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¿Cuál es la función de la glándula tiroides?
Las glándula tiroides tiroides pesa entre 10 y 20 gramos y está situada inmediatamente debajo de la laringe y a los lados y delante de la tráquea. Tiene dos lóbulos que están conectados por una masa de tejido tiroideo llamada istmo y está muy vascularizada.
Segrega 2 hormonas yodadas: tiroxina (T4) y triyodotironina (T3) y una hormona no yodada que interviene en el metabolismo del calcio: la calcitonina (esta última hormona se explicará con el metabolismo del calcio).
La glándula tiroidea se compone de un gran número de folículos esféricos cerrados cuyo tamaño oscila entre las 20 y las 900 micras, con una cavidad en cuyo interior se almacena una sustancia de aspecto coloidal, que en realidad es una gran proteína, la tiroglobulina, que contiene en su interior aminoácidos yodados de tirosina que constituyen las hormonas tiroideas T3 y T4. La pared de cada folículo tiroideo está compuesta por dos tipos de células:
- Las células epiteliales que forman la pared folicular y están en contacto directo con la cavidad folicular. Son las células foliculares cuboides las que producen las hormonas T3 (con tres átomos de yodo) y T4 (con cuatro átomos de yodo), que son las verdaderas hormonas tiroideas.
- Las células que no llegan a la cavidad folicular son menos numerosas y se denominan células parafoliculares o células C.
Hormonas tiroideas T3 Y T4, síntesis y almacenamiento
Las hormonas tiroideas son las únicas hormonas del cuerpo que contienen yodo. Por lo tanto, para producir cantidades normales de hormonas tiroideas T3 y T4, es necesario ingerir aproximadamente 1 mg de yodo a la semana. Los yoduros (I-) pasan del tracto gastrointestinal al torrente sanguíneo y, cuando llegan a los riñones, se eliminan rápidamente, de modo que en 3 días, el 80% de los yoduros circulantes se eliminan en la orina, mientras que el 20% restante es absorbido en el torrente sanguíneo circulante por las células foliculares del tiroides. Se pueden distinguir varias etapas en la formación de las hormonas tiroideas:
Primer paso: absorción de yoduro. El yodo contenido en los alimentos y el agua potable se absorbe en el intestino delgado en forma de yoduro inorgánico (I-). Este yodo es transportado desde la sangre capilar hasta las células foliculares del tiroides. La membrana plasmática basal de estas células tiene una capacidad específica para transportar activamente iones de yoduro internamente contra un gradiente electroquímico elevado por medio de una bomba de yoduro, porque dentro de las células foliculares el yodo está más concentrado que externamente y, por tanto, no puede ser captado por difusión. En una glándula normal, la bomba de yoduro puede concentrar los yoduros hasta 40 veces el nivel en la sangre. Cuando la tiroides está activada al máximo, esta proporción puede multiplicarse varias veces.
La energía para la catálisis del yoduro proviene de la fosforilación oxidativa y la bomba es estimulada por la hormona adenohipofisaria TSH.
Segundo paso: oxidación de los iones de yoduro. Los yoduros con carga negativa no pueden unirse a los aminoácidos de tirosina para dar lugar a las hormonas T3 y T4. Estos aniones deben sufrir primero una oxidación para convertirse en yodo libre (2I- —> I2). Esta reacción es catalizada por una peroxidasa dentro de las células del folículo y el peróxido de hidrógeno actúa como aceptor de electrones. Cuando los yoduros se oxidan, el yodo libre se desplaza de la célula folicular a la cavidad folicular para que pueda producirse la yodación de la tiroglobulina.
Tercera etapa: síntesis de la tioglobulina. Las células foliculares tiroideas sintetizan tiroglobulina, que es una glicoproteína de alto peso molecular (670 kDa) compuesta por unos cinco mil aminoácidos. De ellos, unos 125 son aminoácidos de tirosina y, de éstos, sólo unos 20 se combinan con átomos de yodo para formar las hormonas tiroideas T3 y T4. Una vez formada, la tiroglobulina se empaqueta en vesículas secretoras que se desplazan a la membrana plasmática apical, en contacto con la cavidad folicular, donde sufren una exocitosis y la tiroglobulina se libera de las células foliculares a la cavidad folicular donde se almacena.
Cuarto paso: Iodización de la tiroglobulina. Cuando los átomos de yodo libres pasan de la célula folicular a la cavidad folicular, se unen a los aminoácidos de tirosina de la molécula de tiroglobulina para formar las hormonas tiroideas T3 y T4, que se incorporan a la molécula de tiroglobulina.
