Kilpirauhanen

**Kilpirauhanen** () on umpirauhanen, joka sijaitsee ihmisellä kaulan etuosassa. Kilpirauhanen tuottaa ja erittää laajalti aineenvaihduntaan, kasvuun ja kehitykseen vaikuttavien kilpirauhashormonien lisäksi kalsitoniinia. 

## Rauhasen rakenne
Kilpirauhanen sijaitsee kaulan etuosassa, kurkunpään ja henkitorven edessä ja sivuilla. Se koostuu kahdesta lohkosta (lat. *lobus*), joita yhdistää kapea kannas (lat. *isthmus*). Kilpirauhanen painaa aikuisella ihmisellä 10-40 g. Kilpirauhaslohkojen pituus on noin 5 cm ja leveys 2,5 cm. Kilpirauhanen on perhosenmuotoinen: lohkot siipinä ja kannas ruumiina. Noin 40 %:lla ihmisistä on ylimääräinen pyramidaalilohko, joka suuntautuu kannaksesta ylöspäin.

Kilpirauhasta ympäröi ohut sidekudoksesta muodostuva kapseli, josta lähtee väliseiniä (lat. *septum*) syvälle rauhaseen. Sidekudos myös kiinnittää kapselin rengasrustoon (lat. *cartilago cricoidea*) ja ylimpiin henkitorven rustorenkaisiin.

Valtimoverenkierto tulee kilpirauhaseen ylempien kilpirauhasvaltimoiden (lat. *arteria thyroidea superior*) ja alempien kilpirauhasvaltimoiden (lat. *arteria thyroidea inferior*) kautta. Ylemmät kilpirauhasvaltimot haarautuvat ulommista kaulavaltimoista (lat. *arteria carotis externa*) ja alemmat puolestaan kaulan valtimorungoista (lat. *truncus thyreocervicalis*).

Laskimoverenkierto koostuu kolmesta laskimoparista: ylemmät kilpirauhaslaskimot (lat. *vena thyreoidea superior*), keskimmäiset kilpirauhaslaskimot (lat. *vena thyreoidea media*) ja alemmat kilpirauhaslaskimot (lat. *vena thyreoidea inferior*). Nämä muodostavat yhdessä kilpirauhasen laskimopunoksen kilpirauhasen etupuolelle.

Hermotusta kilpirauhaseen tulee autonomiseen hermostoon kuuluvasta sympaattisesta hermorungosta (tarkemmin kaulan sympaattisista hermosolmuista eli ganglioista). Hermotus vaikuttaa kilpirauhasen verisuonien supistustilaan mutta ei hormonieritykseen.

### Solutason rakenne
Kilpirauhanen koostuu pallomaisista rakkuloista eli follikkeleista. Follikkeleita reunustavat kilpirauhasen epiteelisolut, jotka pystyvät väkevöimään itseensä jodidi-ioneja (I&minus;) verestä käytettäväksi kilpirauhashormonien tuotannossa. Follikkelien sisältö on hyytelömäistä kolloidia, joka toimii kilpirauhashormonien valmistusympäristönä ja varastona. Kolloidin tärkein ainesosa on tyreoglobuliini, mutta siinä on myös muita glykoproteiineja sekä entsyymejä. Kilpirauhasperoksidaasi sijaitsee epiteelisolujen solukalvoilla.

Kilpirauhasessa on lisäksi parafollikulaarisoluja eli C-soluja, jotka tuottavat ja erittävät kalsitoniinia. Parafollikulaarisolut sijaitsevat follikkelien laidoilla kiinni tyvikalvon sisäpinnassa tai omina rykelminään follikkelien ulkopuolella.

## Kilpirauhasen kehitys sikiökaudella
Kilpirauhanen alkaa kehittyä neljännellä raskausviikolla. Aluksi nielun alueelle muodostuu endodermaalinen paksuuntuma. Tästä kehittyy tyroglossaalitiehyt (engl. thyroglossal duct), joka ulottuu henkitorven eteen ja jakautuu siellä kahdeksi kilpirauhaslohkoksi. Lopulta tyroglossaalitiehyt surkastuu, mutta toisinaan jäljelle jää pyramidaalilohko jäänteenä sikiöaikaisesta kehityksestä. Raskausviikkojen 9-14 aikana endodermi erilaistuu kilpirauhasen epiteelisoluiksi ja follikkelit muodostuvat. Sikiön kilpirauhanen alkaa tuottaa kilpirauhashormoneja vasta ensimmäisen raskauskolmanneksen jälkeen ja on sitä ennen riippuvainen istukan kautta äidiltä tulevasta tyroksiinista. Erityisesti aivojen kehitys vaatii riittäviä kilpirauhashormonien pitoisuuksia.

