Thyroid Disorders Overview
分類: Endocrinology (ENDO) 最後更新: 2026-07 關鍵指引(截至 2026-06 查證之現行版): 2014 ATA Hypothyroidism(+2017 ATA 孕期指引;無 2025 ATA,2025 新指引為歐洲 ETA LT4 monotherapy); 2016 ATA Hyperthyroidism(無 2024 ATA,2024 後僅期刊 review); 2015 ATA Thyroid Nodule/DTC + ACR TI-RADS 2017 結構: 2026-08-11 起本篇為 hub,hypo/hyper/結節癌症已拆分為獨立子篇(見下方導覽)。 教科書整合: Harrison’s Principles of Internal Medicine, 22nd ed. Ch. 395 Hypothyroidism + Ch. 396 Hyperthyroidism and Other Causes of Thyrotoxicosis(Weetman AP, Mandel SJ, Jameson JL;2026-07-30 整合,內文以「Harrison 22e」標註)
🔗 拆分子篇(獨立章節)
以下三個主題已於 2026-08-11 拆分為獨立筆記,內容更完整;本 hub 保留跨 hypo/hyper 共通的生理、function 評估、sick euthyroid 與 amiodarone。
- Hypothyroidism — 病因(含 congenital / autoimmune)、臨床、診斷、levothyroxine 治療、孕期、myxedema coma
- Thyrotoxicosis — 病因鑑別(RAIU 高低)、Graves’、各型 thyroiditis、ATD/RAI/手術、subclinical、thyroid storm
- Thyroid Nodule & Cancer — 結節評估(TI-RADS / FNA Bethesda)、DTC/MTC/ATC、術後 TSH 抑制與追蹤
一、Thyroid hormone 的合成與代謝(生理基礎)
這一節是全篇的機轉底層:後面 antithyroid drug 作用點、radioiodine uptake、Wolff-Chaikoff、congenital dyshormonogenesis、sick euthyroid 的低 T₃,都可以直接回到這張圖上定位。
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圖:Thyroid follicular cell 的 hormone 合成全流程——左側為 blood 與 peripheral tissue,中間為 follicular cell(epithelium),右側為 colloid 側的 thyroglobulin(TG)反應。(來源:課堂手繪圖/Medicosis 風格教學圖,2026-08-11)
圖上七個步驟逐一對照
| # | 圖上位置 | 步驟 | 重點 |
|---|---|---|---|
| ① | 左側 membrane 上藍色 2ry | Iodide trapping | **Na⁺/I⁻ symporter(NIS,SLC5A5)**位於 basolateral membrane,屬 secondary active transport——把 I⁻ 逆 concentration gradient 送進細胞,動力來自 Na⁺ 的順梯度(2 Na⁺ : 1 I⁻)。TSH 上調此步驟(圖中橘色 ⊕ 箭頭) |
| ② | 左側 membrane 上深紅 1ry | Na⁺/K⁺-ATPase | primary active transport(3 Na⁺ 出 / 2 K⁺ 入),直接耗 ATP 維持細胞內低 Na⁺ → 這才是①能運作的能量來源。圖把 1ry/2ry 並排畫,就是要強調兩者的串聯關係 |
| ③ | 中間 I⁻ 往右的黑箭頭 | I⁻ 送到 apical(colloid)側 | 圖上只畫箭頭沒標蛋白;實際由 pendrin(SLC26A4)與 anoctamin-1(ANO1/TMEM16A) 介導 apical iodide efflux(見下方「圖上沒畫但要知道」) |
| ④ | OXIDATION → I₂ | 氧化 | Thyroperoxidase(TPO) 把 I⁻ 氧化成具反應性的碘物種,才能接到 tyrosine 上 |
| ⑤ | TG 三角形 + ORGANIFICATION | Organification | I 接到 thyroglobulin(TG)上的 tyrosine residue → MIT(monoiodotyrosine,1 個 I) 與 DIT(diiodotyrosine,2 個 I)。⭐ 圖右上的雲朵註記講的就是關鍵前提:tyrosine 是「已經接在 TG 上」才被碘化的,不是游離 tyrosine |
| ⑥ | COUPLING ⊕ | Coupling | 兩個 iodotyrosine 在 TG 上進行 coupling:MIT + DIT → T₃;DIT + DIT → T₄。此時 T₃/T₄ 仍掛在 TG 上(圖上的 TG-T₃、TG-T₄) |
| ⑦ | 右下 endocytosis 灰箭頭 | Endocytosis + proteolysis → 分泌 | TG-T₃/TG-T₄ 由 colloid endocytosis 回 follicular cell → lysosomal proteolysis 切下 → T₄、T₃ 釋放入 blood |
| ⑧ | 中間往左上的黑箭頭 MIT/DIT | Iodide recycling | 沒被 coupling 用掉的 MIT/DIT 經 deiodination,I⁻ 回到 intracellular iodide pool 再利用——由 iodotyrosine dehalogenase(DEHAL1/IYD) 執行(此 enzyme 缺陷是 congenital dyshormonogenesis 的一型,見 Hypothyroidism) |
| ⑨ | 左下 Peripheral Tissue | Peripheral activation | T₄ →(5′-deiodinase)→ T₃。thyroid 主要分泌 T₄,circulating T₃ 大部分來自周邊 deiodination;催化者為 DIO1 / DIO2(DIO3 則是去活化,產生 rT₃) |
⭐ 一句話串起來:Trapping(NIS)→ apical efflux → Oxidation → Organification → Coupling → Endocytosis/Proteolysis → 分泌 → 周邊 deiodination;其中 ④⑤⑥ 三步全部由 TPO 這一個 enzyme 催化(圖中橘色 Thyroperoxidase 拉出三條 ⊕ 箭頭指向 oxidation、organification、coupling,這是本圖最重要的視覺重點)。
圖上沒畫、但同樣要知道的三點
- TPO 需要 H₂O₂ 當 substrate,而 H₂O₂ 由 DUOX2 / DUOXA2 提供——圖中只畫了 TPO。DUOX2/DUOXA2 mutation 會造成 iodide organification defect 型的 congenital hypothyroidism(可為 permanent 亦可為 transient)。
- Apical iodide efflux 的分子身分:pendrin(SLC26A4) 與 anoctamin-1(ANO1/TMEM16A) 皆表現於 thyrocyte apical membrane;pendrin 的 biallelic mutation → Pendred syndrome(sensorineural deafness + goiter + partial organification defect)。⚠️ 目前兩者的相對生理角色仍有爭議(缺 pendrin 時 efflux 仍可發生)。
