第二章 甲状腺生理学概要

甲状腺内含有许多大小不等的圆形或椭圆形腺泡。腺泡是由单层的上皮细胞围成，腺泡腔内充满胶质，胶质是腺泡上皮细胞的分泌物。腺泡上皮细胞是甲状腺激素的合成与释放的部位，而腺泡腔的胶质是激素的贮存库。腺泡上皮细胞的形态及胶质的量随甲状腺功能的变化发生而相应的变化。腺泡上皮细胞通常为立方形，当甲状腺受到刺激而功能活跃时，细胞变高呈低柱状，胶质减少；反之，细胞变低呈扁平形，胶质增多。在甲状腺腺泡之间和腺泡上皮细胞之间有滤泡旁细胞，又称C细胞，分泌降钙素。

第一节 甲状腺激素合成与代谢

甲状腺激素主要有甲状腺素，又称四碘甲腺原氨酸（thyroxin,3,5,3′,5′-tetraiodo-thyronine, T4）和三碘甲腺原氨酸（3,5,3′-triiodothyronine, T3）两种，它们都是酪氨酸碘化物。另外，甲状腺也可合成极少量的反T3（3,3′,5′-triiodothyronine或reverse T3, rT3），它不具有甲状腺激素的生物活性。

甲状腺激素合成的原料有碘和甲状腺球蛋白，在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上发生碘化，合成甲状腺激素。人每天从食物中大约摄碘100～200μɡ，其中1/3进入甲状腺。甲状腺含碘量约为8～10mg，全身碘量约为20～50mg。甲状腺与碘代谢的关系极为密切。

在胚胎期11～12周，胎儿甲状腺开始有合成甲状腺激素的能力，到13～14周在胎儿垂体促甲状腺激素的刺激下，甲状腺加强激素的分泌，这对胎儿脑的发育起着关键作用，因为母体的甲状腺激素进入胎儿体内的量很少。

甲状腺激素的合成过程包括以下三步。

一、甲状腺腺泡聚碘

由肠道吸收的碘，以I-形式存在于血液中，浓度约250μg/L，而甲状腺内I-浓度比血液中高20～25倍，加上甲状腺上皮细胞膜静息电位为-50mV。因此，I-从血液转运入甲状腺上皮细胞内，必须逆着电化学梯度而进行主动转运，需消耗能量。在甲状腺腺泡上皮细胞上存在钠—碘同向转运体（sodium-iodide symportor, NIS），它依赖Na+-K+-ATP酶活动提供能量，完成I-的主动转运，用哇巴因抑制钠泵活动，则聚碘作用立即发生障碍。有一些离子，如ClO-4和SCN-等，可以和I-竞争转运，因此能抑制甲状腺的聚碘作用。摘除垂体可降低聚碘能力，而给予TSH则促进聚碘作用。用碘同位素示踪法观察甲状腺对放射性碘的摄取能力及功能状态。

二、I-的活化

摄入腺泡上皮细胞的I-，在甲状腺过氧化酶（TPO）的作用下被活化，活化的部位在腺泡上皮细胞顶膜与腺泡腔交界处。活化过程的本质，可能是由I-变成I0（活化碘）。

在甲状腺过氧化酶的作用下，活化碘取代甲状腺球蛋白中的酪氨酸残基上氢原子，从而生成一碘酪氨酸残基（MIT）和二碘酪氨酸残基（DIT）。如过氧化酶先天缺乏，I-活化受限，进而导致甲状腺激素合成发生障碍。

三、酪氨酸碘化与甲状腺激素的合成

在腺泡上皮细胞粗面内质网的核糖体上，可形成一种由四个肽链组成的大分子糖蛋白，即甲状腺球蛋白（thyroglobulin, TG），其所含的百余酪氨酸残基中只有20余个可被碘化。在正常碘化条件下，每分子TG含3～4个T4，约5个TG含一个T3。TG由甲状腺腺泡上皮合成后以出胞的方式释放到滤泡腔中成为胶质的主要成分。TG是T4和T3的前体。

甲状腺球蛋白酪氨酸残基上的氢原子可被碘原子取代或碘化，首先生成一碘酪氨酸残基和二碘酪氨残基，然后两个分子的DIT耦联生成四碘甲腺原氨酸；一个分子的MIT与一个分子的DIT发生耦联，形成三碘甲腺原氨酸，还能合成极少量的rT3。

