、減重外，其對心血管、骨骼肌肉無副反應。主要甲狀腺激素類似物有MB07811、MB07811、KB2115、T-0681及3,5-二碘甲狀腺丙酸（DITPA）等。
甲狀腺激素相關疾病及影響因素
碘對甲狀腺的影響
碘是合成甲狀腺素、三碘甲狀腺原氨酸的一種必需組成成分，碘缺乏、碘過量均會導致甲狀腺疾病的增加。碘缺乏病（IDD）是一種地方病。碘攝入不足會使甲狀腺激素合成減少，導致IDD，影響胎兒和兒童神經發育，嚴重者稱為呆小癥，成人會引起結節性甲狀腺腫。碘攝入過多時會抑制激素的合成及釋放，誘發和加重甲狀腺的自身免疫損傷，可致甲狀腺疾病的增加，主要為甲狀腺功能減低（甲減）及自體免疫性疾病甲狀腺疾病。目前碘過量與甲狀腺癌的關系尚不明確。
硒對甲狀腺的影響
是人體必需的一種微量元素，存在于多種組織器官中，在甲狀腺中含量最高。人體主要從食物中攝取硒，它在體內以硒代半胱氨酸形式存在，將含硒代半胱氨酸的蛋白稱為“硒蛋白”。硒蛋白在甲狀腺抗氧化系統及甲狀腺激素的合成、活化、代謝過程中發揮重要作用。硒蛋白不僅參與甲狀腺激素的合成，同樣可調節甲狀腺激素的代謝。甲狀腺素（T4）在脫碘酶的作用下，脫碘形成三碘甲狀腺原氨酸（T3）和逆-三碘甲腺原氨酸（rT3）。而體內三種脫碘酶ID1、ID2、ID3經證實均為含硒酶。此外，硒對免疫系統的調節及抗炎癥作用對自體免疫性疾病甲狀腺疾病也有保護作用。
自身免疫性甲狀腺病
目前發現硒的補充對自身免疫性甲狀腺病有預防及保護作用。但是目前并沒有研究證明補充硒后使AITD的甲狀腺功能恢復到正常，因此目前硒制劑只作為AITD的一種輔助治療。
甲狀腺癌
甲狀腺癌是一種惡行腫瘤疾病。按照組織學分型可分為:乳頭狀甲狀腺癌、濾泡狀甲狀腺癌、甲狀腺髓樣癌及未分化型甲狀腺癌。甲狀腺組織中硒的低含量，可能增加甲狀腺分化癌發生的危險。
甲狀腺腫
硒含量與甲狀腺腫的關系仍存在爭議。
低T3綜合征
低T3綜合征是指非甲狀腺疾病原因引起的血中T3降低的綜合征，也稱為甲狀腺功能正常的病態綜合征（ESS），常常出現在嚴重疾病的重癥患者中，在這類患者中硒水平明顯低于正常人。而補充硒會使ESS患者的甲狀腺激素水平更早恢復正常。
鐵對甲狀腺的影響
鐵對于碘的有效利用和甲狀腺激素的合成至關重要。甲狀腺過氧化酶（thyroid peroxidase，縮寫TPO）是一種與甲狀腺濾泡細胞膜結合的鐵依賴性酶，作用是催化甲狀腺激素的合成。
鐵缺乏是常見的營養性疾病。缺鐵易導致TPO活性降低，T4轉化為T3的轉化率降低，從而導致其相應的生理功能發生障礙。因此，缺鐵引起的疾病主要通過降低血紅依賴性甲狀腺或氧化物酶的活性來影響甲狀腺素的合成。輕度缺鐵和缺鐵性貧血的孕婦較正常人TSH更高，FT4更低。
鐵過載指由于機體供鐵過多或鐵利用障礙導致的鐵含量超出正常代謝范圍而沉積，常見于血液系統疾病。鐵過載可以引起甲狀腺、垂體、腎上腺等內分泌功能紊亂，其中甲狀腺對鐵過載狀態最為敏感。
