Oftewel schildklierkunde…
De schildklier, die vaak over het hoofd wordt gezien, speelt een cruciale rol in het endocriene systeem, door hormonen af te geven aan de bloedsomloop die bijdragen tot enkele van de belangrijkste functies in het lichaam.
De stofwisseling is een van de belangrijkste gebieden die afhankelijk zijn van de hormonen die door de schildklier worden geproduceerd, maar er zijn andere lichaamsfuncties die ook sterk afhankelijk zijn van optimale niveaus van hormonen die door de schildklier worden afgescheiden.
Er zijn slechts twee primaire hormonen van de schildklier. Het schildklierweefsel is verantwoordelijk voor de productie van thyroxine (T4), een inactief type hormoon dat wordt omgezet in een ander schildklierhormoon, bekend als Triiodothyronine (T3). T3 is het actieve hormoon van de schildklier en draagt bij tot een groot aantal functies die niet alleen essentieel zijn voor het welzijn van het menselijk lichaam, maar ook voor het leven.
Schildklierhormonen worden geproduceerd wanneer de hypofyse Schildklier Stimulerend Hormoon (TSH) naar de schildklier stuurt – de serumconcentratie van TSH vertelt de schildklier hoeveel T4 hij moet produceren.
Om de werking van de schildklier en het belang van de door deze klier geproduceerde hormonen in het lichaam te begrijpen, en ook om beter te begrijpen hoe verschillende schildklieraandoeningen het lichaam beïnvloeden en waarom bepaalde symptomen kunnen ontstaan als reactie op dergelijke aandoeningen, moeten we dieper ingaan op de biochemie en andere mechanismen achter de schildklier, en ook op de verschillende hormonen die de klier stimuleert en die door de klier worden geproduceerd.
In dit artikel wordt de aandacht gericht op de deiodinases, een groep enzymen die een directe invloed heeft op de schildklierhormonen die in het hele lichaam aanwezig zijn – in het bijzonder dienen deze enzymen om de omzetting van T4 schildklierhormonen naar T3 schildklierhormonen, te controleren.
Er wordt een blik geworpen op de verschillende soorten deiodinase-enzymen, de mogelijke implicaties worden bekeken die momenteel in de medische wetenschappen in verband worden gebracht met deze enzymen, en ook wordt bekeken hoe verschillende levensstijlfactoren, medicatie en gezondheidskwalen de functie van deiodinase-enzymen kunnen beïnvloeden
Een overzicht van de omzetting van schildklierhormonen en deiodinasen
Voordat we ons gaan verdiepen in de wijze waarop deiodinase-enzymen betrokken zijn bij de werking van schildklierhormonen in het hele lichaam, bekijken we eerst hoe het proces van de productie van schildklierhormonen werkt. De hypofyse bevindt zich achter in het hoofd en maakt deel uit van de hersenen.
Dit is een van de meest cruciale onderdelen van het endocriene systeem, en geeft een aantal verschillende hormonen af, die als chemische boodschappers fungeren, om andere klieren te stimuleren; dit leidt dus tot de productie van verschillende hormonen.
TSH is een van de belangrijkste hormonen die in de hypofyse worden geproduceerd. De hypofyse controleert het peil van het schildklierhormoon in haar weefsel, en wanneer de klier vaststelt dat het peil van het schildklierhormoon laag wordt, produceert zij TSH.
Het TSH wordt door de hypofyse in het bloed afgescheiden en gaat dan naar de schildklier. Deze hormonen hechten zich aan het weefsel in de schildklier en geven de “boodschap” dat het lichaam meer schildklierhormonen nodig heeft. Op zijn beurt begint de schildklier T4 te produceren, een primair schildklierhormoon.
T4 wordt beschouwd als een inactief schildklierhormoon, omdat het niet zo krachtig is als het andere schildklierhormoon. Dit hormoon speelt echter nog steeds een vitale rol in de lichaamsfuncties, omdat het lichaam het T4 hormoon omzet in een krachtiger type schildklierhormoon, dat T3 wordt genoemd. Dit krachtige hormoon hecht zich vervolgens aan schildklierhormoonreceptoren die zich in elke cel van het menselijk lichaam bevinden. De schildklier kan ook T3 produceren, maar van de hormonen die door de klier worden geproduceerd, bestaat slechts ongeveer 20% uit dit hormoon.
Dit brengt ons bij het onderwerp van de deiodinases. Deiodinases is een verzamelnaam voor een aantal enzymen die verantwoordelijk zijn voor de activering van de omzetting van T4 in T3. Soms zijn deiodinase-enzymen ook verantwoordelijk voor het deactiveren van dit omzettingsproces.