上述酪氨酸的碘化和碘化酪氨酸的耦联作用，都是在甲状腺球蛋白的分子上进行的，所在甲状腺球蛋白的分子上既含有酪氨酸、碘化酪氨酸，也常含有MIT、DIT和T4及T3。在一个甲状腺球蛋白分子上，T4与T3之比约为20∶1，这种比值常受碘含量的影响，当甲状腺内碘化活动增强时，DIT增多，T4含量也相应增加；在缺碘时，MIT增多，则T3含量明显增加。

甲状腺过氧化酶是由腺上皮细胞的核糖体生成的，它是一种含铁卟啉的蛋白质，分子量为103kD，在腺上皮顶缘的微绒毛处分布最多。实验证明，甲状腺过氧化酶的活性受TSH的调控，大鼠摘除垂体48小时后，甲状腺过氧化酶活性消失，注入TSH后此酶活性再现。甲状腺过氧化酶的作用是促进碘活化、酪氨酸残基碘化及碘化酪氨酸的耦联等。所以，甲状腺过氧化酶在甲状腺激素的合成过程中起关键作用，抑制此酶活性的药物，如硫脲类，便可抑制甲状腺激素的合成，用于治疗甲状腺功能亢进。

四、甲状腺激素有贮存、释放、运输与代谢

1．贮存

在甲状腺球蛋白上形成的甲状腺激素，在腺泡腔内以胶质的形式贮存。甲状腺激素贮存有两个特点：一是贮存于细胞外（腺泡腔内）；二是贮存的量很大，可供机体利用50～120天之久，在激素贮存的量上居首位，所以应用抗甲状腺药物时，用药时间需要较长才能奏效。

2．释放

当甲状腺受到TSH刺激后，腺泡细胞顶端即活跃起来，伸出伪足，将含有T4、T3及其他多种碘化酪氨酸残基的甲状腺球蛋白胶质小滴，通过吞饮作用，吞入腺细胞内。吞入的甲状腺球蛋白随即与溶酶体融合而形成吞噬体，并在溶酶体蛋白水解酶的作用下，将T4、T3以及MIT和DIT水解下来。甲状腺球蛋白分子较大，一般不易进入血液循环，而MIT和DIT的分子虽然较小，但很快受脱碘酶的作用而脱碘，脱下来的碘大部分贮存在甲状腺内，供重新利用合成激素，另一小部分从腺泡上皮细胞释出，进入血液。T4和T3对腺泡上皮细胞内的脱碘不敏感，可迅速进入血液。此外，尚有微量的rT3、MIT和DIT也可从甲状腺释放，进入血中。已经脱掉T4、T3、MIT和DIT的甲状腺球蛋白，则被溶酶体中的蛋白水解酶所水解。

由于甲状腺球蛋白分子上的T4数量远远超过T3，因此甲状腺分泌的激素主要是T4，约占总量的90%以上，T3的分泌量较少，但T3的生物活性比T4约大5倍。

3．运输

T4与T3释放入血之后，以两种形式在血液中运输，一种是与血浆蛋白结合，另一种则呈游离状态，两者之间可互相转化，维持动态平衡。游离的甲状腺激素在血液中含量甚少，然而正是这些游离的激素才能进入细胞发挥作用，结合型的甲状腺激素是没有生物活性的。能与甲状腺激素结合的血浆蛋白有3种：甲状腺素结合球蛋白（thyroxine-binding globulin, TBG）、甲状腺素结合前白蛋白（thyroxine-bindingprealbumin, TBPA）与白蛋白。它们可与T4和T3发生不同程度的结合。血液中T4有99.8%是与蛋白质结合。T3与各种蛋白的亲和力小得多，主要与TBG结合，但也只有T4结合量的3%。所以，T3主要以游离形式存在。

