Ormoni Tiroidei: Funzioni e Ruolo Biologico, Triiodotironina (T3) e Tiroxina (T4)
Cosa sono
Cosa sono gli Ormoni Tiroidei?
Gli ormoni tiroidei (T3 e T4) sono secreti dalla tiroide, una ghiandola posta alla base del collo, che influenza l'attività di buona parte dell'organismo.
Prima di approfondire l'argomento è necessario ricordare che gli ormoni sono "messaggeri chimici" sintetizzati e secreti da tessuti specializzati, che svolgono la loro funzione biologica mediante diversi meccanismi d'azione. Uno di questi riguarda le ghiandole endocrine, che trasmettono uno specifico ordine biologico alle cellule bersaglio, liberando tali sostanze nel torrente circolatorio. In queste sedi, gli ormoni esplicano la loro azione, suscitando risposte e coordinando le diverse attività dell'organismo. Anche la tiroide è una ghiandola endocrina: "ghiandola" perché produce e libera ormoni, "endocrina" in quanto riversa il suo secreto nel flusso sanguigno.
Gli ormoni tiroidei, triiodotironina (T3) e tiroxina (T4), vengono prodotti dalle cellule follicolari della tiroide in risposta all'ormone ipofisario TSH, la cui produzione è a sua volta regolata dall'ormone ipotalamico TRH.
Il TSH, o tireotropina, è una glicoproteina prodotta dalle cellule tireotrope dell'ipofisi; il TSH ha secrezione pulsatile, con periodi di due ore, che aumenta nel periodo antecedente al sonno.
La secrezione di ormoni tiroidei segue un ritmo circadiano; i livelli più alti di T3 e T4 si raggiungono durante la notte e le prime ore del mattino, mentre i livelli più bassi si rilevano tra le 12 e le 21.
Funzioni e Ruolo Biologico
La tiroide è composta da "sacchetti sferici", detti follicoli tiroidei, che fungono sia da "fabbrica" che da "magazzino" per gli ormoni. In particolare, i follicoli tiroidei producono due ormoni importantissimi:
- tiroxina (chiamata anche T4)
- triiodiotironina (o T3)
Gli ormoni tiroidei sono responsabili del corretto funzionamento di molti organi e tessuti corporei. Le azioni di T4 e T3 sono estremamente ampie e vanno dallo sviluppo del sistema nervoso centrale, all'accrescimento corporeo, al controllo di numerose funzioni metaboliche.
Per approfondire: Tiroide: Cos’è e Come Funziona? Ormoni e Organi BersaglioOrmoni Tiroidei: A Cosa Servono?
Gli ormoni tiroidei:
- Regolano lo sviluppo cerebrale del feto e del lattante
- Sono necessari per lo sviluppo dello scheletro fetale
- Sono indispensabili per il normale accrescimento corporeo del bambino e per la maturazione dei vari apparati, soprattutto quello scheletrico
- Regolano l'attività metabolica dell'adulto influenzando la funzione di ogni organo e tessuto, in particolare:
- Hanno azione termogenetica
- Regolano il metabolismo glucidico
- Intervengono nella lipolisi e nella lipogenesi
- Regolano la sintesi proteica
- Hanno effetti sul sistema cardiovascolare
Quali sono le funzioni degli Ormoni Tiroidei?
AZIONE TERMOGENETICA
Gli ormoni tiroidei contribuiscono in modo fondamentale alla spesa energetica ed alla produzione endogena di calore, regolando direttamente il metabolismo basale. Questo consiste nel dispendio energetico dell'organismo in condizioni di riposo e comprende la quantità minima di energia necessaria per il mantenimento delle funzioni vitali basilari, come la respirazione, la circolazione sanguigna e le attività del sistema nervoso. Se gli ormoni tiroidei aumentano, accelera l'attività metabolica nella maggior parte dei tessuti. La conseguenza diretta è l'incremento del consumo di ossigeno e della velocità di utilizzazione delle sostanze energetiche, con produzione di calore, fenomeno conosciuto come effetto termogenico.
Parte di questo effetto è dovuto all'azione diretta degli ormoni T3 e T4 sui mitocondri, le centrali energetiche della cellula. Gli ormoni tiroidei, infatti, stimolano l'attività di alcuni enzimi coinvolti nelle reazioni di fosforilazione ossidativa, a livello della catena respiratoria mitocondriale, producendo ATP e liberando energia sotto forma di calore.