- Coupling 的化學計量:圖右下把 MIT、DIT 各畫一個往下的箭頭到 T₃、T₄,容易誤讀成「MIT 自己變 T₃、DIT 自己變 T₄」。正確是 MIT + DIT → T₃(3 個碘)、DIT + DIT → T₄(4 個碘),配合圖中央的 ⊕ COUPLING 節點一起看。
圖中兩處要留意的畫法
- 「OXIDATION → I₂」是教學簡化:TPO 實際產生的是具反應性的 oxidized iodine intermediate(enzyme-bound 狀態),不是穩定的分子態 I₂。考試寫 I₂ 通常可接受,但理解機轉時要知道這是簡化。
- 血液中把 I⁻ 畫成與 albumin 結合:標準生理學上,plasma 中的 inorganic iodide 基本上是 unbound、可被 kidney 自由 filter;大量與 protein 結合的是 thyroid hormone 本身(T₄/T₃:TBG > transthyretin > albumin),不是 iodide。此處疑為把舊名詞 protein-bound iodine(PBI) 與游離 iodide 混在一起 (inferred)。判讀 total vs free T₄ 時要用的是「hormone 與 TBG 結合」這個概念。
每一步對應的臨床/藥理掛鉤
| 步驟 | 臨床對應 |
|---|---|
| ① Trapping(NIS) | Radioiodine(¹³¹I)的攝取靠 NIS → thyroiditis 破壞性甲亢時 uptake 低、Graves’ 時 uptake 高(見 Hyperthyroidism 的病因鑑別);perchlorate、thiocyanate、pertechnetate 競爭 NIS 而抑制 trapping;NIS(SLC5A5)mutation 為 dyshormonogenesis 一型 |
| ③ Apical efflux(pendrin) | Pendred syndrome(見 Hypothyroidism 的 Congenital Hypothyroidism) |
| ④⑤⑥ TPO 的三步 | ⭐ Thionamides(methimazole、PTU)抑制 TPO → 阻斷 oxidation 與 organification(見 Hyperthyroidism 的 ATD);TPO mutation 為最常見的 dyshormonogenesis 之一;Anti-TPO antibody 是 autoimmune thyroiditis 的 marker(>95% autoimmune hypothyroidism 陽性) |
| ④⑤ Organification 被急性抑制 | ⭐ Wolff-Chaikoff effect:大量 iodide 急性抑制 organification;正常人數天後靠 NIS downregulation 而「escape」,恢復正常合成。無法 escape 者(newborn/fetus、autoimmune thyroiditis、曾接受 RAI/手術/ATD 的 Graves’、subacute 或 postpartum thyroiditis 病史)→ iodine-induced hypothyroidism。這也是 Hyperthyroidism 的 thyroid storm 中**「SSKI 必須在第一劑 ATD 之後 1 小時才給」**的理由——先讓 ATD 擋住 TPO,避免多出來的 iodine 被拿去做新 hormone;以及本篇 §四 amiodarone 造成 thyroid dysfunction 的機轉之一 |
| ⑦ Endocytosis / proteolysis | Destructive thyroiditis 時 follicle 破裂、預先做好的 hormone 大量漏出 → thyrotoxicosis 但 RAIU 低(與 Graves’ 的鑑別核心,見 Hyperthyroidism) |
| ⑨ 周邊 5′-deiodination | ⭐ PTU 額外抑制 T₄→T₃ 的周邊轉換(故 thyroid storm 首選,見 Hyperthyroidism);Sick euthyroid syndrome 的低 T₃ 正是此步被抑制(見本篇 §三);DIO3 過度表現的 consumptive hypothyroidism(infantile hemangioma,見 Hypothyroidism) |
查證狀態(2026-08-11):據 PubMed 查證,本節的 apical iodide efflux(pendrin/anoctamin-1)、DUOX2/DUOXA2 提供 H₂O₂、DIO1/DIO2 周邊轉換、以及 Wolff-Chaikoff 的 escape 機轉(NIS 下調)皆與現行文獻一致:
- Silveira JC, Kopp PA. Pendrin and anoctamin as mediators of apical iodide efflux in thyroid cells. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 2015;22(5):374-80. PMID: 26313899. DOI
- Wémeau JL, Kopp P. Pendred syndrome. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 2017;31(2):213-224. PMID: 28648509. DOI
- De Deken X, Miot F. DUOX Defects and Their Roles in Congenital Hypothyroidism. Methods Mol Biol 2019;1982:667-693. PMID: 31172499. DOI
- Moran C, et al. Genetic disorders of thyroid development, hormone biosynthesis and signalling. Clin Endocrinol (Oxf) 2022;97(4):502-514. PMID: 35999191. DOI
- Markou K, et al. Iodine-induced hypothyroidism. Thyroid 2001;11(5):501-10. PMID: 11396709. DOI
圖本身為課堂手繪教學圖、無 PMID;上方已標出兩處教學簡化/可能誤導的畫法。
📖 UpToDate 補充:Thyroid hormone synthesis and physiology
來源:Ross DS. Thyroid hormone synthesis and physiology. In: UpToDate(Section editor: Cooper DS;Deputy editor: Mulder JE). Literature review current through Jul 2026;topic last updated Sep 30, 2025(Topic 7837 Version 17.0)。 定位:上方手繪圖建立了流程骨架;本節補教科書級的量化數字、UpToDate 原圖、以及 binding protein/receptor/HPT axis 三個原本缺漏的層次。
Anatomy
- 正常成人 thyroid 重 10–20 g;ultrasonography 測得的 volume 男略大於女、隨年齡與體重增加,⭐ 隨 iodine intake 增加而縮小
- 顯微構造:球形 follicle,由單層 follicular cell 環繞充滿 colloid(主成分為 thyroglobulin)的 lumen
- ⭐ 形態直接反映功能狀態:被刺激時 follicular cell 變 columnar、colloid 被耗盡;被抑制時 follicular cell 變扁平、colloid 堆積