4．代谢

血浆T4半衰期为6～7天，T3半衰期为不足1天，15%T4与T3在肝内葡萄糖醛酸或硫酸结合后灭活，经胆汁排入小肠，在小肠内重吸收极少，绝大部分被小肠液进一步分解，随粪排出。其余80%的T4在外周组织脱碘酶（5′-脱碘酶或5-脱碘酶）的作用下，产生T3（占45%）与rT3（占55%）。T4脱碘变成T3是T3的主要来源，血液中的T3有87%来自T4，其余来自甲状腺；rT3仅有少量由甲状腺分泌，绝大部分是在组织内由T4脱碘而来。由于T3的作用比T4大5倍，所以脱碘酶的活性将影响T4在组织内发挥作用，如T4浓度减少可使T4转化为T3增加，而使rT3减少。另外妊娠、饥饿、应激、代谢紊乱、肝疾病、肾功能衰竭等均会使T4转化为rT3增多。T3或rT3可再经脱碘变成二碘、一碘以及不含碘的甲状腺氨酸。另外，还有少量的T4与T3在肝和肾组织脱氨基和羧基，分别形成四碘甲状腺醋酸与在三碘甲状腺醋酸，并随尿排出体外。

（余勇军 胡超华 马祥斌）

第二节 甲状腺激素生物学作用

T4与T3都具有生理作用。由于T4在外周组织中可转化为T3，而且T3的活性较大，曾使人认为T4可能是T3激素原，T4只有通过T3才有作用。目前认为，T4不仅可作为T3的激素原，而且其本身也具有激素作用，约占全部甲状腺激素作用的35%左右。临床观察发现，部分甲状腺功能低下患者的血中T3浓度强；另外，实验证明，在甲状腺激素作用的细胞核受体上，既存在T3结合位点，也有T4结合位点，T3或T4与其结合位点的亲和力是不同的，T3比T4高10倍。这些资料提示，T4本身也具有激素作用。

甲状腺激素的主要作用是促进物质与能量代谢，促进生长和发育过程。机体未完全分化与已分化的组织，对甲状腺激素的反应可以不同，而成年后，不同的组织对甲状腺的敏感性也有差别。甲状腺激素除了与核受体结合，影响转录过程外，在核糖体、线粒体、以及细胞膜上也发现了它的结合位点，可能对转录后的过程、线粒体的生物氧化作用以及膜的转运功能均有影响。所以，甲状腺激素的作用机制十分复杂。

一、甲状腺对代谢的影响

1．产热效应

甲状腺激素可提高绝大多数组织耗氧率，增加产热量。有人估计，1 mg T4可使组织产热增加，提高基础代谢率28%。给动物注射甲状腺激素后，需要经过一段较长时间的潜伏期才能出现生热作用。T4为24～48小时，而T3为18～36小时，T3的生热作用比T4强3～5倍，但持续时间较短。给动物注射T4或T3后，取出各种组织进入离体实验，表明：心、肝、骨骼肌和肾等组织耗氧率明显增加，但另一些组织，如脑、肺、性腺等组织的耗氧率则不受影响。在胚胎期胎儿大脑组织可受甲状腺激素的作用而增加耗氧率，但出生后，大脑组织就失去了这种反应能力。

近年的研究表明，动物注射甲状腺激素后，心、肝、肾和骨骼肌等组织出现产热效应时，Na+-K+-ATP酶活性明显升高，如用哇巴因抑制此酶活性，则甲状腺激素的产热效应可完全被消除。又如，甲状腺功能低下的大鼠，血中甲状腺激素含量下降，其肾组织细胞膜Na+-K+-ATP酶活性减弱，若给予T4，酶的活性可恢复甚至增加，由此看来，甲状腺激素的产热作用与Na+-K+-ATP酶的关系十分密切。另外，有人认为，甲状腺激素也能促进脂肪酸氧化，产生大量的热能。

甲状腺功能亢进时，产热量增加，基础代谢率升高，患者喜凉怕热，极易出汗。而甲状腺功能低下时，产热量减少，基础代谢率降低，患者喜热恶寒，患者在此两种情况适应环境温度变化的能力下降。

2．对蛋白质、糖和脂肪代谢的影响

（1）蛋白质代谢：T4或T3均可作用于核受体，刺激DNA转录过程，促进mRNA形成，加速蛋白质与各种酶的生成。肌肉、肝与肾的蛋白质合成明显增加，细胞数量增多，体积增大，尿氮减少，表现为正氮平衡。甲状腺激素分泌不足时，蛋白质合成减少，肌肉收缩无力，但组织间的粘蛋白增多，可结合大量的正离子和水分子，引起黏液性水肿（myxedema）。甲状腺分泌过多时，则加速蛋白质分解，特别是促进骨骼蛋白质分解，使肌酐含量降低，肌肉收缩无力，尿酸含量增加，并可促进骨的蛋白质分解，从而导致血钙升高和骨质疏松，尿钙的排出量增加。

