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Schilddrüse

Abstract

Die Schilddrüse produziert als endokrines Organ Hormone, die unerlässlich für Stoffwechselprozesse und Körperwachstum sind. Sie liegt der Trachea kurz unterhalb des Kehlkopfes an und gliedert sich in zwei Lappen, die der Isthmus miteinander verbindet. Das Parenchym der Schilddrüse besteht aus zahlreichen Schilddrüsenfollikeln, die ein zentrales Lumen besitzen und von Follikelepithel ausgekleidet sind. In diesem Epithel gibt es zwei Arten von endokrinen Zellen: Die Thyreozyten bilden die beiden Schilddrüsenhormone T3 und T4, während die C-Zellen Calcitonin produzieren, das den Calcium-Stoffwechsel beeinflussen kann.

Die Nebenschilddrüsen sind kleine linsenförmige Organe dorsal der Schilddrüse. Sie sind funktionell nicht mit der Schilddrüse verbunden und werden daher gesondert in dem Kapitel „Nebenschilddrüsen“ behandelt.

Anatomie der Schilddrüse

Makroskopische Anatomie

Steckbrief

  • Funktion: Endokrine Drüse zur Produktion und Speicherung der Schilddrüsenhormone
  • Form
    • Aufsicht: Schmetterlings-/H-förmig
    • Querschnitt: Hufeisenförmig
  • Volumen
    • 15–25 mL
    • 10–18 mL
  • Gewicht: 20–30 g

Aufbau

Die Schilddrüse besteht aus zwei Lappen, die über einen parenchymatösen Steg – den Isthmus – miteinander verbunden sind, und wird von einer zweischichtigen Kapsel umgeben. Von der inneren Kapsel ziehen Bindegewebssepten (sog. Stroma) ins Innere und unterteilen das Parenchym in Läppchen (Lobuli). In diesen Läppchen liegen die hormonaktiven Schilddrüsenfollikel.

  • Capsula: Bindegewebig
  • Lobi
    • Lobus dexter: Rechter Lappen
    • Lobus sinister: Linker Lappen
    • Isthmus: Stegartige parenchymatöse Verbindung zwischen den zwei Lobi
    • Lobus pyramidalis (Normvariante, in ca. 50% vorhanden): Weiterer kleiner Schilddrüsenlappen, der sich nach kranial erstreckt
  • Lobuli: Von der inneren Kapsel ziehen Bindegewebssepten (Stroma) ins Innere und unterteilen das Parenchym in Läppchen (Lobuli)

Topographie

Die Schilddrüse liegt ventral im Bereich des Halses; der Isthmus projiziert sich auf den 2.–3. Trachealknorpel.

Lagebeziehungen der Schilddrüse
Dorsal
Ventral
  • Lamina praetrachealis der Halsfaszie
Lateral
  • Gefäß-Nerven-Strang des Halses

Die beiden Schilddrüsenlappen können nach kaudal bis zur oberen Thoraxapertur reichen!

Recurrensparese
Der N. laryngeus recurrens ist bei Schilddrüsenoperationen gefährdet, da er wegen seiner Lage an der Dorsalseite der Schilddrüse vom Operateur leicht übersehen und verletzt werden kann. Wird der Nerv auf einer Seite durchtrennt, droht eine ipsilaterale Stimmlippenparese, die zu Heiserkeit führt. Wird der Nerv auf beiden Seiten durchtrennt, droht eine beidseitige Parese und es können schwere Atemnot und Stridor auftreten.

Gefäßversorgung und Innervation von Schilddrüse und Nebenschilddrüse

Gefäßversorgung
Arteriell
Venös
Innervation

Sensibel

Parasympathisch

Sympathisch
  • Periarterieller Plexus des Halssympathicus
Lymphabfluss
Lymphstationen

Mikroskopische Anatomie

Das Schilddrüsenparenchym besteht aus zahlreichen Lobuli. Er setzt sich zusammen aus dem Schilddrüsenstroma und bläschenartigen Schilddrüsenfollikeln, in denen sich wiederum zwei Arten von endokrin aktiven Zellen befinden. Jeder Follikel ist von einer Basalmembran umgeben und besitzt ein zentrales Lumen, das mit homogenem Sekret der Schilddrüsenepithelzellen gefüllt ist. Dieses Sekret wird als Kolloid bezeichnet.

Lobuli der Schilddrüse

Hormonaktive Zellen des Schilddrüsenfollikels
Zelltyp Beschreibung Funktion

Thyreozyten (= Follikelepithelzellen)

C-Zellen (= parafollikuläre Zellen)

  • Aussehen: Größere helle (= zytoplasmareiche) Zellen, die zwischen den Thyreozyten liegen
  • Vorkommen: An der Basalmembran, ohne Anschluss an das Follikellumen
  • Hormonproduktion und Speicherung in Granula

Follikelepithelzellen finden sich in der Schilddrüse (Thyreozyten) und im Ovar (Granulosazellen)!