T3 e T4 incrementano l'attività metabolica della maggior parte dei tessuti dell'organismo (eccezioni da sottolineare sono cervello, milza e gonadi).
Da ricordare: gli ormoni tiroidei aumentano il consumo di ossigeno a riposo, innalzando il metabolismo basale, la temperatura corporea ed il fabbisogno calorico quotidiano.
EFFETTI SUL METABOLISMO GLUCIDICO
T3 e T4 non solo intervengono sull'utilizzazione dell'energia, ma anche sulla mobilitazione delle riserve energetiche, intervenendo nella sintesi e nella degradazione di glucidi, lipidi e proteine.
Per quanto riguarda il metabolismo glucidico, questi favoriscono l'assorbimento intestinale degli zuccheri, potenziando l'azione dell'insulina. A concentrazioni più basse della norma, gli ormoni tiroidei stimolano la gluconeogenesi a livello epatico e muscolare, processo che converte il glucosio in glicogeno o, nel caso contrario, se presenti in concentrazioni più elevate, favoriscono la glicogenolisi, con effetto iperglicemizzante.
LIPOLISI E LIPOGENESI
Nel metabolismo lipidico, gli ormoni tiroidei sono implicati con effetti diversi a seconda del loro dosaggio. In caso di iperattività della tiroide, può verificarsi un incremento dalla lipolisi (utilizzo di grasso a scopo energetico),, con la depauperazione del deposito lipidico e l'aumento della disponibilità degli acidi grassi; viceversa, una carenza di ormoni tiroidei provoca l'effetto opposto, cioè la lipogenesi, con la sintesi di tessuto adiposo, che, tra l'altro, induce ad un aumento del peso corporeo.
SINTESI PROTEICA
Gli ormoni tiroidei stimolano la sintesi proteica; tuttavia, se presenti in eccesso, possono provocare l'effetto opposto, nel senso che bloccano la sintesi proteica e incrementano il catabolismo, cioè le proteine sono convertite in aminoacidi, spesso a discapito della massa muscolare.
EFFETTI SUL SISTEMA CARDIOVASCOLARE
Gli ormoni tiroidei hanno effetti importanti sul sistema cardiovascolare:
- Favoriscono la contrattilità e contribuiscono all'eccitabilità miocardica;
- Aumentano la frequenza cardiaca;
- Diminuiscono le resistenze vascolari, dilatando le arteriole periferiche e contribuendo al ritorno venoso.
Tutto ciò ha lo scopo di garantire ai tessuti l'apporto di ossigeno necessario. Per raggiungere questo obiettivo, gli ormoni tiroidei possono determinare anche l'aumento della ventilazione polmonare, la quale, per risultare efficiente, necessita di un aumento della gittata cardiaca, cioè il cuore viene indotto a pompare di più. Da questi effetti consegue anche l'aumento della funzione renale.
EFFETTI SUL SISTEMA NERVOSO CENTRALE
Gli ormoni tiroidei sono necessari per lo sviluppo del sistema nervoso centrale nel feto e nelle prime settimane di vita perché svolgono un importantissimo ruolo nel differenziamento e nella crescita delle strutture nervose, oltre a garantire il normale sviluppo del cervello. Una carenza di T3 e T4 in età infantile può portare una forma di danno cerebrale irreversibile chiamato cretinismo, caratterizzato da un incompleto sviluppo del sistema nervoso centrale e da ritardo mentale. Gli ormoni tiroidei assicurano una corretta sinaptogenesi (crescita dei dendriti ed assoni) e mielinizzazione delle strutture nervose.
EFFETTI SUL SISTEMA RIPRODUTTIVO
La normale funzione della tiroide è importante anche per il sistema riproduttivo. Gli ormoni tiroidei, infatti, influenzano lo sviluppo e la maturazione dei testicoli e delle ovaie, assicurando la corretta spermatogenesi e l'attività riproduttiva per l'uomo e la regolarità del ciclo mestruale e il mantenimento della gravidanza nella donna. Una disfunzione della tiroide può dunque provocare conseguenze, come infertilità, problemi sessuali e disordini mestruali.
ALTRI EFFETTI METABOLICI
Gli ormoni tiroidei:
- Aumentano la motilità intestinale;
- Favoriscono l'assorbimento della vitamina B12 e del ferro;
- Aumentano la sintesi di eritropoietina;
- Aumentano il flusso renale e la filtrazione glomerulare;
- Regolano il trofismo della cute e degli annessi;
- Stimolano la produzione endogena di altri ormoni, tra cui l'ormone della crescita o GH.