De actie van deze enzymen hangt af van verschillende factoren, waarbij de bestaande niveaus van schildklierhormonen in het lichaam een bijzonder belangrijke factor zijn die de enzymen helpt te bepalen wanneer het omzettingsproces moet worden geactiveerd en wanneer gedeactiveerd.
Laten we, om dit duidelijker te maken, het proces van de schildklierhormoonfysiologie afbreken, te beginnen bij het begin:
TRH (Thyrotropin-releasing hormone) wordt geproduceerd in de hypothalamus >> TRH stimuleert de afgifte van TSH door de hypofyse >> TSH stimuleert de afgifte van T4 en T3 direct uit de schildklier >> T4 circuleert in de bloedbaan naar doelweefsels zoals lever, nieren, spieren, hartweefsel, hersencellen, huidcellen enzovoort. >> T4 wordt geactiveerd of geïnactiveerd op basis van de vraag van welk weefsel*. >> Deiodinase-enzymen zijn verantwoordelijk voor de controle van de activiteit en het metabolisme van schildklierhormoon systemisch (voor het hele lichaam) en plaatselijk (in elke cel). >>De hoeveelheid T4 en T3 koppelen terug naar je hypothalamus waar ze beïnvloeden hoeveel TRH er wordt vrijgegeven.
* Als u sport en uw spieren gebruikt, kan uw lichaam meer schildklierhormoon in uw spieren activeren, maar het in uw darmkanaal deactiveren (u hoeft geen voedsel te verteren tijdens het sporten!). Als u heel hard nadenkt of studeert voor een test, kan uw lichaam meer schildklierhormoon in uw hersenen activeren en wat in uw spieren inactiveren. Dit is een (zeer) vereenvoudigde versie van het hele proces van begin tot eind, maar het helpt echt om alles in de juiste context te plaatsen. Het is ook belangrijk te beseffen dat de meeste artsen zich alleen richten op stap 2 van dit proces, waarbij TSH wordt geproduceerd, en TSH gebruiken als een marker voor de beoordeling van het hele proces. Door dit te doen, missen deze artsen de impact en de belangrijke rol van de deiodinase enzymactiviteit en hoe ze specifieke weefselniveaus van schildklierhormoon beïnvloeden.
Zowel de D1 als de D2 enzymen zijn seleno-eiwitten, d.w.z. dat ze selenium in hun structuur hebben. Als iemand dus een laag seleniumgehalte heeft, kan dat de omzetting belemmeren. Veel schildklierpatiënten nemen 100 of 200 mcg seleniumsupplement per dag om er zeker van te zijn dat ze voldoende hebben.
Hoe hoger het aantal van deze enzymen dat wordt geproduceerd, hoe hoger de omzettingssnelheid. TSH heeft ook invloed: als de TSH stijgt, worden de D1- en D2-enzymen hoger gereguleerd, d.w.z. dat er meer geproduceerd worden in elke cel, en de omzettingssnelheid van T4 naar T3 stijgt. Als de TSH daalt, dan worden de D1- en D2-enzymen naar beneden gereguleerd, d.w.z. er worden er minder geproduceerd en de omzettingssnelheid daalt (maar er vindt nog wel enige omzetting plaats).
Schildklierwerking en deïodinase enzymen
Om te illustreren en uit te leggen wat de deiodinase enzymen doen, maken we gebruik van een eenvoudige afbeelding:
Laat de afbeelding je niet afschrikken, want ik ga het uitleggen:
Deze afbeelding illustreert hoe T4 (het overheersende schildklierhormoon) in het lichaam en in de cellen wordt omgezet.
T4, komt uit de schildklier waar het wordt geproduceerd onder invloed van TSH (thyroïd stimulerend hormoon).
Zodra het lichaam T4 produceert, wordt het door de deiodinase-enzymen omgezet in het schildklierhormoon T3 of inactief gemaakt als het metaboliet omgekeerd T3 (rT3), dat is T3 wat niet wordt gebruikt.
Het lichaam gebruikt deze enzymen om de activering en in-activering van het schildklierhormoon strak te regelen, afhankelijk van wat in het lichaam gebeurt.
Factoren zoals stress, de hoeveelheid voedsel dat gegeten wordt, blootstelling aan bacteriën, ziekte, medicatie, de aanwezigheid van hormonale onevenwichtigheden en tekorten aan voedingsstoffen hebben allemaal invloed op hoe goed (of niet) de enzymen functioneren.
En de werking van deze enzymen is misschien nog wel belangrijker dan de status van het vrije schildklierhormoon (Ft4) in het lichaam!