Iodine economy(碘的攝取與缺乏定義)
- iodine 只能靠飲食取得:seafood、seaweed、kelp、dairy products(乳牛乳頭消毒與擠乳設備使用 iodine antiseptic 之故)、部分蔬菜;iodized salt 在美國含 45–80 mcg/g;⚠️ 鹽加碘在許多國家是法律強制,但美國並非如此
- 每日建議攝取量(Food and Nutrition Council):infants 0–6 m 110 mcg;7–12 m 130;children 1–8 y 90;9–13 y 120;adolescents 與 adults 150;⭐ pregnant 220;⭐ breastfeeding 290
- Iodine deficiency 以 urinary iodine excretion 定義(尿值約為攝取量的 70–80%):
| 程度 | Urinary iodine |
|---|---|
| Mild | 50–99 mcg/L |
| Moderate | 20–49 mcg/L |
| Severe | <20 mcg/L |
- 後果:fetus 與 infant 的 severe deficiency → 嚴重 intellectual delay 與 growth retardation;即使 mild deficiency 也與兒童的 thyroid enlargement 與 learning disabilities 相關
UpToDate 原圖:Thyroid hormone biosynthesis(八步驟)
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圖:UpToDate Figure 2 的合成流程正式版,可與上方手繪圖對照——①Na⁺/I⁻ symporter 的 I⁻ trapping ②I⁻ diffusion 到細胞頂端 ③經 pendrin 送入 colloid ④TPO 把 inorganic iodide 氧化成 I⁰ 並接到 thyroglobulin 的 tyrosine 上;DUOX2 與 DUOXA2 負責製造 TPO 所需的 H₂O₂ ⑤TPO 把 2 個 DIT 併成 T4、或 MIT + DIT 併成 T3 ⑥endocytosis + lysosome 融合 + proteolysis 釋出 T4/T3/DIT/MIT ⑦T4、T3 釋入循環 ⑧DIT/MIT 由 iodotyrosine deiodinase(IYD,即 DEHAL1)去碘以回收 I⁻。(Ross, UpToDate Fig. 2;PDF p.19。Illustration by Mikael Häggström, CC0 1.0)
⭐ 這張圖正好補上手繪圖的兩個缺口:pendrin 的 apical 位置與 DUOX2/DUOXA2 供應 H₂O₂——與我上方「圖上沒畫、但同樣要知道的三點」完全吻合,可作為交叉驗證。
合成步驟的量化細節
- NIS(Na⁺/I⁻ symporter):energy-dependent、saturable、需 oxidative metabolism,位於 basolateral membrane;⭐ perchlorate 與 pertechnetate 走同一機轉進入 thyroid,因此是 iodide transport 的 competitive inhibitor
- ⭐⭐ BRAF 與 radioiodine 抗性(直接可用於 thyroid cancer):differentiated thyroid cancer 的 BRAF mutation 活化 MAPK pathway → NIS 合成減少 → radioiodine-refractory tumor;BRAF inhibitor 可使 NIS 上調、回復 iodine avidity(→ Thyroid Nodule & Cancer)
- Tyrosyl iodination:TPO 催化的 oxidation 需要 hydrogen peroxide;⭐ TPO 只把 thyroglobulin 上約 10% 的 tyrosine residues 進行 iodination
- Thyroglobulin:660 kD glycoprotein,由兩個相同、非共價連結的 subunit 組成;在 rough endoplasmic reticulum 合成與 glycosylation → 進入 exocytotic vesicle 與 apical membrane 融合,之後 tyrosine 才進行 iodination 與 coupling
- ⭐ Coupling 不是隨機的:T4 與 T3 形成於 thyroglobulin 分子上具特定 amino acid 序列的區域
- ⭐ 正常一個 thyroglobulin 分子含:約 6 個 MIT、4 個 DIT、2 個 T4、0.2 個 T3 — 一眼看出 T4 遠多於 T3、且未偶聯的 MIT/DIT 才是多數(故 ⑧ 的碘回收很重要)
- Thyroglobulin secretion:每天約 100 mcg thyroglobulin 被釋入循環;⭐ 這只是為了產生每日分泌的 100 mcg(130 nmol)T4 所必須水解的 25 mg thyroglobulin 的極小片段
- Iodide recycling:由 iodotyrosine deiodinase 執行;⭐ DEHAL1(IYD)的 homozygous mutation → iodotyrosine deiodinase deficiency → hereditary hypothyroidism,有時合併 goiter(→ Hypothyroidism 的 congenital 段)
Deiodinases:三型對照(本篇最重要的新增)
- ⭐ 約 80% 的 T3 來自 extrathyroidal 的 5′-deiodination(outer-ring deiodination)of T4;liver 與 kidney 有豐富 deiodinase 活性、是 serum T3 的主要來源,但幾乎所有組織都能產生一些 T3
| Type I(DIO1) | Type II(DIO2) | Type III(DIO3) | |
|---|---|---|---|
| 主要分布 | liver、kidney、thyroid | muscle、brain、pituitary、skin、placenta | 廣泛分布 |
| 位置 | plasma membrane | microsomal | — |
| Km for T4 | 高 Km | 低 Km | — |
| PTU | ⭐ 會被抑制(PTU-sensitive) | ⭐ 不被 PTU 抑制 | 性質近似 type I |
| 去碘偏好 | rT3 > T4 > T3 | T4 > rT3 | inner-ring(5-deiodination)→ 產生無活性的 rT3 |
| 對 hypothyroidism | ↓ | ⭐ ↑(代償,保住 brain/pituitary 的 T3) | — |
| 對 hyperthyroidism | ↑ | ↓ | — |
| 特殊 | — | 調控靠 ubiquitination | ⭐ 被 hypoxia 刺激;是 nonthyroidal illness 低 T3 的主因 |
- ⭐ 正常人 extrathyroidal T3 的來源比例:type II 約 65%、type I 約 35%;hypothyroidism 時 type II 佔比更高、hyperthyroidism 時更低
- Selenium:deiodinases 都是 selenoprotein;⭐ thyroid 每克組織的 selenium 含量高於任何其他器官;selenium 缺乏會加重 autoimmune thyroid disease 與 endemic cretinism