Possiamo affermare che gli ormoni tiroidei piuttosto che intervenire in una singola sede di azione, modulano attività multiple e coordinate, permettendo di mantenere le normali funzioni fisiologiche dell'intero organismo. Altri specifici effetti biologici variano da un tessuto all'altro. Vale la pena aggiungere che gli ormoni tiroidei sono indispensabili per l'azione dell'ormone della crescita o GH e producono effetti sensibili sull'apparato muscolo-scheletrico, promuovendo il rimodellamento osseo e aumentando la capacità di contrazione muscolare. Infine, molti degli effetti di stimolo sul metabolismo sono amplificati dalle catecolamine, come l'adrenalina e la noradranalina, che agiscono in sinergia con gli ormoni tiroidei.
Calcitonina
Oltre agli ormoni tiroidei, la tiroide produce anche la calcitonina, implicata nella regolazione del metabolismo del calcio. L'ormone è sintetizzato e secreto dalle cellule parafollicolari o cellule C in risposta all'ipercalcemia, per contribuire alla diminuzione della concentrazione ematica di calcio. La calcitonina abbassa la calcemia tramite l'inibizione degli osteoclasti, quindi promuove il deposito di calcio nell'osso, e la stimolazione dell'escrezione di calcio da parte del rene. L'azione antagonista viene svolta dal paratormone, l'ormone secreto dalle ghiandole paratiroidi.
Sintesi Ormoni Tiroidei
Come vengono prodotti gli Ormoni Tiroidei?
Per la sintesi degli ormoni tiroidei sono indispensabili alcuni elementi:
- la tirosina, messa a disposizione dalla tireoglobulina
- lo iodio che viene trasportato contro gradiente all'interno del tireocita grazie all'azione del NIS
- un enzima catalizzatore (tireoperossidasi)
Ruolo dello Iodio
Lo iodio è essenziale per il corretto funzionamento della tiroide, in quanto è presente nella struttura chimica di entrambi gli ormoni tiroidei e partecipa in maniera determinante al controllo della loro produzione e liberazione nel circolo ematico. Per questo motivo, è molto importante assicurare un sufficiente apporto dell'elemento, che avviene soprattutto con la dieta, cioè mediante il consumo di alcuni alimenti, come, ad esempio, pesci di mare, crostacei o prodotti contenenti sale iodato. Un'assunzione insufficiente di iodio comporta un'alterata sintesi e ridotte concentrazioni degli ormoni tiroidei, che possono provocare diverse manifestazioni cliniche. La conseguenza più conosciuta della carenza di iodio è il gozzo, cioè l'ingrandimento della tiroide.
Per quanto riguarda la sintesi degli ormoni tiroidei, lo iodio assunto con l'alimentazione viene assorbito a livello intestinale, viene estratto dal plasma e concentrato nelle cellule follicolari sotto forma di ioduro (I-), con un meccanismo di trasporto attivo: il simporto Na+/I- (NIS cotrasporta contro gradiente elettrochimico 2 ioni sodio ed 1 iodio). Lo ioduro captato dalla tiroide viene immagazzinato all'interno della colloide, dove viene organicato a I2 grazie all'enzima tireoperossidasi (TPO). Per la sintesi degli ormoni tiroidei sono indispensabili alcuni elementi: lo iodio, la tirosina e la tireoperossidasi (TPO).
Ruolo della Tirosina
Nella colloide, si trovano anche gli enzimi per la sintesi di T3 e T4 e la tireoglobulina (Tg), che funge da precursore per gli ormoni tiroidei. La tiroxina e la triiodiotironina derivano, infatti, dall'amminoacido tirosina e la tireoglobulina (Tg) fornisce proprio i residui tirosinici necessari per formare lo scheletro della loro struttura chimica. Tutti i componenti per la sintesi degli ormoni tiroidei sono pertanto immagazzinati nella colloide.
