2 下丘脑-垂体对甲状腺的调节
腺垂体分泌的促甲状腺激素(thyiod stimulating hormone,TSH)是调节甲状腺功能的主要激素,它是一种分子量为28 000 的糖蛋白,由α和β两个亚单位组成,α亚单位有96 个氨基酸残基,其氨基酸顺序与黄体生成素(luteinizinghormone, LH)、卵泡刺激素(follicle-stimulating hzomone,F S H )和人绒毛膜促性腺激素(h u m a n c h o r i o n i cgonadotropin, hCG)的亚单位相似;β亚单位有110 个氨基酸残基,其顺序与以上3 种激素的β亚单位完全不同[8 ]。
只有α和β两个亚单位结合在一起共同作用时,才能显出全部活性。人血清中TSH浓度为2~11 U/L,半衰期约6 min。腺垂体TSH 呈脉冲式释放,每2~4 h 出现一次波动,在脉冲式释放的基础上,还有日周期变化,血中TSH 浓度清晨高, 午后低[ 9 ]。TSH 的作用是促进TH 的合成与释放。给予TSH 最早出现的效应是甲状腺素结合球蛋白(thyroxine-biding globulin,TBG)水解与T4、T3的释放[1 0 ]。给TSH 数分钟内,甲状腺腺泡上皮细胞靠吞饮把胶质小滴吞入细胞内,加速T4、T3的释放,随后增强碘的摄取和TH 的合成。TSH 还促进葡萄糖氧化,尤其经己糖氧化旁路,可提供过氧化酶作用所需要的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。TSH 的长期效应是刺激甲状腺腺细胞增生,腺体增大,这是由于TSH刺激腺泡上皮细胞核酸与蛋白质合成增强的结果。切除垂体之后,血中TSH 迅速消失,甲状腺也发生萎缩,TH 分泌明显减少。在甲状腺腺泡上皮细胞膜上存在TSH 受体[11],它是含有750个氨基酸残基的膜蛋白,分子量为85 000。TSH与其受体结合后,通过G 蛋白激活腺苷酸环化酶,使cAMP 生成增多,进而增强甲状腺对碘的摄取,刺激过氧化酶活性,促进TH合成。TSH 还可以通过磷酸肌醇系统和Ca2+ 促进TH 的合成与释放。
腺垂体T S H 分泌受下丘脑促甲状腺激素释放激素(thyrotropin-releasing hormone,TRH)的控制。下丘脑TRH神经元接受神经系统其它部位传来的信息,把环境因素与TRH 神经元活动联系起来,然后TRH神经元通过释放TRH 调控腺垂体TSH 的释放。当机体受到应激刺激时,下丘脑可释放较多的生长抑素(growth hormone release-inhibiting hormoneGHRIH),抑制TRH 的合成与释放,进而使腺垂体T SH 的释放减少[1 2 ]。
3 运动对甲状腺激素的影响
当评定TH 对运动的反应时,必须考虑到TH 水平的潜在变化以及甲状腺轴对不同运动方式的反应。其它还应考虑个体的生理基础,训练的时间和强度,运动的时间、强度及类型等。
有研究表明,剧烈运动时TSH水平可从3.1 uU/mL上升至4.0 uU/mL,但这种反应将会随着多次的检测而消失,这表明TSH的上升也会受到心理因素的影响[1 3 ]。
一项研究表明,健康男子从事功率自行车运动20 min,运动后的20~40 min 可观察到T3、T4水平的下降。TRH 的刺激可产生正常的TSH反应。运动后游离的T4(free T4, FT4)可增加25%,但也同时伴随着游离脂肪酸(freefatty acid, FFA)的升高,因此,可能对检测结果产生一定的影响。TSH 可上升41%,但与T4/ T3的水平并不相关。
另一项采用功率自行车的实验表明,亚极量运动30 min 后,TSH 没有变化,FT4增加35%[14]。而分别以47%、77%、100% 最大摄氧量进行短时间递增负荷运动以及以76% 最大摄氧量进行长时间运动的实验发现,TSH随运动量的增加而增高而且其峰值可达到基础水平的127%。长时间运动时TSH含量也增高但其峰值要比递增负荷运动低33%[15]。
另一项研究比较了亚极量运动与极量运动分别对TH 水平的影响[16 ]。极量运动中伴随着TSH、FT4的下降与T3的升高;而亚极量运动则伴随TSH 的升高, T3、rT3和FT4 不变。无论是0.9 km或1.8 km游泳项目还是60~90 min的功率自行车运动都没有显示出FT4的明显变化,而T3、rT3也仅有微小的增高。也有人研究了耐力运动对TH 的影响。Hesse 等人研究了75 km、45 km 和马拉松跑(42.2 km)对TH 产生的影响[17 ]。
研究发现,在75 km 和马拉松跑的实验组中,T4水平上升;但在45 km 跑的实验组中,T4水平下降。而T3水平仅在45 km 跑的实验组中有所下降,在另外两组则上升。此外,在45 km 跑的实验组中TSH、T4和T3的水平较低,而且速度快的选手比速度慢的选手的TSH 和T4的水平较高。研究者推测,rT3水平的增高是由于葡萄糖代谢受到抑制所造成[1 8 ]。Dessypri s 等人研究了三项全能运动员TH 的变化情况[19]。他们的TSH 水平上升且在运动后18 h恢复正常[20]。Semple 等人报道马拉松运动员在运动前后的TSH、T 4和T 3的水平并不发生改变[2 1 ]。
但是,另外一项研究表明,在马拉松运动后TSH 和FT4的水平上升,游离T3(free T3,FT3)的水平下降,22 h 后才可恢复至正常水平[2 2 ]。运动员TH 主要对急性运动产生反应。一项研究表明,未经训练的受试者运动后T3升高,rT3下降,T4没有变化;而经过严格训练的运动员则rT3上升,T4下降,T3没有变化。可以推测,由于运动员具有较强的细胞供氧能力,因而导致rT 3水平上升[2 3 ]。
一项研究以挛生兄弟和姐妹为研究对象,受试者接受90 天的耐力训练同时保持摄入恒定的热量,结果发现,受试者体重平均减少5 kg,FT3、总的T3(total T3,TT3)和总的T4(total T4,TT4)的基础水平下降,但TT4的基础水平下降不明显[2 5 ]。另一项研究中,运动员以常规功率自行车进行6 周的耐力运动,结果发现,TSH 的水平没有发生明显改变[2 6 ]。同样一项以6 名女性有氧耐力运动的研究表明,受试者的TSH、T4、T3和rT3的水平也未发生明显改变。Rone 等人报道,耐力运动员和对照组受试者间的TSH、T4、T3和rT3的基础水平并无显著差异[2 7 ]。但是后来的进一步研究表明,耐力运动员的T3代谢率、总分布量以及降解率都有所上升。环境温度的改变可改变机体TH 对运动的反应。
一项研究中,游泳运动员分别处在在3 种不同温度(20℃、26℃和32℃)下进行30 min 的适度运动,发现在20℃时运动员TSH 和FT4上升,在2 6 ℃时无变化,在3 2 ℃时下降;但是T3的水平不受温度的影响[2 4 ]。在较低温度下,机体冷感受器进行调节,使TRH 和TSH 水平上升。