（2）糖代谢：甲状腺激素促进小肠黏膜对糖的吸收，增强糖原分解，抑制糖原合成，并能增强肾上腺素、胰高血糖素、皮质醇和生长素的生糖作用。因此，甲状腺激素有升高血糖的趋势。但是，由于T4与T3还可加强外周组织对糖的利用，也有降低血糖的作用。甲状腺功能亢进时，血糖常升高，有时出现糖尿。

3．脂肪代谢

甲状腺激素促进脂肪酸氧化，增强儿茶酚胺与胰高血糖素对脂肪的分解作用。T4与T3既促进胆固醇的合成，又可通过肝加速胆固醇的降解，而且分解的速度超过合成。所以，甲状腺功能亢进患者血中胆固醇含量低于正常。

甲状腺功能亢进时，由于蛋白质、糖和脂肪的分解代谢增强，所以患者常感饥饿，食欲旺盛，且有明显消瘦。

二、甲状腺对生成与发育的影响

甲状腺激素具有促进组织分化、生长与发育成熟的作用。切除甲状腺的蝌蚪，生长与发育停滞，不能变态成蛙，若及时给予甲状腺激素，又可恢复生长发育，包括长出肢体、尾巴消失，躯体长大，发育成蛙。在人类和哺乳动物，甲状腺激素是维持正常生长发育不可缺少的激素，特别是对骨和脑的发育尤为重要。甲状腺功能低下的儿童，表现为以智力迟钝身体矮小为特征的呆小症（又称克汀病）。在胚胎期缺碘造成甲状腺激素合成不足，或出生后甲状腺功能低下，脑的发育明显障碍，脑各部位的神经细胞变小，轴突、树突与髓鞘均减少，胶质细胞数量也减少。神经组织内的蛋白质、磷脂以及各种重要的酶与递质的含量都减低。甲状腺激素刺激骨化中心发育，软骨骨化，促进长骨和牙齿的生长。值得提出的是，在胚胎期胎儿骨的生长并不必需甲状腺激素，所以患先天性甲状腺发育不全的胎儿，出生后身长可以基本正常，但脑的发育已经受到程度不同的影响。在出生后数周至3～4个月后，就会表现出明显的智力迟钝和长骨生长停滞。所以，在缺碘地区预防呆小症的发生，应在妊娠期注意补充碘，治疗呆小症必须抓时机，应在生后3个月以前补给甲状腺激素，过迟难以奏效。

三、甲状腺对神经系统的影响

甲状腺激素不但影响中枢系统的发育，对已分化成熟的神经系统活动也有作用。甲状腺功能亢进时，中枢神经系统的兴奋性增高主要表现为注意力不易集中、多愁善感、喜怒无常、烦躁不安、失眠多梦以及肌肉震颤等。相反，甲状腺功能低下时，中枢神经系统兴奋性降低，出现记忆力减退等。

甲状腺激素除了影响中枢神经系统活动外，也能兴奋交感神经系统，其作用机制还不十分清楚。

另外，甲状腺激素对心脏的活动有明显影响。T4与T3可使心率增快，心缩力增强，心输出量与心脏做功增加。甲状腺功能亢进患者心动过速，心肌可因过度耗竭而致心力衰竭。离体培养的心肌细胞实验表明，甲状腺激素可直接作用于心肌，T3能增加心肌细胞膜上β-受体的数量，促进肾上腺素刺激心肌细胞内cAMP的生成。甲状腺激素促进心肌细胞肌质网释放Ca2+，从而激活与心肌收缩有关的蛋白质，增强收缩力。

（马祥斌 余勇军 胡超华）

第三节 甲状腺功能调节

甲状腺功能活动主要受下丘脑与垂体的调节。下丘脑、垂体和甲状腺三个水平紧密联系，组成下丘脑—垂体—甲状腺轴。此外，甲状腺还可进行一定程度的自身调节。

一、下丘脑—腺垂体对甲状腺的调节

腺垂体分泌的促甲状腺激素（thyroid stimulatinghormone, TSH）是调节甲状腺功能的主要激素。TSH是一种糖原白激素，由α和β两个亚单位组成异二聚体，α亚单位有96个氨基酸残基，其氨基酸顺序与LH、FSH和hCG的α亚单位相似；β亚单位有110个氨基酸残基，其顺序与以上三种激素有β亚单位完全不同。TSH的生物活性主要决定于β亚单位，但水解下来的单独β亚单位只有微弱的活性，只有α亚单位与β亚单位结合在一起共同作用，才能显出全部活性。