- Deiodinase polymorphism(可能有臨床意義):DIO1 rs2235544 使 enzyme 功能增加 → free T3/free T4 比值較高(含服用 levothyroxine 者);DIO2 rs225014 與較低 T3 濃度、治療後 psychological well-being 較差、以及對 T4+T3 併用療法反應較好相關
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表:影響 thyroxine 5′-deiodinase 活性的情境(Type 1 vs Type 2)——fetus 兩型皆↓;hypothyroidism:type 1↓ 但 type 2↑;hyperthyroidism 相反;starvation/diabetes mellitus/uremia/PTU:type 1↓、type 2 正常;⭐ amiodarone 兩型皆↓;propranolol:type 1↓。(Ross, UpToDate Table 1;PDF p.23)
⭐ 臨床串接:這張表同時解釋了 PTU 為何是 thyroid storm 首選(抑制 type 1 → 減少 T4→T3)、amiodarone 為何造成 T4↑/T3↓ 的檢驗型態(見本篇 §四)、以及 sick euthyroid 的低 T3(見本篇 §三)。
Hormone metabolism 的量化(T4 / T3 / rT3)
| T4 | T3 | rT3 | |
|---|---|---|---|
| 每日產量 | 80–100 mcg(100–130 nmol),⭐ 全部來自 thyroid | 30–40 mcg(45–60 nmol),⭐ 80% 來自 extrathyroidal deiodination | 30–40 mcg(45–60 nmol),⭐ 幾乎全部來自 extrathyroidal deiodination of T4 |
| Extrathyroidal pool | 800–1000 mcg,多為 extracellular | 約 50 mcg(75 nmol),⭐ 多為 intracellular(約 90%) | — |
| 降解速率 | ⭐ 約 10%/day | ⭐ 約 75%/day(比 T4 快很多) | 比 T3 更快 |
- T4 的代謝去向:約 80% 被 deiodinated(40% → T3、40% → rT3);剩下 20% 與 glucuronide/sulfate 結合、deaminated 與 decarboxylated 成 tetraiodothyroacetic acid(tetrac)、或在兩個 ring 之間被切斷
- ⭐ 只有 T4→T3 的 deiodination 會提高生物活性,其他 T4 代謝物皆無生物活性
- Thyronamines:T4 與 T3 經 inner ring deiodination 去活化成 rT3 與 3,5-diiodothyronine(T2);T2 亦可由 rT3 的 outer ring deiodination 產生。⭐ T2 與其他 iodothyronamine(如 3-iodothyronamine)是獨立的化學訊息分子,對 mitochondrial process 有直接作用
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圖:T4、T3、rT3 的化學結構——三者皆為 phenyl ring 經 ether linkage 接到 tyrosine;⭐ T4 與 T3 的 inner(tyrosine)ring 都有 2 個 iodine,差別在 outer(phenyl)ring:T4 有 2 個、T3 只有 1 個;把 T4 的 inner ring 拿掉一個 iodine 就成為無生物活性的 rT3。(Ross, UpToDate Fig. 1;PDF p.18)
Serum binding proteins(本篇原本完全缺漏)
- ⭐⭐ >99.95% 的 T4 與 99.5% 的 T3 是結合態
| T4 | T3 | |
|---|---|---|
| TBG | 75% | 80% |
| TTR(transthyretin,舊稱 thyroxine-binding prealbumin) | 10% | 5% |
| Albumin | 12% | 合計 15%(albumin + lipoproteins) |
| Lipoproteins | 3% | ↑ |
| Free(unbound) | ⭐ 0.02% = 2 ng/dL(25 pmol/L) | ⭐ 0.5% = 0.4 ng/dL(6 pmol/L) |
- ⭐⭐ 判讀鐵則:因為幾乎全部結合,binding protein(尤其 TBG)濃度改變會大幅影響 total T4/T3 與其 fractional metabolism,但「不會」改變 free hormone 濃度或 T4/T3 的絕對代謝速率 → 這就是為什麼要看 free T4 而不是 total T4
- 各蛋白的特性:
- TBG:54 kD glycoprotein,liver 合成,只有 1 個 T4 binding site;對 T4 的 affinity 極高、對 T3 較低;serum 濃度約 1.5 mg/dL,可結合約 20 mcg T4;⭐ 正常只有約 1/3 的 TBG 帶著 T4(故有很大的緩衝餘裕)
- TTR:55 kD tetramer(4 個相同 subunit),liver 合成;每個分子有 2 個 T4 binding site,但佔據其中一個會降低第二個的 affinity;serum 濃度約 25 mg/dL,可結合達 200 mcg T4
- Albumin:1 個強 + 數個弱 binding site,有 4 種 T4-binding albumin isoform;⭐ 因為只佔 12%,serum albumin 濃度變化對 serum T4 影響很小
- Lipoproteins:主要是 HDL 的 apoprotein A1 成分
- ⭐ 生理意義(storage + buffer):若 thyroid 分泌完全停止,serum 中儲存的 T4 可延緩 hypothyroidism 的出現;若只有 free T4,數小時內就會耗盡;反之也保護組織不受 thyroid 分泌或 extrathyroidal T3 產量突然增加的衝擊
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圖:T4/T3 在 serum 中的形式與其產生/降解路徑——thyroid 分泌 T4(與少量 T3)→ 與 TBG/TTR/albumin 形成可逆結合,只有游離部分進入 tissue 作用或降解;下半部顯示 liver 是 T4→T3 轉換的主要場所。(Ross, UpToDate Fig. 3;PDF p.20)
細胞進入與 T3 nuclear receptor
- T4/T3 由 carrier-mediated transport(可能也有 diffusion)進入細胞;⭐ monocarboxylate transporter MCT8 與 MCT10 負責運送 T4、T3、rT3 與 T2
- ⭐ MCT8 mutation → Allan-Herndon-Dudley syndrome(嚴重 neurologic syndrome)
- T3 nuclear receptor 的四個重點:
- ⭐⭐ receptor 對 T3 的親和力遠高於 T4,且體內幾乎所有 nuclear-bound hormone 都是 T3 → T4 基本上是 prohormone,本身幾乎沒有內在生物活性
- 兩種 receptor:alpha 與 beta;mRNA 可有多種 splicing(至少 3 種 alpha、2 種 beta);DNA-binding 與 T3-binding 區域高度保守;⭐ 即使沒有 T3,receptor 仍會結合 DNA
- 組織分布:beta-1 集中於 brain、heart、liver、kidney;beta-2 集中於 pituitary 與 hypothalamic tissue
