Thyroxin

Als Thyroxin, oder auch „T4“, bezeichnet man ein in der Schilddrüse gebildetes Hormon. Schilddrüsenhormone haben ein sehr breites Wirkspektrum und sind dabei vor allem für Energiestoffwechsel, Wachstum und Reifung von großer Bedeutung. Da Schilddrüsenhormone, und somit auch Thyroxin, einem übergeordneten und sehr komplexen Regelkreis unterliegen und auf das Vorhandensein von „Jod“ angewiesen sind, ist die Schilddrüse sehr anfällig für Funktionsstörungen. Über- und Unterfunktionen der Schilddrüse sind deswegen ein sehr häufiges Krankheitsbild.

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Thyroxin wird in der Schilddrüse gebildet und freigesetzt.  Es besteht unter anderem aus zwei „Molekülringen“, welche über ein Sauerstoffatom miteinander verbunden sind. An den beiden Ringen befinden sich insgesamt vier Jod-Atome, jeweils zwei am inneren und am äußeren Ring. Aus diesem Grund wird Thyroxin auch als „T4“ beziehungsweise als „Tetrajodthyronin“ bezeichnet. Das Jod stellt somit einen wichtigen Baustein bei der Synthese von Schilddrüsenhormonen dar. Es wird aus dem Blut in die Schilddrüse aufgenommen und sofort umgewandelt, damit es diese nicht wieder verlassen kann. Dieser Mechanismus wird auch als „Jodfalle“ bezeichnet.

Da Jod so essentiell für die Synthese der Schilddrüsenhormone und somit für deren Funktion ist, sollte stets ein ausreichender Vorrat an Jod im Körper vorhanden sein, da sonst die Gefahr einer Schilddrüsenunterfunktion besteht. Dies war besonders in früheren Zeiten ein häufiges Problem, da es noch kein iodiertes Salz gab. Heutzutage ist in Europa Jodmangel eine eher seltene Ursache für Schilddrüsenunterfunktionen.

Der genaue Aufbau des Thyroxins ist sehr wichtig für seine Funktion, da schon ein geringer Unterschied eine große Wirkungsänderung verursachen kann. Das zweite wichtige Schilddrüsenhormon „T3“ beziehungsweise „Trijodthyronin“ dient hierbei als gutes Beispiel. Es unterscheidet sich von T4 einzig und allein daran, dass es am äußeren Ring ein Jod weniger und somit insgesamt nur drei Jod-Atome besitzt.

Schilddrüsenhormone sind fettlösliche Moleküle. Das bedeutet, dass sie sich nur in fettiger Substanz lösen und im Wasser „ausfallen“. Das ist ungefähr so, wie wenn jemand einen Tropfen fett in Wasser fallen lässt und hofft, dass dieser sich auflösen wird. Da Thyroxin im Körper, wie alle Hormone, mit dem Blut transportiert wird und dieses sehr wässrig ist, muss es an ein Transportprotein gebunden werden. An das Protein gebunden, überlebt Thyroxin im Körper etwa eine Woche lang. Wenn das Hormon seinen Zielort erreicht hat, trennt es sich von dem Transportprotein und durchquert die Zellmembran der Zielzelle und entfaltet dort seine Wirkung.

Hormone sind die sogenannten „Botenstoffe des Körpers“. Sie werden mit dem Blut transportiert und geben an ihren Zielorten über verschiedenste Wege ihre Informationen an die Zellen weiter. Schilddrüsenhormone geben ihre Signale sogar direkt an die DNA weiter. Sie binden direkt an diese und fördern das Ablesen der entsprechenden Informationen, welche für ihre Wirkung entscheidend sind. Der Nachteil liegt darin, dass es deutlich länger dauert, eine Wirkung über die DNA umzusetzen. Der Vorteil ist jedoch, dass sowohl die Lebensdauer der Hormone, als auch die Wirkung langfristiger sind.

Die beiden Schilddrüsenhormone, Thyroxin und Trijodthyronin, unterscheiden sich nur in ihrer Wirkstärke und können ineinander umgewandelt werden. Daher wird im Folgenden, wenn von Thyroxin gesprochen wird, ebenfalls Trijodthyronin gemeint.

Die wichtigsten Aufgaben der Schilddrüse sind der Energiestoffwechsel und das Wachstum. Thyroxin fördert den Energiestoffwechsel, indem es die Menge an freiem Zucker, welcher als Energielieferant wirkt, im Blut erhöht. Dazu wird zum einen die körpereigene Produktion von Zuckermolekülen erhöht und zum anderen der vorhandene Zuckerspeicher abgebaut und an das Blut abgegeben. Zusätzlich zu der Bereitstellung von Zucker, wird ein weiterer wichtiger Lieferant zur Verfügung gestellt, und zwar Fette. Thyroxin fördert den Abbau von Speicherfett, welches in einem aufwändigeren Prozess ebenfalls in Energie umgewandelt wird. Eine weitere wichtige Wirkung ist die Senkung des Plasmacholesterinspiegels durch die Förderung des Cholesterinstoffwechsels der Zellen. Durch die Umwandlung von Zucker und Fett in Energie entsteht außerdem Wärme. Dies wird zusätzlich durch eine weitere, kompliziertere Wirkung des Thyroxins verstärkt, weshalb beispielsweise Patienten mit einer Schilddrüsenüberfunktion häufig schwitzen und auch an kälteren Tagen nur leichte Kleidung tragen.