血清中TSH半衰期约60分钟。腺垂体TSH呈脉冲式释放，还有日周期变化，血中TSH浓度午夜达高峰而日间降低。

TSH的作用是促进甲状腺激素的合成与释放。给予TSH最早出现的效果是甲状腺球蛋白水解与T4、T3的释放。给TSH数分钟内，甲状腺腺泡上皮细胞靠吞饮把胶质小滴吞入细胞内，加速T4与T3的释放，随后增强碘的摄取和甲状腺激素的合成。TSH还能促进腺泡上皮细胞的葡萄糖氧化，可提供过氧化酶作用所需要的还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。TSH的长期效应是刺激甲状腺细胞增生，腺体增大，这是由于TSH刺激腺泡上皮细胞核酸与蛋白质合成增强的结果。切除垂体之后，血中TSH迅速消失，甲状腺发生萎缩，甲状腺激素分泌明显减少。

在甲状腺腺泡上皮细胞存在TSH受体，它是含有750个氨基酸残基的膜蛋白，分子量为85000kD。TSH与其受体结合后，通过G蛋白激活腺苷酸环化酶，使cAMP生成增多，进而促进甲状腺激素的释放与合成。TSH还可通过磷脂酰肌醇系统刺激甲状腺激素的释放与合成。

有些甲状腺功能亢进患者，血中可出现一些免疫球蛋白物质，其中之一是人类刺激甲状腺免疫球蛋白（human thyroid-stmulating immunoglobulin, HTSI），其化学结构与TSH相似，它可与TSH竞争甲状腺细胞上的受体，刺激甲状腺。这可能是引起甲状腺功能亢进的原因之一。

腺垂体TSH分泌受下丘脑TRH的控制。下丘脑TRH神经元接受神经系统其他部位传来的信息影响，把环境因素与TRH神经元活动联系起来，然后TRH神经元释放TRH，作用于腺垂体。例如，寒冷刺激的信息到达中枢神经系统，一方面传入下丘脑体温调节中枢，同时还与该中枢接近的TRH神经元发生联系，促进TRH释放增多，进而使腺垂体TSH分泌增加。在这一过程中，去甲上腺素起了重要的递质作用，它能增强TRH神经元释放TRH，如果阻断去甲肾上腺素的合成，则机体对寒冷刺激引起的这一适应性反应大大减弱。另外，下丘脑还可通过生长抑素减少或停止TRH的合成与释放。例如，应激刺激也可通过单胺能神经元影响生长抑素的释放，如外科手术与严重创伤将引起生长抑素的释放，从而使腺垂体分泌的TRH减少，T4与T3的分泌水平降低，减少机体的代谢消耗，有利于创伤修复过程。

二、甲状腺激素的反馈调节

血中游离的T4与T3浓度的升降，对腺垂体TSH的分泌起着经常性反馈调节作用。当血中游离的T4与T3浓度增高时，抑制TSH分泌。实验表明，甲状腺激素抑制TSH分泌的作用，是由于甲状腺激素刺激腺垂体促甲状腺激素细胞产生一种抑制性蛋白，它使TSH的合成与释放减少，并降低腺垂体对TRH的反应性。由于这种抑制作用需要通过新的蛋白质合成，所以需要几小时后方能出现效果，而且可被放线菌酮所阻断。T4与T3比较，T3对腺垂体TSH分泌的抑制作用较强，血中T4与T3对腺垂体这种反馈作用与TRH的刺激作用，相互拮抗，相互影响，对腺垂体TSH的分泌起着决定性作用。