- 組織反應非線性:pituitary 與 heart 是線性;其他組織是非線性、放大的反應——例如 liver 的 receptor occupancy 由 50% 增至 100%,某些 enzyme 的合成速率增加 10 倍
- Beta-2 phosphorylation:T3 結合後在 serine 101 磷酸化 → 下調 pituitary-thyroid axis;⭐ fasting 也會在同一位點磷酸化,且此下調與 T3 無關 — 這是 fasting 壓低 TSH 的分子基礎
- Plasma membrane receptor(非基因體作用):⭐ integrin alpha-v beta-3 的主要 ligand 是 T4 而非 T3,活化 MAPK-ERK1/2 → 細胞增生
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圖:T3 nuclear receptor(TR)結構示意——TR-beta-1(461 aa)與 TR-alpha-1(410 aa),由 N 端往 C 端依序為 DNA binding → Hinge → Ligand binding 區,並標出 cofactor and dimerization interface。(Ross, UpToDate Fig. 4;PDF p.21)
HPT axis 的調控細節
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圖:Thyroid hormone production 的調控全圖——TRH → TSH → thyroid 合成分泌 T3/T4;T3/T4 直接抑制 TSH,並間接抑制 TRH 釋放;liver 把 T4 轉成 T3;⭐ 另標出常被忽略的 enterohepatic 環節:部分 T4/T3 在 liver 與 glucuronide/sulfate 結合 → 隨膽汁排入腸道 → 部分水解後再吸收(drug interaction 可發生在其中任一環節,例如與 LT4 併服的 calcium/iron/PPI)。(Ross, UpToDate Fig. 5;PDF p.22)
- TSH:28 kD glycoprotein,由 anterior pituitary 的 thyrotroph 分泌;alpha subunit 與 LH/FSH/hCG 相同,beta subunit 獨特並決定其生物特異性;含約 15% carbohydrate
- ⭐ TSH 分泌速率 75–150 mU/day;分泌是 pulsatile;serum TSH 在傍晚至夜間比白天高 50–100%(→ 解釋為何 TSH 應固定時段抽驗)
- 回饋的靈敏度:T4/T3 只要極小幅上升就會抑制 TSH、極小幅下降就會使 TSH 上升(“tight” control);抑制 TSH 合成主要靠抑制 TSH subunit 基因的轉錄
- ⭐⭐ 一個重要例外:nonthyroidal illness 時 serum T3 下降對 TSH 分泌影響很小——因為 hypothalamus 與 pituitary 的 nuclear T3 含量主要由 serum T4 供應(不像其他組織)。這正是 **sick euthyroid 常見「低 T3 但 TSH 正常」**的機轉(見本篇 §三)
- T3 vs T4 抑制力:⭐ 長期給予時,T3 抑制 TSH 的效力約為 T4 的 3 倍
- ⭐ 實用時序:hypothyroid 患者停用 T4 或 T3 後 10–14 天,serum TSH 才升到 supranormal(影響 RAI 前準備與 Tg 追蹤的停藥時程)
- TRH:tripeptide pyroglutamyl-histidyl-prolineamide;含量以 median eminence 與 paraventricular nuclei 最高;由 **26 kD 的 proTRH(含 5 份拷貝)**經 peptidase 切割與 glutamine 環化而成;⭐ 血漿 half-life 僅約 3 分鐘
- TRH 的作用:經 receptor 活化 phospholipase C–phosphoinositide pathway → 動員細胞內鈣;⭐ 長期 TRH 刺激會增加 TSH 的合成「與 glycosylation」,後者提高 TSH 的生物活性;TRH 的生理角色是決定 TSH 分泌的 set-point
- 其他影響 TSH 分泌的因子(ICU 判讀關鍵):
- Somatostatin/octreotide:降低 TSH,但⭐ 長期使用 octreotide 的患者不會變成 hypothyroid
- ⭐ Dopamine ≥1 mcg/kg/min → serum TSH 快速下降 → ICU 使用 dopamine 的病人 TSH 常偏低;反之 metoclopramide 等 dopamine antagonist 會使 TSH 上升;作用在 pituitary 而非 hypothalamus
- Glucocorticoids:抑制 TSH(主要減少 pulsatile 分泌 → 提示抑制 TRH;但對外源 TRH 的反應也降低 → 亦有 pituitary 直接作用);⭐ 反之 cortisol 產量下降會造成 serum TSH 短暫上升
- ⭐ 整體而言這三者的影響不大:即使內源分泌持續增加,也不會造成持續的 TSH 下降或 hypothyroidism——一旦 T4/T3 下降,隨之而來的 TSH 刺激會蓋過抑制
- TSH receptor 與作用機轉:85 kD glycoprotein(extracellular ~400 aa、7 個 transmembrane domain ~250 aa、intracytoplasmic ~100 aa);結合後 活化 adenylyl cyclase → cAMP → 多種 protein kinase;同一 receptor 亦活化 phospholipase C → phosphoinositide turnover、細胞內鈣上升、PKC
- ⭐ TSH 刺激 thyroid hormone 合成與分泌的「每一個步驟」,並促進 intermediary metabolism 與多種基因表現,造成 thyroid hyperplasia 與 hypertrophy(→ goiter)
- 其他促 thyroid 生長物質:IGF-1 與 EGF(thyroid cell 會產生也有其 receptor),參與 goiter 形成
與既有內容的關係:本節的 DUOX2/DUOXA2、pendrin、iodotyrosine dehalogenase 三點與上方「圖上沒畫、但同樣要知道的三點」互相印證(來源獨立、結論一致);deiodinase 三型表取代並擴充了原本只提到「5′-deiodinase(DIO1/DIO2)」的單行敘述。
二、Thyroid function 評估
TSH/T4/T3 解讀:
| TSH | Free T4 | Free T3 | 診斷 |
|---|---|---|---|
| ↓↓ | ↑ | ↑ | thyroid機能亢進(Overt Hyperthyroidism) |
| ↓ | 正常 | 正常 | 亞臨床甲亢(Subclinical Hyperthyroidism) |
| ↑↑ | ↓ | ↓ | thyroid機能低下(Overt Hypothyroidism) |
| ↑ | 正常 | 正常 | 亞臨床甲低(Subclinical Hypothyroidism) |
| ↑↑ | ↑ | ↑ | Central Hyperthyroidism(TSH腺瘤/Resistance) |
| 正常 | ↓ | Central Hypothyroidism(垂體病變) |
三、非 thyroid 疾病症候群(Sick Euthyroid Syndrome / Nonthyroidal Illness)(來源:Pocket Medicine 9th Ed.)
