Hormondrüse

Die Schilddrüse gehört zu den endokrinen Hormondrüsen, das bedeutet, dass sie das von ihr produzierte Sekret "nach innen" unmittelbar ins Blut abgibt. Diese von endokrinen Drüsen produzierten Sekrete nennt man Hormone (gr.: Antreiber). Das Gegenstück sind exokrine Drüsen, die ihr Sekret nicht ins Blut, sondern "nach außen" auf eine Oberfläche abgeben, wie z.B. Schweißdrüsen oder Speicheldrüsen.
Schilddrüsenhormone sind für den geregelten Ablauf des menschlichen Stoffwechsels zuständig. Sie halten den Grundumsatz des Stoffwechsels aufrecht. Ohne sie läuft der Organismus nicht in geordneten Bahnen. Fehlen diese Hormone, dann ist das ohne entsprechende Ersatz-Therapie mit dem Leben nicht vereinbar.

Funktion und Aufgabe
Die Konzentration der Schilddrüsenhormone wird im Blut über einen Regelkreis in bestimmten Grenzen konstant gehalten und in der Schilddrüse selbst sowie in der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) und im Zwischenhirn (Hypothalamus) ständig überprüft und durch den Einfluss von Steuerhormonen auf die Schilddrüse geregelt. Ziel des Hormons ist jede einzelne Körperzelle, in der die Wirkung der Schilddrüsenhormone im Zellkern und in den Mitochondrien entfaltet wird.

Schilddrüsenhormone sind der Stoffwechselmotor
Im Zusammenspiel der endokrinen Drüsen des menschlichen Körpers ist die Schilddrüse sozusagen als Schrittmacher tätig. Ihr obliegt die Rolle des "Antreibers", eine Einbuße ihrer Funktion bremst die körperlichen und psychischen Lebensvorgänge, eine Funktionssteigerung wirkt beschleunigend.
Die Schilddrüse gibt das Tempo der Stoffwechselvorgänge an. Nach ihrem Takt, den sie über die Schilddüsenhormone angibt, werden in den Zellen die Nahrungsbestandteile (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß) umgesetzt. Auf diese Weise steuert sie das Wachstum und die körperliche, seelische und geistige Entwicklung eines Menschen.

Funktion der Schilddrüsenhormone

Die Funktion der Schilddrüsenhormone besteht darin, den gesamten menschlichen Stoffwechsel anzutreiben und zusätzlich noch die Wärmeproduktion und den Sauerstoffverbrauch zu steigern. Ohne eine ausreichende Versorgung mit Schilddrüsenhormonen blieben die Grundstoffe der Nahrung, wie z.B. Zucker, Eiweiß oder Fett, unverarbeitet in den Zellen liegen, es würden weder Knochen noch Organe wachsen und das Gehirn könnte nicht reifen. Unter diesem Aspekt wird verständlich, warum ein Schilddrüsenhormonmangel bei einer angeborenen Unterfunktion des Organs verheerende Folgen auf das Wachsen und Reifen eines kindlichen Körpers hat (Cretinismus).
Die Schilddrüsenhormone sorgen dafür, dass die Nahrung in den Körperzellen zu der Energie umgesetzt wird, die den Organismus am Leben erhält. Sie bestimmen auch, wie viel Energie umgesetzt wird und in welcher Geschwindigkeit das geschieht, der Grundumsatz des Körpers richtet sich also nach ihrer Blutkonzentration. Es hängt demnach entscheidend von den Schilddrüsenhormonen ab, ob der Organismus auf Hochtouren, normal oder nur auf "Sparflamme" läuft.

Wirkungen von T3 und T4
Die Haupttriebfeder, die dafür sorgt, dass energiereicher Nahrungsgrundstoff in den Zellen verstoffwechselt wird, ist letztlich das so genannte T3 (Trijodthyronin), das zusammen mit dem T4 (Thyroxin) im Blut zirkuliert. Es aktiviert Enzyme dazu, Kohlenhydrate zu verbrennen und so Energie freizusetzen. Gleichzeitig wird der Zellkern vom T3 zur Eiweißproduktion angeregt. Jede Zelle ist von der Aktivität der Schilddrüsenhormone abhängig, denn nur mit ihrer Hilfe können die Energiegrundstoffe aus der Nahrung auch sinnvoll eingesetzt und genützt werden. Daraus folgt natürlich auch, dass die Funktion eines jeden Organs und ihr harmonisches Zusammenspiel auf die Schilddrüsenhormone angewiesen ist. Ob Magen-Darm-Trakt, Herz, Nervensystem, Knochen, Haut, Haare, Muskulatur oder Keimdrüsen - alle sind von der Schilddrüse und ihren Hormonen abhängig. So steigt z.B. die Geschwindigkeit der Übertragung von Nervenimpulsen auf die Muskulatur (ohne die keine Körperhaltung oder Bewegung möglich wäre) bei sich erhöhender Schilddrüsenhormonkonzentration im Blut. An den Sehnenreflexen (z.B. an der Achillessehne oder Kniescheibensehne) wird dieser Zusammenhang sichtbar. Ist der Reflex träge oder gar nicht auslösbar, liegt oft eine Unterfunktion der Schilddrüse vor.