关于甲状腺激素对下丘脑是否有反馈调节作用，实验结果很不一致，尚难有定论。

另外，有些激素也可影响腺垂体分泌TSH，如雌激素可增强腺垂体对TRH的反应，从而使TSH分泌增加，而生长素与糖皮质激素则对TSH的分泌有抑制作用。

三、甲状腺的自身调节

除了下丘脑—垂体对甲状腺进行调节以及甲状腺激素的反馈调节外，甲状腺本身还具有适应碘的供应变化，调节自身对碘的摄取以及合成与释放甲状腺激素的能力；在缺乏TSH或TSH浓度不变的情况下，这种调节仍能发生，称为自身调节。它是一个有限度的缓慢的调节系统。血碘浓度增加时，最初T4与T3的合成有所增加，但碘量超过一定限度后，T4与T3的合成在维持一高水平之后，旋即明显下降，当血碘浓度超过1mmol/L时，甲状腺摄碘能力开始下降，若血碘浓度达到10mmol/L时，甲状腺聚碘作用完全消失，即过量的碘可产生抗甲状腺效应，称为Wolff-Chaikoff效应。过量的碘抑制碘转运的机制，尚不十分清楚。如果在持续加大碘量的情况下，则抑制T4与T3合成的现象就会消失，激素的合成再次增加，出现对高碘含量的适应。相反，当血碘含量不足时，甲状腺将出现碘转运机制增强，并加强甲状腺激素的合成。

四、自主神经对甲状腺活动的影响

荧光与电镜检查证明，交感神经直接支配甲状腺腺泡，电刺激一侧的交感神经，可使该侧甲状腺激素合成增加；相反，支配甲状腺的胆碱能纤维对甲状腺激素的分泌则是抑制性的。

（曹婷 陈小艳 胡超华）

第四节 碘代谢与甲状腺疾病

碘元素是人体不可缺少的营养物质，缺乏时机体会出现一系列的障碍。甲状腺是唯一能浓聚和利用碘的内分泌腺体，碘是合成甲状腺激素（TH）的必需原料。

一、碘在人体的代谢

人体正常状态下，甲状腺内以甲状腺激素和碘化酪氨酸形式储存的有机碘高达8～10mg。甲状腺每天从细胞外液碘池摄取碘离子120μg，其中60μg用于合成甲状腺激素（T3、T4），其余60μg返回细胞外液碘池。血清中的碘主要以下列两种形式存在：①无机碘化物，主要以碘的离子状态存在，约占血清中总碘量的5%～10%; ②有机碘化物，与蛋白结合的碘称为蛋白结合碘（protein binding iodide, PBI）。有机碘化物主要存在于T3、T4、DIT、MIT和TG中，约占血清中总碘含量的90%～95%。血清中与蛋白质结合的碘含量是相对恒定的，并在一定程度上间接反映了TH的水平和甲状腺的功能状态。正常成人血清中碘的含量受饮食中碘的影响，人体碘的80%～90%来自食物，10%～20%来自饮水，极少量来自空气。食物中的碘化物主要以I-形式被机体吸收，但食物中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子可妨碍肠道碘的吸收。经消化道吸收的碘主要被浓聚在甲状腺组织中，小部分经肾排出体外。妇女哺乳期经乳汁排出的碘量较多。粪和皮肤的碘排泄量很少。

二、碘与甲状腺激素

1．甲状腺内碘的代谢

甲状腺内碘的代谢主要在以下3个环节进行：①I-进入甲状腺：甲状腺内的I-主要分布在滤泡腔内，而I-的浓聚体系位于滤泡细胞顶端。I-进入甲状腺主要靠主动转运机制，依赖于Na+-K+-ATP酶系统。TSH促进I-的主动转运，当甲状腺有机碘减少或耗竭时，亦可通过NIS的自身调节机制促进I-的主动转运。②I-的氧化及有机化：转运至甲状腺滤泡细胞中的I-被迅速氧化。在H2O2存在时，由过氧化物酶使I-氧化生成碘中间产物，后者与甲状腺球蛋白分子中的酪氨酸残基结合。③碘化甲腺原氨酸生成：I-的氧化和酪氨酸有机结合生成一碘甲腺原氨酸和二碘甲腺原氨酸，并进一步合成具有激素活性的碘化甲腺原氨酸，即三碘甲腺原氨酸和四碘甲腺原氨酸。

2．甲状腺激素中碘的代谢

碘分别占T4和T3分子量的65%与59%。T4的主要代谢途径是转化为T3和rT3。T4和T3的其他脱碘反应都将生成无生物活性产物。正常情况下，40%的T4经脱碘生成T3，其中约40%生成rT3。几乎全部的T3和反T3（rT3）是T4在外周脱碘生成的，甲状腺分泌的T3和rT3极微。T3主要经5-脱碘酶，而rT3主要经5′-脱碘酶作用生成DIT。饥饿、手术应激、应用糖皮质激素、糖尿病、严重感染等都可减弱1型脱碘酶的活性。类似的情况尚见于胎儿、新生儿、老年人、营养不良、肝肾功能不全、使用ATD、普萘洛尔、碘剂等，出现临床上的所谓“低T3综合征”。

