Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
W. Hubl

Thyroxin, freies

Thyroxin, freies
Synonym(e)
FT4; T4, freies; Tetraiodthyronin, freies
Englischer Begriff
free thyroxine
Definition
Das freie Thyroxin wird in der Schilddrüse gebildet und gehört zu den lebenswichtigen Hormonen, da es gemeinsam mit dem freien Triiodthyronin den Stoffwechsel nahezu sämtlicher Körperorgane reguliert. Auf zellulärer Ebene steigern sie den Sauerstoffverbrauch und die Wärmeproduktion. Sie zeichnen für die geistige und körperliche Entwicklung und das Wachstum des gesamten Organismus verantwortlich.
Struktur
3,3’,5,5’-Tetraiodo-D-Thyronin, C15H11I4NO4.
Molmasse
776,9 g.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Biosynthese: Das mit der Nahrung aufgenommene Iod wird im Dünndarm als Iodid resorbiert. Über die Blutbahn gelangt das Iodid in die Schilddrüse. Dieser Iodidtransport in die Schilddrüse kann durch hochdosierte Iodapplikationen gehemmt werden (Wolff-Chaikoff-Effekt). Zum anderen kann dieser Iodidtransport auch kompetitiv im Rahmen der Therapie durch Perchlorat gehemmt werden.
In der Schilddrüse wird das Iodid mit Hilfe der Schilddrüsenperoxidase (TPO, Thyreoperoxidase) und H2O2 oxidiert und in Tyrosylreste des Thyreoglobulins eingebaut.
Es entstehen inaktive Hormonvorläufer, das 3-Monoiodtyrosin und das 3,5-Diiodtyrosin. Durch Kopplung dieser beiden Substanzen über eine oxidative Kondensation entstehen die Schilddrüsenhormone Thyroxin (Tetraiodthyronin, T4) und das Triiodthyronin (T3). Während das T4 komplett in der Schilddrüse synthetisiert wird, kommt das T3 nur zu 20 % aus der Schilddrüse und der Rest wird in extraglanduären Geweben durch enzymatische Abspaltung eines Iodatoms gebildet.
Die Schilddrüse ist in der Lage, Schilddrüsenhormone bis zu zwei Monate zu speichern als Anpassung an eine unregelmäßige Iodaufnahme.
Transport: Die Schilddrüsenhormone werden in das Blut abgegeben und unmittelbar an folgende Transportproteine mit abfallender Affinität gebunden: Thyroxin-bindendes Globulin (TBG), T4-bindendes Präalbumin (Transthyretin, TTR), Albumin und in geringem Maße das High Density Lipoprotein. Nur 0,03 % der Schilddrüsenhormone liegen in freier, ungebundener Form vor. Dieser freie Anteil ist biologisch aktiv und korreliert deshalb deutlich besser mit der aktuellen Stoffwechsellage als die Gesamtkonzentrationen.
Durch die Proteinbindung der Schilddrüsenhormone wird eine rasche Ausscheidung verhindert. Die biologische Halbwertszeit für T4 beträgt 5–8 Tage und für T3 19 Stunden. Das biologisch inaktive reverse-T3 besitzt eine biologische Halbwertszeit von 4 Stunden.
Metabolismus: Im Rahmen des Stoffwechsels in den Zellen wird vom T4 zu ca. 30 % ein Iodatom abgespalten (Monodeiodierung) und es entsteht daraus T3. Daneben wird durch eine spezielle Monodeiodierung an der Position 5 des inneren T4-Rings ein Iodatom abgespalten, wodurch das sogenannte reverse T3 (rT3) entsteht, dass biologisch inaktiv ist.
Durch weitere Abspaltungen von Iodatomen entstehen schließlich iodfreie Thyroninkerne.
Die einzelnen Monodeiodierungen benötigen verschiedene Deiodinasen. Das Isoenzym I aus der Leber und der Niere bewirkt die Konversion des T4 zum T3. Diese Deiodase wird durch die Schilddrüsenhormone, durch Selen und TSH stimuliert, und gehemmt durch Fasten, schwere Erkrankungen sowie Zytokine.
Die Typ-II-Deiodase bildet T3 in der Hypophyse, im Zentralnervensystem, der Plazenta und im Fettgewebe, Typ III kommt im ZNS vor.
Ein anderer Stoffwechselweg (20 % der Schilddrüsenhormone) ist die Konjugation von T4 und T3 mit Glukuronat und Sulfat in der Leber. Diese Konjugate werden über die Galle ausgeschieden oder weiter deiodiert.
