Der humane Natrium-Jodid-Symporter (hNIS) : Entwicklung einer Methode zur Quantifizierung der hNIS-mRNA-Expression und Analyse der Rolle als Antigen bei autoimmunen Schilddrüsenerkrankungen

Wagner, Sandra Katharina; Scherbaum, Werner A.

doi:370

Der humane Natrium-Jodid-Symporter (hNIS) : Entwicklung einer Methode zur Quantifizierung der hNIS-mRNA-Expression und Analyse der Rolle als Antigen bei autoimmunen Schilddrüsenerkrankungen

Wagner, Sandra Katharina

2002

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Sandra Katharina Wagner

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2002

Umfang133, [6] S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Scherbaum, Werner A. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2002-06-27

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-3702
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/56992/files/Wagner_Sandra.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Der humane Natrium-Jodid-Symporter (hNIS) ist das Schlüsselmolekül für die Jodidaufnahme in die Schilddrüse. Über ihn gelangt das für die Biosynthese der Schilddrüsenhormone T3 und T4 essentielle Jodid in die Schilddrüsenfollikel. Der Symporter ist an der basolateralen Membran der Follikularzellen lokalisiert und transportiert Jodid entgegen seines elektrochemischen Gradienten in die Thyreozyten. Aufgrund dieser Merkmale kommt dem Symporter eine besondere Rolle bei der Differentialdiagnose, sowie möglichen Therapieansätzen bei der Behandlung Schilddrüsenerkrankungen zu. Da die meisten bisher verfügbaren Daten über die Regulation von NIS in Zelllinien der Ratte oder der Maus gewonnen wurden, war es unklar, inwieweit diese Ergebnisse auf humane Thyreozyten übertragen werden können. Innerhalb der vorliegenden Arbeit ist es erstmals gelungen an primären, humanen Thyreo-zytenkulturen, die aus operativ entferntem Schilddrüsengewebe isoliert wurden, die basalen Mechanismen der Regulation der Genexpression von hNIS zu analysieren. Hierzu wurde im ersten Schritt eine Real-Time PCR etabliert und optimiert. Mit dieser Technik konnte gezeigt werden, dass die hNIS mRNA Expression durch die Zugabe von bTSH bzw. Forskolin stimulierbar ist, welche sowohl einer Zeit- als auch einer Konzentrationsabhängigkeit folgt. Da zahlreiche tierexperimentelle Daten daraufhin hindeuten, dass Zytokine bzw. Wachstumsfaktoren einen Einfluss auf die Expression des Symporters haben, sollte dieser Einfluss ebenfalls im humanen System überprüft werden. Sowohl durch eine Inkubation mit TGF-ß1 als auch mit TNF-a wurde die mRNA Expression von hNIS signifikant reduziert. Diese Daten deuten darauf hin, dass der humane Natrium-Jodid-Symporter ähnlich wie der Symporter in Rattenthyreozyten reguliert wird. Zur Untersuchung der Rolle des humanen Symporters bei der Entstehung autoimmuner Schilddrüsenerkrankungen, wurde ein neuer Radioligandenassay zum Nachweis von hNIS-Autoantikörpern in Seren von Patienten mit Morbus Basedow und Hashimoto Thyreoiditis entwickelt. Dazu wurde die „full length”-hNIS-cDNA aus Thyreozyten kloniert und die funktionelle Aktivität von hNIS nach Transfektion in CHO Zellen überprüft. Nach der Herstellung von hNIS durch in vitro Transkription/Translation wurde radioaktiv markiertes hNIS mit Patienten- und Kontrollseren inkubiert und abschließend mit Protein A Sepharose präzipitiert. Positive hNIS Antikörper konnten nur bei 10% der Patienten mit Morbus Basedow und 20% der Patienten mit Hashimoto Thyreoiditis nachgewiesen werden. Diese Befunde belegen, dass hNIS ein neues Autoantigen bei autoimmunen Schilddrüsenerkrankungen darstellt. Aufgrund der niedrigen Prävalenz ist die Bedeutung dieser Antikörper allerdings deutlich geringer als die gut etablierten Autoantikörper gegen Schilddrüsenperoxidase (TPO) oder gegen den TSH Rezeptor.

The human sodium-iodide-symporter (hNIS) is the key molecule for iodide uptake into the thyroid gland. Iodide is essential for the biosynthesis of the thyroid hormones T3 and T4. The symporter is localized at the basolateral membrane of thyroid follicular cells and transports iodide against its electrochemical gradient into the thyrocytes. In regard of this important function the symporter plays a particular role in diagnosis and differential diagnosis of thyroid diseases. New therapy strategies may focus on the sodium-iodide-symporter as a target of intervention. Most of the available data were obtained by studies of the symporter regulation in cell lines of the rat and mouse. Until now it is unclear, if and to what extent these results can be transferred on human thyrocytes. In this work basic mechanisms concerning the regulation of hNIS have been successfully demonstrated in cultures of primary human thyrocytes, which were isolated from surgically removed normal thyroid gland tissue. For molecular analysis a Real-Time PCR approach has been established and optimized. By using this technology it could be demonstrated, that hNIS mRNA expression was significantly increased after the addition of bTSH and forskolin, respectively. Both substances showed a time- and dose-dependency. Data in animals could demonstrate that cytokines and growth factors may have an influence on the expression of the symporter. To verify the influence of cytokines on hNIS the expression of the symporter was investigated in the human system. An addition of TGF-ß1 or TNF-alpha on cultured human thyrocytes results in a significantly decreased hNIS mRNA expression. These data point out, that the human sodium-iodide-symporter is regulated similarly like the symporter of rats. As other thyroid proteins hNIS may have a role in autoimmunity against the thyroid gland. A new radioligand-assay was developed in order to proof the existence of hNIS–autoantibodies in sera of patients with Graves’ disease and Hashimoto’s thyroiditis. For that purpose the "full length"-hNIS was cloned from cDNA of thyrocytes and its functional activity was examined after transfection into CHO cells. After the synthesis of hNIS through an in vitro transcription/translation system, hNIS was radio-labeled and incubated with different sera and finally precipitated with protein A sepharose. Positive hNIS antibodies were found in only 10% of the patients with Graves disease and in 20% of the patients with Hashimoto’s thyroiditis, respectively. These results offer evidence, that hNIS may be a new antigen in autoimmune thyroid disorders.

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