Berücksichtigt man diese universelle Rolle, wird auch verständlich, warum eine normale körperliche und geistige Leistungsfähigkeit einen intakten Schilddrüsenhaushalt voraussetzt.

Lage, Aufbau und Entwicklung

Lage, Aufbau und Entwicklung der Schilddrüse wird durch eine sehr frühe Entstehung bereits in der 4. Entwicklungswoche bestimmt. Sie liegt als schmetterlingsförmiges Gebilde dicht unter dem Kehlkopf von vorne und seitlich der Luftröhre auf. Wenn Sie Ihre Hände sanft auf diese Stelle legen und schlucken, können Sie tasten, wie sich Ihre Schilddrüse beim Schluckvorgang als weicher Wulst mit dem Kehlkopf auf und ab bewegt. Streckt ein gesunder, schlanker Mensch seinen Kopf nach hinten, zeichnen sich die Konturen seiner Schilddrüse sogar oft am Hals ab, auch wenn diese normal groß ist.
Die Schilddrüse besteht aus 2 Lappen, die meistens durch ein kleines Mittelstück, den Schilddrüsenisthmus, miteinander verbunden sind. Als normales Gewicht werden 15 bis 25 Gramm angegeben.

Die Organentstehung
der Schilddrüse setzt sehr früh in der Embryonalentwicklung ein. Sie hat ihren Ursprung unterhalb der Zunge. In ganz seltenen Fällen bleibt die Wanderung nach unten aus oder wird auf ihrem Weg oberhalb des Kehlkopfes beendet. Auf diese Weise kommt es zu der so genannten Zungengrundstruma mit einer angeborenen Unterfunktion der Schilddrüse. Normalerweise wandert das Schilddrüsengewebe jedoch ungehindert unter den Schildknorpel des Kehlkopfes und erreicht schon in der 7. Schwangerschaftswoche seine endgültige Position vor der oberen Luftröhre. Sie besitzt etwa ab der 10. Schwangerschaftswoche die Fähigkeit, Jod aufzunehmen. Kurze Zeit später werden bereits Schilddrüsenhormone produziert und an den wachsenden Organismus abgegeben.
Bei der Geburt wiegt eine normal entwickelte Schilddrüse etwa 2 Gramm, bis zum 6. Lebensjahr eines Kindes hat sie ihr Gewicht verdoppelt. Bei 13jährigen wiegt sie etwa 8 Gramm, bei 15 bis 18jährigen schon ca. 15 Gramm. Erwachsene Frauen haben normalerweise eine Schilddrüse mit einem Gewicht bis 18 Gramm, bei Männern kann sie bis zu 25 Gramm wiegen.
Jenseits des 30. bis 40. Lebensjahres finden sich oft Zeichen einer allmählichen Alterung des Schilddrüsengewebes, vor allem in Jodmangel-Gebieten. Es entwickeln sich dann oft Zysten, kleine Kalkherde oder knotenförmige Umwandlungen im Schilddrüsengewebe.

Feinaufbau

Im Feinaufbau der Schilddrüse sind mikroskopisch die einzelnen Schilddrüsenzellen (= Thyreozyten) so angeordnet, dass sie zahllose winzige Hohlräume mit einem Durchmesser von ungefähr einem Zehntel Millimeter bilden. Diese Hohlräume oder Drüsenbläschen nennt man Schilddrüsenfollikel. Sie enthalten das gallertartige Schilddrüsenkolloid, in dem sich, eingebettet in ein spezielles Trägereinweiß (= Thyreoglobulin), Schilddrüsenhormon befindet, das dort jederzeit abrufbereit gespeichert wird. Die Schilddrüse ist das einzige hormonproduzierende Organ des Körpers, das in der Lage ist, große Hormonmengen zu speichern. Bei einer gesunden Schilddrüse reicht dieser Vorrat normalerweise aus, um den Bedarf des Körpers für etwa 2 Monate zu decken.
Form und Größe der Schilddrüsenfollikel sind nicht konstant. Je nach "Angebot und Nachfrage" des Körpers und des Funktionszustands der Schilddrüse verändert sich ihr Volumen und auch die Zusammensetzung ihres Inhalts.