Halbwertszeit
Das Thyroxin ist im Blut zu 99,9 % an Transportproteine gebunden, wodurch die biologische Halbwertszeit 6–10 Tage beträgt. Für das freie Thyroxin liegen keine verlässlichen Angaben vor.
Funktion – Pathophysiologie
Die Schilddrüsenhormone besitzen auf Grund ihrer zahlreichen Wirkungen auf zentrale Stoffwechselvorgänge eine herausragende Bedeutung.
  • Die Schilddrüsenhormone zeichnen für ein normales Wachstum verantwortlich. Bereits in der Fetalzeit kann eine Unterfunktion der Schilddrüse zu einer verminderten Gehirnreifung führen, die bei unbehandeltem Schilddrüsenhormonmangel in der Neugeborenenphase einen irreversiblen Kretinismus entwickeln kann
  • Umgekehrt führt eine Überangebot an Schilddrüsenhormonen in der Neugeborenenphase zu einem verstärktem Wachstum mit einem verspätetem Schluss der Epiphysenfugen
  • Innerhalb des Kohlenhydratstoffwechsels bewirken Schilddrüsenhormone sowohl eine Steigerung der Glukoneogenese als auch einem gesteigerten Kohlenhydratabbau. Zum anderen ziehen Schilddrüsenhormone eine ansteigenden Insulinbedarf nach sich.
  • Im Fettstoffwechsel führen erhöhte Schilddrüsenhormone zu einem beschleunigten Abbau von Speicherfetten und einem Cholesterinabfall
  • Erhöhte Schilddrüsenhormonwerte bewirken im Proteinstoffwechsel einen verstärkten Proteinabbau
  • Im Knochenstoffwechsel spielen Schilddrüsenhormone für eine normale Skelettreifung eine primäre Rolle. Eine Unterfunktion der Schilddrüse bewirkt eine verzögerte Skelettreifung
  • Am Herzmuskel bewirken die Schilddrüsenhormone eine Steigerung der Kontraktilität des Myokards, ein erhöhtes Schlagvolumen mit einer erhöhten Schlagfrequenz. Im Rahmen der Schilddrüsenüberfunktion können sich Extrasystolen, Vorhofflimmern und Angina pectoris entwickeln
  • Abnorme Schilddrüsenhormonkonzentrationen können zu Gonadenfunktionsstörungen führen
  • Im zentralen Nervensystem können abnormale Schilddrüsenhormone zu Veränderungen der Sehnenreflexe führen
  • Die Angriffspunkte für die Wirkungen der Schilddrüsenhormone liegen: im Zellkern mit zwei funktionellen T3-Rezeptoren, hTRalpha und hTRbeta, an den Mitochondrien und an der Zellmembran.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Serum oder Plasma.
Probenstabilität
Blut, Serum, Plasma: 20–25 °C 2 Tage; Serum, Plasma: 4–8 °C 8 Tage, −20 °C 3 Monate.
Präanalytik
Medikamenteneinflüsse: erhöht unter Heparin, Schilddrüsenhormone, hochdosierten Iodgaben, Salicylaten, Furosemid, erniedrigt unter Thyreostatika, Barbituraten, Rifampicin.
Analytik
Immunoassay.
Konventionelle Einheit
ng/L.
Internationale Einheit
pmol/L.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
ng/L × 1,287 = pmol/L.
Referenzbereich – Erwachsene
10–23 pmol/L FT4.