Studies hebben aangetoond dat de concentratie vrije schildklierhormonen in het lichaam (d.w.z. wat door de schildklier wordt geproduceerd) niet in voldoende grote hoeveelheden wordt geproduceerd om de schildklierhormoonreceptoren in uw cellen voldoende te triggeren (2). De enige manier waarop ze een concentratie kunnen bereiken die hoog genoeg is om daadwerkelijk actief te worden, is door de invloed van deze enzymen.
De drie types van deiodinase enzymen
Er zijn drie belangrijke verschillende soorten deiodinase-enzymen die in het menselijk lichaam kunnen worden aangetroffen en die elk een specifieke rol spelen bij de omzetting van T4 in T3. Deze drie deiodinase enzymen zijn deiodinase type 1, deiodinase type 2 en deiodinase type 3 – vaak aangeduid als D1, D2 en D3.
Laten we elk van deze enzymen eens nader bekijken om hun rol bij de regulering van het schildklierhormoon beter te begrijpen.
– Deiodinase type 1 – D1, moet worden beschouwd als een ‘activerend’ schildklier-enzym.
De belangrijkste taak van D1 is te helpen controleren hoeveel schildklierhormoon door de schildklier wordt geproduceerd en het draagt ook bij aan het T3-gehalte in het serum. D1 speelt een belangrijke rol bij het reguleren van de hoeveelheid schildklierhormoon die systemisch voor het hele lichaam wordt geproduceerd.
D1 wordt gevonden in de lever, de nieren, de schildklier en de hypofyseweefsels. De lever en de nieren zijn organen in uw lichaam die een rijke toevoer van bloed ontvangen, dus is het logisch dat deze weefsels het enzym D1 bevatten. Als het bloed deze organen bereikt, kan D1 het T4 opnemen dat door de schildklier wordt geproduceerd en het activeren of het lichaam vertellen dat het meer moet produceren. Natuurlijk zou een afname van dit enzym resulteren in een lager dan normaal vrij T3-gehalte en een lager dan normaal T3- en T4-gehalte in het bloed.
De functie van dit enzym is van cruciaal belang voor het doel van de schildklier en, uiteraard, de schildklierhormonen. De activiteit van het enzym deiodinase type 1 kan door een aantal verschillende factoren ongunstig worden beïnvloed. Het is bekend dat zwaarlijvigheid, stofwisselingsstoornissen en leptineresistentie leiden tot een verminderde activiteit van deze enzymen, waardoor er minder T4 wordt omgezet in T3. Andere factoren die de activiteit van het enzym deiodinase type 1 kunnen belemmeren zijn depressie, emotionele stress, fysiologische stress, insulineresistentie, diabetes, chronisch vermoeidheidssyndroom, chronische pijn, en auto-immuunziekten.
– Deiodinase type 2 – D2 U kunt D2 beschouwen als de belangrijkste regulator van de schildklierfunctie en het metabolisme in de perifere weefsels of binnenin de cellen. Zo is D2 primair verantwoordelijk voor het activeren en inactiveren van schildklierhormoon op cellulair niveau en op basis van de eisen van elk weefsel. D2 wordt aangetroffen in de schildklier, het centrale zenuwstelsel, de hypofyse en de skeletspieren. Een probleem met D2 kan leiden tot verlaagd vrij T3 niveau
Deiodinase type 2 speelt de meest cruciale rol in de hypofyse, een onderdeel van het endocriene systeem dat verantwoordelijk is voor het bepalen van de hoeveelheid activiteit die door de schildklier moet worden uitgeoefend om het lichaam van voldoende schildklierhormonen te voorzien. De activiteit van het enzym deiodinase type 2 is het krachtigst tussen type 1 en type 2. Deze enzymen worden ook niet zo sterk beïnvloed door het gebruik van bepaalde geneesmiddelen als type D1. Het is ook belangrijk te begrijpen dat, terwijl de activiteit van type 1 door overgewicht, diabetes, stress, depressie en andere factoren wordt aangetast, deze specifieke problemen eerder een toename van de activiteit van het enzym type 2 veroorzaken.
– Deiodinase type 3 – D3 moet worden beschouwd als het “inactiveringsenzym”.