Die Schilddrüsenfollikel sind von einem dichten Netz von Nervenfasern umspannt und von einer großen Anzahl von Blutgefäßen umgeben. Nach jeweils 1½ Stunden hat die gesamte Blutmenge eines Menschen die Schilddrüse einmal durchströmt. Nur so kann ständig der Bedarf des Körpers an Schilddrüsenhormon, angepasst an die aktuelle Situation, "abgefragt", produziert und in den Organismus weiter transportiert werden.

C-Zellen oder Parafollikuläre Zellen
Eingestreut zwischen diesen Follikeln befinden sich die organfremden sogenannten C-Zellen, die - ähnlich den Epithelkörperchen - unabhängig von der Schilddrüse und deren Funktion ein Hormon (= Kalzitonin) bilden, das den Kalziumspiegel im Blut senkt und Gegenspieler des Parathormons aus der Nebenschilddrüse ist.

Nebenschilddrüsen
Der Schilddrüse liegen von hinten 4 etwa linsengroße Gebilde an, die Nebenschilddrüsen oder Epithelkörperchen (= Glandulae parathyreoideae), die unabhängig von der Schilddrüse das Parathormon produzieren, das im Zusammenspiel mit Kalzitonin aus den C-Zellen den Kalziumhaushalt und damit vor allem den Knochenstoffwechsel steuert.

Jodstoffwechsel

Der Jodstoffwechsel ist die Hauptaufgabe der Schilddrüse, um den menschlichen Organismus mit den Schilddrüsenhormonen Trijodthyronin (= T3) und Thyroxin (= T4) zu versorgen. Für die Herstellung dieser Hormone ist die Schilddrüse auf das Spurenelement Jod angewiesen. Da Jod in unserer Nahrung knapp ist (Deutschland ist ein Jodmangelgebiet Grad 1 bis 2, es gibt 3 Schweregrade, die durch die Jodausscheidung im Urin bestimmt werden), ist Jodmangel hierzulande die häufigste Ursache von Schilddrüsenerkrankungen überhaupt.
Die Schilddrüse braucht täglich 150 bis 300 Millionstel Gramm, um so viel T3 und T4 herzustellen, wie die Körperzellen am Tag verbrauchen. Insgesamt befindet sich in einer gesunden Schilddrüse ungefähr 10 Milligramm Jod.

Der Weg des Jods
Jod wird mit der Nahrung aufgenommen und im Darm resorbiert. Mit dem Blut gelangt der Jodnachschub zur Schilddrüse. Aus dem sie durchströmenden Blut filtert diese alles Jod heraus. Dafür müssen die Schilddrüsenzellen (= Thyreozyten) Energie aufwenden, sie transportieren es mit Hilfe eines speziellen Transportmechanismus in ihr Inneres. Hier sitzt ein ganz bestimmtes Eiweißmolekül (= Thyreoglobulin), das 1 oder 2 Jodatome fest an sich binden kann. In der doppelt jodierten Form "paart" es sich mit seinesgleichen zum Thyroxin (= T4) oder seltener mit der einfach jodierten Form zum T3. In dieser Form, gebettet in das Thyreoglobulin, verlassen die Hormone zunächst, falls kein akuter Bedarf besteht, die Schilddrüsenzellen und werden innerhalb der Schilddrüsenfollikelim Kolloid gespeichert. Die Follikel sind von Schilddrüsenzellen umgeben. Wird von der Hirnanhangdrüse, dem Schilddrüsensteuerorgan, ein Hormonbedarf "gesendet", wandern die im Kolloid gespeicherten Schilddrüsenhormone wieder in die Thyreozyten und von dort, abgekoppelt vom Thyreoglobulin, in den Blutstrom. Auf diesem Weg erreichen sie die schilddrüsenhormonbedürftigen Körperzellen, wo sie ihre jeweilige Aufgabe erfüllen können.

Speicherung der Schilddrüsenhormone
Die Schilddrüse ist das einzige Organ des menschlichen Körpers, das sein Hormon auf Vorrat produzieren kann. Als Vorratskammer dienen die Schilddrüsenfollikel, die mit Kolloid gefüllt sind. Gebunden an ein Trägereiweiß (= Thyreoglobulin) werden T3 und T4 im Kolloid aufgehoben, bis sie bei Bedarf über einen Umweg durch die Schilddrüsenzellen (= Thyreozyten) ins Blut abgegeben werden. Der im Kolloid gespeicherte Vorrat an Schilddrüsenhormon entspricht in etwa der Menge, die der menschliche Körper unter normalen Bedingungen in 2 Monaten verbraucht.