Raskausviikolla 7 neljänsistä kidustaskuista alkunsa saavat ultimobrankiaaliset elimet alkavat vaeltaa kohti kehittyvää kilpirauhasta. Niiden solut hajaantuvat kilpirauhaskudoksen sekaan, ja niistä muodostuvat lopulta kilpirauhasen parafollikulaarisolut.

## Toiminta
### Kilpirauhashormonien muodostus
Tyroksiini ja trijodityroniini muodostuvat kilpirauhasen follikkeleissa seuraavien vaiheiden kautta:

* Kilpirauhasen epiteelisolut ottavat jodi-ioneja (I-) verenkierrosta. Tämä tapahtuu basolateraaliselta (verenkierron puoleiselta) solukalvolta natrium-jodikotransportterien kautta.
* Jodi-ionit siirtyvät luminaaliselta (follikkelin puoleiselta) solukalvolta follikkelin sisään. Kilpirauhasperoksidaasi hapettaa jodi-ionit jodiksi.
* Kilpirauhasen epiteelisolut erittävät tyreoglobuliinia follikkelin sisään.
* Tyreoglobuliinin tyrosiinitähteisiin liitetään jodia, jolloin muodostuu monojodityrosiinia (yksi jodiatomi) ja dijodityrosiinia (kaksi jodiatomia).
* Jodinoituneet tyrosiinitähteet konjugoituvat, jolloin muodostuu trijodityroniinia (kolme jodiatomia) ja tyroksiinia (neljä jodiatomia). Kilpirauhasperoksidaasi katalysoi myös tätä reaktiota. Tässä vaiheessa hormonit ovat vielä kiinni tyreoglobuliinissa.
* Kilpirauhasen epiteelisolut ottavat koko tyreoglobuliinimolekyylin sisäänsä ja hajottavat sen. Tällöin tyroksiini ja trijodityroniini vapautuvat. Samalla vapautuvan mono- ja dijodityrosiinin solu hajottaa ja käyttää uuden tyreoglobuliinin muodostamiseen.
* Tyroksiini ja trijodityroniini eritetään verenkiertoon.
Kilpirauhanen erittää lähteestä riippuen 10-20 kertaa enemmän tyroksiinia kuin trijodityroniinia. Jodotyroniini-dejodinaasit kuitenkin muuntavat tyroksiinia trijodityroniiniksi kohdekudoksissa. Verenkierrossa olevasta trijodityroniinista noin 20 % on muodostunut kilpirauhasessa ja 80 % muissa kudoksissa. Yhteensä elimistössä muodostuu noin 100 μg tyroksiinia ja 30 μg trijodityroniinia vuorokaudessa.

### Kalsitoniinin muodostus
Parafollikulaarisoluissa muodostuu ensin kalsitoniinin esiastetta, prokalsitoniinia, josta syntyy silmukoinnin myötä useita biologisesti aktiivisia peptidejä. Parafollikulaarisoluissa kuitenkin kalsitoniini on ainoa merkittävissä määrin muodostuva lopputuote.

## Kilpirauhasen erittämien hormonien vaikutukset

### Kilpirauhashormonien vaikutukset
Trijodityroniini on vaikutukseltaan 4-5 kertaa tyroksiinia vahvempaa. Kummankin hormonin vaikutukset välittyvät saman kilpirauhashormonireseptorin kautta.

Kilpirauhashormonireseptorin aktivoituminen lisää useiden geenien luentaa, minkä seurauksena elimistön perusaineenvaihdunnan (engl. *basal metabolic rate*) taso nousee. Vaikutukset ovat sekä anabolisia että katabolisia.

* Maksan glukoneogeneesi lisääntyy, mutta veren glukoosipitoisuus pysyy ennallaan, mikäli haima tuottaa insuliinia normaalisti.
* Lihasten proteolyysi vapauttaa aminohappoja ja rasvakudoksen lipolyysi glyserolia sekä vapaita rasvahappoja glukoneogeneesin raaka-aineiksi.
* Toisaalta myös proteiinisynteesi ja lipogeneesi lisääntyvät samanaikaisesti.
* Na-K-vaihtaja ATPaasin toiminta lisääntyy, mikä ei kuitenkaan johda merkittäviin muutoksiin näiden suolojen plasmapitoisuuksissa mutta lisää energiankulutusta.
* Herkkyys adrenergisille hormoneille lisääntyy, mikä johtuu ainakin osittain β-adrenergisten reseptorien lisääntyneestä ilmentymisestä sydämessä, luustolihaksissa ja rasvakudoksessa.
* Normaali kasvu ja kehitys edellyttävät kilpirauhashormonien toimintaa.