D3 is verantwoordelijk voor het opnemen van T4 en het inactiveren ervan door het om te zetten in de inactieve metaboliet omgekeerde T3 (rT3). D3 stimuleert ook de afbraak van het actieve schildklierhormoon T3 in een minder actieve vorm die bekend staat als T2. Het lichaam kan dus de expressie van D3 stimuleren om het schildklierhormoon op cellulair niveau en in het serum te helpen inactiveren. Terwijl type 1 en type 2 van deze enzymen de omzetting van T4 in T3 bevorderen, heeft Deiodinase type 3 eerder het tegenovergestelde effect. Dit is een omgekeerd enzym dat de omzetting van T4 in het schildklierhormoon T3 remt. Het is nodig wanneer het niveau van T3 in het menselijk lichaam verhoogd raakt, wat kan leiden tot symptomen van hyperthyreoïdie – in zo’n geval zullen de deiodinase type 3 enzymen het omzettingsproces belemmeren; waardoor het niveau van T3 in het lichaam daalt. Dit type deiodinase enzym wordt aangetroffen in weefsels in het gehele menselijk lichaam, behalve in de hypofyse. Er zijn bepaalde aandoeningen waardoor het lichaam de functie van D3 verhoogt en de functie van de andere enzymen verlaagt.
De heersende gedachte, als het gaat om schildklierbeheer, is ervan uit te gaan dat het lichaam het omzettingsproces perfect en zonder problemen uitvoert. Als het lichaam maar genoeg substraat (in de vorm van T4 schildkliermedicatie) krijgt, zal het geen problemen hebben om het schildklierhormoon naar eigen goeddunken te activeren of inactiveren.
Er is één groot probleem met deze logica:
Er zijn veel factoren, waar veel patiënten aan lijden, die deze deiodinase enzymen inactiveren. Hieronder is een lijst van veel voorkomende medische aandoeningen die resulteren in deactivering of remming van deiodinase enzymen met klinische referenties:
* Ontsteking: Ontsteking remt de D1-activiteit, waardoor de schildklier minder goed kan worden omgezet.
* Niet-schildklierziekte of euthyreoïdisch ziektesyndroom: Dit schildklierlaboratoriumpatroon resulteert in verminderde D1- en D2-activiteit met een toename van D3-activiteit. Het nettoresultaat is een verlaagd vrije T3, een hoog RT3 en een normaal TSH. Deze aandoening is het gevolg van vele omstandigheden, waaronder recente acute ziekte, chronische ziekte, en diëten.
* Blootstelling aan LPS: LPS (wat staat voor lipopolysacchariden) veroorzaakt een afname van de expressie en activiteit van D1 . LPS of endotoxine zijn bestanddelen van de bacteriën in uw darmen. Bij aandoeningen die resulteren in een verhoogde darmpermeabiliteit (ook wel leaky gut genoemd), kunnen de LPS-niveaus stijgen en een disfunctie van de schildklierfunctie veroorzaken.
* Diëten en Vasten: Van vasten en calorierestrictie is aangetoond dat ze de deiodinase activiteit verminderen. Dit is waarschijnlijk een beschermende reactie van het lichaam om de calorieverbranding in een verhongertoestand te helpen verminderen en kan verklaren waarom diëten schadelijk is voor de schildklierfunctie.
* Seleniumtekort: Selenium is nodig voor deiodinase activiteit en een tekort aan dit mineraal resulteert in zowel verminderde receptor expressie als verminderde enzymactiviteit.
* Insulineresistentie: Een teveel aan insuline (bekend als insulineresistentie) is in verband gebracht met bepaalde polymorfismen in deïodinase-enzymen .
Complicaties in de medische wetenschap als gevolg van de werking van deiodinase enzymen
Wanneer een patiënt symptomen vertoont die verband houden met hyperthyreoïdie of hypothyreoïdie, moet een arts een aantal tests uitvoeren om een nauwkeurige diagnose van de aandoening te kunnen stellen. Naast het stellen van de diagnose, moet een arts ook nagaan of een onderliggend gezondheidsprobleem, stress of een andere factor bijdraagt tot de vermindering of verhoging van schildklierhormonen in het lichaam van de patiënt.
Wanneer we kijken naar het productieproces, uitscheiding en regulering van schildklierhormonen, is het belangrijk om het belang van deiodinase enzymen niet over het hoofd te zien.
Helaas is dit ook het punt waar een aantal potentiële complicaties in het spel komen. Er zijn een paar factoren die zowel patiënten als artsen in gedachten moeten houden als het gaat om het testen op schildklier-gerelateerde problemen bij een patiënt, wanneer deze duidelijke symptomen vertoont die kunnen wijzen op de aanwezigheid van een onderactieve of een overactieve schildklier.
