3. Principper for stofskifte regulering:

Generelt:

Alle organismer bliver udsat for påvirkninger, som de er nød til at forholde sig til. Udefra kommende påvirkninger (stressfaktorer – stressors) men lige så vigtigt er det nødvendigt for organismen at opretholde et situationsbestemt miljø.

Homeostase

Organismer opretholder et hensigtsmæssigt miljø ved hele tiden at fastholde den etablerede balance eller ved at ændre og foretage en ny tilpasning til nye vilkår. Der er hele tiden en vekselvirkning – skal det nuværende niveau opretholdes (robusthed) eller skal det ændres op eller ned (tilpasning). Hvordan dette foregår i mennesker er baggrunden for udviklingen af den matematiske model Hoermann et al har udviklet (ref.1.)

Disse to modsatrettede kræfter skal hele tiden være klar til at reagere på situationer i miljøet og i kroppen og de skal være i stand til at enes om, hvilken vej de skal vælge. En meget kompleks opgave!

Det er her kroppens mange “termostater” har en betydning, og de er der, for at gøre organismen i stand til at overleve. Det er kendetegnende, at der er krav om både top-down og buttom-up regulering for at sikre den optimale tilpasning.

Den matematiske model

Modellen er opbygget på en sådan måde, at den kan belyse underliggende fysiologiske mekanismer, der styrer reguleringen af hypothalamus-hypofyse- skjoldbruskkirtel (HPT) aksen. Dette udgangspunkt gør det muligt at formulere og teste forskellige hypoteser. Særligt fokuserer forskerne på den modsatrettede udveksling af information i det beskrevne netværk. Der er nok at se til – holde styr på om der er for lidt eller for meget stofskiftehormon til rådighed så energi og forbrænding holdes i gang. Særligt understreges det, at TSH udskillelse ikke alene er styret af feed-back fra stofskiftehormoner, men også af mange andre faktorer, der kan være med til at ændre HPT aksebalancen. De mange befolkningsstudier har alle den svaghed, at de ikke tager højde for disse komplekse fysiologiske mekanismer, der bestemmer niveauerne af FT3 og FT4. Det vil sige, at studierne ikke har taget højde for, om organinsmen vil opretholde homeostasis eller tilpasse sig til et nyt niveau, hvor organismen kan udvise optimal udholdenhed i stressfulde situationer. Dette er den matematiske model i stand til at tage hensyn til.

Andre vigtige elementer introduceres i den matematiske model. Det er muligt at vise, at organismen kan fastholde homeostasen ved at holde de forskellige variable inden for snævre grænser. Men på et tidspunkt bliver det nødvendig for organismen at tilpasse sig til nye niveauer – hvilket stiller krav til at modellen kan håndtere omstillingen fra homeostase (rask) til allostase (syg). Det bliver nødvendigt tage højde for relationerne mellem stofskiftehormonerne, når der skal vælges acceptable intervaller for de forskellige variable. Det er vigtigt at holde sig for øje, at reguleringen ikke foregår via et hormon – derimod ser det ud til at reguleringen foregår over alle tre niveauer:

  1. HPT aksen er bygget op så negativ feedback (begrænse frigivelse af hormoner) fra skjoldbruskkirtlen (niveau 3)
  2. bevæger sig opad til hypofysen (niveau 2)
  3. og videre op til hypothalamus (niveau 1)
  4. på den anden side vil den positive feed-forward (stimulere frigivelse af hormoner) fra hypothalamus (niveau 1)
  5. bevæge sig nedad til hypofysen (niveau 2) og
  6. endelig retur til skjoldbruskkirtlen (niveau 3)
Hoerman et al 2022
https://www.frontiersin.org/files/Articles/825107/fendo-13-825107-HTML-r1/image_m/fendo-13-825107-g001.jpg Fra ref. 1
H – hypothalamus, P – hypofysen, T – skjoldbruskkirtlen, F – follikulære celler, D – deiodinase.
Pile – positiv feed forward (stimulerer), Bjælke – negativ feed back (bremser)

Dette er en helt ny synsvinkel og udvider markant forståelsen af, hvor komplekst HPT aksen fungerer. Det drejer sig ikke om et enkelt hormon, men et indviklet samspil mellem alle tre niveauer i modellen. Ligesom den klassiske opfattelse ikke indregner anvendelsen af stofskiftehormonerne ude i kroppens forskellige væv.

FT3’s oversete rolle

Et af de vigtige områder i artiklen er organismens bevarelse af FT3 homeostase inden (nødvendige) mulige tilpasninger (til nye situationer).

  • T3 frigives fra skjoldbruskkirtlen i mindre mængder end T4
  • Betydningen af denne mindre forskel i forsyningen med T3 fra skjoldbruskkirtlen som et kernekontrolelement i HPT aksen har hidtil været overset
  • T3 er ikke bundet lige så kraftigt til transportproteinerne som T4. T3 udøver derfor en kraftigere bioaktivitet
  • T3 produceres desuden i større mængder unden for skjoldbruskkirtlen via deiodinase (aktivering af prohormonet T4 til T3)
  • I skjoldbruskkirtlen regulerer TSH:
    • T4 produktion
    • T4 til T3 omdannelse
    • nydannelse af T3

Disse FT3 reguleringsmekanismer er essentielle for FT3 homeostase og systemisk tilpasning og er udgangspunktet for gruppens studie.

  1. Hoermann R, Pekker MJ, Midgley JEM, Larisch R and Dietrich JW (2022) Principles of Endocrine Regulation: Reconciling Tensions Between Robustness in Performance and Adaptation to Change. Front. Endocrinol. 13:825107. doi: 10.3389/fendo.2022.825107 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2022.825107/full

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.