Ruolo della Tireoperossidasi
Le fasi della sintesi iniziano con l'intervento dell'enzima tireoperossidasi (TPO), che catalizza la reazione di iodinazione della tirosina: l'addizione di uno ione ioduro forma la monoiodotirosina (MIT) e l'aggiunta di un secondo ioduro alla stessa molecola costituisce la diiodotirosina (DIT). MIT e DIT non sono altro che precursori degli ormoni tiroidei: infatti, T4 deriva dalla reazione di condensazione tra due molecole di DIT, mentre T3, si ottiene dalla condensazione di una molecola di MIT e una di DIT.
Gli ormoni tiroidei così formati si trovano legati a supporti tireoglobulinici e sono immagazzinati nella colloide prima del loro rilascio, per mesi dopo la loro formazione.
Curiosamente, infatti, la tiroide è l'unica ghiandola endocrina che possiede la capacità di accumulare gli ormoni in sede extracellulare, prima del loro rilascio. Quando il legame del TSH stimola, nelle cellule follicolari, l'endocitosi del complesso tireoglobulina-ormoni tiroidei, il supporto tireoglobulinico è degradato per via enzimatica, mentre gli ormoni tiroidei sono rilasciati nelle cellule, quindi nel circolo sanguigno.
Feed-back della sintesi degli Ormoni Tiroidei
La sintesi e la secrezione degli ormoni tiroidei sono strettamente regolate da meccanismi molto sensibili. In particolare, questi sono prodotti in risposta alla modulazione dell'ormone tireotropo (o TSH, ormone stimolante la tiroide), il cui rilascio è stimolato dal rilascio dell'ormone ipotalamico TRH.
Il TSH è secreto dall'ipofisi anteriore, una ghiandola situata alla base del cervello, e agisce sulle cellule follicolari (o tireociti) promuovendo il rilascio della tiroxina e della triiodotirosina nel circolo ematico.
Il TSH prima si lega ai recettori sulla membrana delle cellule follicolari, attivando il secondo messaggero AMP ciclico, e porta alla fosforilazione di una serie di proteine delle cellule follicolari necessarie per la secrezione degli ormoni.
Gli ormoni tiroidei sono soggetti solo a piccole variazioni: i loro livelli plasmatici sono praticamente stabili, poiché il principale meccanismo di contro-regolazione della tiroide è a feed-back negativo. In altre parole, il tasso ematico degli ormoni tiroidei controlla l'intervento dell'ipotalamo e dell'ipofisi per limitare l'azione di TRH e TSH (quindi livelli elevati di ormoni tiroidei inibiscono il rilascio di TRH e TSH) In tale modo, gli ormoni tiroidei si mantengono entro livelli stabili, che si definiscono fisiologici, e che si adeguano alle differenti condizioni dell'organismo.
Immissione in circolo e trasporto
- Mediante fagocitosi, la tireoglobulina con annessi T4 e T3 viene reincorporata nel lume della cellula follicolare e si fonde con una vescicola (lisosoma). All'interno di questa, T4 e T3 sono liberati dalla tireoglobulina ad opera di enzimi lisosomiali, per essere successivamente immessi nel circolo sanguigno.
- T4 e T3 vengono trasportati nel circolo da proteine plasmatiche: TBG (globulina legante la tiroxina), TTR (transtiretina) e albumina. Una quota, invece, chiamata FT4 e FT3 resta libera e può raggiungere i tessuti periferici.
- Gli ormoni tiroidei in circolo sono rappresentati soprattutto da T4. Nonostante sia secreto in quantità inferiori, infatti, T3 rappresenta la forma più attiva a livello cellulare: si può ottenere tramite desiodazione di T4, che dunque rappresenta un "preormone". Ne risulta che la maggior parte del T3 plasmatico viene sintetizzato partire dal T4.
- La reazione di attivazione, cioè la conversione del T4 in T3, si verifica con la rimozione di un atomo di iodio, ad opera delle desiodasi di tipo 1 (D1), di tipo 2 (D2) e di tipo 3 (D3).
- D1 è espressa soprattutto nel fegato e nel rene;
- D2 è espressa soprattutto nel muscolo scheletrico e cardiaco, sistema nervoso centrale, cute, ipofisi e tiroide;
- D3 è espressa soprattutto in placenta, sistema nervoso centrale e fegato fetale.
- Gli ormoni tiroidei, una volta giunti a destinazione, sono in grado di attraversare la membrana plasmatica, per legarsi al loro recettore, presente all'interno delle cellule bersaglio. I recettori specifici per gli ormoni tiroidei, infatti, si trovano nel nucleo, dove possono interagire con il DNA per regolare l'espressione di diversi geni.