Een voorbeeld is hoe de activiteit van de D1 en D2 enzymen wordt beïnvloed door externe factoren. Terwijl bekend is dat zwaarlijvigheid, stress, depressie en soortgelijke factoren de D1 activiteit doen afnemen, wat leidt tot een lagere omzettingssnelheid van T4 in T3, veroorzaken dezelfde factoren een toename van de D2 activiteit. Aangezien D1 voornamelijk actief is in alle lichaamsweefsels en een onbelangrijke rol speelt in de hypofyse, en D2 activiteit voornamelijk actief is in de hypofyse, kan het testen op TSH en specifieke schildklierhormonen niet altijd accurate gegevens opleveren die gebruikt kunnen worden bij het stellen van een diagnose bij een patiënt en het bepalen van de meest effectieve dosis medicatie voor hun aandoening. Bovendien is het belangrijk op te merken dat de aanwezigheid van deiodinase-enzymen en schildklierhormonen in het lichaam sterk kan verschillen van individu tot individu. De fysiologie neigt ernaar om de verschillen tussen patiënten te benadrukken, zodat het een accurate diagnosis en de juiste dosering van medicatie en interventies om te helpen bij schildklier gerelateerde gezondheidskwalen, moeilijker wordt.
Nauwkeuriger screenen op schildklierafwijkingen
De hierboven geanalyseerde gegevens geven een duidelijk overzicht dat artsen ervoor moeten zorgen dat zij niet meer al hun aandacht richten op een overzicht van de schildklierhormoonspiegels in een traditionele setting. Met meer onderzoek dat beschikbaar komt over het onderwerp schildklier disfunctie, komen er ook nieuwe zorgen naar boven.
Het wordt niet langer aanbevolen alleen een gestandaardiseerde reeks bloedtesten uit te voeren om het T4 gehalte en het TSH gehalte in het lichaam van de patiënt te bepalen, maar aanvullende testen worden nu aanbevolen.
Het niveau van T3 in de hypofyse is bijna altijd hoger in concentratie dan in andere lichaamsweefsels.Verhoogde niveaus van T3 in de hypofyse kunnen de productie van TSH doen afnemen, terwijl er toch hypothyreoïdie-effecten in de rest van de lichaamsweefsels aanwezig kunnen zijn.Aangezien er stress, obesitas en andere risicofactoren bestaan die tegengestelde effecten in D1 en D2 enzymen veroorzaken, ontstaat er een ander probleem – wanneer de D1 enzymactiviteit is aangetast, wordt er een vermindering van T3 waargenomen in het gehele lichaam, maar wanneer deze factoren de D2 enzymactiviteit aantasten, wordt het T3 gehalte in de hypofyse verhoogd. Hierdoor wordt een lagere concentratie van TSH naar de schildklier gestuurd – een kettingreactie, waarbij de schildklier nu niet meer voldoende T4 of T3 produceert.
Conclusie
De werking van de schildklier is van cruciaal belang voor de stofwisseling en de algehele celfunctie, waarbij elke cel in het lichaam een specifieke receptor voor schildklier-gerelateerde hormonen bevat. Talrijke aandoeningen kunnen de schildklierfunctie beïnvloeden, maar om deze onderwerpen te begrijpen is het niet voldoende om alleen maar naar schildklierhormonen in het algemeen te kijken om een solide basis te leggen om te weten hoe schildklierafwijkingen werken.
Verdere studie over deiodinase enzymen zal helpen om te begrijpen hoe de hormonen van de schildklier worden beïnvloed en omgezet naar de juiste hormonen die nodig zijn voor cellulaire stofwisseling. Kennis over de werking van deze enzymen zal ook tot een beter begrip van schildklieraandoeningen, zoals hyperthyreoïdie, hypothyreoïdie en auto-immuun thyreoïditis leiden.
Referenties:
1 Bove, M., Stansbury, J. E., & Romm, A. (2010). Endocrine Disorders and Adrenal Support. Botanical Medicine for Womens Health, 186-210. doi:10.1016/b978-0-443-07277-2.00008-8
2 Mullur, R., Liu, Y.-Y., & Brent, G. A. (2014). Thyroid Hormone Regulation of Metabolism. Physiological Reviews, 94(2), 355–382. http://doi.org/10.1152/physrev.00030.20133 Thyroid gland. You And Your Hormones. http://www.yourhormones.info/glands/thyroid-gland/
4 Larsen, P. R., & Zavacki, A. M. (2013). Role of the Iodothyronine Deiodinases in the Physiology and Pathophysiology of Thyroid Hormone Action. European Thyroid Journal, 1(4), 232–242. http://doi.org/10.1159/000343922
5 DIO1 iodothyronine deiodinase 1 [Homo sapiens (human)]. U.S. National Library Of Medicine. 11 March 2018. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/1733