- 重症患者可出現thyroid function異常(acute 病患者不要常規檢測 TFT,除非高度懷疑thyroid疾病)
- 可能出現短暫性中樞性thyroid function低下
- 若危重患者高度懷疑thyroid function障礙:TSH單獨不可靠,需同時測Total T4、Free T4、T3
- 病程進展:
- 輕症:T4→T3轉換↓,rT3↑ → T3↓
- 重症:TBG和albumin↓,rT3↑↑ → T3↓↓,T4降解↑,中樞性TSH↓ → T3↓↓、T4↓↓、Free T4↓、TSH↓
- 恢復期:TSH先上升,然後T4、T3依序恢復(通常2-4週)
- 重要:危重患者T3/T4↓的替代治療無效(除非有thyroid function低下的症狀/體徵)
Harrison 22e 補充
- 主因是 cytokine 釋放(尤其 IL-6);除非高度懷疑 thyroid disorder,acutely ill 病人不應常規驗 thyroid function。
- Low T₃ syndrome(最常見型態):total 與 unbound T₃ 下降、T₄ 與 TSH 正常;T₃ 下降幅度與病情嚴重度相關。機轉是 peripheral 5′(outer ring) deiodination 受損 → rT₃ 上升;注意 rT₃ 上升的主因是「清除變慢」而非「產生變多」(rT₃ 本身也靠 5′ deiodination 代謝)。T₄ 亦被轉為無活性的 T₄ sulfate。此低 T₃ 狀態一般被視為適應性(正常人禁食也會出現)。
- Low T₄ syndrome(極重症):total T₄ 與 T₃ 皆大幅下降 → 預後不良。機轉:組織灌流下降使肌肉與肝臟 type 3 deiodinase 表現上升 → T₄/T₃ 加速代謝;另有 TBG 結合改變——血中結合蛋白低時,free T₄ 免疫分析會低估真正的 free T₄。
- TSH 判讀:重症(尤其使用 dopamine 或 glucocorticoid)時 TSH 可低至 0.01–0.1 mIU/L;恢復期反而可 >20 mIU/L。10% 的重症病人 TSH 偏低、5% 偏高(可能與 IL-12、IL-18 有關)。⚠️ 但 TSH < 0.01 mIU/L(undetectable)時,真正的 primary thyroid disease 可能性高,應評估。
- 特定疾病的型態:
- Acute liver disease:total(非 unbound)T₃、T₄ 因 TBG 釋出而先上升,進展到 liver failure 時轉為下降。
- Acute psychiatric illness:5–30% 出現 total/unbound T₄ 短暫上升(T₃ 多正常),TSH 可短暫低、正常或高。
- HIV 早期:T₃、T₄ 上升(即使體重下降),TSH 通常正常;進展到 AIDS 時 T₃ 下降。
- Renal disease:T₃ 低但 rT₃ 反而不高(甚至偏低)——因不明機轉使肝臟對 rT₃ 的攝取增加(與其他 NTI 方向相反,是經典鑑別點)。
- 診斷與治療:NTI 的診斷多屬推定(依臨床情境+數值型態),常需病情恢復後 TFT 一併正常化才能確認。有用的線索包括既往 thyroid 病史與 TFT、疾病嚴重度與時序、影響 thyroid function 的用藥、以及 rT₃ 併同 unbound hormone 與 TSH。治療仍有爭議,但多數權威建議「只監測、不給 thyroid hormone」,除非有 hypothyroidism 的病史或臨床證據。
四、Amiodarone 與 thyroid
Amiodarone含碘量高(每200mg片含6mg碘,約含37%碘),可引發甲亢或甲低:
| 類型 | 機制 | thyroid function | ultrasound | 治療 |
|---|---|---|---|---|
| Amiodarone-induced Hypothyroidism(AIH) | 碘過多 → Wolff-Chaikoff effect(持續)+ 抑制T4→T3轉換 | TSH↑,FT4↓ | — | Levothyroxine(可能需更大劑量) |
| AIT Type I(碘過多型) | Jod-Basedow:碘負荷→自主thyroid組織合成↑ | TSH↓,FT4↑ | thyroid血流↑ | Methimazole |
| AIT Type II(破壞性) | 破壞性thyroiditis→預形成T4/T3釋放 | TSH↓,FT4↑ | 血流↓ | Glucocorticoids(40mg Prednisone qd) |
| 混合型 | 兩者混合,常難鑑別 | — | 通常兩者合用(JCEM 2001;86:3) |
監測:開始Amiodarone前先測TSH,之後每4個月監測;停藥後持續監測1年(thyroid疾病可在使用後至停藥後18個月內出現)(來源:Pocket Medicine 9th Ed.)
兩型常難鑑別,通常同時治療;嚴重病患可考慮thyroid切除術(來源:Pocket Medicine 9th Ed.)