Funktion

Die Hauptfunktion der Schilddrüse ist die Produktion der Hormone T3 und T4. Sie regulieren sowohl das Wachstum als auch viele andere essentielle Stoffwechselprozesse des Körpers. Darüber hinaus wird auch das Hormon Calcitonin in der Schilddrüse produziert, das den Calciumhaushalt beeinflussen kann .

Überblick: Hormone der Schilddrüse
Zellen Hormon Wirkung
Thyreozyten T4
  • Speicherform, hohe HWZ
  • Regulation von Körperwachstum und Stoffwechselprozessen

Thyreozyten

extrathyroideal (aus T4)

T3
  • Aktive Form, geringe HWZ
  • Regulation von Körperwachstum und Stoffwechselprozessen
C-Zellen Calcitonin
  • Senkung des Ca2+-Spiegels im Plasma
  • Relevanz unklar

Triiodthyronin (T3) und Thyroxin (T4)

Überblick

Die Schilddrüse schüttet die beiden Schilddrüsenhormone T3 (Triiodthyronin) und T4 (Thyroxin, Tetraiodthyronin) aus. T4 ist selbst nur geringgradig aktiv, wird aber in deutlich höheren Mengen gebildet. Es wird im Blut und im Zytosol der meisten Körperzellen durch eine Deiodase zu dem biologisch aktiveren T3 umgewandelt. Die Halbwertszeit von T3 beträgt etwa einen Tag (ca. 20 h), die von T4 etwa eine Woche (ca. 190 h). T4 stellt also eine Art „wirkungsarme Depotform“ der Schilddrüsenhormone dar.

Definition Struktur Halbwertszeit
T3 (Triiodthyronin) 3,3',5-Triiodthyronin 1 Tag
T4 (Thyroxin)
  • Hauptsyntheseprodukt der Thyreozyten
  • Wirkungsärmere Depotform
3,3',5,5'-Tetraiodthyronin etwa 7 Tage

Biosynthese

Die Schilddrüsenhormone werden von den Thyreozyten in den Schilddrüsenfollikeln synthetisiert. Zunächst werden die iodfreien Hormonvorstufen in Form von Thyreoglobulin im Follikellumen gespeichert. Iodid wird bei Bedarf aktiv von den Thyreozyten aufgenommen und ebenfalls in das Follikellumen transportiert. Hier katalysiert die Thyreoperoxidase die Iodierung von Tyrosinresten des Thyreoglobulins. Zur Freisetzung von T3/T4 muss das iodierte Thyreoglobulin wieder in die Thyreozyten aufgenommen und dort lysosomal abgebaut werden, so dass die Hormone ins Blut abgegeben werden können.

Schritte Beschreibung Ort

1. Synthese von Thyreoglobulin (TG)

  1. Bildung des Vorläuferproteins TG mit Tyrosinresten (raues ER)
  2. Verpackung in Vesikel (Golgi-Apparat)
  3. Abgabe in das Follikellumen durch Exozytose und Speicherung im Follikellumen
Thyreozyt → Follikellumen

2. Aufnahme von Iodid

  1. Basolateraler Transport
  2. Apikaler Transport
BlutgefäßThyreozyt → Follikellumen

3. Iodierung von Thyreoglobulin

  • Thyreoperoxidase (TPO)
    1. Oxidation von Iodid und Iodierung der Tyrosinreste von TG
      1. Reaktion: TG + H2O2+ I → TG mit zwei einfach iodierten Tyrosinresten (=Monoiodtyrosin, MIT)
      2. Reaktion: TG-MIT + H2O2+ I → TG mit zwei zweifach iodierten Tyrosinresten (=Diiodtyrosin, DIT)
    2. Kopplung der iodierten Tyrosinreste
      1. Oxidation der beiden Tyrosinreste zu Radikalen
      2. Kopplung durch Etherbindung → Entstehung von Tetraiodthyronylresten und Triiodthyronylresten
  • NADPH-Oxidase: Apikales Enzym zur Bereitstellung von H2O2 für die Thyreoperoxidase
Im Follikellumen

4. Speicherung

Im Follikellumen
5. Sekretion
  1. Wiederaufnahme von iodiertem TG in einen Thyreozyten durch Endozytose
  2. Fusion von Endozytosevesikel mit Lysosom
  3. Proteolytischer Abbau von Thyreoglobulin unter Freisetzung von T3 bzw. T4
  4. Abgabe von T3 (ca. 20%) bzw. T4 (ca. 80%) an das Blut
Thyreozyt → Kapillarnetz

Iodmangelstruma
In manchen Regionen der Welt steht nicht genug Iod für die Bildung von Schilddrüsenhormonen zur Verfügung. Das kompensatorisch vermehrt gebildete TSH stellt einen starken Wachstumsreiz für die Schilddrüse dar, sodass das Schilddrüsenvolumen stark zunimmt – von außen kann sich ein „Kropf“ zeigen. Zur Prävention wird in vielen Iodmangelgebieten das Speisesalz mit Iod versetzt.