El yodo libre se une a la posición 3 del aminoácido tirosina y forma monoiodotyrosina (MIT). Una segunda yodación en la posición 5 produce diyodotirosina (DIT). Aunque cada molécula de tiroglobulina contiene aproximadamente 125 aminoácidos de tirosina, sólo un tercio de ellos están disponibles para la yodación porque se encuentran en la superficie de la glicoproteína. Tras la yodación, se producen reacciones de acoplamiento entre la MIT y la DIT para sintetizar las hormonas activas, la triyodotironina (T3) y la tiroxina (T4). La proteína de yodo se almacena en la cavidad de los folículos glandulares durante meses, por lo que la cantidad almacenada puede cubrir las necesidades del organismo durante más de 3 meses.
Cuando las hormonas tiroideas necesitan ser liberadas o secretadas en el torrente sanguíneo, las células foliculares emiten pseudópodos en la cavidad folicular. Estos seudópodos se cierran alrededor de pequeñas porciones de tiroglobulina, formando vesículas en el citoplasma de las células foliculares. Los lisosomas se fusionan entonces con estas vesículas y sus enzimas digieren las moléculas de tiroglobulina. Como resultado, se liberan yodotirosinas, aminoácidos y azúcares.
Los aminoácidos y los azúcares se reciclan, mientras que las monoyodotirosinas (MIT) y las diyodotirosinas (DIT) se desiodinizan para poder reutilizar el yodo. Las hormonas T3 y T4 se liberan en los capilares fenestrados que rodean el folículo tras atravesar la membrana celular folicular en el lado opuesto de la cavidad folicular.
Aproximadamente el 90% de la hormona liberada por el tiroides es tiroxina y el 10% es T3. La T3 es más potente que la T4 pero está presente en el plasma en pequeñas cantidades. Las hormonas tiroideas T3 y T4 se transportan en la sangre unidas a varias proteínas plasmáticas, siendo la principal la globulina fijadora de tiroxina (TBG). La T4 se une a las proteínas plasmáticas con una afinidad 10 veces mayor que la T3 y, por tanto, tiene una tasa de eliminación plasmática más lenta, lo que da lugar a una vida media de la T4 en el plasma mucho más larga que la de la T3 (7 días para la T4 y menos de 24 horas para la T3).
Cuando las dos hormonas llegan a los tejidos, son separadas por proteínas transportadoras y entran en las células de los tejidos por difusión o por un proceso mediado por un transportador que requiere energía. Una vez que entran en las células de los tejidos, gran parte de la T4 se desiodiniza en T3, de modo que una pequeña proporción de las necesidades de yodo del organismo puede satisfacerse de este modo. La mayor parte de esta desodinación se produce en el hígado y los riñones. Dentro de las células de los tejidos, se une a las proteínas intracelulares y se almacena de nuevo para que las células puedan utilizarlo lentamente durante un periodo de días o semanas.
Además de desiodinizarse en T3, la T4 puede convertirse en T3 inversa (rT3) en las células de los tejidos. En este proceso, se elimina el yodo de la molécula, haciéndola inactiva. La producción de rT3 a partir de T4 se produce cuando hay necesidad de calorías, es decir, sería un mecanismo de conservación de energía.
Hormonas tiroideas T3 Y T4, efectos generales
Las hormonas tiroideas son liposolubles y pueden atravesar la membrana plasmática de sus células diana por difusión o a través de un proceso mediado por un transportador. Una vez en el citoplasma, la T4 se convierte en T3, por lo que los niveles citoplasmáticos de T3 y T4 son similares, y se unen a una amplia gama de sitios. Tanto la T3 como la T4 entran en el núcleo donde se encuentran sus receptores, que a su vez son receptores nucleares (véase endocrinología, general). Los receptores de las hormonas tiroideas se unen al ADN en la región promotora de los genes regulados por estas hormonas, de modo que la unión de la T3 y la T4 a sus receptores promueve la transcripción de un gran número de genes que codifican una amplia gama de proteínas. Por este motivo, los efectos de las hormonas tiroideas suelen tardar varios días en aparecer tras la estimulación de la secreción tiroidea. Se produce un aumento del ARN mensajero seguido de un aumento de la síntesis de proteínas que conduce a un aumento de los niveles intracelulares de enzimas específicas. Así, en la mayoría de los tejidos, aumenta el número de enzimas, proteínas estructurales, proteínas de transporte y otras sustancias. El resultado es un aumento general de la actividad funcional en todo el cuerpo. El crecimiento juvenil se acelera, los procesos mentales se estimulan y la actividad de la mayoría de las glándulas endocrinas aumenta.