3．甲状腺球蛋白中的碘代谢

在正常碘化条件下，每分子TG约含3～4个T4分子，而5个TG分子中才含有一个T3分子。C端的第三个残基是主要的T3生成位点，约50%以上的T3在此位点上由一分子MIT及一分子DIT偶联形成。碘化甲腺原氨酸的偶联受许多因素的影响。首先，ATD（如硫脲嘧啶类）或大剂量碘可抑制偶联作用，TG的碘化程度与碘浓度和碘化速度有关。碘化不良时，TG中的MIT/DIT比值升高，以合成更多的T3。而在TG碘化较少时，TG分子的折叠减少，易被水解释出T3、T4。TG的合成和泌泡作用受TSH的调节，TSH刺激TG合成。

三、人体对碘元素的基本需要量

碘摄入量推荐剂量：1996年，WHO、联合国儿童基金会（UNICEF）和ICCIDD提出了人类碘摄入量的推荐剂量标准。2001年，上述国际权威组织再次确认了这个标准（表2-1）。推荐剂量已经是人体基本需要量的2.5倍。

四、尿碘含量测定

人体内碘代谢始终保持动态平衡，当摄入的过量碘都经肾脏排出，测定尿碘水平可评估机体碘摄入量。

居民的碘营养状态通常用尿碘中位数（MUI, μg/L）表示。国际上规定采用学龄儿童的尿碘来反映地区的碘营养状态。

五、碘与甲状腺疾病

碘缺乏或碘过多均可能引起甲状腺疾病。因此，可以认为每种甲状腺疾病均与碘有着直接或间接的联系。碘缺乏可引起非毒性甲状腺肿、甲状腺结节、甲状腺肿瘤；碘过多可导致碘甲亢及碘甲减、甲状腺炎、诱发Graves病，碘过多还与甲状腺毒性结节、多发性非毒性甲状腺结节等有一定关系。

1．碘与甲状腺肿及甲状腺结节

长期缺碘可导致缺碘性弥漫性甲状腺肿和结节性甲状腺肿。由于缺碘使甲状腺激素的合成和分泌减少，激素反馈调节导致TSH分泌增加，甲状腺呈代偿性增生状态。甲状腺肿一般经过小滤泡弥漫性增生、滤泡胀大，胶质潴留和结节形成的变化过程。另一方面，患有自主性毒性甲状腺结节、毒性或非毒性多结节性甲状腺肿的患者，如长期摄入过量碘，可引起碘甲亢，或者通过细胞凋亡调节机制，细胞凋亡减少，且分布不均一，最终导致甲状腺结节。

2．碘与甲状腺功能亢进

由于碘摄入过多引起的甲亢称为碘甲亢（iodine-induced hyperthyroidism）。碘摄入超过安全剂量可引起甲亢，除GD病发病率增加外，其他类型的甲亢，如高功能性甲状腺结节、多发性毒性甲状腺肿等均呈增加趋势。毒性多结节性甲状腺肿（toxic multinodu-lar goiter, TMG）的发病机制与碘的关系：①结节的形成主要与缺碘有关；②结节进展为自主功能性则可能与补给大量碘剂有关。

3．碘与甲状腺功能减退

碘缺乏可致各年龄患者甲状腺肿、甲状腺功能减退（甲减）或亚临床甲减；儿童则表现为智力和身体发育迟缓、新生儿甲减；缺碘性甲减可使女性在妊娠10～20周，出现胎儿流产、滞产、围产期和新生儿死亡率增加和胎儿先天畸形。地方性克汀病（endemic cretinism）是严重碘缺乏病的表现，是胚胎期和出生后早期碘缺乏和甲减所造成的大脑与中枢神经系统发育障碍的结果。克汀病可分3型：①神经型，常表现为身材矮小，智力呈重度及中度减退，表情淡漠，聋哑，斜视等。②黏液水肿型，多有严重的甲减表现，典型的克汀病面容，智力减低较轻。③混合型，占大多数，甲状腺轻度肿大，临床没有明显的甲减表现。