Auf diese Weise kann das lebenswichtige Schilddrüsenhormon bevorratet werden, so dass die Versorgung für einige Zeit unabhängig von der Jodzufuhr durch die Nahrung sichergestellt ist.

Schilddrüsenhormone im Blut

Die Schilddrüsenhormone im Blut werden durch ständige Abgabe aus den Speichern (= Schilddrüsenfollikel) in ihrer Konzentration im Blut konstant gehalten, so dass die Schilddrüsenhormone T3 und T4 in einem bestimmten Wertebereich bleiben. Parallel dazu läuft die Hormonproduktion in den Schilddrüsenzellen unter normalen Bedingungen, so dass die Speicher ständig wieder aufgefüllt werden. Der mittlere "Tagesertrag" einer gesunden Schilddrüse liegt bei ca. 100 Mikrogramm T4 und 10 Mikrogramm T3.
Nur ein geringer Teil der Schilddrüsenhormone treibt frei im Blutstrom (= fT3 und fT4), die Mehrzahl der Hormonmoleküle bindet sich zunächst an spezielle Transportmoleküle (thyroxinbindendes Globulin TBG, Transthyretin TTR, das früher thyroxinbindendes Praealbumin TBPA genannt wurde, und Albumin) und macht sich so auf den Weg zu einer Zielzelle.

Zielort Zellkern
Biologisch aktiv sind jedoch nur die frei treibenden Hormone, allein sie können in einer Zelle einen "Anlegeplatz" (= Rezeptor) am Zellkern und an den Mitochindrien finden. Wo sie letztlich landen, ist abhängig vom aktuellen Bedarf, also einer sinkenden Konzentration innerhalb einer Zelle. Jede Zelle im Körper des Menschen hat die passenden Rezeptoren, denn jede Zelle ist in ihrer Funktion auf die Schilddrüsenhormone angewiesen. Im Zellkern entfaltet sich die Wirkung des Schilddrüsenhormons.
Im gleichen Maße, wie die Körperzellen das eigentlich wirksame T3 verbrauchen, wird es im Blut aus dem T4 durch Abspaltung eines Jodatoms nachproduziert. Das freiwerdende Jod wird wieder zur weiteren Hormonproduktion verwendet und in der Schilddrüse recycelt.

Halbwertszeit
Die Mengenverhältnisse T3 zu T4 sind wie 1 zu 9. Da T3 eine 10fach höhere Bindungskapazität zu den Rezeptoren in den Zellen hat, hält es sich auch weniger lang im Blut auf. Ungefähr die Hälfte des T3 findet in 19 Stunden eine verbrauchende Zelle, während vom T4 nach 8 Tagen immer noch 50% im Blut mitschwimmen. T3 wird also 10 Mal so schnell verbraucht wie T4, das aber erst zu T3 umgewandelt werden muss, bevor es die Zellen aufnehmen können.

Regelkreis der Hormone

Der Regelkreis der Hormone läuft über zwei unterschiedliche Rückkoppelungsmechanismen.
Die Schilddrüse, deren Hormone vor allem der Koordination und Regulation der Stoffwechselprozesse im menschlichen Körper dienen, muss natürlich gut organisiert sein. Sie muss einerseits den optimalen Stoffwechselzustand aller Körperzellen möglichst konstant halten, andererseits sich aber auch durch oft wechselhafte Bedingungen rasch an geänderte Blutspiegel der Hormone anpassen können.

Der Hormonspiegel im Blut ist entscheidend - kurzer Rückkoppelungsweg (short loop)
Die Körperzellen als Endverbraucher nehmen sich aus dem Blut so viel Schilddrüsenhormon, wie sie für ihre Stoffwechselvorgänge brauchen. In Zeiten starker Aktivität und damit großer Nachfrage wie besonders bei Wachstum, Pubertät, Schwangerschaft und Stillzeit, nehmen die Konzentrationen von T3 und T4 im Blut zunächst ab. Die im Blut befindliche Menge an Schilddrüsenhormonen wird in einem kurzen Rückkoppelungsweg (short loop) in der Schilddrüse selbst gemessen. Sinkt die Konzentration an T4, wird Schilddrüsenhormon aus den Follikeln freigegeben und der Hormonspiegel angehoben. Ein entstehender Jodüberschuss hemmt die weitere Freigabe. Auf diese Weise wird der Jodspiegel langfristig konstant gehalten.