### Kalsitoniinin vaikutukset
Kalsitoniini vähentää luuta hajottavien osteoklastien toimintaa, jolloin luustosta vapautuu verenkiertoon vähemmän kalsiumia. Se myös lisää kalsitriolin muodostumista munuaisten proksimaalisissa tubuluksissa. Kuitenkin kalsitoniinin merkitys ihmiselle vaikuttaa olevan vähäinen, sillä esimerkiksi kilpirauhasen (ja samalla kalsitoniinin erityksen) puuttuminen ei aiheuta muutoksia veren kalsiumpitoisuudessa tai luiden massassa.

## Kilpirauhasen toiminnan säätely

### Kilpirauhashormonien erityksen säätely
Aivolisäkkeen etulohkon erittämä tyreotropiini (TSH) lisää kilpirauhashormonien tuotantoa ja eritystä usealla mekanismilla. Toisaalta verenkierron vapaa tyroksiini ja trijodityroniini vähentävät tyreoliberiinin (TRH) eritystä hypotalamuksessa ja tyreotropiinin eritystä aivolisäkkeen etulohkosta. Tällaista tasapainoa ylläpitävää järjestelmää kutsutaan negatiiviseksi palautesäätelyksi.

### Kalsitoniinin erityksen säätely
Kalsitoniinin eritys parafollikulaarisoluista lisääntyy, kun solunulkoinen kalsiumpitoisuus nousee. Vastaavasti eritys vähenee, kun solunulkoinen kalsiumpitoisuus nousee.

### Ympäristön vaikutus kilpirauhasen toimintaan
Kilpirauhanen voi suurentua huomattavasti alueilla, joilla ravinnosta puuttuu tyroksiinin tuotannossa tarvittavaa jodia, ja endeemisen struuman aiheuttama turvonnut kaula voi olla hyvinkin yleinen. Jodioitu suola on halpa ja helppo keino lisätä jodia ruokavalioon. Myös kalat sisältävät jodia. Suomessa elintarviketeollisuus käyttää nykyisin jodipitoista suolaa, joten jodin puutetta ei enää esiinny yleisesti. Vegaaneilla jodin saanti ravinnosta on niukkaa ja riittämätöntä, ja siksi heidän on käytettävä ravintolisää.

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.

Aivolisäke tuottaa talvella enemmän kilpirauhasen toimintaa kiihdyttävää TSH-hormonia, koska talvella tarvitaan enemmän kilpirauhashormonia.

## Kilpirauhasen sairauksia
* Kilpirauhasen vajaatoiminta eli hypotyreoosi
* Kilpirauhasen liikatoiminta eli hypertyreoosi (yleisin tyyppi Basedowin tauti)
* Kilpirauhasen tulehdukset eli tyreoidiitit (Hashimoton tyreoidiitti on yleisin hypotyreoosin aiheuttaja)
* Struuma eli kilpirauhasen liikakasvu
* Kilpirauhasen hyvänlaatuiset kasvaimet
* Kilpirauhasen pahanlaatuiset kasvaimet
* Kilpirauhasen synnynnäiset epämuodostumat

## Historia
Kilpirauhasen kuvailivat renessanssin aikana Leonardo da Vinci, Vesalius, Realdus Columbus, Michelangelo ja Bartolomeo Eustachio. Englanninkielisen nimen *thyroid* kehitti ilmeisesti kreikan sanoihin *θύρα* tai *θυρεός* pohjautuen anatomisti Thomas Wharton teoksessaan *[[Adenographia]]* vuonna 1656. Edward Kendall eristi ensimmäisenä kilpirauhashormoneja vuonna 1914 ja nimesi ne tyroksiiniksi. Charles Harington ja George Barger selvittivät tyroksiinin rakenteen vuonna 1926 ja syntetisoivat sitä 1927. Jack Gross ja Rosalind Pitt-Rivers tunnistivat tirjodityroniinin biologisen merkityksen 1952-1953.

## Kilpirauhanen muilla eläimillä
Eri eläinlajien kilpirauhasten rakenne eroaa toisistaan. Monilla eläimillä (muttei 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, kun taas sialla ja naudalla kilpirauhasen pinta on selvästi rakeinen.

Eräässä lampailla tehdyssä tutkimuksessa lyijyasetaatin annostelu lampaille matalalla annoksella 5 mg/kg/vuorokausi kahdeksan viikon aikana johti kilpirauhasen vajaatoimintaan, huomattavan pieniin tyreotropiinin (TSH) ja pieniin T3- ja T4-pitoisuuksiin. Tyreotropiinin taso pieneni noin kuudesosaan ja T3- ja T4-hormonien tasot noin puoleen..

## Lähteet
* Walter F. Boron, Emile L. Boulpaep: Medical Physiology: a cellular and molecular approach. Philadelphia, Pa: Elsevier Saunders, 2005. 
* Lääketieteen termit, Lääkärin käsikirja

### Viitteet

## Aiheesta muualla

* Kilpirauhasliiton kotisivut
* Kilpirauhanen ja struuma