Neben dem Energiestoffwechsel zeigt sich die zweite große Wirkung der Schilddrüsenhormone beim Wachstum. Dies spielt vor allem bei Kindern und Jugendlichen eine wichtige Rolle und wird deshalb im Rahmen des Neugeborenenscreening untersucht. Thyroxin fördert, vor allem über die Freisetzung weiterer Wachstumshormone, das Wachstum und die Reifung der Zellen und ist vor allem auch für die Hirnentwicklung bei Neugeborenen wichtig. Wird eine Schilddrüsenunterfunktion nicht rechtezeitig entdeckt und behandelt, kann es daher zu Wachstums- und Entwicklungsstörungen kommen.

Neben den beiden Hauptfunktionen, wirkt Thyroxin auch auf das Bindegewebe und hat dort eine fördernde Funktion. Bei Patienten mit einer Unterfunktion kann sich deswegen ein sogenanntes „Myxödem“ bilden. Auch das Herz wird von Thyroxin beeinflusst. Es bewirkt dort sowohl eine Erhöhung der Herzfrequenz, als auch eine Steigerung der Kontraktionskraft. Wie bereits erwähnt produziert die Schilddrüse neben Thyroxin (T4) auch noch geringfügig Trijodthyronin (T3). Die beiden Hormone wirken zwar gleichartig, unterscheiden sich jedoch in ihrer Wirkstärke. T3 hat dabei eine etwa dreimal so starke Wirkung wie T4. Deswegen wird ein großer Anteil des T4 (circa 30%) im Nachhinein in T3 umgewandelt. Das Trijodthyronin ist jedoch nicht sehr stabil und überlebt im Blut nur circa einen Tag.

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Die Synthese von Thyroxin findet in der Schilddrüse statt. Diese nimmt Jod aus dem Blut auf und überträgt dieses auf das sogenannte „Thyreoglobulin“. Thyreroglobulin ist ein in der Schilddrüse vorkommendes, kettenartiges Protein, welches die Grundlage der Synthese der Schilddrüsenhormone darstellt. Bei der Übertragung von Jod entstehen Moleküle mit entweder drei oder vier Jod-Atomen. Im letzten Schritt werden Teile der Proteinkette abgetrennt und es entstehen, je nach Anzahl der Jod-Atome, die endgültigen Hormone T3 (Trijodthyronin) und T4 (Tetrajodthyronin/ Thyroxin).

Hormone sind als Botenstoffe des Körpers für die Regulation verschiedenster Prozesse zuständig. Um ihre Wirkung zu kontrollieren, sind sie dabei jedoch selbst einem sehr komplexen und empfindlichen Regulationsmechanismus unterworfen. Der Ursprung befindet sich dabei in einer zentralen Region des Gehirns, dem „Hypothalamus“. Dort wird regelmäßig das Hormon „TRH“ (Thyreotropin Releasing Hormon) produziert. TRH wird an das Blut abgegeben und wandert zur nächsten Station des Regelkreises, der Hirnanhangsdrüse, oder auch „Hypophyse“. Es bewirkt dort die Ausschüttung eines weiteren Hormons, dem „TSH“ (Thyreoidea-stimulierendes Hormon), welches nun wieder an das Blut abgegeben wird und zu seiner Endstation, der Schilddrüse gelangt.

TSH signalisiert der Schilddrüse die Freisetzung von Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3), welche mit dem Blut im Körper verteilt werden und nun ihre eigentliche Wirkung erbringen können. Der Regulationsmechanismus ist jedoch nicht nur in die eine, sondern auch in die andere Richtung möglich. Dabei haben T3 und T4 eine hemmende Wirkung, sowohl auf TRH, als auch auf TSH. Dieser Mechanismus wird in der Medizin als „Feedback-Hemmung“ bezeichnet. Die Schilddrüsenhormone geben somit ein Feedback darüber, wie viele Hormone bereits ausgeschüttet wurden und verhindern damit eine Überproduktion.

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Schilddrüsenhormone wie Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) gehören zu den sogenannten „lipophilen“ Hormonen, das heißt, dass sie fettlöslich sind. Sie unterscheiden sich von den wasserlöslichen (hydrophilen) Hormonen dadurch, dass sie im Blut schlecht löslich sind und deswegen an sogenannte Transportproteine gebunden werden müssen. Ihr Vorteil ist jedoch, dass sie zum einen eine längere Lebensdauer haben und zum anderen die ebenfalls lipophile Zellmembran sehr einfach durchqueren können und ihre Signale direkt an die im Zellkern enthaltene DNA weitergeben können.