Referenzbereich – Kinder
Säuglinge und Kleinkinder:
Alter
FT4 (pmol/L)
1.–2. Tag
21–49
3.–30. Tag
19–39
1.–12. Monat
14–23
Kinder (KIGGS-Studie):
Alter
FT4 (pmol/L)
Jungen
FT4 (pmol/L)
Mädchen
4 Jahre
12,9–18,7
12,6–19,7
5 Jahre
12,9–18,7
12,7–19,4
6 Jahre
12,7–18,8
12,6–19,2
7 Jahre
12,7–18,9
12,6–19,0
8 Jahre
12,6–18,9
12,5–19,0
9 Jahre
12,6–18,9
12,4–18,9
10 Jahre
12,2–19,9
12,0–18,7
11 Jahre
12,5–18,9
11,8–18,3
12 Jahre
12,1–18,7
11,5–17,9
13 Jahre
11,7–18,1
11,3–17,9
14 Jahre
11,2–18,0
11,6–18,3
15 Jahre
11,5–18,7
11,8–18,5
16 Jahre
11,8–19,6
12,0–18,7
17 Jahre
12,2–20,2
12,0–18,7
Indikation
  • Nachweis einer manifesten, primären Hypothyreose
  • Nachweis einer manifesten, primären Hyperthyreose
  • Therapiekontrolle der T4-Substitution bei Hypothyreose
  • Therapiekontrolle bei Hyperthyreose (TSH kann noch monatelang nach Therapiebeginn supprimiert sein)
  • Schilddrüsenhormonresistenz (Kombination mit TSH)
  • Diagnostik einer sekundären Hypothyreose (Kombination mit TSH)
Interpretation
Befundinterpretation:
TSH
FT4
FT3
Befund
n
  
Ausschluss einer Schilddrüsenfunktionsstörung
+
+
Manifeste primäre Hyperthyreose
+
–, n, +
Manifeste primäre Hypothyreose
+
  
Neugeborenen-Screening auf angeborene Hypothyreose (TSH >50 mIU/L)
n = normal; + = erhöht; − = erniedrigt
Weitere Befundinterpretationen s. Tab. 1
Tab. 1
Weitere Befundinterpretationen
TSH
FT4
FT3
Mögliche Ursache
Aktivitäten
+
n
n
Subklinische Hypothyreose
Thyroxintherapie: Dosis zu niedrig oder mangelnde Compliance
Persistierende TSH-Erhöhung in den ersten 6–8 Wochen der Thyroxin-Therapie bei Hypothyreose
HAMA-Störung
Schilddrüsen-Antikörper: +?
T4-Dosis erhöhen bzw. Compliance verbessern
TSH-Wiederholungsmessung nach 2–4 Wochen
Anderen TSH-Testkit wählen (ohne HAMA-Störung)
+
+
+
TSH-produzierendes Hypophysenadenom
Hypophysenuntersuchung mit bildgebenden Verfahren, TRH-Test
n
+
+
Thyroxin-Therapie
Antikörper-Interferenzen: T4- bzw. T3-Antikörper, Rheumafaktor
Therapiekontrolle mit TSH
T4- bzw. T3-AK-Bestimmung
n
Zentrale Hypothyreose (Hypophyseninsuffizienz)
Verringerte Bioaktivität des TSH
Schwangerschaft: 2. und 3. Trimester
Bildgebende Untersuchung
TRH-Test (TSH-Anstieg <200 %)
Verwendung schwangerschaftsspezifischer Referenzwerte
n
n
Subklinische Hyperthyreose
In den ersten 2–3 Monaten nach Therapiebeginn der Hyperthyreose
Medikamentenstörung: Glukokortikoide, Dopamin
Bildgebende Verfahren: Autonomie?
Verwendung von FT4 und FT3 zur Therapiekontrolle
Absetzen der Medikamente, wenn möglich
+
Überdosierung mit T3-haltigen Medikamenten (T3-Thyreotoxikose)
Dosisanpassung mit TSH-Kontrolle
n = normal; + = erhöht; − = erniedrigt
Diagnostische Wertigkeit
FT4 besitzt insbesondere gemeinsam mit TSH eine hohe klinische Relevanz zur Erkennung von Schilddrüsenfunktionsstörungen. Lediglich Patienten mit subklinischer Hyper- bzw. Hypothyreose zeigen noch normale FT4-Konzentrationen, sodass FT4-Untersuchungen allein für generelle Screeninguntersuchungen ungeeignet erscheinen.
Diagnostische Sensitivität/Spezifität für Hyperthyreose (außer T3-Hyperthyreose) 100 %/99 %, diagnostische Sensitivität/Spezifität für Hypothyreose 94 %/98 %.
Literatur
Brabant G, Luster M, Schmid KW et al (2015) Diagnostik von Schilddrüsenerkrankungen. In: Lehnert H (Hrsg) Rationelle Diagnostik und Therapie in Endokrinologie, Diabetologie und Stoffwechsel. Thieme-Verlag, Stuttgart, S 98–105
Demers LM, Spencer CA (2002) National Academy of Clinical Biochemistry, Washington (NACB) – Laboratory Medicine Practice Guideluines (LMPG) – laboratory support for the diagnosis and monitoring of thyroid disease. AACC Press, Washington DC. http://​www.​nacb.​org/​
Kratzsch J, Fiedler GM, Leichtle A et al (2005) New reference intervals for thyrotropin and thyroid hormones based on National Academy of Clinical Biochemistry criteria and regular ultrasonography of the thyroid. Clin Chem 51(S):1480–1486CrossRefPubMed
Thomas L (2012) Schilddrüsenfunktion. In: Thomas L (Hrsg) Labor und Diagnose. Indikation und Bewertung von Laborbefunden für die medizinische Diagnostik, 8. Aufl. TH-Books, Frankfurt am Main S 1718–1752