Las hormonas tiroideas son esenciales para la diferenciación y maduración normal de los tejidos fetales, en particular del tejido esquelético y nervioso. Son vitales para el crecimiento y el desarrollo del cerebro durante la vida fetal y el periodo perinatal, por lo que la falta de niveles adecuados de hormonas tiroideas en estas etapas da lugar a un retraso mental grave que, si no se diagnostica y trata con prontitud, es irreversible.
Después del nacimiento, las hormonas tiroideas estimulan el crecimiento óseo lineal hasta la pubertad y la osificación y maduración de las placas de crecimiento epifisarias. En general, las hormonas tiroideas pueden considerarse factores de crecimiento tisular junto con la insulina y la hormona del crecimiento (GH), ya que incluso si los niveles de GH son normales, el crecimiento normal se ve afectado en ausencia de T3 y T4.
Hormonas tiroideas T3 Y T4, efectos metabólicos
Efectos sobre las proteínas: En concentraciones normales, la T3 y la T4 estimulan la captación de aminoácidos por las células y la síntesis de proteínas estructurales y funcionales específicas. La síntesis de proteínas está disminuida en las personas con hipotiroidismo. Por el contrario, los niveles elevados de T3 y T4 se asocian a un mayor catabolismo de las proteínas, por lo que en el hipertiroidismo se observa pérdida de peso y debilidad muscular.
Efectos sobre los lípidos: La T3 y la T4 tienen un efecto lipolítico sobre las reservas de grasa del organismo al aumentar los niveles de ácidos grasos libres en el plasma. También producen un aumento de la oxidación de los ácidos grasos libres, lo que contribuye al efecto productor de calor de estas hormonas. El efecto general sobre el metabolismo de las grasas es un agotamiento de las reservas de grasa corporal con una disminución del peso y una reducción de los niveles de colesterol y otros lípidos en plasma.
Efectos sobre los hidratos de carbono: la T3 y la T4 aumentan la absorción intestinal de la glucosa y su captación por las células del cuerpo, especialmente las musculares y las grasas. Facilitan la gluconeogénesis al aumentar la disponibilidad de los materiales necesarios (aminoácidos y glicerol), actúan directamente sobre las enzimas que intervienen en la glucólisis activándolas, e indirectamente refuerzan la acción sobre los hidratos de carbono de otras hormonas como la insulina y las catecolaminas.
Hormonas tiroideas T3 Y T4, efectos sobre la producción de calor y el consumo de oxígeno
En la mayoría de los tejidos, la T3 y la T4 aumentan la producción de calor y el consumo de oxígeno. La acción productora de calor es importante para la regulación de la temperatura corporal y la adaptación a entornos fríos y se mide por la tasa metabólica basal (TMB). Un BMR alto indica una glándula tiroidea hiperactiva y lo contrario en el hipotiroidismo.
El aumento de la TMB se asocia a un aumento del tamaño y del número de mitocondrias celulares en los tejidos sensibles a la hormona tiroidea y también a un aumento de las enzimas de la cadena respiratoria. Tanto la T3 como la T4 estimulan la actividad de la Na+/K+ ATPasa, aumentando así el transporte de sodio y potasio a través de las membranas celulares. Como resultado, la hidrólisis de ATP aumenta, lo que estimula el consumo de oxígeno por parte de las mitocondrias.
Existe una sinergia entre las catecolaminas y las hormonas tiroideas que es importante para la termogénesis máxima, la lipólisis, la glucogenólisis y la neoglucogénesis.
Regulación de la secreción tiroidea de T3 y T4
La secreción tiroidea está regulada por el hipotálamo, que produce y segrega la hormona liberadora de tirotropina (TRH), que actúa sobre la adenohipófisis, que produce y segrega la tirotropina hipofisaria (TSH), que a su vez actúa sobre la glándula tiroidea para aumentar la síntesis, el almacenamiento y la secreción de T3 y T4 hasta que la tasa metabólica vuelva a la normalidad
El hipotálamo puede inhibir la secreción de TSH a través de la somatostatina, una hormona que también puede inhibir la secreción de la hormona del crecimiento y la prolactina.
Las hormonas tiroideas circulantes influyen en la tasa de secreción de TSH a través de un mecanismo de retroalimentación negativa sobre el hipotálamo y la adenohipófisis. Otras hormonas también pueden alterar la secreción de TSH, como los estrógenos, que aumentan la sensibilidad de las células secretoras de TSH a la TRH, mientras que los niveles elevados de glucocorticoides inhiben la liberación de TSH.
Las condiciones que aumentan la demanda de ATP, como el frío, la hipoglucemia, la altitud, el embarazo, etc., provocan un aumento de la secreción de TRH y tirotropina. Diversas reacciones emocionales pueden alterar la secreción de estas hormonas, actuando a través del hipotálamo.