Il T3 e il T4 entrano pressoché in tutte le cellule del corpo umano, ed espletano i loro effetti specie sul nucleo e sui mitocondri. A livello nucleare essi controllano i fenomeni che conducono alla sintesi di proteine enzimatiche ed a livello mitocondriale regolano i processi, di produzione dell'energia e del calore. Perciò il T4 ed il T3 sono tra i fattori di maggior rilievo nella regolazione di importanti eventi biologici quali l'accrescimento corporeo e staturale, il normale sviluppo dell'apparato scheletrico e del sistema nervoso centrale; alterazioni nella produzione di tali ormoni si traducono in malattie che coinvolgono lo apparato cardiocircolatorio, il tubo digerente, l'apparato sessuale, la pelle ed i suoi annessi, il sangue, il sistema nervoso ed altre ghiandole endocrine.
Per l'importanza delle sue funzioni la ghiandola è sotto il controllo dell'ipofisi che elabora un ormone tireotropinico detto TSH (Thyroid Stimulating Hormone) che stimola la produzione di T4 e T3 da parte delle cellule follicolari; a loro volta il T4 ed il T3 frenano la produzione di TSH da parte dell'ipofisi; si stabilisce così un equilibrio tra TSH ed ormoni tiroidei; quando questi ultimi diminuiscono nel sangue, aumenta il TSH che ne stimola la sintesi e la immissione in circolo; l'aumento degli ormoni tiroidei che ne consegue riduce la secrezione di TSH ipofisario, riducendo quindi anche lo stimolo nelle cellule tiroidee stesse.
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