Thyroxin entsteht aus Tyrosin!

Transport und Abbau

Die Schilddrüsenhormone sind schlecht wasserlöslich; ihr Transport im Blut erfolgt daher proteingebunden .

  • Transport im Blut: Gebunden an
    • Thyroxinbindendes Globulin (TBG)
    • Transthyretin (= Thyroxinbindendes Präalbumin, TBPA)
    • Serumalbumin
  • Abbau (Leber): Sulfatierung/Glucuronidierung im Rahmen der Biotransformation → Ausscheidung über die Galle

Wirkung

Wirkmechanismus

Da die Schilddrüsenhormone im Serum hauptsächlich in der weniger wirksamen Form von T4 (Depotform) vorliegen, müssen diese zunächst in T3 umgewandelt werden.

  1. Umwandlung von T4 (weniger wirksame Depotform) in T3 in der Peripherie
    • Deiodase
      • Abspaltung von Iod am 5'-C-Atom des äußeren Rings
      • Wird das Iod am inneren Ring von T4 abgespalten, entsteht das inaktive („reverse“) rT3 (das reverse Triiodthyronin hat also zwei Iod-Atome am äußeren und nur eines am inneren Ring)
  2. Bindung an Schilddrüsenhormonrezeptoren

Wirkung an den Zielorganen

Im Allgemeinen wirken Schilddrüsenhormone stoffwechselsteigernd: Sauerstoff- und Energieverbrauch sowie Thermogenese erhöhen sich unter ihrem Einfluss.

Zielorgan Wirkung
Herz
Lunge
  • Stimulierung des Atemzentrums
  • Oxygenierung↑ durch vermehrte Lungendurchblutung
Skelettmuskel
Stoffwechsel
Wachstum in der Kindheit
Thermoregulation
  • Wärmeproduktion

Schilddrüsenhormone wirken im Körper sowohl anabol als auch katabol. Das klingt zwar widersprüchlich, ergibt aber Sinn: Katabole Prozesse stellen Energie für den Körper bereit, während anabole Prozesse für ausreichend „Nachschub“ sorgen, indem sie die Reserven wieder auffüllen!

Regulation

Die Schilddrüsenhormone stehen wie die Steroidhormone der Nebenniere unter der Kontrolle der Hypothalamus-Hypophysen-Achse.

TSH als Laborparameter
Der TSH-Spiegel im Blut reagiert sehr empfindlich auf Störungen der Schilddrüsenhormone: Bei zu hohen Spiegeln kann er bis unter die Nachweisgrenze absinken und bei zu niedrigen stark ansteigen. Daher ist das im Serum gemessene TSH ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Schilddrüsenfunktion und klinisch der erste Schritt der Schilddrüsendiagnostik.

Schilddrüsenhormonstörungen

Störungen der Schilddrüsenhormone betreffen den ganzen Körper. Sowohl Über- als auch Unterfunktionen sind klinisch bedeutsame Krankheitsbilder.

Schilddrüsenüberfunktion (Hyperthyreose) Schilddrüsenunterfunktion (Hypothyreose)
Definition
Häufigkeit
  • 0,6–7% der Bevölkerung in Deutschland
  • Frauen sind 5-mal häufiger betroffen als Männer
  • Etwa 1–3% der Bevölkerung
Klinik
  • Resultiert aus der Wirkung der Schilddrüsenhormone
    • Tachykardie
    • Gewichtsverlust trotz vermehrter Kalorienzufuhr
    • Feinschlägiger Fingertremor
    • Leicht erhöhte Körpertemperatur mit vermehrtem Schwitzen
    • Nervosität, Schlafstörungen, innere Unruhe
  • Leitet sich von der fehlenden Hormonwirkung ab
    • Bradykardie
    • Gewichtszunahme und Neigung zur Obstipation
    • Erniedrigte Körpertemperatur mit gesteigerter Kälteempfindlichkeit und blasser, trockener Haut
    • Müdigkeit, Lethargie, Depression
    • Struppiges, sprödes Haar
Labor
  • TSH aufgrund des neg. Rückkopplungsmechanismus
  • T3/T4-Werte↑ oder normwertig (latente Hyperthyreose)
Sonderformen
  • Hashimoto-Thyreoiditis
    • Autoimmunerkrankung, bei der Antikörper gegen die Schilddrüsenzellen gebildet werden
    • Patienten können beschwerdefrei sein, häufig entwickelt sich nach Jahren eine hypothyreote Stoffwechsellage mit vermindertem Grundumsatz
  • Angeborene Hypothyreose
    • Kann Gedeihstörungen, Apathie und geistige Retardierung hervorrufen und muss so früh wie möglich behandelt werden
    • Die Folge einer unbehandelten angeborenen Hypothyreose wird als Kretinismus bezeichnet und ist durch irreversible, schwere geistige Retardierung gekennzeichnet