Harrison 22e 補充
藥物特性
- Amiodarone 是 class III antiarrhythmic,結構近似 thyroid hormone,含碘量約佔重量的 39%;典型劑量 200 mg/d 使 plasma 與 urinary iodine 上升 >40 倍。因儲存於 adipose tissue,停藥後高 iodine 濃度可持續 >6 個月。
- Amiodarone 同時抑制 deiodinase 活性,其代謝物是 thyroid hormone receptor 的弱 antagonist。
四種對 thyroid function 的效應
- 急性、短暫地抑制 thyroid function。
- 抑制 T₄ → T₃ 轉換 → 造成 euthyroid hyperthyroxinemia,或使 LT4 治療中的 hypothyroid 病人需求量改變。
- Hypothyroidism(對高 iodine load 的抑制效應特別敏感者)。
- Thyrotoxicosis:可為 iodine load 造成的 Jod-Basedow effect(背景是 MNG 或 incipient Graves’),或對 follicular cell 的毒性造成 thyroiditis-like 破壞。
典型 TFT 演變:起始時 T₄ 短暫下降(iodine 抑制 T₄ 釋出)→ 多數人逃脫 Wolff-Chaikoff effect,且 deiodinase 與 receptor 的抑制效應轉為主導 → T₄ ↑、T₃ ↓、rT₃ ↑、TSH 短暫上升(可達 20 mIU/L);TSH 通常在 1–3 個月內正常或略受抑。
Amiodarone-induced hypothyroidism (AIH)
- iodine-replete 國家(如美國)發生率 up to 13%;低 iodine 地區(義大利、西班牙)<6%。
- 機轉是腺體無法逃脫 Wolff-Chaikoff effect → 女性與 TPOAb 陽性者風險最高。
- 通常不需停用 amiodarone:直接補 LT4 即可。監測要看 TSH(T₄ 因上述機轉本來就常偏高);已在 LT4 替代的 hypothyroid 病人也常需調整劑量 → 同樣以 TSH 追蹤。
Amiodarone-induced thyrotoxicosis (AIT)
- 低 iodine 攝取地區發生率 10%,高 iodine 地區 2%。
- Type 1:有既存 thyroid 異常(preclinical Graves’ 或 nodular goiter)→ iodine 暴露使合成過度(Jod-Basedow);Doppler 顯示血流增加。
- Type 2:本身 thyroid 正常,屬藥物誘發的 lysosomal activation → destructive thyroiditis 併 histiocyte 堆積;發生率隨累積劑量上升;Doppler 血流減少;輕症可自行緩解,偶爾走向 hypothyroidism。
- ⚠️ Thyroid scintiscan 在此情境難以判讀(內源性高 iodine 稀釋 tracer 攝取);但若 uptake 正常甚至升高,則傾向 type 1。
- 停不停藥? 因 amiodarone 半衰期長且儲存於脂肪,停藥沒有立即好處;研究顯示 type 2 AIT 不論是否停用 amiodarone,緩解時程相近 → 是否停藥應依 arrhythmia 的嚴重度而定。
- 治療:Type 1 用高劑量 ATD(常反應不佳);potassium perchlorate 500 mg bid 可降低 thyroid iodide 含量,但與 agranulocytosis 相關(短期使用風險相對低),且許多國家已不再供應。Type 2 用 glucocorticoid(prednisone 起始 40–60 mg/d)。Near-total thyroidectomy 可快速降低 hormone,若病人能安全承受手術,常是最有效的長期解法。
⚠️ Clinical Pearls(跨 hypo/hyper 的共通題)
Amiodarone Type II(破壞性):Glucocorticoids首選,不是MMI(thyroid合成未增加)
Sick euthyroid 的 TSH 底線:重症 + dopamine/glucocorticoid 可把 TSH 壓到 0.01–0.1;但TSH <0.01(測不到)就要當真正的 thyroid disease 查。恢復期 TSH 可反彈 >20。
Renal disease 的 NTI 是例外:T₃ 低但 rT₃ 不高(肝臟攝取 rT₃ 增加),與其他 NTI 的 rT₃ ↑ 方向相反。
🎯 內專考點(114年)
- TSH 分泌的抑制因子:dopamine、somatostatin、glucocorticoids、T3 都會抑制 pituitary thyrotrope 分泌 TSH;insulin 不是。臨床意義:住院病人用 dopamine infusion、高劑量corticosteroid會壓低 TSH,解讀 TFT 要小心。 ﹝考 114-097﹞
🎯 內專考點(113年)
- 自體免疫多腺體症候群(APS):APS-1(APECED,AIRE 突變)= 兒童期發病(非 30–40 歲)+ chronic mucocutaneous candidiasis + 副甲低 + Addison’s + 抗細胞激素 antibody(抗 IL-17/22);APS-2 = 成人、女多於男 + Addison’s + 自體免疫thyroid病(Graves’/橋本)± T1DM。以 ketoconazole 治念珠菌病前須評估腎上腺軸(恐誘發 adrenal crisis)。 ﹝考 113-104﹞
🎯 內專考點(110年)
- 大型垂體瘤之 stalk effect → PRL 輕度升高:壓迫垂體柄使 dopamine 抑制減少,PRL 輕升(多 < 100–200),不可逕診斷 prolactinoma(真大腺瘤 PRL 多 > 200–250)。 ﹝考 110-097﹞
- 副thyroid囊腫:抽吸囊液測 PTH:疑副thyroid囊性病灶時,囊液 PTH 極高(如 > 3000 pg/mL)即確立功能性副thyroid源。primary 副thyroid亢進 = hypercalcemia + PTH 不適當升高;次發性則見於 CKD/缺 vitamin D(血鈣低/正常 + PTH 代償升)。 ﹝考 110-101﹞
- 多腺體副thyroid亢進 + 反覆 renal stone + thyroid nodule → 警覺 MEN(尤 MEN1):MEN1(3P:Parathyroid > 90% 最早最常見且多腺體、Pancreatic NET、Pituitary,MEN1/menin 基因);多腺體受累或年輕發病的primary副thyroid亢進應篩 MEN,手術常需探查多腺體。 ﹝考 110-101﹞
🔗 相關筆記
- Pituitary Disorders — central(secondary)hypothyroidism、TSH-secreting adenoma、hypopituitarism 補充順序(先 glucocorticoid 再 levothyroxine)
- Adrenal Disorders — Schmidt’s syndrome / APS-2(autoimmune thyroid disease + Addison’s ± T1DM)、myxedema coma 與 thyroid storm 都要並用 hydrocortisone
- Atrial Fibrillation — thyrotoxicosis 是可逆病因;控制 hyperthyroidism 後 up to 75%(無其他心臟病者)自行轉回 sinus rhythm;amiodarone 與 thyroid 的雙向關係
- Hyponatremia — myxedema coma 的 dilutional hyponatremia(避免 hypotonic fluid)
五、References
指引現行版狀態(截至 2026-06 查證)
- Hypothyroidism:2014 ATA(Jonklaas et al.)仍為 ATA 現行版;沒有 2025 ATA hypothyroidism 指引。2025 新出的是 ETA(歐洲)levothyroxine monotherapy 指引(ETJ 2025)。
- Hyperthyroidism:2016 ATA(Ross et al.)為現行版;沒有 2024 ATA hyperthyroidism 指引(2024 後僅有期刊 review,如 Lancet/JAMA)。
