Kilpirauhanen

Kilpirauhanen (lat. glandula thyroidea) on umpirauhasiin kuuluva rauhanen, joka sijaitsee ihmisellä heti aataminomenan alapuolella, kilpiruston lähellä henkitorven etupuolella. Se tuottaa ja erittää kilpirauhashormoneja, jotka vaikuttavat laajalti aineenvaihduntaan ja kasvuun, sekä kalsitoniinia, joka osallistuu kalsiumin ja fosforin pitoisuuksien säätelyyn vaikuttamalla luuston solujen aktiivisuuteen ja munuaisten toimintaan.
Kilpirauhanen on varsin suuri umpirauhaseksi, aikuisella ihmisellä se painaa 15–30 grammaa. Kilpirauhaslohkojen normaali pituus on noin 4 cm ja leveys ja paksuus noin 2–2,5 cm. Kilpirauhanen on perhosenmuotoinen: lohkot siipinä ja kannas ruumiina.

Rauhasen rakenne

Eri eläinlajien kilpirauhasten rakenne eroaa toisistaan. Monilla eläimillä, ei kuitenkaan sialla, kilpirauhanen on kaksilohkoinen ja lohkot ovat yhteydessä toisiinsa ohuen kannaksen välityksellä. Joiltakin yksilöiltä sidekudoksesta muodostunut kannas saattaa kuitenkin puuttua. Sian kilpirauhanen on pariton, yhtenäinen elin, joka sijaitsee henkitorven ventraalipuolella. Myös kilpirauhasen pinnan muodossa on eroavaisuuksia: kissalla, koiralla ja hevosella kilpirauhasen pintarakenne on tasainen, mutta sialla ja naudalla kilpirauhasen pinta on selvästi rakeinen.
Kilpirauhanen koostuu pallomaisista rakkuloista. Rakkuloita reunustavat kuutio- tai lieriöepiteeliset follikulaarisolut, jotka pystyvät väkevöimään itseensä jodidi-ioneita (I⁻) verestä käytettäväksi kilpirauhashormonien tuotannossa. Rakkuloiden sisältö on hyytelömäistä kolloidia, joka toimii materiaalivarastona ja hormonien valmistusympäristönä. Kolloidi sisältää runsaasti tyreoglobuliinia, proteiinia, josta kilpirauhashormonit valmistetaan, sekä tyroperoksidaasientsyymiä, joka osallistuu kilpirauhashormonien valmistamiseen tyreoglobuliinista. Follikulaarisolujen ulkopinnalla on natrium–jodidi-symporttereita, jotka siirtävät jodi-ioneja soluun basaaliselta (hiussuonen puoleiselta) solukalvolta pitoisuusgradienttia vastaan.
Kilpirauhasessa on lisäksi parafollikulaarisia soluja eli C-soluja, jotka tuottavat ja erittävät kalsitoniinia. C-solut sijaitsevat rakkuloiden laidoilla kiinni tyvikalvon sisäpinnassa tai omina rykelminään follikkelien ulkopuolella. Niiden kalsitoniinintuotanto ja -eritys käynnistyy, kun veren kalsiumtaso nousee. Kalsitoniini vaikuttaa munuaisten distaalisten tubulusten soluihin vähentäen kalsiumin ja fosfaatin takaisinottoa virtsasta. Kalsitoniinin vaikutuksesta luuston luuta hajottavien osteoklastien toiminta hidastuu, jolloin luustosta vapautuu verenkiertoon vähemmän kalsiumia. C-solut ovat kehittyneet hermostopienan soluista.

Kilpirauhashormonien muodostus

Aivolisäkkeen erittämä tyreotropiini säätelee kilpirauhasen kykyä kerätä jodia ja lisää kilpirauhasen hormonintuottoa. Kilpirauhasen solut seostavat jodia muihin aineisiin, jolloin muodostuu T₃- ja  T₄-hormoneja, jotka varastoituvat kilpirauhasen sisään odotusalueelle. Kun solut tarvitsevat kilpirauhashormoneja, niitä vapautuu kilpirauhasesta verenkiertoon.