Steuerzentren im Gehirn - langer Rückkoppelungsweg (long loop)
Der Funktionszustand der Schilddrüse wird aber auch durch ein übergeordnetes Zentrum im Hypothalamus (Teil des Zwischenhirns und "oberste Schaltzentrale") in einem langen Rückkoppelungsweg (long loop) überwacht. Eine abfallende Hormonkonzentration wird von Hypothalamus und auch von der Hypophyse registriert. Es beginnt eine Stimulationskaskade, bei der im Zwischenhirn gebildetes Thyreotropin-Freisetzungshormon (Thyreotropin-releasing-hormone = TRH) auf die Hypophyse einwirkt, die ihrerseits vermehrt das Schilddrüsensteuerhormon Thyreotropin (Thyroidea-stimulating-hormone = TSH) freisetzt. Als Ergebnis dieser Reizantwort aus dem Gehirn, wird mehr Schilddrüsenhormon aus den Speichern freigesetzt und natürlich auch mehr "Nachschub" produziert, die Schilddrüsenhormone T3 und T4 erreichen in kurzer Zeit die normale bzw. geforderte Konzentration im Blut. Wird der Anteil an T4 zu hoch, blockiert das die weitere Abgabe von TSH und TRH. Ohne diesen Antrieb von oben, allein auf sich gestellt, kann die Schilddrüse mit ihrem Hormonertrag nur etwa ein Fünftel des normalen Bedarfs decken.

Soll der Stoffwechsel in den Körperzellen reibungslos vonstatten gehen, muss die Konzentration der Schilddrüsenhormone im Blut innerhalb bestimmter Grenzen konstant gehalten werden. Das ist die Vorgabe an das Hormonzentrum und die Steuerzentrale. Werden die Grenzen nach oben oder nach unten überschritten, folgen daraus krankhafte Veränderungen der Schilddrüsenüberfunktion oder der Schilddrüsenunterfunktion.

Wirkung der Schilddrüsenhormone

Die Wirkung der Schilddrüsenhormone in den Zellen verursacht eine Erhöhung des Stoffumsatzes. Haben die Schilddrüsenhormone ihre Zielzellen erreicht, durchwandern sie problemlos die Zelle und nehmen am Zellkern bzw. an den Mitochondrien mit einem Rezeptorprotein Kontakt auf. T3 hat eine 10fach höhere Bindungskapazität als T4. Die Schilddrüsenhormone lösen dadurch das Ablesen der Erbsubstanz aus (Transkription der DNA) und aktivieren die RNA- und Proteinsynthese, eben die Grundvoraussetzung für Stoffwechselvorgänge, für Zellteilung und Zellwachstum. Damit wird gleichzeitig auch der Energiebedarf (Erhaltungs- oder Grundumsatz) der einzelnen Zellen und des gesamten Organismus gesteuert.
Zusätzlich wird durch eine Anregung der Wärmeproduktion die Körpertemperatur konstant gehalten. Wirkungsort für die Schilddrüsenhormone sind vor allem auch die Mitochondrien, die 'Kraftwerke' der Zelle, in denen Energie für die chemischen Reaktionen bereitgestellt wird.

Das Schilddrüsenhormon Trijodthyronin (T3) entfaltet seine Wirkung in allem Zellen: Es

• fördert die Wärmeentwicklung durch Erhöhung des Grundumsatzes

• erhöht den Sauerstoffverbrauch

• beschleunigt die Kohlenhydrataufnahme aus dem Darm und ins Gewebe

• steigert den Glykogenabbau (Glykogen = Speicherform von Kohlenhydraten) und die Neubildung von Zucker (Glukoneogenese)

• steigert die Wirkung des Insulins, dadurch steigt der Insulinbedarf - der vermehrt freigesetzte Zucker wird rascher verarbeitet

• erhöht die Fettumsatz durch Fettneubildung (Lipidsynthese) und Abbau von Speicherfett (Lipolyse)

• senkt den Cholesterinspiegel durch Verbrauch

• fördert die Eiweißneubildung

• steigert die Wirkung der Nebennierenrindenhormone (Catecholamine)

• beeinflusst den Wasserhaushalt durch Zurückhalten von Kochsalz (NaCl) und Wasser und erhöht die Filtrationsrate in den Nieren

• hat eine direkte Wirkung auf den Knochenstoffwechsel und ist Voraussetzung für eine normale Reifung des Skelettsystems

• sorgt für die normale Reifung des Gehirns und für die Verknüpfung der Nervenzellen (bei kindlichem Schilddrüsenhormonmangel entsteht Schwachsinn oder Kretinismus)

• erhöht allgemein die Vitalfunktionen wie Atem- und Pulsfrequenz und steigert die Erregbarkeit von Nervenzellen

Schilddrüsenerkrankungen