- Thyroid nodule/DTC:2015 ATA(Haugen et al.,2016 刊出)仍為現行版;ultrasound風險分層另有 ACR TI-RADS 2017。
- ⚠️ 上述「現行版」結論為查證所得;若日後 ATA 改版需重新比對。
Key References
- 2014 ATA Hypothyroidism Guidelines(現行版) — Jonklaas J, et al. Thyroid 2014;24(12):1670-1751. PMID: 25266247(2017 ATA 孕期thyroid指引另行補充)
- 2025 ETA Levothyroxine Monotherapy Guideline — European Thyroid Association. Eur Thyroid J 2025;14(4):e250123(LT4 單方治療最佳化;歐洲現行)
- 2016 ATA Hyperthyroidism Guidelines(現行版) — Ross DS, et al. Thyroid 2016;26(10):1343-1421. PMID: 27521067
- 2015 ATA Thyroid Nodule/DTC Guidelines(現行版) — Haugen BR, et al. Thyroid 2016;26(1):1-133. PMID: 26462967
- Burch HB, Cooper DS. Graves’ Disease Review — N Engl J Med 2015;373(8):753-764. PMID: 26287850
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- Amiodarone and Thyroid — JCEM 2021;106:226(需查證確切卷頁);AIT type I vs II 鑑別與治療
- Hyperthyroidism Review — JAMA 2023;330(15):1472-1483(需查證確切卷頁); Lancet 2024
- Hypothyroidism Review — Lancet 2024(需查證確切卷頁/PMID)
- Pocket Medicine(內文標註 “Pocket Medicine 9th Ed.“) — Sabatine MS, ed. Pocket Medicine. 9th ed. Wolters Kluwer; 2024(本篇 Epidemiology/Dx/Tx 諸多細節來源)
- LIBRETTO-531(Selpercatinib vs cabozantinib/vandetanib in RET-mutant MTC,一線頭對頭) — Hadoux J, et al. N Engl J Med 2023;389(20):1851-1861. PMID: 37870969. DOI: 10.1056/NEJMoa2309719(selpercatinib 一線顯著優於 cabozantinib/vandetanib;selpercatinib 2024 獲 FDA 完整核准用於 RET-variant MTC)
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Harrison’s 22e 整合來源(2026-07-30)
- Harrison’s Principles of Internal Medicine, 22nd Edition, Chapter 395: Hypothyroidism — Weetman AP, Mandel SJ, Jameson JL. McGraw Hill; 2026(Table 395-1/395-2/395-3、Fig. 395-1/395-2 原圖已嵌入本篇)
- Harrison’s Principles of Internal Medicine, 22nd Edition, Chapter 396: Hyperthyroidism and Other Causes of Thyrotoxicosis — Weetman AP, Mandel SJ, Jameson JL. McGraw Hill; 2026(Table 396-1/396-2/396-3、Fig. 396-1/396-2/396-3 原圖已嵌入本篇)
Ch. 395 Further Reading(原章節列出) 16. Biondi B, et al. Subclinical hypothyroidism in older individuals. Lancet Diabetes Endocrinol 2022;10:129. PMID: 34953533 17. Chaker L, et al. Hypothyroidism. Nat Rev Dis Primers 2022;8:30. 18. Hegedüs L, et al. Primary hypothyroidism and quality of life. Nat Rev Endocrinol 2022;18:230. 19. Jonklaas J, et al. Guidelines for the treatment of hypothyroidism(ATA Task Force on thyroid hormone replacement). Thyroid 2014;24:1670. PMID: 25266247 20. Lee SY, et al. Assessment and treatment of thyroid disorders in pregnancy and the postpartum period. Nat Rev Endocrinol 2022;18:158. PMID: 34983968 21. van Trotsenburg P, et al. Congenital hypothyroidism: A 2020-2021 consensus guidelines update—an ENDO-European reference network initiative. Thyroid 2021;31:387. PMID: 33272083
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最後更新:2026-08-11(screenshot-integrate:新增 §〇 Thyroid hormone 的合成與代謝(生理基礎)——嵌入課堂手繪合成流程圖,逐格對照九個步驟(NIS trapping/Na⁺-K⁺-ATPase/apical efflux/oxidation/organification/coupling/endocytosis-proteolysis/MIT-DIT recycling/周邊 5′-deiodination),補圖上未畫的 DUOX2-H₂O₂、pendrin-anoctamin-1、coupling 化學計量,標出圖中兩處教學簡化(I₂、albumin-bound I⁻),並把每一步掛回既有章節的藥理與疾病(thionamide/TPO、RAIU、Wolff-Chaikoff 與 SSKI 給藥時序、Pendred、destructive thyroiditis、sick euthyroid、PTU 抑制周邊轉換);經 PubMed 查證 5 筆 PMID)
前版 最後更新:2026-07-30(整合 Harrison 22e Ch.395 Hypothyroidism + Ch.396 Hyperthyroidism/Thyrotoxicosis:嵌入 10 張原書 table/figure 原圖;新增 congenital hypothyroidism、autoimmune hypothyroidism 病生理與流行病學、LT4 治療與孕期細節、myxedema coma supportive care、Graves’ 完整病程與 NO SPECS/EUGOGO、ATD/RAI/surgery 實務劑量、ophthalmopathy 治療階梯含 teprotumumab、完整 thyroiditis 分類與各型細節、sick euthyroid 各疾病型態、amiodarone 四種效應與 AIT type 1/2;新增 相關筆記 cross-link 與 Ch.395/396 Further Reading PMID)。前版 2026-06-23(補 ROAR ATC 真實 PMID/卷頁 [29072975 / 35026411]、LIBRETTO-531 PMID、ETA 2025 LT4 指引;新增指引現行版查證狀態;Pocket Medicine 標版次年份)