Kilpirauhasen vaikutus elintoimintoihin

Kilpirauhashormonit siirtyvät verenkiertoon ja vaikuttavat soluissa ja kehon eri kudoksissa säädellen niiden aineenvaihduntaa. Kilpirauhashormonit vaikuttavat kasvuun, energian käyttöön, lämmöntuottoon ja lisääntymiseen sekä säätelevät suoliston immuunivasteita. Lisäksi ne vaikuttavat vitamiinien, valkuaisaineiden, hiilihydraattien, rasvojen, elektrolyyttien ja veden käyttöön. Kilpirauhashormonit voivat myös muuttaa muiden hormonien ja lääkkeiden vaikutusta. Kilpirauhasen vajaatoiminta voi vähentää kehon aineenvaihduntaa 40-50 prosenttia, ja liikatoiminta voi nostaa aineenvaihduntanopeuden jopa 60-100 prosenttia normaalin yläpuolelle. Ihmislapsilla tyroksiinin puutos aiheuttaa heikkoa kasvua, ja aivojen kehitys voi heikentyä vakavasti. Tästä seuraavaa tilaa kutsutaan kretinismiksi. Monissa kehittyneissä maissa vastasyntyneiden lasten tyroksiinin tuotanto testataan rutiininomaisesti. Tyroksiinin puutteesta kärsiviä lapsia voidaan helposti hoitaa synteettisellä tyroksiinilla niin että he voivat kasvaa ja kehittyä normaalisti. Itse asiassa kilpirauhashormoni säätelee aineenvaihduntaa ja kasvua kaikilla eläimillä. Esimerkiksi sammakkoeläimillä kilpirauhasen toimintaa häiritsevä aine, kuten propyylitiourasiili voi estää nuijapäitä muuttumasta aikuisiksi sammakoiksi. Liian suuri määrä tyroksiinia taas voi aiheuttaa muodonmuutoksen liian varhain, niin että sammakot jäävät tavallista pienemmiksi.

Ympäristön vaikutus kilpirauhasen toimintaan

Alueilla, joilla ravinnosta puuttuu tyroksiinin tuotannon olennaista raaka-ainetta jodia, kilpirauhanen voi suurentua huomattavasti, ja endeemisen struuman aiheuttama turvonnut kaula voi olla hyvinkin yleinen. Jodisuola on halpa ja helppo keino lisätä jodia ruokavalioon. 
Koska kilpirauhanen ei normaalisti ole kyllästetty jodilla, se on altis erilaisille ydinfission tuottamille radioaktiivisille jodin isotoopeille. Kun suuren ydinonnettomuuden tapahtuessa radioaktiivisia isotooppeja vapautuu ympäristöön, näiden ionien imeytyminen kilpirauhaseen voidaan – teoriassa – ehkäistä tyydyttämällä imeytymismekanismi suurella määrällä ei-radioaktiivista jodia, esimerkiksi joditableteilla. Biologian tutkijat tekevät jodiyhdisteitä tähän tarkoitukseen, mutta yleensä yhdisteitä ei ole riittävästi varastossa onnettomuuden varalta, eikä niitä jaeta asianmukaisesti onnettomuuden jälkeen. Yksi seuraus Tšernobylin onnettomuudesta oli kilpirauhassyövän lisääntyminen onnettomuutta seuranneina vuosina.
Korkea veren lyijypitoisuus (lyijymyrkytys) saattaa vaikuttaa kilpirauhasen fysiologiaan. Riskiä esimerkiksi Suomessa ei ole, koska lyijyn käyttö on kielletty maaleissa ja bensiinissä jo vuosikymmeniä sitten. Eräässä lampailla tehdyssä tutkimuksessa lyijyasetaatin annostelu lampaille matalalla annoksella 5 mg/kg/vuorokausi kahdeksan viikon aikana johti kilpirauhasen vajaatoimintaan, huomattavan mataliin tyreotropiinin (TSH) ja mataliin T3- ja T4-pitoisuuksiin. Tyreotropiinin taso putosi noin kuudesosaan ja T3- ja T4-hormonien tasot putosivat noin puoleen.

Historia

Kilpirauhasen tunnisti ensimmäisenä anatomisti Thomas Wharton vuonna 1656. (Whartonin tiehyt on nimetty hänen mukaansa.) Tyroksiini tunnistettiin vasta 1800-luvulla.

Kilpirauhasen verenkierto

Kilpirauhaselle tuo verta kaksi valtimoa: ylempi ja alempi kilpirauhasvaltimo. Parilla prosentilla väestöstä on myös kolmas valtimo, alin kilpirauhasvaltimo. Kilpirauhasesta vie verta pois kolme suurta laskimoa: ylin, keskimmäinen ja alin kilpirauhaslaskimo.