碘摄入过量也可能出现甲减，且碘致甲减尚未引起重视。高碘所致甲减的发病机制虽不完全明了，有人认为当碘摄入过多时，碘在甲状腺细胞内抑制过氧化物酶的活性，从而阻碍甲状腺激素的合成。另外高碘也与自身免疫性甲状腺炎有关，而自身免疫性甲状腺炎是甲减发生的主要原因之一。

关于高碘对甲状腺功能抑制作用：2001年杨帆，滕卫平等报道了不同碘摄入量的人群甲减和亚临床甲减的患病率，发现低碘、适碘和高碘三地区尿碘中位数分别为103.1μg/L、374.8μg/L及614.0μg/L。以上三地区甲减患病率分别为0.27%、0.95%及2.05%；亚临床甲减患病率分别为0.91%、2.90%及5.96%。临床治疗中，1963年Bogg等报告因胸部疾病定期接受碘制剂的患者中，有19例发展为甲减。1977年Jubiz等指出，所有慢性肺阻塞疾病患者，每日接受1～2g碘化钾治疗后，于1～8年内都发展为甲减。

4．碘与甲状腺炎

碘超足量和碘过量社区自身免疫性甲状腺炎的患病率呈现10倍和15倍增高；其发病率呈现4.5倍和5.6倍增高。另一项临床流行病学调查发现，碘摄入量增加促进产后甲状腺炎的发生。

一些研究表明，碘与AITD关系，碘可诱导或增强甲状腺滤泡细胞表达TNF-α等细胞因子。碘充足地区的AITD发病率明显高于碘缺乏地区，美国马塞诸塞州乌斯特市老年妇女的抗甲状腺微粒体抗体TMAb（TMAb主要成分为TPOAb）阳性率为25%（碘充足区），而在意大利Reggio Emilia市TPOAb的阳性率为1%（缺碘地区）。国内学者房维堂等调查研究高碘区甲肿患者血清TSH、TGAb、TMAb平均值和异常例数显著高于缺碘区甲肿（P＜0.05和0.01），而T3、T4两组无明显差异（P＞0.05）；在高碘区调查，发现居民TGAb阳性率为6.1%, TMAb阳性率为11.7%，而适当碘区TGAb阳性率为3.7%, TMAb阳性率4.9%。地方性甲状腺肿患者在补充碘剂后，甲状腺出现淋巴细胞浸润、自身抗体滴度升高。碘致AITD的机制未明，一般认为碘可刺激B淋巴细胞产生免疫球蛋白，促进巨噬细胞活性及巨噬细胞和树突样细胞（dendritic cell）的抗原传呈功能。另外，甲状腺球蛋白分子碘化增加也使其自身抗原性加强。这些都会作用于机体的免疫系统，使甲状腺球蛋白抗体（TGAb）、甲状腺微粒体抗体（TMAb）或甲状腺过氧化物酶抗体（TPO-Ab）的增高。导致ATID如桥本甲状腺炎的发生或病情加重。

5．碘与甲状腺癌

在人类，碘缺乏是否是甲状腺癌的发病原因，目前尚无一致意见。一般认为，地方性甲状腺肿流行区甲状腺癌发病率较非缺碘地区为高。而且其类型有所不同，流行区滤泡癌和未分化癌较多，而非流行区以乳头状癌为主。

有资料指出，碘盐预防前后甲状腺癌的发病率无明显变化。甲状腺恶性肿瘤、乳头状癌和滤泡癌在碘盐预防前后均为随机分布，无聚集性。

碘与甲状腺疾病之间的关系相对复杂，各种甲状腺疾病之间可伴存或互相转变，如结节性甲状腺肿伴局灶性甲状腺炎、桥本甲状腺炎、肉芽肿性炎症、微小癌以致癌变；GD和桥本甲状腺炎伴癌；GD可转变为桥本甲状腺炎；腺瘤可以恶变等。临床表现甲亢症状的甲状腺疾病可以是甲状腺滤泡上皮增生、GD、桥本甲亢、桥本毒症、毒性结节、毒性腺瘤、功能性癌等。因此，甲状腺疾病的病理学变化和功能状态变化与碘的确切关系，仍有待于继续观察和进一步研究。

（陈小艳 黄诚刚 邱燕 胡超华）