Calcitonin

  • Eigenschaften
  • Synthese
  • Speicherung: Sekretionsgranula
  • Sekretion: Exozytose
  • Regulation: Ausschüttung bei hohem Ca2+-Spiegel
    • Calciumsensoren der C-Zellen: Membranproteine, die Ca2+-Spiegel registrieren
    • Hohes extrazelluläres CalciumG-Protein-gekoppelte Second-messenger-Aktivierung → Anstieg des intrazellulären Ca2+-Spiegels → Steigerung der Calcitoninausschüttung
  • Wirkung

Die physiologische Rolle von Calcitonin ist gering - der Knochen- und Calciumstoffwechsel wird durch das Nebenschilddrüsenhormon Parathormon sowie durch Vitamin D geregelt. Calcitonin ist aber als Tumormarker für das C-Zell-Karzinom und als Medikament zur Calciumsenkung bedeutsam. Außerdem spielt die Vorstufe Procalcitonin eine zunehmend wichtigere Rolle als Marker für vornehmlich bakterielle Entzündungsgeschehen!

Entwicklung

Mediane Halszyste und -fistel
Wenn sich der Ductus thyreoglossus unvollständig zurückbildet, kann eine mediane Halszyste entstehen. Meist wird sie schon im Kindesalter durch eine supralaryngeale Schwellung und Druckgefühl symptomatisch. Liegt zusätzlich eine Öffnung zur Körperoberfläche vor, handelt es sich um eine mediane Halsfistel. Dabei kann sich auf Druck ein trübes Sekret entleeren. Therapeutisch wird in der Regel eine Operation mit vollständiger Resektion des Zysten-/Fistelgangs durchgeführt.

Wiederholungsfragen zum Kapitel Schilddrüse

Anatomie der Schilddrüse

Beschreibe den Aufbau der Schilddrüsenfollikel.

Welche Arterien versorgen die Schilddrüse im Regelfall? Aus welchen Gefäßen entspringen sie?

Triiodthyronin (T3) und Thyroxin (T4)

Worum handelt es sich bei Thyreoglobulin und wo wird es synthetisiert?

Nenne das Schlüsselenzym der Biosynthese der Schilddrüsenhormone. Welche zwei Reaktionen katalysiert es und welche Verbindung benötigt es zusätzlich?

Wo findet die Iodierung des Thyreoglobulins statt und wie gelangt das Iodid zuvor dorthin?

Durch die Iodierung des Thyreoglobulins entstehen einfach und zweifach iodierte Tyrosinreste (Monoiodtyrosin (MIT) und Diiodtyrosin (DIT)), deren Kopplung miteinander wiederum zur Bildung von T3 (ein Molekül MIT mit einem Molekül DIT) bzw. T4 (zwei Moleküle DIT) führt. Durch welche chemische Bindung werden diese Moleküle verknüpft?

Wo werden die Schilddrüsenhormone bis zu ihrer Freisetzung gespeichert?

Wie erfolgt die Freisetzung von T3/T4 aus Thyreoglobulin?

Wie werden T3/T4 im Blut transportiert?

Wie unterscheiden sich T3 und T4 bezüglich ihrer Plasmahalbwertszeit und Wirksamkeit? Welche Funktion ergibt sich daraus für die beiden Hormone?

Durch welche Reaktion wird T4 in der Peripherie zu T3 umgewandelt? Wie entsteht in einer ähnlichen Reaktion das inaktive, reverse Triiodthyronin (rT3)?

Durch welchen Regelkreis wird die Sekretion der Schilddrüsenhormone im Körper reguliert? Welche weiteren Hormone sind daran beteiligt?

Beschreibe den Wirkmechanismus des Thyroidea-stimulierendes-Hormons (TSH) auf die Schilddrüse.

Wobei handelt es sich biochemisch beim Thyreotropin-releasing Hormon (TRH)?

Beschreibe die Wirkung der Schilddrüsenhormone auf das Herz.

Welche Auswirkung hat ein Mangel an Schilddrüsenhormonen auf den körperlichen Grundumsatz? Welche Symptome hat das zur Folge?

Beschreibe die Wirkung der Schilddrüsenhormone auf die Darmtätigkeit. Zu welchem typischen Symptom kommt es bei einer Schilddrüsenunterfunktion?

Welche Veränderung der TSH- und T3/T4-Werte im Blut zeigt sich typischerweise bei einer Schilddrüsenüberfunktion (z.B. Morbus Basedow)?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.