甲狀腺功能亢進癥
甲狀腺功能亢進癥是甲狀腺激素生成過剩而引起的全身代謝亢進。典型癥狀包括體重減輕、心悸病、焦慮、眼球凸出、顫抖、易怒、月經失調、疲勞、不耐熱，以及食欲增加，還會經常脫發。
（1）鐵蛋白與甲狀腺功能亢進癥。
男性甲亢患者的血清鐵蛋白（SF）對甲狀腺素的反應強于女性，這可能與女性月經的生理周期有關。
（2）血清鐵與甲狀腺功能亢進癥
甲亢患者血紅蛋白濃度的下降可能與鐵吸收不良相關。
甲狀腺功能減退癥
血清鐵降低，總鐵結合力升高，T3、T4降低，TSH升高，表現為甲減或甲減趨勢。甲狀腺激素濃度與紅細胞的形成之間存在共生關系：紅細胞前體的增殖需要T3刺激，甲狀腺激素的合成直接或間接通過提高紅細胞生成素的產生來促進。甲減患者因甲狀腺激素的缺乏導致增重、健忘、體冷、或不耐寒、抑郁、疲勞、皮服干燥、便秘、失去斗志、脫發、肌肉痙攣、月經過多或月經紊亂，胃酸分泌減少、鐵吸收障礙而致缺鐵，而缺鐵又可能導致甲減加重。鐵代謝平衡與甲狀腺激素之間相互影響，相互作用。
Graves病
Graves病（Graves'disease，縮寫GD）是以高代謝狀態為特征的自體免疫性疾病甲狀腺疾病。Graves甲狀腺功能亢進可干擾鐵代謝。GD時甲狀腺激素影響血紅素合成酶的活性，導致鐵利用發生障礙，使之堆積于細胞內。
單純性甲狀腺腫
鐵缺乏患者TSH明顯升高，FT4明顯降低，補充鐵劑可改善缺鐵患者對口服碘油的療效。臨床中提倡預防為主，嬰幼兒在添加輔食后即注意添加富含鐵的食物，飲食和營養均衡；青春期兒童，尤其是女孩若擬診為缺鐵性貧血，可口服補充鐵劑，鼓勵合理搭配飲食，促進鐵的吸收。成人若確診鐵缺乏或缺鐵性貧血，應先糾正貧血，一旦恢復鐵的充足性，可通過飲食調理，食用富含鐵的食物，包括肉、魚、谷物、豆類等。
心血管疾病
甲狀腺激素對心血管系統的影響：（1）改善心肌收縮功能；（2）加快心室率，提高心肌的興奮性；（3）降低血管阻力，促進血管新生，影響心肌細胞線粒體功能等作用；（4）對心肌具有保護作用。甲狀腺激素異常會導致心血管功能下降，嚴重時導致心力衰竭。
甲狀腺疾病的預防
（1）妊娠甲狀腺疾病主要分為甲狀腺功能亢進、功能低下等，在妊娠婦女中甲狀腺疾病的發生率相對其他人群更高，并且有70%無臨床癥狀。妊娠期間應加強對于甲狀腺功能的檢查，采取早發現早治療是減輕對新生兒的生理狀和甲狀腺功能傷害的最根本的預防措施。
（2）碘缺乏病可補充適量的食用碘鹽（含碘量20-30mg/kg）；高碘或碘中毒的防治主要是限制人群的高碘攝入，不食用含碘鹽，加強環境中碘的監測。
（3）有甲狀腺疾病遺傳背景者在常規體檢中查甲狀腺功能和甲狀腺超聲檢查。
（4）普及甲狀腺疾病的防治知識，對甲狀腺疾病遺傳背景的人群進行健康教育。
注意事項
（1）口服易吸收，T4、T3的生物利用度分別為50%~70%和90%~95%。
（2）嚴重性黏液水腫時口服吸收不良，需腸外給藥。
參考資料 >